Een elektromagnetische debietmeter is een debietmeter die wordt gebruikt om het debiet van vloeistof in een leiding te meten. Dit type apparaat werkt op basis van de wet van Faraday over elektromagnetische inductie-wanneer een geleider in een magnetisch veld beweegt, wordt er een geïnduceerde spanning gegenereerd.
In een elektromagnetische flowmeter wordt een magnetisch veld gegenereerd en geïntroduceerd in de vloeistof die door de pijp stroomt, waardoor een spanningssignaal wordt geïnduceerd op elektroden die zich op de pijpwand bevinden. De wet van Faraday stelt dat de gegenereerde spanning recht evenredig is met de stroomsnelheid van de vloeistof. Hoe sneller de vloeistof stroomt, hoe hoger de gegenereerde spanning.
In tegenstelling tot veel andere flowmetertechnologieën is het signaal dat wordt gegenereerd door een elektromagnetische flowmeter lineair gerelateerd aan de stroomsnelheid. Daarom kan de bereikverhouding van een elektromagnetische flowmeter 20:1 of zelfs hoger bereiken zonder dat dit ten koste gaat van de nauwkeurigheid.
Hoe werkt een elektromagnetische flowmeter?
Een elektromagnetische debietmeter wordt doorgaans in een pijp geïnstalleerd en bestaat uit een pijp met een spoel en elektroden die worden gebruikt om de geïnduceerde spanning te detecteren die wordt gegenereerd door de vloeistofbeweging. Wanneer een geleidende vloeistof door een pijp met diameter D stroomt en door een magnetische velddichtheid B gaat die wordt gegenereerd door een spoel, is volgens de wet van Faraday van elektromagnetische inductie de spanning (E) die tussen de elektroden wordt gegenereerd evenredig met de vloeistofsnelheid (V). Omdat de magnetische velddichtheid en de buisdiameter vaste waarden zijn, kunnen ze worden gecombineerd tot een enkele kalibratiecoëfficiënt (K), waardoor de vergelijking wordt vereenvoudigd tot:
E=KV
Verschillen in de stroomsnelheidsverdeling op verschillende punten worden gecompenseerd door een signaalwegingscoëfficiënt. Bovendien kan compensatie worden bereikt door de vorm van de magnetische spoel zo aan te passen dat de magnetische flux zijn maximum bereikt op het punt waar de signaalwegingscoëfficiënt het laagst is.
Fabrikanten bepalen de K-coëfficiënt voor elke elektromagnetische debietmeter door waterkalibratie op elke stroombuis uit te voeren. De resulterende K-waarde is toepasbaar op elke andere geleidende vloeistof en vertoont een lineair verband over het gehele meetbereik van de flowmeter. Daarom wordt de stroombuis doorgaans slechts op één stroomsnelheid gekalibreerd. Elektromagnetische flowmeters kunnen bidirectionele stroming meten, omdat het omkeren van de stroomrichting de polariteit van het signaal verandert, maar niet de amplitude ervan.
De K-waarde die door watertesten wordt verkregen, is mogelijk niet van toepassing op niet-Newtoniaanse vloeistoffen (viscositeit-snelheidsgerelateerd) of magnetische slurries (die magnetische deeltjes bevatten). Dit soort vloeistoffen kunnen de magnetische veldsterkte in de leiding beïnvloeden. Voor beide soorten vloeistoffen moet online kalibratie of speciale compensatieontwerpen worden overwogen.
Veel voorkomende toepassingen van elektromagnetische flowmeters
Elektromagnetische debietmeters kunnen de stroomsnelheid van schone, meerfasige, stoffige, corrosieve, schurende of stroperige vloeistoffen en slurries detecteren, op voorwaarde dat de geleidbaarheid het minimum overschrijdt dat vereist is voor een specifiek ontwerp. Vanwege hun hoge nauwkeurigheid, betrouwbaarheid en de mogelijkheid om de stroomsnelheid van geleidende vloeistoffen te meten zonder bewegende delen, worden deze apparaten veel gebruikt in verschillende industrieën.
Enkele belangrijke toepassingen zijn onder meer:
Water- en afvalwaterzuivering
Elektromagnetische debietmeters blinken uit in de behandeling van schoon water, ongezuiverd rioolwater, slib en chemicaliën die worden gebruikt in behandelingsprocessen.
Ze bieden een hoge nauwkeurigheid en geen drukval, wat cruciaal is voor grootschalig gemeentelijk waterbeheer.
Omdat ze geen bewegende delen hebben, zijn ze zeer goed bestand tegen vuil en vaste deeltjes in afvalwater.
Chemische verwerking
Elektromagnetische flowmeters kunnen corrosieve vloeistoffen, zoals zuren, logen en andere chemische oplossingen, meten zonder zichzelf te beschadigen.
Ze maken gebruik van corrosie{0}}bestendige lineaire materialen, zoals PTFE en PFA, om de erosie van zeer corrosieve chemicaliën te weerstaan. Het onbelemmerde stromingspad voorkomt verstoppingen en sedimentatie.
Voedings- en drankenindustrie
Wordt gebruikt om de stroomsnelheid te meten van melk, bier, sap, siroop en andere vloeistoffen van voedingskwaliteit- waarvoor hygiënische omstandigheden nodig zijn.
