lưu lượng kế điện từ là gì
Lưu lượng kế điện từ, trong ngành thường được gọi tắt là lưu lượng kế điện từ, đo lưu lượng thể tích của một chất lỏng dẫn điện. Trong ống đo không có gì ngoài chính chất lỏng: thiết bị đặt một từ trường ngang qua một đoạn ống có lớp lót và đọc điện áp nhỏ mà chất lỏng chuyển động sinh ra giữa hai điện cực. Vì không có gì cản dòng nên không có tổn thất áp suất nào phải tính đến, và cũng không có chỗ cho xơ, chất rắn hay hạt hỗn dịch vướng vào.
Cấu tạo đó là vì sao kiểu đo này xuất hiện ở bất kỳ đâu môi trường đo khó tính. Nước thải mang hạt cặn, bột giấy, hỗn dịch khai khoáng, các tuyến định lượng hóa chất và các dòng thực phẩm hoặc đồ uống phải được vệ sinh tại chỗ đều là những nhiệm vụ thường lệ. Điều kiện tiên quyết cứng duy nhất là độ dẫn điện - chất lỏng phải đủ dẫn điện để trích được tín hiệu - và ống phải chảy đầy. Chính hai điều kiện đó, chứ không phải cấp chính xác, quyết định liệu một lưu lượng kế điện từ có là thiết bị đúng.
Trang này trình bày cách cấu hình thiết bị: một môi trường đo buộc phải dùng lớp lót và điện cực nào, việc lắp đặt phải bảo đảm những gì, và trong các công nghệ lưu lượng lân cận thì kiểu nào tiếp quản ngay khi môi trường đo không còn dẫn điện hoặc ống không còn chảy đầy.
Cách lưu lượng kế điện từ đo
Phép đo tuân theo định luật cảm ứng Faraday. Một vật dẫn chuyển động qua một từ trường sinh ra một điện áp tỷ lệ với vận tốc của nó, và với một đường kính ống đo cùng cường độ từ trường đã cho, điện áp đó tỷ lệ với vận tốc dòng trung bình. Từ trường được tạo bởi các cuộn dây đặt ngoài ống, các điện cực thu tín hiệu từ chất lỏng, còn lớp lót ngăn tín hiệu không bị nối tắt qua thân ống kim loại. Sau đó bộ truyền lưu lượng đổi vận tốc và tiết diện đã biết thành một trị lưu lượng thể tích.
Hai hệ quả thực tế rút ra trực tiếp từ điều đó. Thứ nhất, chất lỏng dưới mức độ dẫn điện mà cảm biến cần thì không sinh ra tín hiệu dùng được, nên nước khử ion, dung môi tinh khiết và phần lớn sản phẩm hydrocarbon nằm ngoài phạm vi chứ không chỉ là khó đo. Thứ hai, mạch điện từ bao gồm cả ống và đất, nên một mốc tiếp đất ổn định là một phần của phép đo chứ không phải một chi tiết lắp đặt cho đẹp. Một thiết bị không được nối đất đúng sẽ giữ một điểm không bị trôi, và không lượng hiệu chuẩn nào sửa được.
Giá trị của phép đọc khi vận hành phụ thuộc vào việc chọn cỡ và lắp đặt nhiều hơn là vào bản thân cảm biến. Một đường kính ống đo chọn chỉ dựa trên kích thước ống có thể để vận tốc nằm ngoài dải làm việc của cảm biến, và một vị trí lắp ở gần bơm, ở gần van mở hé hoặc ở gần cút sẽ đưa vào dòng xoắn mà lần hiệu chuẩn đã không tính tới.
Lựa chọn cấu hình
Phần lớn thông số được quyết định bởi những lựa chọn này chứ không phải bởi cấp chính xác. Mỗi lựa chọn ràng buộc lựa chọn kế tiếp, nên chúng được chốt theo thứ tự.
