الدليل الكامل لمقياس التدفق الكهرومغناطيسي: ما هي المزايا والتكاليف والسوائل القابلة للقياس

ما الذي يجعل مقياس التدفق الكهرومغناطيسي يستحق الاختيار؟

ان مقياس التدفق الكهرومغناطيسي يقيس معدل التدفق الحجمي للسوائل الموصلة كهربائيًا بدون أجزاء متحركة، ولا انخفاض في الضغط، ودقة عادةً تتراوح بين 0.2% إلى 0.5% من القراءة. إنه يطبق قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي: يتم تطبيق مجال مغناطيسي عبر الأنبوب، وعندما يتدفق السائل الموصل من خلاله، يتم تحفيز جهد يتناسب مع سرعة التدفق عبر قطبين كهربائيين. كلما تحرك السائل بشكل أسرع، زادت إشارة الجهد، والتي يحولها جهاز الإرسال إلى قراءة تدفق دقيقة.

بالنسبة لمعظم التطبيقات الصناعية والبلدية والعملية التي تشمل المياه أو مياه الصرف الصحي أو الملاط أو الأحماض أو السوائل الغذائية، يتفوق مقياس التدفق الكهرومغناطيسي على البدائل الميكانيكية من حيث الموثوقية على المدى الطويل والتكلفة الإجمالية للملكية. القيد الرئيسي هو الموصلية: يجب أن يكون للسائل حد أدنى من التوصيل الكهربائي 5 ميكروسيمنز لكل سنتيمتر (ميكروسيمنز/سم) للنماذج القياسية، و 0.05 ميكرو سيميز/سم للإصدارات المتخصصة منخفضة الموصلية. لا يمكن قياس الهيدروكربونات والزيوت والغازات النقية.

ما هي مزايا مقياس التدفق المغناطيسي؟

إن فهم مزايا مقياس التدفق المغناطيسي في المصطلحات الملموسة والقابلة للقياس يساعد في تبرير الاستثمار ويوضح التطبيقات التي تحقق أكبر استفادة. المزايا التالية هي الأكثر أهمية ويتم الاستشهاد بها باستمرار عبر عمليات النشر الصناعية والبلدية والمختبرية.

عدم وجود أجزاء متحركة يعني تكلفة صيانة منخفضة للغاية

تحتوي أجهزة قياس التدفق الميكانيكية (التوربينات، وعجلة التجديف، والعتاد البيضاوي) على مكونات دوارة تتآكل وتتآكل وتفشل في النهاية. لا يحتوي مقياس التدفق الكهرومغناطيسي على أجزاء متحركة داخل أنبوب التدفق. المكونات المبللة الوحيدة هي بطانة الأنبوب، وقطبي القياس، وحلقة التأريض بشكل اختياري. في خدمة المياه النظيفة، يمكن أن يعمل مقياس التدفق الكهرومغناطيسي المحدد جيدًا من 15 إلى 25 سنة بدون أي صيانة داخلية . عادةً ما تقوم مؤسسة مياه بلدية كبيرة تستبدل عشرة أمتار توربينية بمقاييس التدفق الكهرومغناطيسي باسترداد فرق التكلفة في وفورات الصيانة وحدها خلال من 3 إلى 5 سنوات .

انخفاض الضغط الدائم صفر

نظرًا لأن مبدأ القياس الكهرومغناطيسي لا يتطلب أي شيء يعيق السائل المتدفق أو يتفاعل معه، فإن مقياس التدفق الكهرومغناطيسي ذو الحجم المناسب مع أنبوب كامل التجويف يخلق انخفاض الضغط صفر بشكل فعال عبر المتر. بالمقارنة، فإن عداد لوحة الفتحة الموجود في نفس الخط يخلق انخفاضًا في الضغط قدره 2 إلى 15 رطل لكل بوصة مربعة اعتمادًا على سرعة التدفق، والتي تترجم مباشرة إلى تكلفة ضخ الطاقة. بالنسبة لخط مياه مقاس 6 بوصات يعمل على مدار 24 ساعة يوميًا، فإن التخلص من انخفاض الضغط بمقدار 5 رطل لكل بوصة مربعة عبر العداد يمكن أن يوفر المال 1500 دولار إلى 4000 دولار في السنة في طاقة المضخة، اعتمادا على معدلات الكهرباء ومعدلات التدفق.

قياس التدفق ثنائي الاتجاه

يقيس مقياس التدفق الكهرومغناطيسي التدفق في كلا الاتجاهين الأمامي والخلفي بدقة متساوية. وهذا أمر ضروري في تطبيقات مثل دورات ملء وتفريغ الخزانات، وتدفق المد والجزر في البنية التحتية الساحلية، وخطوط المعالجة الترددية. يجب عادةً تركيب العدادات الميكانيكية في اتجاه واحد ولا يمكنها اكتشاف التدفق العكسي. تم دمج القدرة ثنائية الاتجاه في إلكترونيات جهاز الإرسال دون أي تكلفة إضافية في معظم الطرز الحالية.

