در فلومتر الکترومغناطیسی، سیال هادی (مانند آب، اسیدها، بازها و …) از میان لوله عبور میکند. در این حین، میدان مغناطیسی با شدت و جهت مشخصی به صورت عمود بر لوله و جریان سیال اعمال میشود. با عبور سیال رسانا از این میدان، خطوط مغناطیسی قطع شده و طبق قانون فارادی، ولتاژی در دو الکترود عمود بر میدان و جریان سیال القا میشود.
برای عملکرد صحیح فلومترهای الکترومغناطیسی، مایع باید دارای هدایت الکتریکی بالایی باشد (بیشتر از ۱۰ میکروسیمنس بر سانتیمتر). همچنین، سطح داخلی لوله باید عایق الکتریکی داشته باشد، مثلاً لولههای فولادی با پوشش لاستیکی. اگر جهت میدان مغناطیسی ثابت باشد، اثرات الکتروشیمیایی در الکترودها میتواند تفاوت پتانسیل را با تفاوت پتانسیل ناشی از جریان مایع اشتباه گرداند. به منظور از بین بردن این تأثیرات، در فلومترهای الکترومغناطیسی مدرن، جهت میدان مغناطیسی به طور مداوم تغییر میکند تا تفاوت پتانسیل الکتروشیمیایی را نادیده بگیرد. این عمل باعث میشود که از آهنربایهای دائمی در فلومترهای الکترومغناطیسی استفاده نشود.
میزان ولتاژ القا شده با سرعت جریان سیال (دبی) متناسب است. به عبارت دیگر، هرچه سرعت جریان سیال بیشتر باشد، ولتاژ القا شده نیز بیشتر خواهد بود. سیگنال ولتاژ القا شده توسط سنسورهای فلومتر اندازهگیری و به واحدهای دبی (لیتر در ثانیه، متر مکعب در ساعت و …) تبدیل میشود.کالیبراسیون فلومترهای الکترومغناطیسی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این فرآیند، مقادیر اندازهگیری دریافت شده از طریق تست دستگاه با استاندارد کالیبراسیون مقایسه میشوند. هدف از کالیبره کردن دستگاه، تعیین دقت اندازهگیری و تنظیم آن برای مطابقت با یک استاندارد از پیش تعریف شده است.
نکات کلیدی در عملکرد:
- هدایت الکتریکی سیال: برای عملکرد صحیح فلومتر، سیال باید رسانای الکتریکی باشد. به این معنی که باید حداقل هدایتی معادل 10 میکروسیمنس بر سانتیمتر داشته باشد. آب، اسیدها، بازها، نمکها و … از جمله سیالات رسانا هستند.
- عایق الکتریکی لوله: سطح داخلی لوله باید از جنس عایق الکتریکی باشد تا از نشت جریان الکتریکی و اخلال در عملکرد فلومتر جلوگیری شود. لولههای فولادی با روکش لاستیکی، لولههای PVC و لولههای GRP نمونههایی از لولههای عایق الکتریکی هستند.
- میدان مغناطیسی متغیر: در فلومترهای الکترومغناطیسی مدرن از میدان مغناطیسی متغیر استفاده میشود. این امر باعث میشود تا اثرات الکتروشیمیایی که میتوانند در اندازهگیری اختلال ایجاد کنند، حذف شوند.
اگرچه انواع بسیار زیادی از فلومترهای مغناطیسی جهت اندازه گیری دبی سیالات در دسترس می باشد و همه آنها نیز بر اساس قانون فاردای و ایجاد ولتاژ در اثر عبور سیال از میدان مغناطیسی عمل می کنند اما علارغم تشابه این قانون در همه فلومترهای مغناطیسی، بعضی از این فلومترها برای برخی کاربردها نسبت به دیگر فلومترهای مغناطیسی مناسب تر هستند. قیمت دقت قابلیت اطمینان و سهولت استفاده از جمله فاکتورهایی مهمی هستند که باید در انتخاب فلومتر در یک پروژه مورد توجه قرار بگیرند.
فلومتر الکترومغناطیسی با استفاده از قانون فارادی، دبی سیالات رسانا را اندازهگیری میکند. مزایای این روش شامل عدم قطعات متحرک، دقت بالا، افت فشار کم و عدم انسداد است. برای سیالات مختلف، از جمله آب، اسید، باز، مواد شیمیایی و … کاربرد دارد.
