Przepływomierz elektromagnetyczny to urządzenie technologiczne, które jest szeroko stosowane do pomiaru przepływu chłodziwa, do pomiaru wydajności substancji ciekłych i gazowych. Niewątpliwymi zaletami takich systemów są: realizacja projektu z wykorzystaniem minimalnej liczby elementów mechanicznych, brak oporu hydrodynamicznego, najwyższa dokładność wskaźników rejestracji.
Przepływomierz elektromagnetyczny - zasada działania
Urządzenia tej kategorii wyposażone są w przewodniki, w których na skutek przecięcia pola magnetycznego z liniami sił generowana jest siła elektromotoryczna. Kierunek prądu powstającego w przewodniku jest prostopadły do kierunku pola magnetycznego. Ten wzór jest w pełni ujawniony w tzw. prawie Faradaya, które wyjaśnia zasadę indukcji elektromagnetycznej.
Przy wymianie przewodnika na przepływ cieczy przewodzącej prąd elektryczny uzyskuje się schemat obwodu, zgodnie z którym faktycznie działaprzepływomierz elektromagnetyczny. Takie urządzenia mogą być wyposażone w magnesy stałe lub elektryczne zasilane prądem przemiennym.
W obszarze pomiarowym przepływomierza znajduje się rura wykonana z niemagnetycznego nieprzewodzącego materiału. Często strefa ta jest wyposażona we wkładki izolacyjne wykonane z obojętnego tworzywa sztucznego. Zastosowanie takich elementów pomaga uzyskać najdokładniejsze odczyty w procesie pomiaru charakterystyki środowiska pracy.
Obszary operacyjne
W jakich obszarach jest używany przepływomierz elektromagnetyczny? Takie urządzenia są najszerzej stosowane w zakresie rozliczania zasobów energetycznych i wodnych. W szczególności takie urządzenia są wykorzystywane w aranżacji systemów grzewczych.
Obecnie przepływomierz elektromagnetyczny jest szeroko stosowany w przemyśle biochemicznym, metalurgicznym i spożywczym. Organizacje budowlane, zakłady przeróbki rudy, instytucje medyczne korzystają z urządzeń tej kategorii.
Przepływomierz elektromagnetyczny jest niezbędny w organizacji układów automatycznego sterowania przepływem mediów roboczych, gdzie główną rolę odgrywa stopień opóźnień w pomiarach wskaźników. Urządzenie służy do śledzenia szybko zmieniających się prędkości przepływu substancji ciekłych i gazowych.
Błędy metrologiczne
Jak pokazuje wieloletnia praktyka w eksploatacji przyrządów pomiarowych ze stałym polem magnetycznym, ich błąd średniwynosi około 1-2,5%. Wskazany minus staje się zauważalny podczas pomiaru wskaźników mediów o niskiej pulsacji. W takim przypadku często pojawiają się dodatkowe błędy, których przyczyną jest polaryzacja elektrod, co przekłada się na zmianę rezystancji przetwornika urządzenia.
Zmniejszenie procentu błędów metrologicznych w przepływomierzach ze stałym polem magnetycznym jest ułatwione dzięki zastosowaniu w konstrukcji elektrod kalomelowych i węglowych lub przewodników z powłoką platynową i tantalową.
W przypadku urządzeń ze zmiennym polem magnetycznym nie występuje polaryzacja elektrod, co może prowadzić do błędów w odczytach. Jednak takie urządzenia mają inne efekty, które zniekształcają sygnał:
- Efekt transformatora - gdy ciecz przepływa przez przewodniki, które tworzą zwoje, okablowanie łączące i elektrody wytwarzają siłę elektromotoryczną transformatora. Aby skompensować to działanie, do obwodu pomiarowego przepływomierzy o zmiennym polu magnetycznym wprowadza się magnesy o stałym przełączanym prądzie lub obwody kompensacyjne.