| Cấu hình | Tùy chọn cần xác định | Nó thực sự quyết định điều gì |
| Vật liệu lớp lót | Nhóm elastomer và nhóm fluoropolymer, mỗi nhóm có vài cấp | Khả năng tương thích hóa học với môi trường đo và dải nhiệt độ sử dụng được. Điều này được quyết định trước tiên, vì nó ràng buộc những điện cực nào khi đó được phép dùng. |
| Vật liệu điện cực | Thép không gỉ, hợp kim niken chịu ăn mòn, titan, tantal, platinum và các vật liệu khác | Khả năng chịu môi trường đo cụ thể và chịu mài mòn. Một hỗn dịch mài mòn và một axit mạnh đẩy lựa chọn đi theo những hướng khác nhau. |
| Lớp lót và điện cực theo cặp | Phải được thẩm định cùng nhau chứ không chọn từng thứ một | Một lớp lót và một điện cực có thể từng cái đều phù hợp nhưng vẫn hỏng khi kết hợp với một môi trường đo có phản ứng. |
| Thân đo và kiểu lắp đặt | Các biến thể mặt bích, wafer, chèn và kiểu vệ sinh | Đường ống có phải mở ra hay không, có một đoạn ống đo đủ tiết diện hay không, và quy trình có được vệ sinh tại chỗ hay không. |
| Lắp đặt bộ truyền | Lắp liền hoặc lắp tách xa | Trị đo được đọc tại một điểm nóng, rung hoặc bất tiện, hay ở một nơi người vận hành với tới thoải mái. |
| Đầu ra và truyền thông | Xung hoặc tần số, 4-20 mA, HART, Modbus và các chuẩn truyền thông khác | Tín hiệu được đếm thành một thể tích, được hiển thị thành một trị tức thời, hay được một hệ thống điều khiển đọc. |
| Nguồn điện | Nguồn lưới, DC hạ áp hoặc pin | Tại điểm lắp đặt có nguồn hay không, và việc đếm có phải vẫn tiếp tục qua một lần gián đoạn nguồn hay không. |
| Tiêu chuẩn kết nối quá trình | Tiêu chuẩn mặt bích, cấp áp suất và kiểu mặt làm kín | Lưu lượng kế có bắt bulong trực tiếp vào hệ ống hiện hữu hay phải cần chi tiết chuyển tiếp và một mặt làm kín thứ hai. |
Cách chọn lưu lượng kế điện từ
| Yếu tố | Vì sao nó quyết định kết quả | Cách xác định trước khi gửi yêu cầu |
|---|
| Độ dẫn điện của chất lỏng | Dưới mức mà cảm biến cần thì không trích được tín hiệu ổn định và kiểu đo này hoàn toàn sai | Nêu rõ lưu chất và độ dẫn điện của nó nếu đã biết. Đừng suy ra độ dẫn điện từ tên lưu chất - cùng một tên sản phẩm có thể bao trùm một dung dịch dẫn điện và một dung dịch không dẫn điện. |
| Lưu lượng tối thiểu, thông thường và tối đa | Chọn cỡ chỉ theo trị tối đa sẽ bỏ đầu dưới của nhiệm vụ ở phần dải mà phép đọc yếu nhất | Hãy đưa cả ba trị, cộng với số giờ mỗi ngày đường ống chạy ở từng trị. |
| Đường kính ống đo và vận tốc suy ra | Vận tốc trong đoạn đo mới là thứ cảm biến thực sự nhìn thấy; kích thước ống chỉ là điểm xuất phát | Nêu đường kính ngoài và chiều dày thành của ống hiện hữu, không chỉ kích thước danh nghĩa. |
| Cặp lớp lót và điện cực | Hai yếu tố này quyết định liệu thiết bị có chịu được môi trường đo hay không, từ rất lâu trước khi độ chính xác thành vấn đề | Liệt kê mọi môi trường đo mà đường ống sẽ chuyên chở, kể cả các lưu chất vệ sinh và súc rửa. |
| Đoạn ống thẳng và nối đất | Dòng xoắn và một mốc tiếp đất kém đều biểu hiện thành một điểm không không ổn định chứ không thành một lỗi rõ ràng | Hãy gửi bản phác của vị trí dự kiến và những gì nằm ngay phía trước cũng như ngay phía sau nó. |
| Môi trường của quá trình | Vệ sinh kiểu công nghiệp thực phẩm, xịt rửa, khu vực được phân loại và chôn ngầm đều thay đổi thân đo và vỏ, chứ không chỉ thay đổi nhãn | Nêu các nhiệm vụ vệ sinh tại chỗ, phân loại khu vực, và liệu thiết bị sẽ bị ngập trong chất lỏng hay bị xịt nước. |
Nếu một trong các điểm này vẫn chưa xác định được, hãy gửi những thông tin đã có. Báo giá có thể được lập dựa trên mô tả nhiệm vụ và hoàn thiện sau khi bổ sung các phần còn thiếu.
