Hướng dẫn
Đồng hồ đo lưu lượng điện từ là gì
Đồng hồ đo lưu lượng điện từ là gì hay còn gọi là cảm biến lưu lượng từ tính; chuyển đổi vận tốc của chất lỏng đang chảy thành tín hiệu điện có thể đo được, tỷ lệ thuận với tốc độ dòng chảy.
Cảm biến lưu lượng từ tính là loại đồng hồ đo lưu lượng được sử dụng rất phổ biến, hữu ích trong nhiều ứng dụng và kích cỡ dây chuyền.
Phép đo lưu lượng chính xác và có thể lặp lại là một yêu cầu đối với các quy trình công nghiệp, bao gồm dòng cấp liệu, vòng tuần hoàn của bể chứa, dây chuyển sản phẩm và nhiều thứ khác.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ:
– Giới thiệu cho các bạn nguyên lý hoạt động của cảm biến lưu lượng từ tính,
– Mô tả các đặc tính vật lý của cảm biến lưu lượng từ giúp nó có giá trị trong việc kiểm soát quy trình,
– Mô tả cách tích hợp cảm biến lưu lượng từ vào hệ thống đo lường và điều khiển.
TÓM TẮT NỘI DUNG
Đồng hồ đo lưu lượng điện từ là gì?
Vì đồng hồ đo lưu lượng từ tính thường được chỉ định có cùng kích thước với đường ống ngược dòng và hạ lưu nên hầu như không có tổn thất áp suất qua đồng hồ đo lưu lượng, điều này có thể rất thuận lợi đối với một số dòng chảy, như bùn đặc.
Cảm biến lưu lượng từ tính chuyển đổi vận tốc của chất lỏng đang chảy thành tín hiệu điện có thể đo được, tỷ lệ thuận với tốc độ dòng chảy.
Lưu lượng kế từ tính không có bộ phận chuyển động hoặc vật cản bên trong đường dẫn dòng chảy, vì vậy chúng dễ dàng hiệu chỉnh và bảo trì.
Vì đồng hồ đo lưu lượng từ tính thường được chỉ định có cùng kích thước với đường ống ngược dòng và hạ lưu nên hầu như không có tổn thất áp suất qua đồng hồ đo lưu lượng, điều này có thể rất thuận lợi đối với một số dòng chảy, như bùn đặc.
Vì vậy, chúng ta hãy xem xét các tính chất và đặc điểm của đồng hồ đo lưu lượng từ tính. Chúng tôi sẽ giải thích cách chúng hoạt động, khi nào sử dụng chúng và những gì cần được chỉ định để chọn cảm biến phù hợp cho ứng dụng của bạn.
Cảm biến lưu lượng từ tính thường được gọi là máy đo từ trường và chúng tôi sẽ đề cập đến chúng bằng chữ viết tắt này.
Điều kỳ diệu trong nam châm
Hãy xem xét các tính chất vật lý về cách Lưu lượng kế từ tính chuyển đổi vận tốc thành tín hiệu dòng chảy có thể được sử dụng trong hệ thống điều khiển.
Trước đây, chúng tôi đã đề cập rằng máy đo từ trường chuyển đổi vận tốc thành tín hiệu điện có thể đo được. Làm thế nào để điều này xảy ra?
Đồng hồ đo từ tính thường là cảm biến toàn lỗ, nghĩa là đường dẫn dòng chảy bên trong có cùng đường kính với các kết nối ngược dòng và xuôi dòng.
Cấu trúc này loại bỏ bất kỳ hạn chế nào của chất lỏng có thể làm thay đổi đường dẫn dòng chảy hoặc tạo ra sự sụt giảm áp suất.
Chất lỏng đi qua máy đo từ tính theo đường thẳng qua lỗ của cảm biến. Hình dạng hình trụ đều đặn này cũng cho phép thiết lập một từ trường không đổi và có hướng trên đường kính của đường dẫn dòng chảy.
Phép thuật tạo ra tín hiệu dòng chảy dựa trên nam châm! Máy đo từ trường được bao quanh bởi một nam châm vĩnh cửu, lõi sắt, tạo ra từ trường được thiết lập với các đường từ thông đi theo phương thẳng đứng qua toàn bộ mặt cắt ngang của đường ống và chất lỏng chảy.
Hình học này là rất quan trọng. Chất lỏng chảy sẽ đi qua các đường sức từ này ở một góc 90 độ hoặc vuông góc với các đường sức từ.
Định luật Faraday
Vào năm 1831, Michael Faraday đã quan sát thấy rằng một điện áp được tạo ra trên bất kỳ dây dẫn nào khi nó chuyển động vuông góc với nhau trong một từ trường và điện áp đó tỷ lệ thuận với vận tốc của dây dẫn đó. Đây được gọi là Định luật cảm ứng điện từ của Faraday.
Để tạo ra điện áp theo định luật Faraday, chúng ta phải có một dây dẫn chuyển động .
Dây dẫn trong ứng dụng dòng chảy của chúng ta là gì?
Chúng tôi đã đề cập rằng máy đo từ trường của chúng tôi có một nam châm vĩnh cửu đứng yên, vì vậy dây dẫn phải là chất lỏng chảy! Và, thực sự, nó là!
Và khi chất lỏng chảy đi qua từ trường theo các góc vuông, theo Định luật Faraday, một điện áp phải được tạo ra tỷ lệ thuận với vận tốc chất lỏng.
Định luật Faraday có thể được biểu diễn đơn giản là E tỷ lệ với k × B × V × D , trong đó:
– E là Điện áp được tạo ra trong chất lỏng,
– k là hằng số cụ thể của mét,
– B là Cường độ từ trường,
– V là Vận tốc của chất lỏng,
– D là Khoảng cách giữa các điện cực của máy đo từ.
