Τι είναι ο ηλεκτρομαγνητικός μετρητής ροής;

Υλικά και Σχεδιασμός Ηλεκτροδίων σε Magmeters για Μέτρηση Υγρών

Ηλεκτρόδια για μαγνητικό μετρητή ροής στη βιομηχανία χαρτοπολτού

Μεταξύ αυτών, το f είναι η συχνότητα, το B είναι η ένταση της μαγνητικής επαγωγής και το A είναι η περιοχή του βρόχου δράσης που προβάλλεται προς την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου. Για παράδειγμα, αν το f είναι 50 Hz, το B είναι 0,02 T και το A είναι 1cm2, η ορθογώνια τάση είναι περίπου 0,6 mV. Ωστόσο, το σήμα που παράγεται κινούμενο με ταχύτητα 5 m/s σε έναν αγωγό με διάμετρο 0,1 m είναι 10 mV. Η γωνία φάσης της ορθογώνιας τάσης αποκλίνει κατά 90° και καταναλώνεται ως απώλεια σιδήρου στο μαγνητικό κύκλωμα, η οποία δεν μπορεί να μειωθεί με μηχανικό σχεδιασμό ή ηλεκτρονικά κυκλώματα. Η χρήση διέγερσης DC μπορεί να λύσει αυτό το πρόβλημα μετρώντας απευθείας το σήμα ροής όταν το μαγνητικό πεδίο παραμένει σταθερό για ένα ορισμένο χρονικό διάστημα. Ωστόσο, υπάρχουν και άλλα ζητήματα, τα οποία απαιτούν μεγάλη τάση για να ξεπεραστεί γρήγορα η επαγωγή του πηνίου και να δημιουργηθεί ένα μαγνητικό πεδίο, και στη συνέχεια να διατηρηθεί η σταθερότητα για τη μέτρηση της ροής.

Η εγκατάσταση ενός εξαρτήματος δεν πρέπει να προκαλεί υπέρβαση της πίεσης στον αγωγό και πρέπει να διασφαλίζεται ότι ο αγωγός είναι γεμάτος με υγρό. Συνήθως, κατά την εγκατάσταση του τμήματος του σωλήνα μέτρησης, η σύνδεση του ηλεκτροδίου πρέπει να γίνεται σε οριζόντιο επίπεδο για να αποφευχθεί βραχυκύκλωμα του ηλεκτροδίου όταν εμφανίζονται φυσαλίδες στο πάνω μέρος του αγωγού.

Οι περισσότεροι σωλήνες μέτρησης είναι κατασκευασμένοι από ανοξείδωτο χάλυβα, επιτρέποντας τη διέλευση μαγνητικών πεδίων. Η μέγιστη πίεση που μπορεί να αντέξει ο αισθητήρας είναι 1000 bar.

Ο σχεδιασμός θα πρέπει επίσης να περιλαμβάνει επιλογές για χρήση σε σκληρά και επικίνδυνα περιβάλλοντα.

Πομποί ροόμετρου Mangetic (δευτερεύον εξάρτημα)

Στις μέρες μας, πολλοί τύποι ηλεκτρομαγνητικών πομπών ροής μπορούν να επιτύχουν τις απαιτούμενες λειτουργίες ως ψηφιακά ροόμετρα . Ο πιο μακροχρόνιος τύπος επικοινωνίας που χρησιμοποιείται είναι τα 50 Hz ή 60 Hz. Αυτό συμβαίνει επειδή η κύρια τροφοδοσία είναι 50 Hz ή 60 Hz, και σε αυτή τη συχνότητα, το μαγνητικό πεδίο και τα σήματα ροής είναι επίσης ισχυρά. Ωστόσο, ορισμένα κοινά νέα σχέδια χρησιμοποιούν τετραγωνικά κύματα χαμηλής συχνότητας με διαφορετικές λειτουργίες, γεγονός που προκαλεί την εξασθένηση του ορθογώνιου σήματος πριν από τη συλλογή του σήματος ροής. Ο τύπος διέγερσης τετραγωνικού κύματος (διέγερση DC) που αναφέρεται εδώ μπορεί να έχει πολλά διαφορετικά ονόματα ανάλογα με τον κατασκευαστή (Brobeil et al., 1993). Ο όρος «τύπος DC» πρέπει να χρησιμοποιείται με προσοχή, καθώς τα πρώτα όργανα χρησιμοποιούσαν τύπο DC, αλλά δεν ήταν επιτυχή. Στο σχεδιασμό DC, η ένταση του μαγνητικού πεδίου είναι σχετικά μικρή, αλλά ο ηλεκτρονικός θόρυβος και οι ηλεκτρομηχανικές επιδράσεις στη λάσπη είναι οι ίδιες με αυτές του σχεδιασμού AC. Επομένως, το πιο πρόσφατα σχεδιασμένο όργανο DC θα διαθέτει μια ειδική μονάδα ισχύος υψηλής ισχύος για την επίλυση αυτού του προβλήματος.