يتعامل مع السوائل الكاشطة والمتآكلة دون أي ضرر

يمكن اختيار مادة البطانة لمقياس التدفق الكهرومغناطيسي لتتناسب مع الخصائص الكيميائية والفيزيائية لسائل العملية. تشمل خيارات البطانة الشائعة بتف (بولي تترافلوروإيثيلين) للأحماض والمذيبات، والمطاط الصلب للملاط الكاشط، والبولي يوريثين للتعدين ومعالجة المعادن، والسيراميك للتطبيقات شديدة الكشط مثل ملاط ​​الفحم أو الأسمنت. يمكن لمقياس التدفق الكهرومغناطيسي المبطن بالسيراميك في خط أنابيب ملاط الفحم أن يدوم أكثر من عداد توربيني في نفس الخدمة بعامل 5 إلى 10 مرات .

دقة عالية عبر نطاق تدفق واسع

تحقق مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي القياسية دقة 0.5% من القراءة عبر نسبة الهبوط (نسبة الحد الأقصى إلى الحد الأدنى من التدفق القابل للقياس) من 100:1 أو أكبر . مقياس التدفق الكهرومغناطيسي عالي الدقة يضيق هذا إلى 0.2% من القراءة مع وصول نسب التراجع 1000:1 . ويعني هذا النطاق الواسع أن مقياسًا واحدًا يتعامل مع التدفقات المنخفضة جدًا والعالية جدًا دون التبديل بين الأجهزة، مما يؤدي إلى تبسيط عملية التثبيت وتقليل تكلفة رأس المال.

توافق المخرجات مع أنظمة التحكم الحديثة

تقوم أجهزة إرسال مقياس التدفق الكهرومغناطيسي الحالية بإخراج الإشارات التناظرية القياسية من 4 إلى 20 مللي أمبير، ومخرجات النبض، والبروتوكولات الرقمية بما في ذلك HART، وPROFIBUS PA، وFoundation Fieldbus، وModbus، وFOUNDATION Fieldbus. وهذا يجعل التكامل مع أنظمة SCADA، وPLCs، ومنصات DCS أمرًا مباشرًا ويلغي الحاجة إلى محولات الإشارة في معظم التركيبات.

ما هي السوائل التي يمكن لمقياس التدفق المغناطيسي قياسها؟

يمكن لمقياس التدفق المغناطيسي قياس أي سائل بموصلية كهربائية تبلغ 5 ميكروسيمنز/سم أو أعلى، بما في ذلك الماء ومياه الصرف الصحي ومعظم المحاليل المائية والأحماض والقلويات والملاط والسوائل الغذائية والعديد من سوائل العمليات الكيميائية. القيد الأساسي هو أن السائل يجب أن يحمل شحنة كهربائية؛ تقع السوائل غير الموصلة مثل الهيدروكربونات النقية والمياه منزوعة المعادن تحت عتبة الموصلية والغازات خارج نطاق قياس النماذج القياسية.

تطبيقات المياه والبلديات

تتمتع مياه الصنبور، والمياه الجوفية، ومياه الأنهار، ومياه الصرف الصحي المعالجة جميعها بوصلات توصيل أعلى بكثير من الحد الأدنى، وعادة ما تكون في نطاق 100 إلى 800 ميكرو سيميز/سم للإمدادات البلدية. مقياس التدفق الكهرومغناطيسي هو تقنية العدادات السائدة في توزيع المياه ومحطات المعالجة وأنظمة جمع مياه الصرف الصحي في جميع أنحاء العالم. في شبكة المياه البلدية النموذجية، دقة 0.5% من القراءة على الأنابيب الرئيسية ذات القطر الكبير، يُترجم إلى انخفاض ملموس في المياه التي لا تدر دخلاً (المياه المنتجة ولكن لا يتم إصدار فاتورة بها)، مع تعافي المرافق بشكل عام 2% إلى 8% من التدفق غير المحسوب سابقًا بعد التحول من العدادات الميكانيكية القديمة.

مياه الصرف الصحي والصرف الصحي

تشكل ظروف الأنابيب المملوءة جزئيًا في خطوط الصرف الصحي ذات تدفق الجاذبية تحديًا محددًا للقياس. تتطلب مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي القياسية تدفقًا كاملاً للأنابيب. ومع ذلك، يمكن للعدادات الكهرومغناطيسية للأنابيب المملوءة جزئيًا والتي تم تصميمها خصيصًا مع مصفوفات أقطاب كهربائية متعددة قياس مياه الصرف الصحي في الأنابيب التي يقل حجمها عن 10% كاملة . بالنسبة لأنابيب قوة الصرف الصحي المضغوطة، تعد مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي القياسية ذات التجويف الكامل هي الخيار المفضل نظرًا لتحملها للمواد الصلبة العالقة حتى 40% من حيث الحجم مع اختيار الخطوط الملاحية المنتظمة المناسبة.