Các lựa chọn thay thế gần nhất
Đây là những loại mà một yêu cầu về lưu lượng kế điện từ thường hóa ra là, và là điểm mà lựa chọn thực sự được quyết định.
| Loại thay thế gần nhất | Điều gì phân biệt nó với lưu lượng kế điện từ |
| Lưu lượng kế siêu âm | Được lắp bên ngoài ống hoặc chèn xuyên qua ống, nên chúng không cần chất lỏng dẫn điện và không phải mở đường ống. Các kiểu kẹp phù hợp với cải tạo và với ống rất lớn; phép đọc phụ thuộc vào tình trạng thành ống và vào sự ghép âm, những thứ mà một lưu lượng kế điện từ nằm ướt không phải quan tâm. |
| Lưu lượng kế xoáy | Một vật cản tách ra các xoáy luân phiên có tần số bám theo vận tốc. Đây là cách thực tế để đo hơi nước và các khí, thứ mà lưu lượng kế điện từ hoàn toàn không đo được, nhưng nó đòi hỏi một dòng sạch một pha và một số Reynolds nằm trong dải làm việc của mình. |
| Lưu lượng kế khối lượng Coriolis | Đo trực tiếp lưu lượng khối lượng và khối lượng riêng, đúng là thứ mà giao nhận thương mại và định lượng giá trị cao thực sự cần. Các đường kính ống đo lớn hơn trở nên không hiệu quả về chi phí, và tổn thất áp suất ngang qua các ống đo có thể không phù hợp với một đường ống chảy theo trọng lực. |
| Lưu lượng kế tuabin | Phép đếm cơ khí của một phần tử quay hoặc dịch chuyển, rất phù hợp với chất lỏng sạch độ nhớt thấp và với cấp theo mẻ. Chất rắn, xơ và sự mài mòn là thứ loại chúng khỏi những nơi mà lưu lượng kế điện từ vẫn làm việc được. |
| Lưu lượng kế kênh hở | Dành cho dòng chảy trong một kênh hở có mặt thoáng, nơi chiều sâu được đổi thành một trị lưu lượng qua một cấu trúc đo đã biết. Lưu lượng kế điện từ đòi hỏi ống phải chảy đầy, nên đây là câu trả lời khi không có đường ống có áp nào để đo. |
| Lưu lượng kế diện tích biến thiên | Một phao dâng lên trong một ống loang để cho một chỉ thị bằng mắt mà không cần nguồn điện. Đơn giản và rẻ khi lắp, nhưng chỉ đọc tại chỗ và không phù hợp với các nhiệm vụ đục, bẩn hoặc tự động hóa. |
Hai trong số các lựa chọn thay thế này hoàn toàn không dùng được để đo lưu lượng hơi nước hoặc khí, và lưu lượng kế điện từ là một trong hai. Ở nơi cùng một đường ống mang cả nhiệm vụ chất lỏng lẫn khí, riêng điều đó đã quyết định công nghệ.
Nội dung cần có trong yêu cầu
Phản hồi đầu tiên có thể là một báo giá thay vì một loạt câu hỏi nếu yêu cầu mang theo những thông tin này. Khi không biết một giá trị, hãy gửi mô tả nhiệm vụ và chúng tôi sẽ xác nhận nó ngụ ý điều gì.
- Tên môi trường đo, thành phần, và độ dẫn điện khi đã biết
- Lưu lượng tối thiểu, thông thường và tối đa
- Đường kính ngoài và chiều dày thành ống, và tiêu chuẩn mặt bích phải khớp
- Ưu tiên về lớp lót và điện cực, hoặc môi trường hóa chất nếu điều đó chưa được quyết
- Dải nhiệt độ môi trường đo và áp suất đường ống khi làm việc
- Tín hiệu đầu ra cần có và thiết bị sẽ đọc nó
- Nguồn điện sẵn có tại điểm lắp đặt, và có cần một màn hình đặt từ xa hay không
- Quy trình có được vệ sinh tại chỗ hay không, và khu vực có được phân loại là nguy hiểm hay không
- Số lượng, cảng đến và thời gian giao hàng yêu cầu
