Электромагнитный расходомер -, также называемый магнитным расходомером или магнитным расходомером -, измеряет расход проводящих жидкостей в полной трубе. Вы найдетеэлектромагнитные расходомерыв линиях очистки воды и сточных вод, химической обработки, продуктов питания и напитков, целлюлозно-бумажной промышленности и горнодобывающей промышленности. Причина, по которой инженеры стремятся к этому, практична: на пути потока нет движущихся частей, поэтому счетчик продолжает считывать показания даже через грязные, абразивные или коррозийные жидкости, которые засоряют или изнашивают механический счетчик -, при условии, что жидкость проводит электричество и труба остается полной.
В этом руководстве сначала объясняется принцип работы, затем показано, как этот принцип определяет, где подойдет магнитометр, как его установить и что нужно подтвердить перед покупкой.
Суммируя:Магнитный расходомер применяет закон индукции Фарадея. Проводящая жидкость действует как движущийся проводник; проходя через магнитное поле внутри счетчика, он генерирует небольшое напряжение, которое возрастает и падает в зависимости от скорости потока. Электроды в стенке трубы улавливают это напряжение, и, поскольку диаметр отверстия фиксирован, датчик преобразует скорость в объемный расход. Он работает только тогда, когда жидкость проводит электричество и труба заполнена.
Что такое электромагнитный расходомер?
Электромагнитный расходомер — это прибор для измерения объемного расхода проводящих жидкостей. Вместо ротора, шестерни, турбины или препятствия в трубе он использует магнитное поле и пару электродов для обнаружения движения жидкости. Жидкость сама по себе является движущимся проводником: проходя через магнитное поле внутри корпуса счетчика, она генерирует небольшое напряжение, которое счетчик считывает и преобразует в скорость. Поскольку диаметр отверстия известен, преобразователь рассчитывает объемный расход.
Один и тот же прибор имеет несколько названий - электромагнитный расходомер, магнитный расходомер, магнитометр, магнитометр и расходомер кондуктивной-жидкости. Все они описывают один и тот же принцип измерения.
Принцип работы электромагнитного расходомера (закон Фарадея)
Принцип работы основан наЗакон электромагнитной индукции Фарадея: когда проводник движется в магнитном поле, на нем индуцируется напряжение. В магнитометре проводником является не металлический стержень -, а проводящая жидкость, движущаяся по измерительной трубке.
Индуцированное напряжение пропорционально средней скорости жидкости. Более быстрый поток дает более сильный сигнал; более медленный поток дает более слабый. Упрощенные отношения:
Индуцированное напряжение=напряженность магнитного поля × расстояние между электродами × скорость потока
Два из этих трех условий определены конструкцией счетчика. Напряженность поля поддерживается постоянной электроникой привода, а расстояние между электродами устанавливается трубкой. В результате скорость остается единственной переменной, которую измерительный прибор должен разрешить -, а это именно то, что дает ему напряжение.
Почему жидкость должна быть проводящей
Закон Фарадея производит полезный сигнал только в том случае, если движущийся проводник действительно проводит ток. В жидкости проводимость обеспечивается растворенными ионами - солей, кислот и минералов. Водопроводная вода, сточные воды и большинство технологических растворов содержат достаточно ионов, чтобы их можно было легко измерить. Масла, газы, пар и сверхчистая или деионизированная вода обычно этого не делают. Для получения информации о том, что повышает или понижает проводимость, см.Объяснение Геологической службы США об электропроводности водыЭто ясное описание, но число, которое действительно имеет значение для выбора, — это минимальная проводимость, указанная в паспорте конкретного счетчика.
От скорости к объемному расходу
Магнитометр не измеряет объем напрямую -, он измеряет скорость. Датчик умножает измеренную среднюю скорость на фиксированную площадь поперечного-сечения отверстия (Q=v × A) для получения объемного расхода. Вот почему параметр диаметра трубы- внутри преобразователя должен соответствовать реальному диаметру отверстия счетчика: неправильный диаметр увеличивает или уменьшает каждое показание на квадрат ошибки. Именно поэтому показания магнитометра в значительной степени не зависят от плотности и вязкости жидкости, в отличие от некоторых других технологий.
Как магнитный счетчик превращает движение жидкости в сигнал расхода?
Измерение проходит в четкой последовательности:
- Катушки на корпусе счетчика создают магнитное поле в измерительной трубке и жидкости.
- Когда проводящая жидкость движется через это поле, она индуцирует небольшое напряжение.
