SILVER AUTOMATION INSTRUMENTS LTD.
PRODUCT_CATEGORY

بواسطة وسائل الإعلام
عداد التدفق
مقياس المستوى

ما هو مقياس التدفق الكهرومغناطيسي؟


التطور التاريخي لأجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسية

 Electromagnetic Flow Meters

اكتشف فاراداي إمكانية توليد قوة دافعة كهربائية مستحثة في مجال مغناطيسي لسائل متحرك عام ١٨٣٢، ولكن لم يُعلن ويليامز عن أول مكون مشابه لمقياس التدفق إلا عام ١٩٣٠. جاء التطور الحقيقي الأول لأجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسية من المجال الطبي، وأصبحت العديد من الأفكار التي اقترحها كولين (١٩٣٦، ١٩٤١) الآن ممارسات قياسية. في عام ١٩٤١، قدم ثورلمان أول دليل عام، لاحقًا في هذا الفصل (انظر ثورلمان، ١٩٥٥ وشيركليف، ١٩٦٢ لمزيد من الأسس).
- في الخمسينيات من القرن العشرين، كان تطوير مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية في الصناعة مصحوبًا بالنقاط التالية:
- في عام 1953، في هولندا، تم استخدام مقاييس التدفق Tobiflux (Tobi، 1953) لقياس الحرير الصناعي اللاصق والرمل والماء والطين الحمضي ؛
- حصلت شركة فوكسبورو على حقوق براءة الاختراع في عام 1952؛
- ظهرت أول آلة تجارية في عام 1954 (بولز وبراون، 1959)؛
- التطبيق في المفاعلات النووية؛
- العمل ذو الصلة الذي أدى إلى نشر كتاب مهم من تأليف JA Shercliff (1962).

مبدأ مقياس التدفق الكهرومغناطيسي

Principle of electromagnetic flow meter

نبدأ بالحث البسيط لموصل يتحرك في مجال مغناطيسي. كما هو موضح في الشكل 1، يُولّد سلك نحاسي يقطع مغناطيسًا دائمًا خطوط حث مغناطيسي. يتحرك السلك النحاسي بسرعة V في اتجاه عمودي على خط الحث المغناطيسي وطوله، مما يُولّد قوة دافعة كهربائية مقدارها BlV عند طرفي السلك النحاسي، حيث l هو طول السلك النحاسي وB هي شدة الحث المغناطيسي.

a wire moves in a magnetic field
الشكل 1: عندما يتحرك سلك في مجال مغناطيسي، يتولد فرق جهد عند كلا الطرفين

يوضح الشكل 2 الخصائص الأساسية لمقياس التدفق الكهرومغناطيسي. يمر السائل عبر أنبوب دائري المقطع، وعادةً ما يتولد مجال مغناطيسي عموديًا بفعل مرور تيار متردد عبر الأنبوب. لضمان مرور المجال المغناطيسي عبر الأنبوب، يجب أن يكون الأنبوب نفسه مصنوعًا من مادة غير مغناطيسية. من الشكل، يمكننا أن نتخيل أن سلك السائل الممتد بين قطبي الأنبوب يشبه سلكًا نحاسيًا يقطع خطوط الحث المغناطيسي بسرعات مختلفة، مما يُولّد قوة دافعة كهربائية عند كلا الطرفين. ولمنع حدوث قصر كهربائي، يُبطّن الأنبوب بمادة عازلة. يُقاس الجهد في السائل من خلال أقطاب كهربائية مثبتة على جدار الأنبوب.

a wire moves in a magnetic field
الشكل 2: مقياس التدفق الكهرومغناطيسي البسيط
Three wires move at different speeds in a magnetic field
الشكل 3: تتحرك ثلاثة أسلاك بسرعات مختلفة في مجال مغناطيسي ذو توزيع مكاني غير متساوٍ

كما هو موضح في الشكل 3، بافتراض أن أكثر من سلك يتحرك داخل مجال مغناطيسي، يتحرك السلك P بسرعة V في منطقة المجال المغناطيسي القوي B، ويتحرك السلك Q بسرعة V/2 في نفس المنطقة، ويتحرك السلك R بسرعة V في منطقة المجال المغناطيسي الضعيف نسبيًا B/4. تختلف شدة الحث المغناطيسي التي يولدونها عن بعضها البعض:

P: ΔU p =BIV
س: ΔU q = BIV/2
ر: Δ U R = BIV/4

عند توصيل هذه الأسلاك معًا، سيتولد تيار، ولكن بسبب فرق الجهد، ستنخفض قيمة Δ بسبب الخسائر الأومية. بالعودة إلى الشكل 2، سنحصل على مخطط جهد معقد وتيار دوري. على الرغم من هذا التعقيد الواضح، إلا أن معادلة التطبيق العملي لمقاييس التدفق لا تزال بسيطة للغاية في مختلف الحالات. الجهد المستحث بين الأقطاب الكهربائية هو:

ΔU EE =BDV m

ومن بينها، B هي شدة الحث المغناطيسي، الوحدة T؛ D هو قطر خط الأنابيب، الوحدة m؛ V m
هو متوسط سرعة التدفق في خط الأنابيب، بوحدة م/ث. تُستخدم المعادلة الأساسية لهذا المقياس في الظروف التالية:
· المجال المغناطيسي موحد؛
·توزيع سرعة السوائل متماثل محوريًا.
في التصميم الحديث، يصعب استيفاء الشروط المذكورة أعلاه. لذلك، طُوّر التصميم لتقليل تأثير توزيع سرعة السائل على إشارة الخرج قدر الإمكان، مع الحفاظ على البعد عن المجال المغناطيسي القوي والمنتظم.