بر حسب کاربرد، متریال بکار رفته در لوله سیال و دستگاه های اندازه گیری، به شدت بر درستی اندازه گیری تاثیر می گذارد. به علاوه، شکل سرعت سیال و ظرفیت سیستم فلومتر برای اداره کردن آشفتگی های سیال و تداخلات دیگر اغلب نوع تجهیز مناسب برای یک کاربرد خاص را تعیین می کند. جهت اطمینان از کارایی درست و قابل اطیمنان در طول یک دوره عملکرد و مقدار فلوی جاری شده، مقیاس فلومتر هم در محدودیت سایز و هم سرعت باید مورد توجه قرار گیرد.
خصوصیات فیزیکی یک فلومتر مغناطیسی، بخصوص سایز آن، بر توانایی آنالیز فلومترو مقدار سرعتی که می تواند بطور موثر پوشش دهد تاثیر می گذارد. سایز اندازه گیری اکثر فلومترهای مغناطیسی بین 0.6 تا 7.9 اینچ (15 تا 200 میلیمتر) و رنج سرعت بین 0.3 تا 10 متر بر ثانیه دارند. هر چه اندازه فلومتر بزرگتر و ظرفیت سرعت آن بیشتر باشد، رنج فلویی که می تواند اندازه بگیرد بیشتر می شود. بعضی از فلومترها قابلیت اندازه گیری سرعت زیر رنج استاندارد را دارند اما در این حالت دقت فلومتر پایین می آید.مشابه همین امر، سرعت های بالاتر از حد استاندارد (5 متر بر ثانیه) را اندازه گیری می کنند ریسک و خطر از بین رفتن لوله را افزایش می دهند. پس استفاده از فلومتر در سرعت های پایین تر از حد استاندارد، دقت فلومتر را پایین می آورد و استفاده از فلومترهای بالاتر از حد استاندارد سرعت خطر از بین رفتن لوله را افزایش می دهد.
می توان از فلومترهای مغناطیسی جهت اندازه گیری فلوی سیالات قابل انفجار و قابل اشتعال استفاده کرد. ساخت بدنه فلومترهای ضد انفجار، در این نوع پروژه ها بسیار حائز اهمیت است و شرایط طراحی و پارامترهای ساخت این نوع بدنه ها تحت نظر استانداردهای خاصی می باشد. جهت بالا بردن اطیمنان گاها از سیستم های کنترل الکترونیکی راه دور استفاده می شود.
ملاحظات: دمای سیال: جریان سنجهای مغناطیسی برای کار در محدوده دمایی خاصی طراحی شدهاند. فشار سیال: این نوع فلومترها برای کار در محدوده فشار خاصی طراحی شدهاند. جنس بدنه: بدنه جریان سنجهای مغناطیسی باید از موادی ساخته شده باشد که در برابر سیال مورد نظر مقاوم باشد. اتصالات: جریان سنجهای مغناطیسی باید با اتصالات لوله موجود در سیستم سازگار باشند.مزایای متعدد فلومتر الکترومغناطیسی
فلومترهای الکترومغناطیسی مزایای متعددی نسبت به سایر روشهای اندازهگیری دبی سیالات دارند که از جمله آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- عدم وجود قطعات متحرک: در این نوع فلومتر هیچ قطعه متحرکی وجود ندارد، در نتیجه سایش و پارگی به حداقل میرسد و نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری دارند.
- دقت بالا: فلومترهای الکترومغناطیسی میتوانند دبی سیالات را با دقت بالا (تا 0.5%) اندازهگیری کنند.
- محدوده وسیع کاربرد: این نوع فلومترها برای اندازهگیری دبی طیف گستردهای از سیالات رسانا، از جمله آب، اسیدها، بازها، فاضلاب، فرآوردههای نفتی، مواد شیمیایی و … مناسب هستند.
- افت فشار کم: فلومترهای الکترومغناطیسی افت فشار بسیار کمی در مسیر جریان سیال ایجاد میکنند که این امر یک مزیت مهم در بسیاری از کاربردها محسوب میشود.
- عدم انسداد: این نوع فلومترها در مسیر جریان سیال هیچگونه انسداد یا مانعی ایجاد نمیکنند، که این امر باعث میشود تا از افت فشار و همچنین خوردگی و رسوبگذاری در لوله جلوگیری شود.
- قابلیت اطمینان بالا: فلومترهای الکترومغناطیسی عمر طولانی و پایداری بالایی دارند و در شرایط مختلف محیطی و عملیاتی به طور قابل اعتمادی عمل میکنند.
- مقاومت در برابر خوردگی: این نوع فلومترها در برابر خوردگی ناشی از مواد شیمیایی خورنده مقاوم هستند و میتوان از آنها در محیطهای خشن و چالشبرانگیز استفاده کرد.
- سازگاری با سیستمهای اتوماسیون: فلومترهای الکترومغناطیسی به طور کامل با سیستمهای اتوماسیون صنعتی ساز