- Efekt pojemnościowy - występuje ze względu na znaczną różnicę potencjałów pomiędzy przewodami łączącymi a układem odpowiedzialnym za powstawanie pola magnetycznego. Błędy w tym przypadku są kompensowane przez staranne ekranowanie elementów systemu.
Sprawdzanie przepływomierzy elektromagnetycznych
Jak przeprowadzana jest weryfikacja przepływomierzy elektromagnetycznych?Najdokładniejszą metodą jest tutaj ważenie statyczne (metoda masowa). Do jego realizacji wykorzystywane są przykładowe wagi oraz zawór odcinający, który pracuje w trybie start-stop.
W trakcie pracy masa netto płynu roboczego jest określana na podstawie pomiaru masy pojemnika przed i po napełnieniu, gdy płyn przechodzi przez przepływomierz przez określony czas.
Zaletami metody weryfikacji są:
- dokładność pomiaru znormalizowanych wskaźników przepływu;
- możliwość korelacji wyników z wartościami odpowiadającymi standardom państwowym;
- możliwość weryfikacji przepływomierza współpracującego z gorącymi cieczami;
- automatyzacja procesów.
Rodzaje przepływomierzy
Oprócz przepływomierzy elektromagnetycznych istnieje szeroka gama innych urządzeń do pomiaru charakterystyk mediów roboczych przepływających przez rurociągi. Obecnie, w oparciu o zasadę działania, wyróżnia się następujące grupy urządzeń:
- termiczne;
- ultradźwiękowy;
- wir;
- Coriolis;
- mechaniczny;
- mikroprzepływomierze.
Następnie krótko rozważymy cechy każdego typu przepływomierzy elektromagnetycznych.
Ciepłomierze
Zasada działania opiera się na lokalnej zmianie właściwości płynu roboczego, na przykład temperatury w przepływie, a następnie pomiarze wskaźników w miejscu oddalonym od miejsca uderzenia. Określonymetoda przyczynia się do obliczenia średniej prędkości ruchu materii wzdłuż ścieżek przewodzących.
Podobnie można zmienić inne cechy substancji, na przykład skład chemiczny. Jednak w większości przypadków takie podejście jest niedopuszczalne, najczęściej w przypadku konieczności obsługi przepływomierzy w placówkach medycznych.
Przepływomierze ultradźwiękowe
Działanie urządzeń tego typu opiera się na zdolności fal dźwiękowych do rozchodzenia się w poruszającym się ośrodku. Określając źródło występowania ultradźwięków i ich odbiornik, można ocenić natężenie przepływu czynnika roboczego zgodnie ze wskaźnikami ruchu fali w określonym segmencie.
Mierniki wirów
W urządzeniach tego planu głównym elementem funkcjonalnym jest cel w kształcie kuli lub dysku. Część jest zamocowana na stałym elastycznym kablu. Podczas przechodzenia przez system przepływ czynnika roboczego wpływa na cel, co prowadzi do jego przemieszczenia. To z kolei powoduje deformację kabla, której zmiany są rejestrowane przez specjalne tensometry. Uzyskane informacje przyczyniają się do powstawania osądów dotyczących kierunku i szybkości przepływu materii.
Mierniki Coriolisa
Strukturalnie takie urządzenia składają się z rury, która jest narażona na wibracje pochodzące z zewnętrznego generatora. W przypadku braku cieczy w układzie drgania powodują jednoczesne przyspieszenie wszystkich odcinków rury. Gdy ciecz przepływa przez nią, zaczyna działać tak zwana siła Coriolisa, któraskierowane w przeciwnych kierunkach dla przepływów wlotowych i wylotowych substancji. Prowadzi to do przesunięcia fazy wibracji rurki przewodzącej i umożliwia naprawę niezbędnych wskaźników.
Mikroprzepływomierze
Ta kategoria urządzeń pomiarowych obejmuje przepływomierze, które wyróżnia miniaturowa konstrukcja. Wymiary konkretnego urządzenia są określone zakresem jego zastosowania. Takie urządzenia spełniają potrzeby placówek medycznych i przedsiębiorstw produkcji chemicznej.