تقلصات مقياس التدفق الكهرومغناطيسي

يوضح الشكل 4 المكونات الرئيسية لمقياس التدفق الكهرومغناطيسي الصناعي ذي القطب النقطي. يتكون مقياس التدفق الصناعي من جزأين: وحدة الاستشعار (المكون الرئيسي) ووحدة المحول (المكون الثانوي).
Main components of industrial electromagnetic flowmeter
الشكل 4: المكونات الرئيسية لمقياس التدفق الكهرومغناطيسي الصناعي

يتضمن جزء الاستشعار أنبوب قياس معزول، ووصلة شفة، وملفًا يُولّد مجالًا مغناطيسيًا، وأقطابًا كهربائية. بالإضافة إلى ذلك، عادةً ما تُوفّر وسائل لتوليد إشارات مرجعية تتناسب مع المجال المغناطيسي. في أنظمة التيار المتردد، تُستخدم عادةً محولات التيار أو ملفات الكشف؛ أما في أنظمة التيار المستمر، فيُقاس تيار مُستحث ثابت.

يُشار عادةً إلى جزء التحويل باسم المحول، والذي يعمل على:
1. تضخيم ومعالجة إشارات السوائل؛
2. القضاء على القوة الدافعة الكهربائية الضالة؛
3. تأكد من أن المحول غير حساس لتقلبات الجهد والتداخل الكهرومغناطيسي؛
4. تلبية مستوى السلامة؛
5. التواصل بشكل فعال مع جهاز التحكم الخاص بالمستخدم.

وحدة استشعار مقياس التدفق الكهرومغناطيسي (المكون الأساسي)

Electromagnetic flow meter sensor part
جزء مستشعر مقياس التدفق الكهرومغناطيسي

لضمان مرور المجال المغناطيسي، عادةً ما يكون أنبوب القياس (انظر الشكل 5) غير مغناطيسي. يتراوح قطره بين 2 و3000 مم، والطلب المعتاد هو عداد تدفق بقياس 2 بوصة، وعداد تدفق بقياس 3 بوصات ، وعداد تدفق بقياس 4 بوصات، وعداد تدفق بقياس 8 بوصات ، وهكذا. يتراوح نطاق التدفق الذي يمكن أن يمر عبره بين 0 و28500 متر مكعب/ساعة أو أكثر. السطح الداخلي للأنبوب معزول لمنع حدوث قصر في الإشارة. تُثبت الأقطاب الكهربائية عند طرفي القطر، ويكون توصيلها عموديًا على خط الحث المغناطيسي. عادةً ما تكون الأقطاب الكهربائية صغيرة جدًا (يتراوح قطرها بين 5 و20 مم)، ويُشار إليها أحيانًا باسم الأقطاب الكهربائية النقطية أو الأقطاب الكهربائية الزرية. في بعض التصاميم، توجد أيضًا أقطاب كهربائية كبيرة قد يكون لها قوس بزاوية 90 درجة وطول قريب من القطر.

يوضح الجدول 1 بعض مواد العزل النموذجية، والتي غالبًا ما تُشكَّل حول أجزاء الأنابيب وتُدمج مع وصلات الشفة. قد تُسبب سرعة التدفق الزائدة (التي تزيد عن 4 أمتار/ثانية) تآكلًا، ويمكن استخدام بطانة واقية (جينيسي وأنارومو، 1994). في الماضي، استُخدمت حلقات التأريض كنقاط مرجعية لقياس الأقطاب الكهربائية في الأنابيب المبطنة أو غير الموصلة. في بعض التصاميم، قد لا تكون اللوحة المرجعية أو القطب مؤرضة. بسبب التيار الذي يحمله السائل، سيتدفق إلى الأرض عبر التأريض مُسببًا تلفًا للتيار. في هذه الحالة، يُمكن جعل جهد الجهاز يطفو، ويمكن ضمان سلامته من خلال مُحوّل عزل.
Magnetic flow meter Test Tube
الشكل 5: أنبوب اختبار مقياس التدفق المغناطيسي

Table 1 Lining Materials and Their Temperature Limits (to be verified with the manufacturer)
Material Application Temperature limit/℃
Natural rubber Prevent wear and chemical substances. -20~70
Chloroprene rubber Under oil and grease conditions, it can effectively prevent wear and chemical corrosion. 0~100
Teflon Hard rubber Prevent adhesion and chemical corrosion. 0~90
Fluorocarbon Polyurethane Artificial rubber Slurry
Polyurethane Prevent wear and impact. -50~70
Polytetrafluoroethylene (PTFE) Wear resistant, chemical resistant,suitable for food. -50~200
Ceramic 99.9% alumina (Al₂O₃) and ceramic metal (Pt-Al₂O₃) electrodes,sintered together