المواد الكيميائية الصناعية: الأحماض والقلويات

يتم قياس حمض الهيدروكلوريك، وحامض الكبريتيك، وهيدروكسيد الصوديوم، ومئات من المواد الكيميائية الصناعية الأخرى بشكل روتيني باستخدام مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي المبطنة بـ بتف. PTFE خامل كيميائيًا لجميع الأحماض والقواعد والمذيبات تقريبًا عند درجات حرارة تصل إلى 180 درجة مئوية (356 درجة فهرنهايت) . يتم اختيار مواد الأقطاب الكهربائية لتتناسب مع سائل العملية: أقطاب Hastelloy C للأحماض المؤكسدة، وأقطاب التنتالوم لحمض الكبريتيك أو الهيدروكلوريك عالي التركيز، وأقطاب التيتانيوم للمحاليل التي تحتوي على الكلور.

الأغذية والمشروبات والسوائل الدوائية

يمكن قياس الحليب وعصير الفاكهة والبيرة والنبيذ ومعجون الطماطم والصلصات والسكريات السائلة وسوائل العمليات الصيدلانية باستخدام مقياس التدفق الكهرومغناطيسي الصحي. تتميز هذه الوحدات 3A أو EHEDG معتمد تصميمات تحتوي على بطانات من الفولاذ المقاوم للصدأ مصقولة كهربائيًا أو بطانات PTFE معتمدة، ووصلات صحية ثلاثية المشبك، وأنابيب تدفق ملساء بدون شقوق لنمو البكتيريا. دقة 0.2% إلى 0.5% يدعم الخلط الدقيق والتحكم في الوصفات في خطوط إنتاج المشروبات والأغذية.

الطين وسوائل عملية التعدين

تعد الملاط المعدني، ولب الورق، ومخاليط ماء الفحم، والقصاصات الخزفية من بين تطبيقات قياس التدفق الأكثر تطلبًا. غالبًا ما يكون مقياس التدفق الكهرومغناطيسي هو التقنية الوحيدة القابلة للتطبيق لأن موصلية الملاط (من الأملاح الذائبة والجسيمات الموصلة المعلقة) تكون عالية عادةً، في حين أن المحتوى الصلب من شأنه أن يدمر التوربينات أو مقياس كوريوليس. تقاوم البطانات المصنوعة من المطاط الصلب والبولي يوريثين والسيراميك التآكل الناتج عن التدفقات المحملة بالجسيمات. تمنع تصميمات الأقطاب الكهربائية ذات الأطراف الصلبة أو الأقطاب الكهربائية المثبتة على السطح تراكم وتلف الملاط عالي المواد الصلبة.

السوائل التي لا يمكن قياسها

تقع أنواع السوائل التالية خارج نطاق إمكانية القياس لمقياس التدفق الكهرومغناطيسي القياسي:

• المنتجات البترولية بما في ذلك النفط الخام والبنزين والديزل وزيوت التشحيم (الموصلية أقل من 0.05 ميكرو سيميز/سم في معظم الحالات)
• الماء عالى النقاء المستخدم في تصنيع أشباه الموصلات (يمكن أن تصل الموصلية إلى 0.055 ميكرو سيميز/سم، مما يتطلب نماذج متخصصة منخفضة الموصلية)
• الغازات السائلة بما في ذلك الغاز الطبيعي المسال والنيتروجين السائل
• سوائل عالية التهوية حيث يتجاوز محتوى فقاعات الغاز حوالي 3% من حيث الحجم، مما يتسبب في عدم استقرار الإشارة
• البخار وجميع الوسائط الغازية

ما هي تكلفة مقياس التدفق المغناطيسي؟

تتراوح تكلفة مقياس التدفق المغناطيسي من حوالي 300 دولار إلى 400 دولار للوحدة المدمجة ذات القطر الصغير (1/2 بوصة) إلى 8000 دولار إلى 25000 دولار أو أكثر للنماذج عالية المواصفات ذات القطر الكبير (12 بوصة وما فوق) مع أجهزة إرسال متقدمة وشهادة المنطقة الخطرة. إن فهم الأسباب التي تؤدي إلى تباين الأسعار يساعد المشترين على تحديد المنتج المناسب دون الدفع مقابل إمكانيات لا يحتاجون إليها.