- Электроды на противоположных сторонах трубки улавливают напряжение. Сигнал крошечный, поэтому четкое обнаружение и хорошее заземление.
- Передатчик фильтрует шум, компенсирует геометрию измерителя и преобразует напряжение в скорость.
- Преобразователь рассчитывает объемный расход и отображает или передает его - обычно в виде сигнала 4–20 мА, импульсного, частотного, RS485 Modbus или HART.
Основные компоненты магнитного расходомера
Измерительная трубка
Секция, через которую протекает жидкость. В полнопроходной-конструкции внутренний диаметр соответствует диаметру трубопровода, что позволяет снизить потери давления и избежать механических препятствий.
Магнитные катушки
Они генерируют магнитное поле. Стабильность этого поля напрямую ограничивает повторяемость измерений.
Электроды
Электроды считывают наведенное напряжение и должны оставаться смоченными жидкостью. Если труба пуста или заполнена лишь частично, показания сворачиваются. Материал электрода должен соответствовать стандарту жидкости -. Нержавеющая сталь 316L подходит для воды и большинства сточных вод, но для агрессивных химикатов требуются сплавы, такие как хастеллой, титан или тантал. В средах,-предрасположенных к образованию налета,уход и очистка электродовстать частью оперативного плана.
Лайнер
Вкладыш изолирует трубку от жидкости и защищает корпус. Обычным выбором являются ПТФЭ, ПФА, твердая или мягкая резина, полиуретан и неопрен, выбранные в зависимости от жидкости, температуры, давления и истирания. Неправильный вкладыш может разбухнуть, подвергнуться коррозии или износу и сократить срок службы счетчика.правильный выбор материала обшивкиэто решение на-этапе спецификации, а не второстепенная мысль.
Передатчик
Преобразователь питает датчик, обрабатывает сигнал, рассчитывает расход, управляет дисплеем и выводит данные в ПЛК, систему SCADA или сумматор. Его можно установить на датчике (компактный) или удаленно, если вибрация, нагрев, риск затопления или плохой доступ делают отдельный корпус лучшим вариантом.
Какие жидкости можно измерять электромагнитным расходомером?
Первое правило выбора: магнитометр измеряет только проводящие жидкости. В таблице ниже типичные носители разделены на три группы.
| Пригодность | Типичные жидкости | Что подтвердить |
|---|---|---|
| Подходящий | Чистая и техническая вода, охлаждающая вода,сточные воды и канализация, шлам и шлам, проводящие химические растворы, кислоты и щелочи (при использовании соответствующих материалов), жидкости для пищевых продуктов и напитков (санитарное исполнение), жидкости для целлюлозы и бумаги. | Труба переполнена; проводимость выше минимума счетчика |
| Используйте с осторожностью | Жидкости с низкой-проводимостью вблизи порога, тяжелые покрывающие среды, высокоабразивная суспензия, деминерализованная вода, близкая к пределу | Проверьте минимальную проводимость; планировать износ или покрытие футеровки/электрода |
| Не подходит | Газ, воздух, пар, большинство масел, углеводороды с низкой-проводимостью, деионизированная или сверхчистая вода ниже предельного значения, не-проводящие растворители, трубы, которые не могут оставаться заполненными. | Используйте другую технологию (см. сравнение ниже) |
Минимальная проводимость: что проверить перед выбором
«Достаточно проводящий» — это самая распространенная ошибка выбора, поэтому она заслуживает отдельной проверки. Проводимость обычно измеряется в микросименсах на сантиметр (мкСм/см). Обычная водопроводная и техническая вода обычно имеет значение в сотни мкСм/см -, что существенно превышает несколько мкСм/см, необходимые для стандартного магнитомера. Деминерализованная вода, конденсат пара и техническая вода высокой-чистоты могут упасть настолько низко, что потребуется специальная модель с низкой-проводимостью или вообще другой счетчик.
Прежде чем перейти к модели:
- Найдите заявленную минимальную проводимость измерителя в таблице данных -, не предполагайте, что это отраслевые значения по умолчанию.
- Измерьте или оцените проводимость вашей жидкости при ее фактической рабочей температуре, поскольку проводимость меняется с температурой.
- Оставьте запас. Граничные значения дрейфуют в зависимости от разбавления, температуры и сезонных изменений.
- Если вы близки к пределу, попросите поставщика подтвердить вашу конкретную жидкость, а не гадать.