مواد وتصميم الأقطاب الكهربائية في أجهزة قياس المغناطيسية لقياس السوائل

تصميم مقياس التدفق المغناطيسي السائل

عادةً ما يمرّ القطب الكهربائي عبر البطانة الداخلية لخط الأنابيب ويتلامس مع السائل. يكون القطب الكهربائي عادةً مسمارًا كرويًا يمرّ عبر مادة البطانة الداخلية، ثم يُوصله بالمسمار بواسطة سلك كهربائي. نظرًا لاتصال الأقطاب الكهربائية بالسوائل، يجب اختيار مواد الأقطاب الكهربائية بعناية. من بين المواد المستخدمة: الفولاذ المقاوم للصدأ غير المغناطيسي (للسوائل المسببة للتآكل)، وسبائك البلاتين والإيريديوم، والمونيل، والتنتالوم، والتيتانيوم، والزركونيوم (للسوائل المسببة للتآكل)، وهاستيلوي-سي. يُنصح أيضًا باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ في قياس الطين، بالإضافة إلى البطانة الخزفية وتركيبات الأقطاب الكهربائية.

أقطاب كهربائية لقياس التدفق المغناطيسي في صناعة لب الورق

في تطبيقات اللب وغيرها، قد يصطدم الورق أو غيره من المواد بالأقطاب الكهربائية مسببًا ضوضاء. ووفقًا لأحد المصنّعين، فإن تغطية الأقطاب الكهربائية بسيراميك مسامي قد يُخفف من هذا التأثير. لذا، هناك حاجة إلى أجهزة قياس تدفق الملاط .

بسبب تلامس الأقطاب الكهربائية مع السوائل، استُخدمت طرقٌ متعددة لتنظيف الأقطاب الكهربائية. منها:
• المسح (يمكن استخدام مكشطة أو فرشاة لتمر عبر مركز القطب لمسح السطح) (روز وفاس، 1995)؛
• الذوبان (فصل التوصيلات الإلكترونية الأخرى وإزالة الرواسب على سطح القطب الكهربائي بتيار كبير بدرجة كافية)؛
• التنظيف بالموجات فوق الصوتية (استخدام الموجات فوق الصوتية لاهتزاز الأقطاب الكهربائية والتسبب في تجويف موضعي لتحقيق أغراض التنظيف)؛
• أقطاب كهربائية متنقلة؛
• أقطاب كهربائية على شكل رصاصة.

يجب تحديد طريقة اختيار الأقطاب الكهربائية النظيفة بناءً على خصائص الرواسب. في كثير من الحالات، تميل الأقطاب الكهربائية إلى التنظيف الذاتي: فعندما يمر السائل عبر القطب، تُقيّد الرواسب، وقد تكون موصلية الطلاء على السطح الداخلي للجهاز أقل من موصلية معظم السوائل. في أنظمة التيار المستمر الحديثة، قد تكون معاوقة الدخل كبيرة بما يكفي لتجاهل تأثير الرواسب. ومع ذلك، قد تُسبب المعاوقة العالية ضوضاء حرارية في إشارة القطب. لذا، على الرغم من أن المعاوقة العالية تعني عدم وجود خطأ منهجي، إلا أن تكرار الجهاز سينخفض.

يُولَّد المجال المغناطيسي عادةً بواسطة مجموعة من الملفات والنيارات المغناطيسية المتراكبة. كان استهلاكه للطاقة يتراوح عادةً بين 10 و100 واط، ولكنه الآن قد يصل إلى 0.5 واط. وبفضل استخدام البطاريات طويلة العمر، أصبح أقل استهلاك للطاقة أقل بكثير من 0.5 واط.

نتيجةً لاستخدام إثارة التيار المتردد، تتولد إشارة محاثة متبادلة نتيجةً لتغير المجال المغناطيسي في الحلقة الناتجة عن اندماج سلك قطب كهربائي مع سائل. يوضح الشكل 7 سلكًا غير مُهيأ جيدًا والمنطقة الناتجة المرتبطة بالتدفق المغناطيسي المتغير. لا يلزم أن تكون هذه المنطقة كبيرة جدًا لتوليد إشارة تُضاهي إشارة المرور. إشارتها متعامدة (بفارق طور 90 درجة عن إشارة التدفق)، بجهد متعامد تقريبًا ~2πfBA.

من بينها، f هو التردد، وB هي شدة الحث المغناطيسي، وA هي مساحة حلقة العمل المسقطة في اتجاه المجال المغناطيسي. على سبيل المثال، إذا كانت f تساوي 50 هرتز، وB تساوي 0.02 تسلا، وA تساوي 1 سم²، فإن الجهد المتعامد يكون حوالي 0.6 مللي فولت. ومع ذلك، فإن الإشارة الناتجة عن الحركة بسرعة 5 م/ث في خط أنابيب قطره 0.1 م هي 10 مللي فولت. تنحرف زاوية طور الجهد المتعامد بمقدار 90 درجة وتُستهلك كفقد حديد في الدائرة المغناطيسية، والذي لا يمكن تقليله بالتصميم الميكانيكي أو الدوائر الإلكترونية. يمكن استخدام إثارة التيار المستمر لحل هذه المشكلة عن طريق قياس إشارة التدفق مباشرة عندما يظل المجال المغناطيسي ثابتًا لفترة زمنية معينة. ومع ذلك، هناك أيضًا مشكلات أخرى تتطلب جهدًا كبيرًا للتغلب بسرعة على محاثة الملف وإنشاء مجال مغناطيسي، ثم الحفاظ على استقرار قياس التدفق.