Οι Bonfig et al. (1975) περιέγραψαν έναν από τους πρώτους επιτυχημένους σχεδιασμούς DC, που ονομάζεται πεδίο κλειδιού DC. Ο Hafner (1985) περιέγραψε ένα άλλο σύστημα που ονομάζεται μεταγωγικό DC, το οποίο έχει λειτουργίες όπως μείωση θορύβου (ενεργητική και παθητική θωράκιση), ηλεκτροχημική δραστηριότητα, περιοδικό μηδενισμό ενισχυτή, πολλαπλή δειγματοληψία σήματος, υψηλότερη συχνότητα λήψης (έως 123 Hz), ψηφιακό φιλτράρισμα και χρήση κυκλωμάτων ανάλυσης θορύβου ροής. Η χρήση χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας στο σχεδιασμό (μειωμένη σε 1,5W, με μειωμένο μέγεθος και βάρος) πληροί τις απαιτήσεις εγγενούς ασφάλειας και λειτουργίας με μπαταρία. Ο έλεγχος μικροεπεξεργαστή παρέχει επίσης αυτοανίχνευση, αντιστάθμιση θερμοκρασίας, εναλλάξιμα πρωτεύοντα και δευτερεύοντα εργαλεία και διαδραστικές λειτουργίες. Επιπλέον, το ηλεκτρόδιο παρέχει επίσης λειτουργίες γείωσης και επιθεώρησης σωλήνων αέρα. Οι Herzog et al. (1993) μελέτησαν τους σχεδιασμούς μεταγωγικού DC με ηλεκτρονικό σημείο αναφοράς σε έναν κύκλο και συζήτησαν τη χρήση ενός τρίτου ηλεκτροδίου σε μερικώς πλήρεις αγωγούς.




Το Σχήμα 8 δείχνει ένα τυπικό διάγραμμα μπλοκ ενός κυκλώματος AC. Ο αποδιαμορφωτής εξαλείφει την ορθογώνια τάση μέσω του σήματος αναφοράς και το κύκλωμα AC λαμβάνει την αναλογία του σήματος ροής προς το σήμα αναφοράς.

Το διάγραμμα μπλοκ στο Σχήμα 9 (α) είναι μια τυπική μέθοδος που υιοθετείται σε συστήματα συνεχούς ρεύματος. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 9 (β), η δειγματοληψία στις χρονικές στιγμές τn, τn+1 και τn+2 ενισχύει την μετατόπιση της γραμμής βάσης του τετραγωνικού κύματος που προκαλείται από ηλεκτροχημικά και άλλα φαινόμενα, επομένως είναι σαφώς λογικό να χρησιμοποιηθούν τρία σημεία δειγματοληψίας.

Η μηδενική μετατόπιση μπορεί να εμφανιστεί σε ορισμένα όργανα, αλλά συνήθως είναι ασθενής. Μπορεί να οφείλεται στην αδυναμία πλήρους καταστολής των απροσδόκητων τάσεων, ειδικά των ορθογώνιων τάσεων. Αν και η μέθοδος αποκοπής υιοθετείται σε χαμηλούς ρυθμούς ροής, το σύστημα DC ισχυρίζεται ότι λύνει το πρόβλημα της μηδενικής μετατόπισης προς το παρόν, αλλά αυτό είναι δύσκολο να επιβεβαιωθεί. Η χαμηλή αποκοπή κυκλοφορίας συνήθως περιορίζεται στο 1% του ανώτερου ορίου (Ginesi και Annarummo, 1994) ή πιθανώς χαμηλότερα.

Η συνολική αβεβαιότητα του μετατροπέα είναι 0,2% για ένα ευρύ φάσμα κύριων τάσεων, ορθογώνιων σημάτων, διακυμάνσεων θερμοκρασίας κ.λπ. Μπορεί επίσης να μετρήσει μικροσήματα ροής με χαμηλή ακρίβεια.