Руководство по выбору лайнера и электрода
Вкладыш и электроды — это две части, находящиеся в постоянном контакте с жидкостью, поэтому они обеспечивают точность и срок службы. Приведенные ниже сопоставления являются отправной точкой - всегда сверяются с таблицей химической-совместимости и реальной температурой, давлением, концентрацией и содержанием твердых веществ.
| Материал вкладыша | Типичное использование | Примечания |
|---|---|---|
| ПТФЭ/ПФА | Агрессивные химические вещества, кислоты, щелочи, санитарные/пищевые продукты | Широкая химическая стойкость; проверьте пределы температуры и вакуума |
| Твердая/мягкая резина | Вода, сточные воды, сточные воды, мягкий шлам | Хорошая стойкость к истиранию, низкая стоимость. |
| Полиуретан | Абразивный раствор, песок, горнодобывающая промышленность | Сильная стойкость к истиранию; более узкий химический и температурный диапазон |
| Неопрен | Общее водоснабжение и сточные воды | Общего-назначения, экономичного |
| Материал электрода | Типичное использование |
|---|---|
| нержавеющая сталь 316L | Общее водоснабжение и сточные воды |
| Хастеллой С | Многие кислоты и растворы хлоридов |
| Титан | Морская вода и жидкости,-богатые хлоридами |
| Тантал | Сильные кислоты, такие как концентрированная соляная кислота. |
| Платина / Pt-Ir | Агрессивные или окисляющие химикаты |
Факторы установки, влияющие на точность
В исправном магнитном счетчике большинство ошибок поля связано с установкой, а не с самим принципом.
Держите трубу полной
Электроды должны быть смочены, поэтому устанавливайте их там, где труба остается полной. Вертикальный восходящий поток часто предпочтительнее для жидкостей, содержащих твердые частицы или воздух, поскольку он сохраняет отверстие заполненным и препятствует образованию отложений. Избегайте самой высокой точки линии, где собирается воздух, и избегайте свободного-слива жидкости на участках вниз.
Правильно заземлите измеритель
Поскольку счетчик показывает очень маленькое напряжение, заземление не является обязательным - плохое заземление проявляется в виде шума и блуждающих показаний. В зависимости от материала трубы вам могут понадобиться заземляющие кольца, заземляющие электроды или заземляющие ленты; Пластиковые, облицованные и изолированные трубы почти всегда требуют дополнительного внимания. Если у вас есть время сделать правильно только одну вещь при проблемной установке, обычно этоправильное заземление.
Обеспечьте расходомеру стабильный профиль расхода
Насосы, регулирующие клапаны, колена и редукторы создают завихрения и турбулентность, которые искажают показания. Держите счетчик вдали от таких помех и соблюдайте рекомендации производителя.требования к прямому проходу вверх и вниз по течению-. Если места мало, выберите положение, которое сводит к минимуму завихрение и вовлечение воздуха, а не просто удобное.
Ошибки при установке, которых следует избегать
- Монтаж в самой высокой точке трубопровода, где образуются воздушные карманы.
- Установка на нисходящем или свободном-сливном участке, позволяющем опорожнить трубу.
- Пропуск заземляющих колец на пластиковой или футерованной трубе.
- Размещение счетчика непосредственно после насоса или частично открытого клапана.
- Принять частично заполненную трубку и надеяться, что показания сохранятся.
Более полный контрольный список перед-стартом можно найти в нашемЗамечания по установке электромагнитного расходомера.
Примеры применения (примечания)
Принцип одинаков для всех должностей; что меняется, так это то, какая деталь вас кусает. Несколько паттернов из реальных инсталляций:
-
Муниципальная линия сточных вод
- Принцип счетчика здесь редко является проблемой - пустые-трубы, захват воздуха после насоса и плохое заземление. Типичным вариантом является линия DN100 с резиновой облицовкой, электродами из 316L и выходом 4–20 мА плюс RS485 в SCADA, установленная вертикально с проверенной заполненностью трубы.
-
-
Линия дозирования химикатов
- Совместимость материалов доминирует. Укажите химическое название, концентрацию и температуру, чтобы можно было подобрать футеровку (часто из ПТФЭ/ПФА) и электроды (часто из хастеллоя или тантала); «нержавеющий» вариант по умолчанию может выйти из строя за несколько недель.
-
-
Пищевая-вода/безразборная вода
- Гигиенические соединения, обработка поверхности и футеровка, рассчитанная на циклы горячей очистки-на-месте, имеют такое же значение, как и диапазон расхода.
-
-
Горный раствор
- Истирание – убийца. Срок службы определяется долговечностью футеровки (обычно используется полиуретан) и износом электрода, а не силой сигнала.