يجب ألا يتسبب تركيب أي مكون في تجاوز ضغط خط الأنابيب، ويجب التأكد من امتلاء خط الأنابيب بالسائل. عادةً، عند تركيب قسم أنبوب القياس، يجب أن يكون توصيل القطب الكهربائي أفقيًا لتجنب حدوث قصر كهربائي في القطب الكهربائي عند ظهور فقاعات في الجزء العلوي من خط الأنابيب.

معظم أنابيب القياس مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يسمح بمرور المجالات المغناطيسية. أقصى ضغط يتحمله المستشعر هو 1000 بار.

وينبغي أن يتضمن التصميم أيضًا خيارات للاستخدام في البيئات القاسية والخطرة.

Magnetic field coil and yoke

الشكل 6: ملف المجال المغناطيسي والنير

Relationship between magnetic field and signal leads
الشكل 7: العلاقة بين المجال المغناطيسي وأسلاك الإشارة

أجهزة إرسال مقياس التدفق المانجتيكي (المكون الثانوي)

Transmitters of electromagnetic flow meters
أجهزة إرسال مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية

في الوقت الحاضر، يمكن للعديد من أنواع أجهزة إرسال التدفق الكهرومغناطيسي تحقيق الوظائف المطلوبة كمقياس تدفق رقمي . أطول نوع اتصال مستخدم هو 50 هرتز أو 60 هرتز. وذلك لأن مصدر الطاقة الرئيسي هو 50 هرتز أو 60 هرتز، وعند هذا التردد، تكون إشارات المجال المغناطيسي والتدفق قوية أيضًا. ومع ذلك، تستخدم بعض التصميمات الجديدة الشائعة موجات مربعة منخفضة التردد بأوضاع مختلفة، مما يتسبب في توهين الإشارة المتعامدة قبل جمع إشارة التدفق. قد يكون لنوع إثارة الموجة المربعة (إثارة التيار المستمر) المذكور هنا العديد من الأسماء المختلفة حسب الشركة المصنعة (Brobeil et al.، 1993). يجب استخدام مصطلح "نوع التيار المستمر" بحذر، حيث استخدمت الأجهزة القديمة نوع التيار المستمر ولكنها لم تنجح. في تصميم التيار المستمر، تكون قوة المجال المغناطيسي صغيرة نسبيًا، ولكن الضوضاء الإلكترونية والتأثيرات الكهروميكانيكية في الطين هي نفسها الموجودة في تصميم التيار المتردد. لذلك، ستحتوي أحدث أجهزة التيار المستمر المصممة على وحدة طاقة خاصة عالية الطاقة لحل هذه المشكلة.

وصف بونفيج وآخرون (1975) أحد أوائل تصميمات التيار المستمر الناجحة، والذي يُسمى حقل التيار المستمر الرئيسي. وصف هافنر (1985) نظامًا آخر يُسمى التيار المستمر المُتبدّل، والذي يتميز بوظائف مثل تقليل الضوضاء (الحجب النشط والسلبي)، والنشاط الكهروكيميائي، والتصفير الدوري للمضخم، وأخذ عينات متعددة للإشارات، وتردد استحواذ أعلى (حتى 123 هرتز)، والترشيح الرقمي، واستخدام دوائر تحليل ضوضاء التدفق. يُلبي استخدام استهلاك منخفض للطاقة في التصميم (مُخفّض إلى 1.5 واط، مع حجم ووزن مُخفّضين) متطلبات السلامة المتأصلة وتشغيل البطارية. كما يوفر تحكم المعالج الدقيق الكشف الذاتي، وتعويض درجة الحرارة، وأدوات أولية وثانوية قابلة للتبديل، ووظائف تفاعلية. بالإضافة إلى ذلك، يوفر القطب الكهربائي أيضًا وظائف التأريض وفحص أنبوب الهواء. درس هيرزوج وآخرون (1993) تصميمات التيار المستمر المُتبدّلة بنقطة مرجعية إلكترونية في دورة واحدة، وناقشوا استخدام قطب كهربائي ثالث في خطوط الأنابيب الممتلئة جزئيًا.

AC SystemConversion Circuit Diagram
الشكل 8: مخطط دائرة تحويل نظام التيار المتردد

عادةً ما تكون إشارة الخرج من 0 إلى 10 مللي أمبير أو من 4 إلى 20 مللي أمبير. ويمكنه توفير اثنين إلى ثلاثة أزرار لضبط النطاق لتلبية قراءة النطاق الكامل للسوائل بمعدلات تدفق تتراوح من 1 إلى 10 أمتار/ثانية. ولكن الآن، استُبدلت هذه الأزرار بتقنية المعالج الدقيق. باستخدام أجهزة ذكية لضبط نطاق إشارة الخرج تلقائيًا، يتميز الجهاز بوظيفة الإرسال الرقمي ونطاق أوسع.


