مقياس التدفق الكهرومغناطيسي هو مقياس تدفق يستخدم لقياس معدل تدفق السائل في الأنبوب. يعمل هذا النوع من الأجهزة وفقًا لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي-عندما يتحرك موصل في مجال مغناطيسي، يتم توليد جهد مستحث.
في مقياس التدفق الكهرومغناطيسي، يتم إنشاء مجال مغناطيسي وإدخاله في السائل المتدفق عبر الأنبوب، مما يؤدي إلى ظهور إشارة جهد على الأقطاب الكهربائية الموجودة على جدار الأنبوب. ينص قانون فاراداي على أن الجهد المتولد يتناسب طرديا مع سرعة تدفق السائل. كلما كان تدفق السائل أسرع، كلما زاد الجهد المتولد.
على عكس العديد من تقنيات قياس التدفق الأخرى، ترتبط الإشارة الناتجة عن مقياس التدفق الكهرومغناطيسي خطيًا بمعدل التدفق. لذلك، يمكن أن تصل نسبة المدى لمقياس التدفق الكهرومغناطيسي إلى 20:1 أو حتى أعلى دون التضحية بالدقة.
كيف يعمل مقياس التدفق الكهرومغناطيسي؟
عادةً ما يتم تركيب مقياس التدفق الكهرومغناطيسي في أنبوب ويتكون من أنبوب به ملف وأقطاب كهربائية تستخدم للكشف عن الجهد المستحث الناتج عن حركة السائل. عندما يتدفق سائل موصل عبر أنبوب قطره D ويمر عبر كثافة المجال المغناطيسي B المتولدة بواسطة ملف، وفقًا لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي، فإن الجهد (E) المتولد بين الأقطاب الكهربائية يتناسب مع سرعة السائل (V). نظرًا لأن كثافة المجال المغناطيسي وقطر الأنبوب قيمتان ثابتتان، فيمكن دمجهما في معامل معايرة واحد (K)، مما يؤدي إلى تبسيط المعادلة إلى:
ه=كيلو فولت
يتم تعويض الاختلافات في توزيع سرعة التدفق عند نقاط مختلفة عن طريق معامل ترجيح الإشارة. علاوة على ذلك، يمكن تحقيق التعويض عن طريق ضبط شكل الملف المغناطيسي بحيث يصل التدفق المغناطيسي إلى الحد الأقصى عند النقطة التي يكون فيها معامل ترجيح الإشارة في أدنى مستوياته.
يحدد المصنعون معامل K لكل مقياس تدفق كهرومغناطيسي عن طريق إجراء معايرة المياه على كل أنبوب تدفق. تنطبق قيمة K الناتجة على أي سائل موصل آخر وتظهر علاقة خطية عبر نطاق قياس مقياس التدفق بأكمله. ولذلك، تتم معايرة أنبوب التدفق عادةً بمعدل تدفق واحد فقط. يمكن لمقاييس التدفق الكهرومغناطيسي قياس التدفق ثنائي الاتجاه لأن عكس اتجاه التدفق يغير قطبية الإشارة ولكن ليس سعتها.
قد لا تنطبق قيمة K التي تم الحصول عليها من خلال اختبار الماء على الموائع غير-النيوتونية (المرتبطة باللزوجة-السرعة) أو الملاط المغناطيسي (الذي يحتوي على جزيئات مغناطيسية). يمكن أن تؤثر هذه الأنواع من السوائل على قوة المجال المغناطيسي داخل الأنبوب. بالنسبة لكلا النوعين من السوائل، ينبغي النظر في المعايرة عبر الإنترنت أو تصميمات التعويض الخاصة.
التطبيقات الشائعة لأجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي
يمكن لأجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي اكتشاف معدل تدفق السوائل والملاط النظيفة أو متعددة الأطوار أو المغبرة أو المسببة للتآكل أو الكاشطة أو اللزجة، بشرط أن تتجاوز الموصلية الحد الأدنى المطلوب لتصميم معين. نظرًا لدقتها العالية وموثوقيتها وقدرتها على قياس معدل تدفق السوائل الموصلة دون أي أجزاء متحركة، يتم استخدام هذه الأجهزة على نطاق واسع في مختلف الصناعات.
تتضمن بعض التطبيقات الرئيسية ما يلي:
معالجة المياه ومياه الصرف الصحي
تتفوق أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي في معالجة المياه النظيفة ومياه الصرف الصحي الخام والحمأة والمواد الكيميائية المستخدمة في عمليات المعالجة.
فهي توفر دقة عالية وعدم انخفاض في الضغط، وهو أمر بالغ الأهمية لإدارة المياه البلدية على نطاق واسع.
ونظرًا لعدم احتوائها على أجزاء متحركة، فهي شديدة المقاومة للحطام والجسيمات الصلبة الموجودة في مياه الصرف الصحي.
المعالجة الكيميائية
يمكن لأجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي قياس السوائل المسببة للتآكل، مثل الأحماض والقلويات والمحاليل الكيميائية الأخرى، دون الإضرار بأنفسهم.
فهي تستخدم مواد خطية مقاومة للتآكل{{0}، مثل PTFE وPFA، لمقاومة التآكل الناتج عن المواد الكيميائية شديدة التآكل. مسار التدفق دون عائق يمنع الانسداد والترسيب.
صناعة الأغذية والمشروبات
يُستخدم لقياس معدل تدفق الحليب والبيرة والعصير والشراب وغيرها من السوائل ذات الدرجة الغذائية -التي تتطلب ظروفًا صحية.