محركات التكلفة الأولية

تمثل العوامل التالية معظم التباين في الأسعار بين نماذج مقياس التدفق الكهرومغناطيسي في أي حجم أنبوب معين:

• قطر الأنبوب: أكبر متغير تكلفة واحد. تبلغ تكلفة الوحدة مقاس 2 بوصة تقريبًا 2 إلى 3 أضعاف سعر الوحدة مقاس 1 بوصة من نفس الشركة المصنعة، بينما قد تكلف الوحدة مقاس 10 بوصة ما بين 10 إلى 20 مرة أكثر بسبب زيادة محتوى المواد وتعقيد الملف.
• مادة البطانة: المطاط الصلب هو الخيار الأقل تكلفة. يضيف PTFE 15 إلى 30% إلى السعر الأساسي. تتطلب البطانات الخزفية قسطًا يتراوح بين 50 إلى 150% ولكنها ضرورية لخدمة الملاط الكاشط.
• مادة القطب: يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ 316L هو الخيار القياسي والأقل تكلفة. يضيف Hastelloy C ما يقرب من 200 دولار إلى 800 دولار. يمكن لأقطاب التنتالوم أو البلاتين أن تضيف ما بين 1000 إلى 3000 دولار لكل زوج.
• فئة الدقة: يتم تضمين الدقة القياسية بنسبة 0.5% في السعر الأساسي. عادةً ما تضيف الترقية إلى مقياس التدفق الكهرومغناطيسي عالي الدقة بدقة 0.2% ما بين 20 إلى 40% إلى سعر الشراء.
• ميزات الارسال: أجهزة إرسال الإخراج الأساسية من 4 إلى 20 مللي أمبير هي الأقل تكلفة. تضيف إضافة اتصال HART مبلغًا يتراوح بين 100 دولار إلى 300 دولار. تضيف أجهزة إرسال PROFIBUS PA أو Foundation Fieldbus ما بين 300 إلى 800 دولار. تضيف أجهزة الإرسال عن بعد ذات الحجيرة المزدوجة للمنشآت ذات درجات الحرارة العالية أو المعرضة للاهتزاز ما بين 500 دولار إلى 1500 دولار.
• شهادة المنطقة الخطرة: عادة ما تضيف شهادة ATEX أو IECEx للاستخدام في الأجواء المتفجرة ما بين 15 إلى 30% إلى سعر جهاز الإرسال.
• اتصال العملية وتصنيف الضغط: تكلف التوصيلات ذات الحواف إلى ANSI Class 300 أو تصنيفات الضغط الأعلى أكثر من فلنجات الفئة 150 القياسية. تضيف الوصلات الصحية ثلاثية المشبك للخدمات الغذائية والصيدلانية ما بين 200 إلى 600 دولار للمتر الواحد.

نطاقات الأسعار النموذجية حسب حجم الأنبوب ومستوى المواصفات

التكلفة الإجمالية للملكية مقابل سعر الشراء

سعر الشراء ليس سوى جزء من صورة التكلفة الحقيقية. غالبًا ما تكون التكلفة الإجمالية للملكية لمدة 10 سنوات لمقياس التدفق الكهرومغناطيسي (TCO). 30 إلى 50% أقل من عداد توربيني من نفس الحجم عندما يتم تضمين تكاليف الصيانة والمعايرة ووقت التوقف عن العمل. تأتي أهم الوفورات من التخلص من استبدال الدوار والمحمل (الذي يحدث كل سنة إلى ثلاث سنوات في عدادات التوربينات بسعر يتراوح بين 200 إلى 800 دولار لكل حدث)، وتجنب تكاليف الضخ المرتبطة بانخفاض الضغط، وتقليل تردد المعايرة. عادةً ما يحتاج مقياس التدفق الكهرومغناطيسي المحدد جيدًا إلى إعادة المعايرة فقط كل مرة من 5 إلى 10 سنوات ، مقارنة بالمعايرة السنوية لمعظم العدادات الميكانيكية في تطبيقات نقل العهدة.

مقياس التدفق الكهرومغناطيسي عالي الدقة: عندما لا تكون الدقة القياسية كافية

A مقياس التدفق الكهرومغناطيسي عالي الدقة يحقق دقة قراءة تبلغ 0.2% أو أفضل، ونسبة تراجع تصل إلى 1000:1، واستقرار طويل الأمد يحافظ على المعايرة ضمن المواصفات لمدة 5 سنوات أو أكثر بين عمليات التحقق. وهذا المستوى من الأداء مطلوب في مجموعة محددة من التطبيقات حيث يحمل خطأ القياس عواقب مالية أو تنظيمية أو تتعلق بالسلامة مباشرة.