يوضح الشكل 8 مخططًا كتليًا نموذجيًا لدائرة تيار متردد. يزيل مُفكك التعديل الجهد المتعامد عبر الإشارة المرجعية، وتحصل دائرة التيار المتردد على نسبة إشارة التدفق إلى الإشارة المرجعية.

المخطط الكتلي في الشكل 9 (أ) هو طريقة نموذجية مُعتمدة في أنظمة التيار المستمر. وكما هو موضح في الشكل 9 (ب)، فإن أخذ العينات في الأوقات τn، وτn+1، وτn+2 يُضخّم الانحراف الأساسي لإشارة الموجة المربعة الناتج عن التأثيرات الكهروكيميائية وغيرها، لذا من المنطقي تمامًا استخدام ثلاث نقاط أخذ عينات.

قد يظهر انجراف صفري في بعض الأجهزة، ولكنه عادةً ما يكون ضعيفًا. قد يكون سببه عدم القدرة على كبت الجهد غير المتوقع تمامًا، وخاصةً الجهد المتعامد. على الرغم من اعتماد طريقة القطع عند معدلات تدفق منخفضة، إلا أن نظام التيار المستمر يدّعي حل مشكلة الانجراف الصفري حاليًا، ولكن من الصعب تأكيد ذلك. عادةً ما يقتصر قطع حركة المرور المنخفضة على 1% من نطاق الحد الأعلى (جينيسي وأنارومو، 1994) أو ربما أقل.

يبلغ إجمالي عدم اليقين للمحول 0.2% لمجموعة واسعة من الجهد الرئيسي والإشارات المتعامدة وتقلبات درجات الحرارة وما إلى ذلك. ويمكنه أيضًا قياس إشارات التدفق الدقيقة بدقة منخفضة.

Schematic diagram of transmitter circuit for DC system
الشكل 9: مخطط تخطيطي لدائرة الإرسال لنظام التيار المستمر
(أ) الطريق؛ (ب) إشارة القياس

ستوفر محولات مقياس التدفق المغناطيسي التجارية ما يلي:
- زمن الاستجابة للتعليمات هو 0.1 ثانية؛
- نسبة النطاق: الحد الأقصى 1000:1؛
- نطاق التدفق: 0.005~113000 متر مكعب/ساعة؛
- حجم التيار الزائد للنبضة الواحدة: 0.01~10 لتر/نبضة.

تشمل الخصائص التي يوفرها المصنع ما يلي:
- يتم استخدام كابلات ثنائية الطور ذات الأمان المتأصل لتزويد الطاقة ونقل الإشارات لأجهزة الاستشعار؛
- تحقيق نقل الإشارة الرقمية عن طريق تعديل الإشارات التناظرية من خلال الاتصالات؛
- الحماية بين المكونات، حماية IP65 للمحولات؛
- التردد المزدوج (انظر الشكل 10) مفيد لكل من الترددات العالية والمنخفضة: معالجة الإشارات بشكل منفصل قبل دمج الترددات سيؤدي إلى انخفاض استقرار التدفق وانخفاض الضوضاء؛

Schematic diagram of dual frequency working circuit
الشكل 10: مخطط تخطيطي لدائرة العمل ذات التردد المزدوج
(مرجع معتمد من قبل شركة يوكوجاوا أوروبا بي في)

- نقل خالٍ من التداخل؛
- التحقق الذاتي أو زيادة بيانات الكشف؛
- جهاز كشف الحركة الجوية، باستخدام أقطاب كهربائية لاستشعار حالة الحركة الجوية وإطلاق الإنذار (جينيسي وأنارومو، 1994)؛
- قطب التأريض؛
- الكشف عن تلوث القطب الرئيسي؛
- قياس السوائل ثنائية الاتجاه باستخدام الدوائر المناسبة؛
- ضبط المدى تلقائيًا.

يمكن للدوائر المتكاملة المخصصة للتطبيقات (ASICs) توفير وظائف مثل أنظمة التفتيش التلقائية للكشف عن التدفق العكسي للسوائل والأخطاء الأخرى، وأجهزة الإنذار، والنطاق المزدوج، وبعض اتصالات الواجهة (Vass، 1996).

معايرة وتشغيل مقياس التدفق المغناطيسي

SHD series Electromagnetic flow meter calibration workshop
ورشة عمل معايرة مقياس التدفق الكهرومغناطيسي من سلسلة SHD

نظرًا لاختلاف الأجهزة أثناء عملية تصنيع مقياس التدفق، يلزم معايرة مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية، وهو ما يقوم به عادةً مُصنِّع مقياس التدفق. على سبيل المثال، يُوفِّر مُصنِّع مقياس التدفق المغناطيسي جهازًا قياسيًا مزودًا بـ 13 نقطة معايرة، وهو ما يُشار إليه عادةً بالمعايرة الرطبة. أما المعايرة الجافة، فتشير إلى معايرة مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية عن طريق قياس المجالات المغناطيسية لاستخلاص إشارات السوائل. إن العلاقة بين المجال المغناطيسي عند نقطة مُحددة وجميع نطاقات الجهاز ليست واضحة كما هو موضح في المعادلة (12.2)، مما يعني أنه يجب التعامل مع أي معايرة جافة حالية بحذر.