Электромагнитный расходомер по сравнению с другими расходомерами
| Тип расходомера | Лучшее для | Почему инженеры выбирают его | Береговые-наблюдения |
|---|---|---|---|
| Электромагнитный | Проводящие жидкости: вода, сточные воды, шлам, химикаты. | Отсутствие движущихся частей, низкие потери давления, независимость от плотности-, работа с твердыми частицами. | Только проводящие жидкости; нужна полноценная труба и хорошее заземление |
| Турбина | Чистые жидкости с низкой-вязкостью | Быстрый отклик, компактность, хорошая точность при работе с чистыми жидкостями. | Движущиеся части изнашиваются и засоряются; чувствителен к вязкости и твердым веществам |
| Ультразвуковой | Чистые жидкости, модернизация, большие трубы | Зажимные-опции не требуют резки трубы; нет препятствий | Зависит от состояния трубы, прозрачности жидкости и правильной установки. |
| Кориолис | Массовый расход, плотность, коммерческий учет, высокая точность | Прямая масса и плотность, очень высокая точность | Более высокая стоимость и падение давления; размер и вес быстро растут |
| Дифференциальное давление | Пар, газ, жидкость, высокое давление | Зрелый, широко признанный | Добавляет потерю давления; нужны прямые участки и импульсные линии |
Mag Meter против ультразвукового для модернизации
В проектах модернизации выбор часто сводится к доступу и типу жидкости. Зажим-на ультразвуковом расходомере устанавливается без разрезания трубы или остановки потока, что привлекательно для работающей магистрали -, но для надежного считывания показаний требуется чистая, четко-жидкость и хорошая труба. Для установки магнитного счетчика требуется катушка и устройство отключения, однако он не пропускает твердые частицы и дает более стабильные показания для грязных или проводящих технологических жидкостей. Если жидкость проводит и переносит твердые вещества, магнитный счетчик обычно выигрывает в плане долгосрочной-стабильности; если разорвать леску не получается или жидкость чистая, стоит сравнить ультразвуковую. Мы рассмотрим компромиссы-более подробно вультразвуковые и электромагнитные расходомеры.
Как правильно выбрать электромагнитный расходомер?
Чем больше из следующего вы можете предоставить, тем ближе рекомендация соответствует вашему процессу, а не только размеру трубы. Каждый элемент существует, потому что он меняет конфигурацию:
- Название и состав жидкости - определяют материал футеровки и электрода.
- Минимальная проводимость - подтверждает, что технология работает.
- Размер и материал трубы - определяет размер счетчика и способ заземления.
- Минимальный, нормальный и максимальный расход - определяют размер счетчика для реального диапазона, а не только для линии.
- Выбор гильзы и прокладки определялся температурой и давлением -.
- Твердые частицы, пузырьки, налет или истирание - влияют на футеровку, электроды и монтаж.
- Требуемая точность - отличает стандартную конфигурацию от премиум-конфигурации.
- Доступная длина прямой трубы - определяет, приемлемо ли ваше положение.
- Тип соединения - фланцевое, межфланцевое, резьбовое, санитарный зажим или вставное.
- Выходной сигнал - 4–20 мА, импульсный, RS485 Modbus, HART или реле.
- Источник питания - сеть, низкое-напряжение или аккумулятор.
- Окружающая среда - Степень защиты IP, удаленный дисплей, взрывобезопасность-или санитарные допуски.
Структурированное пошаговое руководство см. в наших примечаниях кключевые моменты при выборе электромагнитного расходомера. Когда вы будете готовы, вы сможетеотправьте нам данные вашей заявкии мы подберем модель и конфигурацию в соответствии с вышеуказанными условиями.
Устранение неполадок: симптом, вероятная причина, сначала проверьте
| Симптом | Наиболее вероятные причины | Сначала проверьте |
|---|---|---|
| Нестабильное/колеблющееся чтение | Плохое заземление, пузырьки воздуха, низкая проводимость, вибрация, электрические помехи, установка слишком близко к насосу или клапану. | Заземлите, затем убедитесь, что труба заполнена и электроды смочены. |
| Нет сигнала потока | Пустая труба, не-непроводящая жидкость, неисправность проводки, неправильная конфигурация преобразователя. | Убедитесь, что существует фактический расход, затем проводимость, мощность и проводку. |
| Чтение слишком высокого или слишком низкого уровня | Неправильный диаметр трубы-, неправильный диапазон, частично заполненная труба, покрытие электродов, неправильное положение монтажа. | Проверьте параметры диаметра и диапазона по прибору. |
| Постепенный дрейф в течение недель/месяцев | Покрытие электрода, износ или повреждение футеровки, изменение проводимости жидкости. | Осмотрите электроды на предмет отложений; проверить состояние вкладыша |
Если вы преследуете постоянную неисправность, наше руководство поРаспространенные неисправности электромагнитных расходомеров и их устранениерассматривает каждое дело по порядку.