ما الذي يميز مقياس الجريان الكهرومغناطيسي عالي الدقة من الناحية الفنية

هناك العديد من الميزات الهندسية التي تميز مقياس التدفق الكهرومغناطيسي عالي الدقة عن النموذج القياسي:

• الإثارة متعددة التردد: تستخدم مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي القياسية ترددًا واحدًا منخفضًا للإثارة (عادةً 6.25 هرتز أو 12.5 هرتز). تستخدم النماذج عالية الدقة إثارة مزدوجة أو متعددة الترددات (تجمع بين الترددات المنخفضة والعالية، مثل 6.25 هرتز و75 هرتز في وقت واحد) لقمع الضوضاء الناتجة عن اضطراب التدفق، وطلاء القطب الكهربائي، والتداخل الكهرومغناطيسي، مما يحسن استقرار الإشارة ودقة التدفق المنخفض.
• معايرة المصنع التي يمكن تتبعها: تتم معايرة مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي عالية الدقة على منصات تدفق معتمدة يمكن تتبعها وفقًا للمعايير الوطنية (NIST في الولايات المتحدة، وPTB في ألمانيا). يجب أن يكون عدم اليقين في معايرة الجهاز نفسه أقل من 0.1% حتى يتم اعتماد جهاز القياس بدقة 0.2%. تتضمن شهادات المعايرة بيانات عند نقاط تدفق متعددة عبر نطاق التشغيل الكامل.
• معالجة الإشارة المحسنة: تطبق معالجة الإشارات الرقمية 32 بت أو أعلى في جهاز الإرسال خوارزميات تصفية ورفض الضوضاء المتقدمة. يقوم تعويض درجة الحرارة بتصحيح انحراف الإشارة الناتج عن التغيرات في درجة حرارة السائل ومقاومة الملف. تعمل دوائر الكشف عن الأنابيب الفارغة على منع القراءات الخاطئة عندما لا يكون الأنبوب ممتلئًا.
• التحقق الذاتي من القطب: تتضمن بعض نماذج مقياس التدفق الكهرومغناطيسي عالي الدقة فحصًا تلقائيًا لمقاومة القطب الكهربي الذي يكتشف الطلاء أو التآكل أو التلف وينبه المشغل قبل أن تتأثر دقة القياس، مما يتيح الصيانة القائمة على الحالة بدلاً من المعايرة المستندة إلى الوقت.

التطبيقات التي تتطلب أداءً عالي الدقة لمقياس التدفق الكهرومغناطيسي

• فاتورة نقل الحضانة: يجب على مرافق المياه وموزعي المواد الكيميائية والموردين الصناعيين الذين يقومون بإصدار فواتير للعملاء على أساس التدفق الحجمي الالتزام بلوائح القياس (مثل OIML R49 لعدادات المياه أو MID Annex MI-001 في أوروبا) التي تحدد الحد الأقصى للخطأ المسموح به. غالبًا ما يكون مقياس التدفق الكهرومغناطيسي عالي الدقة المعتمد لهذه المعايير ملزمًا قانونًا بإصدار الفواتير فوق حدود تدفق معينة.
• التحقق من العملية الصيدلانية: تتطلب إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA 21 CFR الجزء 11) والملحق 11 الخاص ببرنامج الرصد العالمي للاتحاد الأوروبي (EU GMP Annex 11) أدلة موثقة على أن قياسات العملية دقيقة ويتم الاحتفاظ بسجلات المعايرة. يلبي مقياس التدفق الكهرومغناطيسي عالي الدقة مع سجلات المعايرة الإلكترونية هذه المتطلبات لجرعات المكونات السائلة في تصنيع الأدوية.
• التحكم في التفاعل الكيميائي: في المفاعلات المستمرة، يجب التحكم في نسبة تدفقات الكواشف إلى تفاوتات مشددة للحفاظ على جودة المنتج ومنع التفاعلات الجامحة. قد يؤدي الخطأ بنسبة 1% في نسبة التدفق في بعض التفاعلات إلى تغيير الرقم الهيدروجيني للمنتج بمقدار وحدة كاملة أو تغيير الناتج بمقدار 2 إلى 5 نقاط مئوية . تضمن أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي عالية الدقة الموجودة في كل تغذية كاشف التحكم في النسبة عند المستوى الذي تتطلبه الكيمياء.
• محاسبة الطاقة والمياه في المنشآت الكبيرة: تستفيد المستشفيات والجامعات ومنشآت التصنيع التي تتتبع استهلاك المياه عبر العديد من المباني أو مراكز التكلفة من مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي عالية الدقة في كل فرع لأن الأخطاء المنهجية الصغيرة التي تصل إلى عشرات الأمتار تتراكم في تناقضات كبيرة في الفواتير على مستوى التدقيق السنوي.