لا ينبغي أن يتأثر تشغيل مقياس التدفق الكهرومغناطيسي بموصلية السائل، لذا يجب أن تكون موصلية السائل هي نفسها في جميع أنحاء مقياس التدفق. بافتراض أن الموصلية كبيرة بما يكفي لجعل معاوقة خرج المكون الأساسي أصغر بمقدار مرتبتين على الأقل من معاوقة دخل المكون الثانوي. علاوة على ذلك، يمكن أن تؤدي التغييرات الكبيرة في الموصلية إلى أخطاء نقطة الصفر في عدادات التدفق الكهرومغناطيسية ذات التيار المتردد. على الرغم من اعتقاد البعض أن نوع نبضة التيار المستمر لا يتأثر بتغيرات الموصلية التي تتجاوز عتبة معينة (جينيسي وأنارومو، 1994)، لا يزال أحد المصنّعين يتبنى وجهة نظر معاكسة، معتقدًا أنه يجب استخدام نوع التيار المتردد لقياس التدفق ثنائي الاتجاه، والطين، والسوائل منخفضة الموصلية، والتدفقات غير المنتظمة ذات الموصلية المتغيرة بسرعة. على أي حال، فإن التطوير المستمر لنوع التيار المستمر سيضمن أنه مناسب بنفس القدر للحالات المذكورة أعلاه.

يمكن التعبير عن معاوقة خرج المكون تقريبًا على النحو التالي

R ≈1/dσ(Ω)

حيث d هو قطر القطب و σ هي الموصلية.
يمكن الحصول على المعاوقة النموذجية لجهاز يبلغ قطر قطبه 0.01 متر من المعادلة (3)، كما هو موضح في الجدول 2.

Table2 Output resistance of instrument measuring tube with electrode diameter of 0.01m

Liquid conductivity Resistance
S/m μS/ cm Ω
The best electrolyte About 10² About 10⁶ 1
Seawater About 4 About 4×10⁴ 25
Tap-water About 10⁻² About 10² 10000
Pure water 4×10⁻⁶ 4×10⁻² 25 000 000

يمكن لمكون ثانوي نموذجي بممانعة دخل 20 × 10⁶/Ω أن يُطابق موصلية السوائل الثلاثة الأولى في الجدول 2، ولكنه لا يُطابق الموصلية الأخيرة. يُحدد المُصنِّعون الحد الأدنى لقيمة الموصلية لأجهزة ذات أحجام مُحددة. على سبيل المثال، بالنسبة للأقطاب الكهربائية التي يتراوح قطرها بين 25 و100 مم، من المقبول أن تكون الموصلية منخفضة حتى 20 ميكرو سيميز/سم، ولكن يُمكن لمُصنِّع واحد على الأقل توفير انخفاض في الموصلية قدره 0.05 ميكرو سيميز/سم.

بسبب اختلال الاستمرارية الكهربائية وتجانس التوصيل، بالإضافة إلى عدم التأكد من دقة القياس، فإن وجود الغاز في السائل سيؤدي إلى أخطاء. يجب أن تعمل عدادات التدفق في ظروف يمكن فيها تجاهل هذه العوامل.

seawater flow rate by magnetic meter
مقياس التدفق المغناطيسي يقيس معدل تدفق مياه البحر

أين يتم استخدام مقياس التدفق الكهرومغناطيسي؟

تُستخدم عدادات التدفق الكهرومغناطيسية على نطاق واسع في قياس تدفق السوائل. وهي مناسبة تمامًا لأي سائل موصل، وتكاد تكون ناجحة في تطبيقاتها. ذكر أحد الخبراء الصناعيين أن المشكلة الوحيدة التي واجهها كانت قياس سكر البودرة المتبلور، وأن سبب الفشل قد يكون مشاكل في السوائل أو عدم توافقها. عند استخدامها لقياس تدفق ثنائي أو متعدد الأطوار، حيث يجب أن تكون المكونات المستمرة موصلة، تُولّد الإشارة من سرعة ذلك المكون. أما عند استخدامها على المعادن السائلة، فستصبح مبادئها الفيزيائية أكثر تعقيدًا.

conductive liquid flow meters
يعد الماجميتر مناسبًا للغاية لأي سائل موصل

تشمل تطبيقات عدادات التدفق الكهرومغناطيسية السوائل اللزجة، والمواد الكيميائية المسببة للتآكل، والرواسب الكاشطة، وسوائل التشغيل المزودة بإمكانية بدء التشغيل وإيقاف التشغيل، ولكن يجب أن يكون أنبوب التدفق ممتلئًا (يوفر بعض المصنّعين طُرزًا لقياس تدفق الأنبوب غير الممتلئ)، ويجب ألا تُسبب الفقاعات قصرًا في دائرة الأقطاب الكهربائية (جينيسي وأنارومو، 1994). يجب أن يتدفق خط أنابيب القياس لأعلى في هذا الوقت، إن أمكن. إذا كان خط الأنابيب أفقيًا، فيجب أن يكون القطب في اتجاه القطر الأفقي. إذا تم تركيب الجهاز في موضع أدنى في خط الأنابيب، فيجب مراقبته لاحتمال التصاق الطين أو السوائل الأخرى بالأقطاب الكهربائية. تختلف موصلية الملحقات عن خصائص السوائل، ويمكن أن تُشكّل طبقة موصلة جزئيًا لتغيير القطر الداخلي للجهاز وطوله. إذا تم الحفاظ على سرعة الجهاز أعلى من 2 إلى 3 أمتار في الثانية، فإن احتمالية الترسيب ستنخفض. يمكن للأقطاب الكهربائية المخروطية الشكل أيضًا تقليل الترسيب، ويمكن استخدام أنظمة تنظيف الأقطاب الكهربائية. قد تُغير السوائل غير النيوتونية الاستجابة. قد يُسبب الطين المقاوم للتآكل تآكلًا في البطانة بالقرب من انحناءات الأنابيب، ويمكن لحماية الأنابيب أن تُقلل من التآكل. يجب أن يكون سائل التنظيف مُتوافقًا مع سائل العمل. كما يُمكن أن تُسبب الإضافات توصيلًا غير مُتساوي.