Truyền tín hiệu
EMF hoặc điện thế hoặc điện áp được tạo ra được cảm nhận bởi hai dây dẫn hoặc điện cực được kết nối với bộ phát của máy đo từ trường .
Máy phát chuyển cường độ của tín hiệu điện này thành tốc độ dòng thể tích và đặt đầu ra từ 4 đến 20 milliamp của máy phát để cung cấp tín hiệu tương tự cho hệ thống điều khiển.
Máy phát đưa ra tốc độ dòng thể tích. Đồng hồ đo vận tốc dòng chảy.
Đường kính mặt cắt ngang, và do đó diện tích mặt cắt ngang, là không đổi, do đó, giá trị đo được của vận tốc tính bằng feet trên giây nhân với diện tích không đổi tính bằng feet vuông, cho tốc độ dòng thể tích ăn bằng feet khối trên giây.
Số lượng này có thể được chia tỷ lệ cho bất kỳ đơn vị lưu lượng thể tích nào, chẳng hạn như gallon trên phút.
Chất lỏng dẫn điện
Nhưng có một thông số quan trọng không thể bỏ qua mà chúng tôi đã đề cập trước đây. Chúng ta phải có một dây dẫn chuyển động để tạo ra tín hiệu điện cần thiết.
Chúng tôi đã nói chất lỏng chảy là chất dẫn điện, vì vậy chất lỏng phải dẫn điện để hoạt động với lưu lượng kế từ tính.
Chất lỏng dẫn điện có nghĩa là gì? Điều đó có nghĩa là chất lỏng phải có khả năng dẫn điện, do đó thiết lập một điện áp mà các điện cực của máy đo từ tính có thể cảm nhận được.
Độ dẫn điện của chất lỏng được đo bằng đơn vị micro-Siemens-per-centimet . Một số chất lỏng, chẳng hạn như nước biển , có độ dẫn điện cao và lưu lượng nước biển có thể được đo bằng máy đo từ tính.
Mặt khác, nước cất có độ dẫn điện rất thấp và không thể đo được bằng máy đo từ tính.
Tốc độ dòng chảy của dầu thực vật và các loại dầu khác, hydrocacbon và hầu hết các dung dịch hữu cơ không thể đo được bằng máy đo từ tính.
Ngoài nước biển, dòng nước thải và các dung dịch ion như axit có thể dễ dàng được đo bằng lưu lượng kế từ tính.
Chất lỏng phải có độ dẫn điện lớn hơn 10 micro-Siemens trên centimet để đảm bảo đo lưu lượng tốt bằng máy đo từ tính.
Nối đất đồng hồ đo lưu lượng từ tính
Khi lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng từ tính trong đường ống xử lý, điều cực kỳ quan trọng là phải tuân theo khuyến nghị của nhà sản xuất về nối đất .
Tín hiệu điện được tạo ra trong đồng hồ từ tính là điện áp DC rất nhỏ và điện áp đi lạc dọc theo đường ống do thiết bị hàn hoặc các tải điện lớn khác trong nhà máy.
Đối với các ống kim loại dẫn điện, các mặt bích bên ngoài và vỏ máy phát phải được liên kết và nối đất.
Đối với đường ống nhựa hoặc đường ống không dẫn điện khác, nên lắp đặt các vòng nối đất do nhà sản xuất khuyến nghị để tránh điện áp lạc chỗ.
Thông số kỹ thuật đo lưu lượng từ tính
Khi chỉ định lưu lượng kế từ tính, một số khía cạnh quan trọng phải được xem xét ngoài độ dẫn của chất lỏng và sự cần thiết của các vòng nối đất.
Nếu chất lỏng ăn mòn hoặc mài mòn, nên chỉ định lớp lót tương thích. Những lớp lót này cũng có thể được thay thế nếu chúng bị mòn và chúng không ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo .
Biết tốc độ dòng chảy tối thiểu và tối đa cho quy trình của bạn có thể giúp xác định phạm vi lưu lượng mà một kiểu máy đo từ trường cụ thể sẽ có thể đo được.
Mỗi mô hình có một điểm cắt dòng chảy thấp và vận tốc tối đa có thể được đo chính xác.
Nếu đường ống không phải lúc nào cũng đầy chất lỏng, độ chính xác của dòng chảy sẽ bị ảnh hưởng. Nó có thể chỉ ra rằng đồng hồ cần được lắp đặt ở điểm thấp trong đường ống hoặc trong đường ống chạy dốc lên để đảm bảo đổ đầy hoàn toàn trong điều kiện vận hành.
Bản tóm tắt
Trong bài viết này, chúng tôi đã giới thiệu cho bạn nguyên lý hoạt động của cảm biến lưu lượng từ tính, tính chất vật lý của nó và cách sử dụng máy đo từ trường trong các hệ thống đo lường và điều khiển công nghiệp.
Chúng tôi đã chứng minh mối quan hệ tuyến tính giữa vận tốc của chất lỏng chảy và tín hiệu điện được phát triển dựa trên Định luật Faraday.
Sử dụng các kỹ thuật nối đất phù hợp, chọn vị trí tốt nhất để lắp đặt và hiểu giới hạn lưu lượng tối thiểu và tối đa cho đồng hồ đo sẽ giúp đảm bảo đo lưu lượng chính xác.
Vì vậy, lần tới khi bạn nhìn thấy đồng hồ đo lưu lượng từ tính được lắp đặt trong nhà máy, bạn sẽ hiểu rõ hơn nhiều về cách cảm biến đơn giản nhưng tinh vi này đo lưu lượng.
Bài viết tham khảo : Đổi độ C sang độ F