مقارنة مواصفات مقياس التدفق الكهرومغناطيسي القياسي وعالي الدقة

متطلبات التثبيت وأفضل الممارسات لأجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي

التثبيت الصحيح لا يقل أهمية عن المواصفات الصحيحة: حتى مقياس التدفق الكهرومغناطيسي عالي الدقة سيكون أداؤه ضعيفًا إذا تم تركيبه مع تشغيل أنابيب مستقيمة غير كافية، أو تأريض غير مناسب، أو اتجاه غير صحيح. تنطبق المتطلبات التالية على جميع مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي القياسية وهي ذات أهمية خاصة للتركيبات عالية الدقة.

متطلبات تشغيل الأنابيب المستقيمة

تتطلب مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي ملف تعريف سرعة متناظرًا ومتطورًا لتوفير الدقة المقدرة. تشوه اضطرابات المنبع مثل المرفقين والصمامات والمضخات ومخفضات التدفق شكل التدفق وتسبب خطأ في القياس. تحدد متطلبات التثبيت القياسية:

• الحد الأدنى 5 أقطار الأنابيب (5D) من الأنابيب المستقيمة المنبع من مدخل العداد بعد معظم الاضطرابات ذات المستوى الفردي مثل الكوع الواحد
• الحد الأدنى 10D المنبع بعد اضطرابات خارج المستوى مثل وجود مرفقين في مستويات مختلفة أو صمام مفتوح جزئيًا
• الحد الأدنى من 2D إلى 3D للأنبوب المستقيم في اتجاه مجرى النهر من مخرج العداد
• في حالة عدم توفر تشغيل مستقيم كافٍ، يمكن لمكيف التدفق في أعلى جهاز القياس تقليل المتطلبات إلى أقل من 2D المنبع أثناء استعادة دقة القياس

التأريض والتركيبات الكهربائية

يعد التأريض الصحيح أمرًا ضروريًا لدقة مقياس التدفق الكهرومغناطيسي. يمكن للتيارات الكهربائية الضالة في نظام الأنابيب أن تحدث ضوضاء على أقطاب القياس وتتسبب في انحراف نقطة الصفر أو قراءات غير منتظمة. متطلبات التأريض:

• يجب تأريض جسم العداد على أرض العملية عند مقاومة أدناه 10 أوم . بالنسبة للأنابيب المعدنية، عادةً ما يكون ربط الشفاه بأرض المعالجة كافيًا. بالنسبة للأنابيب البلاستيكية أو المبطنة، يجب تركيب حلقات التأريض أو أقطاب التأريض بين حواف جهاز القياس والأنبوب.
• يجب حماية كابلات الإشارة بين أنبوب التدفق وجهاز الإرسال المثبت عن بعد، مع تأريض الدرع عند أحد طرفيه فقط لمنع الحلقات الأرضية. يجب ألا يتجاوز طول الكابل بين أنبوب التدفق وجهاز الإرسال 10 أمتار للكابل القياسي أو 50 مترًا للكابل المحمي منخفض السعة .
• يجب أن يكون مصدر الطاقة إلى جهاز الإرسال نظيفًا: تقلبات الجهد أكثر من 10% من الاسمية يمكن أن يؤثر على استقرار جهاز الإرسال في النماذج القديمة. أجهزة الإرسال الحديثة المزودة بإمدادات الطاقة في وضع التبديل تتسامح عمومًا مع اختلاف العرض من 85 إلى 265 فولت تيار متردد .

التوجه

يمكن تركيب مقياس التدفق الكهرومغناطيسي في مسارات الأنابيب الأفقية أو الرأسية أو المائلة. الاتجاه المفضل لمعظم التطبيقات هو أنبوب عمودي مع تدفق تصاعدي مما يضمن بقاء الأنبوب ممتلئًا بجميع معدلات التدفق ويزيل خطر تراكم الهواء في الجزء العلوي من التثبيت الأفقي. في التركيبات الأفقية، يجب وضع قطبي القياس الساعة 3 و9 صباحًا (المستوى الأفقي) ، وليس في مواضع الساعة 12 أو 6 حيث يمكن لفقاعات الغاز أو المواد الصلبة المستقرة أن تغطي القطب الكهربائي وتؤدي إلى تسوية القياس.

الأسئلة المتداولة

1. ما هو مقياس التدفق الكهرومغناطيسي وكيف يعمل؟

يقيس مقياس التدفق الكهرومغناطيسي معدل تدفق السوائل الموصلة باستخدام قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي. يولد زوج من الملفات المثبتة خارج أنبوب التدفق مجالًا مغناطيسيًا عبر تجويف الأنبوب. عندما يتدفق السائل الموصل عبر هذا المجال، يتم تحفيز جهد كهربائي صغير عبر قطبين كهربائيين مثبتين في جدار الأنبوب. يقوم المرسل بقياس هذا الجهد وتحويله إلى قراءة معدل التدفق. يتناسب الجهد المستحث بشكل مباشر مع متوسط ​​سرعة التدفق، وبالتالي فإن القياس خطي بطبيعته ولا يتطلب أي منحنيات تصحيح المعايرة.