corrosive liquid measurement by Magnetic flow meter
مقياس التدفق المغناطيسي يقيس السائل التآكلي

أصبحت تقنية حافز الاتصال مناسبةً مرةً أخرى لقياس استخدام الطين الحامل لكمياتٍ كبيرةٍ من الغاز. يتميز هذا الملاط بأنه غير متجانس، ويحتوي على كمياتٍ كبيرةٍ من الجسيمات الصلبة غير المنتظمة الحجم، أو يميل إلى تكوين كتلٍ طينية، مصحوبةً بتدفقٍ نابض. وتعاني حوالي 15% من التدفقات الصناعية من هذه الحالة، بما في ذلك اللب والملاط. في هذه التطبيقات، أصبحت تقنية نبضات التيار المستمر تدريجيًا خيارًا مهمًا ليحل محل تقنية التيار المتردد.

في مقياس التدفق الجديد، سيتم التخلص من آثار تداخل الترددات الراديوية (RFI). وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة، يجب عزل كابلات الإشارة وتأريضها. ناقش روز وفاس (1995) تطبيق تقنية مقياس التدفق الكهرومغناطيسي في العمليات الصناعية الأكثر تعقيدًا:
كيميائي:
· محلول حمضي وقلوي وبوليمر وغسول ومطاط
الصيدلانية:
· طلاء الرش، والتوابل، والمنتجات الطبية والصحية
التعدين والمعادن:
· طين خام الحديد، البيريت، المغنتيت، البيريت، النحاس، الألومينا
المأكولات والمشروبات:
· البيرة، الصودا، معجون الأسنان، الحليب، الآيس كريم، السكر، العصير
المياه والنفايات:
· المياه، مياه الصرف الصحي ، مياه الصرف الصحي، الحمأة، السوائل الهضمية

Wastewater flow measured by magmeter
قياس تدفق مياه الصرف الصحي بواسطة مقياس المغناطيسية

اللب والورق:
· السوائل السوداء والبيضاء، المواد الخام البنية، مواد التبييض، المواد المضافة

محطة معالجة الوقود النووي:
·السوائل المشعة وغير المشعة (فينلايسون، 1992)

تتضمن التقارير الأدبية الحديثة حول التطبيقات ما يلي:
·يمكن استخدامها للتعامل مع المشاكل في تدفق البزموت الرصاصي السائل (كوندو وتاكاهاشي، 2005)؛
· مراقبة أداء المضخة (Anon, 2002)؛
·قياس تدفق الملاط باستخدام الأقطاب السعوية (أوكادا وآخرون، 2003)؛
· مراقبة مياه الصرف الصحي (Kwietniewski and Mizstka Kruk, 2005);
·التخلص المستمر من القمامة: أنابيب التكرير، وأنابيب النفخ، وأنابيب إعادة التدوير (أوكادا ونيشيمورا، 2000)؛
·تدفق الحفر (أرنولد ومولز، 2000)؛
·قياس دقة إنتاج الألكيلات وحمض الكبريتيك (Dunn et al., 2003).

بالنسبة لهذه القائمة، قد تكون هناك حاجة أيضًا إلى إضافة الخبث، والأسمنت، والطين (المواد الكاشطة)، وكواشف شحنة الفرن، والتطبيقات الخاصة مثل السرعة المنخفضة للغاية، والنقل المعاملاتي، والسوائل ذات التتبع بالبخار، وسوائل الفرن العالي، والدفعات، والسوائل المسببة للتآكل.

في ظل ظروف القياس عالية التردد (120 قياسًا في الثانية)، يمكن لأجهزة قياس التدفق بالتيار المتردد قياس معدل تدفق النبض للمضخات.

يوفر بعض المصنّعين عدادات تدفق كهرومغناطيسية بأبعاد تتراوح بين 2 و25 مم لقياس الحليب. كما يوفر المصنّعون أجهزةً بأحجام خاصة بهم للاستخدام في منتجات النظافة والمواد الكيميائية اليومية، والتي يمكن استخدامها في عمليات الإنتاج الضخم عالية السرعة بمعدل تكرار يصل إلى 0.2%.