Elektromagnetische flowmeters kunnen worden ontworpen met hygiënische fittingen, zoals roestvrij staal, om te voldoen aan de FDA- en EHEDG-normen.
Het niet-invasieve ontwerp zorgt ervoor dat er geen besmetting of interferentie met het productieproces plaatsvindt.
Pulp- en papierindustrie
Geschikt voor het verwerken van vloeistoffen met een hoge- viscositeit en vezeligheid, zoals pulp en coatingoplossingen.
Geen bewegende delen zorgen voor minimale slijtage-zelfs bij het hanteren van schurende slurries.
Biedt stabiele meetresultaten, zelfs bij schommelingen in de vloeistofdichtheid en -samenstelling.
Mijnbouw en minerale verwerking
Wordt gebruikt om de stroomsnelheid van minerale slurries en schurende vloeistoffen te meten bij extractie- en raffinagewerkzaamheden.
Dankzij de robuuste constructie is hij bestand tegen zware omgevingsomstandigheden.
Geen mechanische slijtage door schurende deeltjes zorgt voor betrouwbaarheid op lange- termijn en lage onderhoudskosten.
Energieopwekking (koelwater en ketelvoedingswater)
Wordt vaak gebruikt in thermische energiecentrales en kerncentrales voor het bewaken van de stroomsnelheden van koelwater en voedingswater.
Ze kunnen grote- pijpleidingen aan en leveren zeer- nauwkeurige metingen voor flowmonitoring en efficiëntieberekeningen.
Omdat ze geen bewegende delen hebben, kunnen ze werken in omgevingen met hoge- temperaturen en hebben ze extreem weinig onderhoud nodig.
Farmaceutica en biotechnologie
Wordt gebruikt voor hoge-precieze metingen van de stroomsnelheden van zuiver water, oplosmiddelen en actieve farmaceutische ingrediënten.
Elektromagnetische flowmeters met een steriel ontwerp en compatibiliteit met in-reiniging met stoom in-situ zijn ideaal voor farmaceutische toepassingen.
Contactloze metingen- garanderen steriliteit en naleving van de industriële regelgeving.
Landbouw- en irrigatiesystemen
Uitstekend geschikt voor het bewaken van de stroomsnelheden van water-, kunstmest- en pesticideoplossingen in irrigatiesystemen.
Kan werken in lage-druksystemen zonder significant drukverlies.
Door hun lange levensduur en extreem lage onderhoud zijn ze een kosteneffectieve-keuze voor landbouwtoepassingen.
Olie en gas
Wordt gebruikt voor het monitoren van geproduceerd water, pekelinjectie en chemicaliëndoseringen in stroomopwaartse en stroomafwaartse activiteiten.
Ze zijn ideaal voor deze toepassingen vanwege hun vermogen om geleidende vloeistoffen met hoge precisie te meten.
Het explosie-veilige en explosieveilige- ontwerp voor gevaarlijke omgevingen garandeert een veilige werking in olieveldomgevingen.
Staal- en metaalindustrie
Wordt gebruikt voor het bewaken van de koelwaterstroomsnelheden bij continugieten en walserijactiviteiten.
Biedt nauwkeurige stroommetingen bij hoge temperaturen zonder mechanische storingen.
Kan met kalk-water omgaan zonder verstoppingen of prestatieverlies.
Toepassingsoverwegingen voor magnetische flowmeters
Gebruik de magnetische flowmeter niet in de buurt van de geleidbaarheidslimieten, anders kan de flowmeter uitschakelen. Er moet rekening worden gehouden met variaties in de vloeistofsamenstelling en de bedrijfsomstandigheden, omdat deze de geleidbaarheid van de vloeistof kunnen veranderen.
Bij typische toepassingen moet de magnetische flowmeter zo worden gedimensioneerd dat de stroomsnelheid bij maximale flow ongeveer twee tot drie meter per seconde bedraagt. Beperkingen van het drukverschil en procesomstandigheden kunnen ervoor zorgen dat deze algemene richtlijn niet van toepassing is. Voor door zwaartekracht-gevoede pijpleidingen kunnen bijvoorbeeld grotere magnetische stroommeters nodig zijn om de drukval te verminderen, waardoor het vereiste vloeistofvolume door de stroommeter kan stromen zonder het pijpleidingsysteem te verstoppen. In deze toepassing zal een grotere debietmeter een lagere vloeistofsnelheid produceren bij hetzelfde debiet vergeleken met een kleinere debietmeter.
Voor slurrymedia is het essentieel om ervoor te zorgen dat de elektromagnetische debietmeter werkt met een snelheid die hoger is dan de bezinkingssnelheid van de vaste stoffen om te voorkomen dat de leiding gevuld raakt met vaste deeltjes, wat de meetresultaten zou kunnen beïnvloeden en mogelijk stroomonderbrekingen zou kunnen veroorzaken. Elektromagnetische debietmeters die voor schurende media worden gebruikt, zijn doorgaans ontworpen om bij lage stroomsnelheden te werken om slijtage te verminderen. In schurende slurrymedia moet de stroommeter, hoewel de slijtage zal toenemen, nog steeds werken met een snelheid die hoger is dan de bezinkingssnelheid van de vaste stoffen. Deze factoren kunnen het bereik van de debietmeter veranderen, en daarom kunnen de afmetingen ervan verschillen van die van een debietmeter die wordt gebruikt voor hetzelfde debiet aan schoon water.