Часто задаваемые вопросы об электромагнитных расходомерах
Какова минимальная проводимость электромагнитного расходомера?
Большинству стандартных магнитометров требуется всего несколько мкСм/см, а обычная вода значительно превышает этот показатель. Точная цифра задается моделью, поэтому прочтите техническое описание и оставьте запас, если ваша жидкость деминерализована, имеет конденсат или имеет другую низкую-проводимость.
Сколько прямой трубы нужно для магнитного счетчика?
Это зависит от помех на входе и модели, поэтому следуйте установленным производителем требованиям к прямому проходу-вверху и вниз по потоку, а не единому эмпирическому правилу. Держите счетчик подальше от насосов, клапанов и колен, насколько это возможно.
Нужны ли заземляющие кольца?
На проводящих металлических трубах соседняя труба без покрытия иногда может служить заземляющим путем. На пластиковых, облицованных или изолированных трубах почти всегда нужны заземляющие кольца или заземляющие электроды, чтобы жидкость была электрически привязана к счетчику.
Может ли магнитометр работать на частично заполненной трубе?
Стандартный магнитометр не может. Электроды должны быть смочены, а отверстие заполнено; частичное заполнение приводит к нестабильным или неверным показаниям. Для частично заполненных линий требуется счетчик, специально предназначенный для таких условий.
Какой вкладыш мне выбрать для моей жидкости?
Подберите футеровку в зависимости от химического состава, температуры, давления и абразивного воздействия: резина для воды и слабых шламов, полиуретан для абразивных суспензий и ПТФЭ или ПФА для агрессивных химикатов и санитарных условий. Подтвердите окончательный выбор по таблице совместимости.
В чем разница между врезными и линейными магнитомерами?
Анлинейный (полнопроходной-метр магнитометраобеспечивает полный поток и является стандартным и наиболее точным выбором. АнМагнитометр вставного-типаизмеряет местную скорость с помощью зонда; его дешевле устанавливать на большие трубы, но, как правило, он менее точен и более чувствителен к профилю потока.
Может ли электромагнитный расходомер измерять нефть, газ или пар?
Нет. Большинство масел не-проводят электричество, а газ, воздух и пар не проводят проводящего пути. Для этого обратите внимание на турбинные, кориолисовые, овальные, вихревые или ультразвуковые технологии в зависимости от жидкости.
Подходит ли электромагнитный расходомер для сточных вод?
Да, - это один из наиболее распространенных вариантов, поскольку он не имеет движущихся частей и устойчив к воздействию проводящих жидкостей со взвешенными твердыми частицами. Полный-монтаж трубы, заземление и правильный вкладыш по-прежнему определяют, насколько хорошо она работает.
Что влияет на точность магнитометра?
Обычными причинами являются заземление, близкая к предельной проводимость, частично заполненная труба, покрытие электродов, пузырьки воздуха, неправильная настройка-диаметра трубы, неудачное монтажное положение и неподходящие материалы.
Ключевые выводы
Магнитный расходомер индуцирует напряжение в движущейся проводящей жидкости (закон Фарадея), считывает его через электроды и преобразует скорость в объемный расход, используя известную площадь отверстия. Для воды, сточных вод, шламов и многих химических растворов это не требующая-обслуживания,-независимая от плотности рабочая лошадка -, но она не может измерять газ, пар, масло или не-непроводящие жидкости, и это зависит от заполненной трубы, надежного заземления и правильного лейнера и электродов.
Сначала определитесь с выбором жидкости (проводимость и химический состав), затем трубы и диапазона расхода, затем соединения, выхода и окружающей среды. Предоставьте эти данные своему поставщику, и рекомендации будут соответствовать технологическому процессу, а не только диаметру трубы.
Написано и проверено командой инженеров по контрольно-измерительным-измерительным приборам FlowT на основе типичной практики промышленной установки и выбора. Материал, точность, проводимость и выходные характеристики зависят от модели и условий эксплуатации, - сверьтесь с техническим описанием продукта и вашим применением.