ما هي مزايا استخدام مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية؟

١. تشير النظرية إلى أن استجابة عدادات التدفق الكهرومغناطيسية خطية (باستثناء تأثير توزيعات سرعة التدفق المختلفة)، والسبب الوحيد لعدم قدرة الجهاز على عرض تدفق صفري هو الانجراف الصفري. يُعد هذا الجهاز من الأجهزة القليلة التي يمكنها تحقيق هذه الوظيفة، ولكنه حُكم عليه بشكل غير عادل لأنه لا يزال من الممكن ملاحظة الانجراف الصفري. غالبًا ما تستخدم التصميمات الحديثة اقتطاع نطاق التدفق المنخفض لتجنب هذه المشكلة.

2. التدفق المستمر هو الأكثر قيمة، خاصة عندما يحتوي السائل على مواد صلبة أو عند المرور عبر العوائق يمكن أن يؤدي إلى إتلاف قناة التدفق.

Full bore design Magnetic flow meter
مقياس التدفق المغناطيسي يضمن التصميم الكامل تدفقًا لا يمكن إيقافه

3. لا يوجد أجزاء متحركة.

4. حساسية مكونات الأنابيب العلوية قابلة للمقارنة بأجهزة قياس التدفق الأخرى، ولكنها أضعف فقط من أجهزة قياس التدفق الحجمي، أو أجهزة قياس التدفق كوريوليس ، أو أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية مع شعاعين صوتيين أو أكثر.

ما هي عيوب استخدام عدادات التدفق الكهرومغناطيسية؟

عيبه الرئيسي هو اقتصاره على قياس السوائل الموصلة. على الرغم من أن المختبر لديه تصميمات للسوائل غير الموصلة (مثل زيت المحولات أو الديزل)، إلا أنه لم يُجرَ سوى تصميم أو تصميمين تجاريين في هذا الصدد.

لفترة من الزمن، اعتقد البعض أن حساسية عدادات التدفق العكسي تُعدّ نقطة ضعف، ولكن قد يكون هذا أحد نقاط قوتها. بالمقارنة مع عدادات التدفق الكهرومغناطيسية، فإن عددًا قليلًا فقط من عدادات التدفق أقل تأثرًا بتوزيع سرعة التدفق العكسي أثناء التشغيل. ومن العيوب الشائعة الأخرى انعدام الانجراف، حيث وُجد أن التصاميم المبكرة تُنتج أخطاءً كبيرة عند معدلات تدفق منخفضة للغاية. تجدر الإشارة مجددًا إلى أنه لا يمكن استخدام أي عداد تدفق خارج النطاق أو بمعدلات تدفق أقل من الممكن. في الواقع، يدّعي مقياس تدفق كهرومغناطيسي تجاري واحد على الأقل أن نسبة نطاقه 1000:1.
  • مقياس الجريان الكهرومغناطيسيمقياس الجريان الكهرومغناطيسي2017/04/12شراء مقياس التدفق الكهرومغناطيسي عالي الجودة من تصنيع الصين بسعر منخفض ووقت تسليم سريع. احصل على سعر المتر Mag الآن من SILVER AUTOMATION INSTRUMENTS.view
  • نوع الإدراج مقياس التدفق الكهرومغناطيسينوع الإدراج مقياس التدفق الكهرومغناطيسي2019/06/27مقياس التدفق الكهرومغناطيسي مسبار الإدخال مناسب لحجم خط الأنابيب الذي يزيد عن 8 بوصات ؛ إنه حل مثالي لقياس تدفق السائل الموصل بحجم كبير ، مثل مياه الصرف الصحي والمياه المحمولة ...view
  • الأسئلة الشائعة حول مقياس التدفق الكهرومغناطيسي من سلسلة SHDالأسئلة الشائعة حول مقياس التدفق الكهرومغناطيسي من سلسلة SHD2018/07/05السؤال 1 يمكن أن يحتوي مقياس التدفق المغناطيسي من سلسلة SHD الذي يعمل بالبطارية أيضًا على مصدر طاقة خارجي بجهد 12 فولت أو 24 فولت؟view
  • مقياس التدفق المغناطيسي الصحيمقياس التدفق المغناطيسي الصحي2018/11/21مستشعر SHD-SE13 Magmeter هو نوع من أجهزة قياس التدفق الصحي.يمكنه قياس ماء الصنبور ومعجون الطماطم والبيض السائل والدبس والعصير والخل وما إلى ذلك والتي تستخدم على نطاق واسع في معالجة الأغذية والبيرة والصناعات الدوائية.view
  • مقياس تدفق مغناطيسي منخفض التدفقمقياس تدفق مغناطيسي منخفض التدفق2019/07/11يمكن لمقاييس mag ذات التدفق المنخفض التعامل مع تدفقات سائلة منخفضة تصل إلى 0.33 LPM (0.09GPM) ، وحجم مستشعر تدفق mag الصغير الذي يمكننا توفيره هو 1/8 "، 1/4" ، 3/8 "، 1/2" ، 3/4 ". تستخدم مقاييس التدفق المغناطيسي الدقيقة على نطاقview
  • مقياس التدفق المغناطيسي للطينمقياس التدفق المغناطيسي للطين2018/11/21مقياس التدفق المغناطيسي للطين SHD-SE16 يستخدم لقياس التدفق في تطبيقات الملاط عالية الضوضاء ؛ مجسات التدفق للحمأة والعجائن والمواد الصلبة.view
Email
WhatsApp
Inquiry