2. ما هي مزايا مقياس التدفق المغناطيسي مقارنة بمقياس التوربينات؟

المزايا الرئيسية لمقياس التدفق المغناطيسي مقارنة بمقياس التوربينات هي: عدم وجود أجزاء متحركة (تتآكل دوارات التوربينات والمحامل وتحتاج إلى الاستبدال كل سنة إلى ثلاث سنوات في الخدمة النموذجية)، وانخفاض الضغط بالقرب من الصفر (تخلق التوربينات مقاومة قابلة للقياس للتدفق)، والقدرة على التعامل مع الملاط والسوائل اللزجة دون ضرر (انسداد التوربينات وازدحامها)، ودقة أفضل في معدلات التدفق المنخفضة (تتمتع التوربينات بحد أدنى من السرعة القابلة للقياس والتي يتوقف عندها الدوار)، و قياس ثنائي الاتجاه (التوربينات عادة ما تكون أحادية الاتجاه). عادةً ما يكون لمقياس التدفق المغناطيسي تكلفة ملكية إجمالية لمدة 10 سنوات 30 إلى 50% أقل من عداد توربيني مكافئ في نفس الخدمة.

3. ما هي السوائل التي لا يمكن لمقياس التدفق المغناطيسي قياسها؟

لا يستطيع مقياس التدفق المغناطيسي قياس السوائل غير الموصلة. ويشمل ذلك المنتجات البترولية (النفط الخام والبنزين والديزل ومعظم مواد التشحيم) والهيدروكربونات السائلة والماء النقي المقطر أو منزوع الأيونات تحت عتبة التوصيل والغازات السائلة والبخار وجميع الوسائط الغازية. كما أنه يعاني من السوائل شديدة التهوية حيث يتجاوز محتوى فقاعات الغاز تقريبًا 3% من حيث الحجم حيث أن الغاز يقاطع المسار الموصل بين الأقطاب الكهربائية ويسبب عدم استقرار الإشارة. يمكن للإصدارات المتخصصة ذات تصحيح الموصلية المنخفضة توسيع النطاق القابل للقياس وصولاً إلى 0.05 ميكرو سيميز/سم لكن هذا لا يزال أعلى من موصلية معظم السوائل الهيدروكربونية.

4. ما هي تكلفة مقياس التدفق المغناطيسي لخط مياه 4 بوصة؟

بالنسبة لمقياس التدفق الكهرومغناطيسي القياسي مقاس 4 بوصات (DN100) في خدمة المياه النظيفة مع جهاز إرسال أساسي من 4 إلى 20 مللي أمبير وبطانة مطاطية صلبة، يقع سعر الشراء عادةً في نطاق 1200 دولار إلى 2500 دولار . تؤدي إضافة اتصال HART إلى رفع هذا المبلغ إلى 2500 دولار إلى 4500 دولار. يتكلف مقياس التدفق الكهرومغناطيسي عالي الدقة بنفس الحجم بدقة 0.2% وإخراج Foundation Fieldbus من 5000 إلى 9000 دولار. عادة ما تزيد تكلفة التركيب (قطع الأنابيب، التشفيه، الأسلاك). 500 دولار إلى 2000 دولار اعتمادا على معدلات العمالة المحلية وظروف الموقع.

5. ما هو الحد الأدنى من الموصلية المطلوبة لمقياس التدفق الكهرومغناطيسي؟

تتطلب مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي القياسية الحد الأدنى من الموصلية السائلة 5 ميكرو سيميز/سم . معظم مياه الصنبور، والمياه المعالجة، ومياه الصرف الصحي، والأحماض، والمحاليل الكيميائية القائمة على الماء تتجاوز هذه العتبة بكثير. تعمل النماذج المتخصصة منخفضة التوصيل (المستخدمة في المياه فائقة النقاء، والمياه منزوعة المعادن، وبعض التطبيقات الغذائية) على توسيع نطاق القياس وصولاً إلى 0.05 ميكرو سيميز/سم . في حالة الشك، يمكن لمقياس التوصيلية الكهربية أو ورقة البيانات من مورد السائل تأكيد ما إذا كان السائل يقع ضمن النطاق القابل للقياس.