يمكن تصميم أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي بتركيبات صحية، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ، لتلبية معايير إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) وEHEDG.
ويضمن تصميمه غير الجراحي-عدم التلوث أو التداخل مع عملية الإنتاج.
صناعة اللب والورق
قادر على التعامل مع -السوائل ذات اللزوجة العالية والسوائل الليفية، مثل محاليل اللب والطلاء.
عدم وجود أجزاء متحركة يعني الحد الأدنى من التآكل-حتى عند التعامل مع المواد الكاشطة.
يوفر نتائج قياس مستقرة حتى مع التقلبات في كثافة السوائل وتكوينها.
التعدين ومعالجة المعادن
يستخدم لقياس معدل تدفق الملاط المعدني والسوائل الكاشطة في عمليات الاستخلاص والتكرير.
هيكلها القوي يسمح لها بتحمل الظروف البيئية القاسية.
يضمن عدم وجود تآكل ميكانيكي بسبب الجزيئات الكاشطة -موثوقية على المدى الطويل وتكاليف صيانة منخفضة.
توليد الطاقة (مياه التبريد ومياه تغذية الغلايات)
يشيع استخدامها في محطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة النووية لمراقبة معدلات تدفق مياه التبريد ومياه التغذية.
يمكنهم التعامل مع الأنابيب ذات الحجم الكبير-وتقديم قياسات عالية الدقة-لمراقبة التدفق وحسابات الكفاءة.
عدم وجود أجزاء متحركة يعني أنها يمكن أن تعمل في بيئات ذات درجات حرارة عالية-وتتطلب صيانة منخفضة للغاية.
المستحضرات الصيدلانية والتكنولوجيا الحيوية
يُستخدم لقياس-الدقة العالية لمعدلات تدفق الماء النقي والمذيبات والمكونات الصيدلانية النشطة.
تعد أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي ذات التصميم المعقم والتوافق مع-التنظيف الموضعي/التنظيف بالبخار-الموقع مثالية للتطبيقات الصيدلانية.
يضمن قياس عدم التلامس-العقم والامتثال للوائح الصناعة.
أنظمة الزراعة والري
ممتاز لمراقبة معدلات تدفق المياه والأسمدة ومحاليل المبيدات في أنظمة الري.
يمكن أن يعمل في أنظمة الضغط المنخفض-دون فقدان كبير للضغط.
إن عمر الخدمة الطويل والصيانة المنخفضة للغاية يجعلها خيارًا فعالاً من حيث التكلفة -للتطبيقات الزراعية.
النفط والغاز
يستخدم لمراقبة المياه المنتجة، وحقن المحلول الملحي، والجرعات الكيميائية في العمليات الأولية والنهائية.
إنها مثالية لهذه التطبيقات نظرًا لقدرتها على قياس السوائل الموصلة بدقة عالية.
يضمن تصميم درجة-المناطق المقاومة للانفجارات والخطرة-التشغيل الآمن في بيئات حقول النفط.
صناعة الصلب والمعادن
يستخدم لمراقبة معدلات تدفق مياه التبريد في عمليات الصب المستمر والدرفلة.
يوفر قراءات دقيقة للتدفق في درجات حرارة عالية دون حدوث عطل ميكانيكي.
يمكنه التعامل مع المياه المحملة بالكلس-دون الانسداد أو تدهور الأداء.
اعتبارات التطبيق لأجهزة قياس التدفق المغناطيسي
لا تقم بتشغيل مقياس التدفق المغناطيسي بالقرب من حدود الموصلية الخاصة به، وإلا فقد يتم إيقاف تشغيل مقياس التدفق. وينبغي النظر في الاختلافات في تكوين السائل وظروف التشغيل، لأن هذه يمكن أن تغير موصلية السائل.
في التطبيقات النموذجية، يجب أن يكون حجم مقياس التدفق المغناطيسي بحيث تكون سرعة التدفق عند الحد الأقصى للتدفق حوالي 2 إلى 3 أمتار في الثانية. قد تؤدي قيود الضغط التفاضلي وظروف العملية إلى جعل هذا المبدأ التوجيهي العام غير قابل للتطبيق. على سبيل المثال، قد تتطلب خطوط الأنابيب التي تغذيها الجاذبية - أجهزة قياس تدفق مغناطيسي أكبر لتقليل انخفاض الضغط، مما يسمح للحجم المطلوب من السائل بالمرور عبر مقياس التدفق دون انسداد نظام خطوط الأنابيب. في هذا التطبيق، سينتج مقياس التدفق الأكبر سرعة سائلة أقل بنفس معدل التدفق مقارنة بمقياس التدفق الأصغر.
بالنسبة لوسائط الملاط، من الضروري التأكد من أن مقياس التدفق الكهرومغناطيسي يعمل بسرعة أعلى من سرعة ترسيب المواد الصلبة لمنع امتلاء الأنبوب بالجزيئات الصلبة، مما قد يؤثر على نتائج القياس ويحتمل أن يتسبب في انقطاع التدفق. عادةً ما يتم تصميم مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي المستخدمة في الوسائط الكاشطة للعمل بمعدلات تدفق منخفضة لتقليل التآكل. في وسائط الملاط الكاشطة، على الرغم من زيادة التآكل، يجب أن يظل مقياس التدفق يعمل بسرعة أعلى من سرعة ترسيب المواد الصلبة. قد تغير هذه العوامل نطاق مقياس التدفق، وبالتالي قد تختلف أبعاده عن أبعاد مقياس التدفق المستخدم لنفس معدل تدفق المياه النظيفة.