Zgodnie z zasadą działania każde miniaturowe urządzenie jest konwencjonalnym przepływomierzem - miernikiem elektromagnetycznym. Jednak ze względu na możliwość pracy w ciasnych warunkach koszt takich urządzeń jest o rząd wielkości wyższy.
Przepływomierze mechaniczne
Ta grupa obejmuje urządzenia, które są strukturalnie pozbawione elementów elektronicznych. Tutaj natężenie przepływu jest mierzone przez wpływ medium na turbiny mechaniczne.
Pomimo przystępnej ceny takich przepływomierzy, ich dokładność pozostawia wiele do życzenia. Kolejną wadą jest zastosowanie ruchomych części, które mogą stać się przeszkodą w ruchu substancji gazowych lub ciekłych. Jednak pomimo wskazanego minusa, przepływomierze mechaniczne są szeroko stosowane w warunkach domowych, gdy konieczne jest rozliczenie zużycia wody.
Przepływomierze elektromagnetyczne - popularne modele
Rzućmy okiemposzukiwane przepływomierze elektromagnetyczne, które cieszą się największym popytem na rynku krajowym.
Przepływomierz elektromagnetyczny "PREM" przeznaczony jest do pomiaru objętości i natężenia przepływu substancji płynnych przewodzących prąd elektryczny. Odczyty są wyświetlane na urządzeniach zewnętrznych dogodnych do rejestracji przez użytkownika. Urządzenia takie nadają się do pracy w dużych kompleksach przemysłowych, służą do obsługi mieszkalnictwa i usług komunalnych (w ramach systemów opomiarowania wody i energii cieplnej).
Przepływomierz elektromagnetyczny Promag nadaje się do rejestracji środowisk pracy o wysokiej temperaturze. Jest to złożone, funkcjonalne urządzenie elektroniczne. Stosowany głównie jako element konstrukcji modułowych przy realizacji procesów high-tech w obszarach przemysłowych.
"Peterflow" to przepływomierz elektromagnetyczny przeznaczony do rejestrowania objętości i przepływu objętości cieczy przepływających przez rurociąg. Urządzenia tej marki są poszukiwane w branży elektroenergetyki cieplnej, usług mieszkaniowych i komunalnych oraz w przemyśle. Charakterystyczne cechy takich urządzeń pomiarowych to: umieszczenie sprzętu elektronicznego w osobnej, dobrze zabezpieczonej obudowie, obecność zabezpieczenia przed nieuprawnionym dostępem, zastosowanie wygodnych podświetlanych wyświetlaczy graficznych.
Przepływomierz elektromagnetyczny „ERSV VZLET” jest obecnie najpopularniejszym urządzeniem pomiarowym w budownictwie mieszkaniowym i usługach komunalnych. Ma zastosowanie do rejestracji przepływu objętościowego zarówno zimnej, jak i gorącej wody.
Przepływomierz elektromagnetyczny „RISE” charakteryzuje się brakiem strat ciśnienia w mierzonych odcinkach rurociągu, nie wymaga instalowania dodatkowych filtrów. Informacje o wskaźnikach mogą być wyświetlane na wyjściu częstotliwościowym, impulsowym lub logicznym w zależności od potrzeb użytkownika. Przepływomierz elektromagnetyczny „RISE ER” posiada funkcję kontroli opróżniania rurociągu. Jedyną wadą porównawczą takich systemów jest konieczność montażu na odcinkach prostych.
Zamykanie
Jak widać, przepływomierz elektromagnetyczny jest niezwykle dokładnym, funkcjonalnym urządzeniem pomiarowym. Przetworniki pierwotne takich urządzeń nie zawierają elementów wystających do rurociągu, części teksturowanych i zwężeń profilu. Te cechy zapewniają minimalne błędy w odczytach. Między innymi urządzenia elektromagnetyczne umożliwiają czyszczenie i konserwację rurociągów bez demontażu elementów systemu.