6. ما مدى دقة مقياس التدفق الكهرومغناطيسي عالي الدقة؟

يحقق مقياس التدفق الكهرومغناطيسي عالي الدقة دقة تبلغ ±0.2% من القراءة عبر نطاق التشغيل الكامل، مع تصنيف بعض النماذج بـ ±0.15% لأحجام الأنابيب وظروف التدفق المحددة. ويقارن هذا بـ ±0.5% لمقاييس التدفق الكهرومغناطيسي القياسية و±1% إلى 3% لألواح الفتحات. عادة ما يكون الانجراف طويل المدى أقل من 0.1% سنويا مما يعني أن جهاز القياس الذي تتم معايرته اليوم سيظل ضمن مواصفات الدقة المعلنة بعد ذلك 5 سنوات من التشغيل المستمر دون إعادة المعايرة في معظم التطبيقات.

7. هل يعمل مقياس التدفق الكهرومغناطيسي مع السوائل الغذائية؟

نعم. تم تصميم مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي من الدرجة الصحية خصيصًا لتطبيقات الأغذية والمشروبات والأدوية. تتميز بتصميمات معتمدة من 3A أو EHEDG، وبطانات ناعمة من PTFE أو من الفولاذ المقاوم للصدأ المصقول كهربائيًا مع عدم وجود شقوق لنمو البكتيريا، ووصلات صحية ثلاثية المشبك أو اتصالات SMS تسمح بإجراءات التنظيف المكاني (CIP) والتعقيم في المكان (SIP). تشمل التطبيقات الغذائية الشائعة الحليب والعصير والبيرة والنبيذ ومنتجات الطماطم والبيض السائل والزيوت الصالحة للأكل والسكريات السائلة. تتوافق بطانات PTFE أيضًا مع عوامل التنظيف مثل هيدروكسيد الصوديوم وحمض النيتريك المستخدم في دورات التنظيف المكاني.

8. ما هي مدة صلاحية مقياس التدفق الكهرومغناطيسي؟

في المياه النظيفة أو الخدمات الكيميائية غير الكاشطة، يمكن أن يعمل مقياس التدفق الكهرومغناطيسي المحدد جيدًا دون أي صيانة داخلية من 15 إلى 25 سنة . أوضاع الفشل الأكثر شيوعًا هي طلاء القطب الكهربائي (يمكن الوقاية منه عن طريق الاختيار الصحيح للمواد والتنظيف الدوري)، وتدهور البطانة بسبب هجوم كيميائي (يمكن الوقاية منه عن طريق مواصفات البطانة الصحيحة)، وفشل إلكترونيات جهاز الإرسال (عادةً بعد 10 إلى 20 عامًا). في خدمة الملاط الكاشطة، يحد تآكل البطانة من عمر الخدمة إلى من 3 إلى 10 سنوات اعتمادا على حجم الجسيمات، والتركيز، والسرعة؛ بطانات السيراميك تدوم لفترة أطول في هذه الظروف.

9. هل يقيس مقياس التدفق الكهرومغناطيسي التدفق الكتلي أو التدفق الحجمي؟

يقيس مقياس الجريان الكهرومغناطيسي معدل التدفق الحجمي (لتر في الثانية، متر مكعب في الساعة، جالون في الدقيقة، وما إلى ذلك) مباشرة من إشارة الجهد المستحث. لا يقيس بطبيعته التدفق الجماعي. للحصول على تدفق جماعي، يجب ضرب القراءة الحجمية بكثافة السائل، والتي يجب إما قياسها بشكل منفصل (باستخدام مقياس الكثافة) أو إدخالها كثابت في تكوين جهاز الإرسال. بالنسبة لتطبيقات التحكم في العمليات التي تتطلب دقة تدفق الكتلة، يقوم مقياس التدفق الكتلي من كوريوليس بقياس الكتلة مباشرة ولكن بتكلفة أعلى بكثير وبحساسية أكبر لظروف التثبيت.

10. ما هي الصيانة التي يتطلبها مقياس التدفق الكهرومغناطيسي؟

في الخدمة النظيفة، تتكون الصيانة السنوية من فحص بصري للبطانة والأقطاب الكهربائية بحثًا عن الطلاء أو التلف (يتم ذلك عن طريق فتح الحواف أثناء عمليات إيقاف التشغيل المخطط لها)، والتحقق من مقاومة التأريض، والتأكد من أن خرج جهاز الإرسال يتطابق مع فحص التدفق المستقل مثل مقياس الموجات فوق الصوتية المثبت. يؤدي تنظيف القطب الكهربائي بقطعة قماش ناعمة ومحلول حمضي خفيف (حيثما يكون ذلك متوافقًا مع البطانة) إلى استعادة دقة القياس في حالة العثور على طلاء. عادةً ما يكون التحقق من المعايرة مطلوبًا كل يوم 5 سنوات للتطبيقات القياسية وكل 2 سنة لمنشآت نقل الحضانة. لا يلزم أي تزييت أو استبدال الختم أو خدمة الدوار.