كيف يقيس مقياس التدفق الكهرومغناطيسي التدفق؟

يقيس مقياس التدفق الكهرومغناطيسي (مقياس التدفق المغناطيسي) معدل تدفق السوائل الموصلة للكهرباء بناءً على قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي. وعلى عكس مقاييس التدفق الميكانيكية، فهو لا يحتوي على أجزاء متحركة ولا يُحدث أي عائق داخل الأنابيب، مما يجعله واسع الاستخدام في تطبيقات المياه، ومياه الصرف الصحي، والمواد الكيميائية، والمواد اللزجة، وغيرها من تطبيقات السوائل الموصلة للكهرباء.

المبدأ الأساسي هو أنه عندما يتحرك سائل موصل عبر مجال مغناطيسي، فإنه يولد جهدًا كهربائيًا صغيرًا. يقوم مقياس التدفق الكهرومغناطيسي باكتشاف هذا الجهد وتحويله إلى قيمة سرعة التدفق ومعدل التدفق.

مبدأ عمل مقياس التدفق الكهرومغناطيسي

تتضمن عملية القياس ثلاثة مكونات رئيسية:

1. توليد المجال المغناطيسي
2. الكشف عن الجهد بواسطة الأقطاب الكهربائية
3. حساب التدفق بواسطة المحول

1. إنشاء مجال مغناطيسي داخل أنبوب القياس

داخل مستشعر مقياس التدفق الكهرومغناطيسي، تولد الملفات الكهرومغناطيسية مجالاً مغناطيسياً عبر أنبوب القياس.

يقوم غلاف المستشعر بعزل السائل كهربائياً عن جسم الأنبوب المعدني، بينما يتم تركيب قطبين كهربائيين على الجانبين المتقابلين لأنبوب القياس للكشف عن الجهد المتولد.

عندما لا يتدفق أي سائل، لا توجد حركة للجسيمات الموصلة عبر المجال المغناطيسي، لذلك لا يتم توليد جهد قابل للقياس.

2. توليد إشارة كهربائية من حركة السائل

عندما يتدفق سائل موصل عبر المجال المغناطيسي، تتحرك الجسيمات المشحونة داخل السائل عبر خطوط المجال المغناطيسي.

وفقًا لقانون فاراداي:

* السائل الموصل المتحرك يعمل كموصل.
* يُحدث المجال المغناطيسي إشارة جهد كهربائي.
* الجهد الكهربائي يتناسب طردياً مع سرعة السائل.

تستشعر الأقطاب الكهربائية المثبتة في المستشعر إشارة الجهد هذه.

كلما زادت سرعة تدفق السائل، زاد الجهد المستحث.

3. تحويل الإشارة إلى معدل التدفق

يستقبل المحول إشارة الجهد الصغيرة جدًا من الأقطاب الكهربائية ويعالجها من خلال الدوائر الإلكترونية.

يقوم المحول بحساب ما يلي:

* سرعة التدفق
* معدل التدفق اللحظي
* إجمالي الحجم المتراكم

يمكن عرض الناتج النهائي محليًا أو إرساله عبر واجهات اتصال مثل:

* 4–20 مللي أمبير
* RS485 Modbus
* هارت
* خرج نبضي
* بروتوكولات الاتصال الرقمي

ما هي العوامل التي تؤثر على قياس التدفق الكهرومغناطيسي؟

على الرغم من أن عدادات التدفق الكهرومغناطيسية تتمتع بموثوقية عالية، إلا أن هناك عدة شروط مهمة لإجراء قياس دقيق.

1. موصلية السوائل

يجب أن يتمتع السائل بموصلية كهربائية كافية لتوليد إشارة قابلة للقياس.

المتطلبات النموذجية:

الموصلية ≥ 5 ميكروسيمنز/سم

تشمل السوائل المناسبة ما يلي:

* ماء
* مياه الصرف الصحي
* محاليل كيميائية
* طين
* لب الورق

غير مناسب:

* زيت
* وقود
* بنزين
* سوائل أخرى غير موصلة للكهرباء

2. يجب أن يكون الأنبوب ممتلئًا تمامًا

يجب أن يكون أنبوب القياس مملوءًا بالسوائل دائمًا.

إذا كان الأنبوب فارغًا جزئيًا:

* قد لا تتلامس الأقطاب الكهربائية مع السائل بشكل كامل.
* تصبح الإشارة غير مستقرة.
* تنخفض دقة القياس.

لهذا السبب، تجنب تركيب عدادات التدفق الكهرومغناطيسية:

* عند أعلى نقطة في خط الأنابيب.
* قبل مخرج تصريف مجاني.
* في الأماكن التي يمكن أن يتراكم فيها الهواء.

3. التأريض السليم

نظراً لأن إشارة القياس صغيرة جداً، فإن التأريض ضروري.

يساعد التأريض السليم على:

* التخلص من التداخل الكهربائي.
* تثبيت نقطة الصفر.
* تحسين موثوقية القياس.

قد تكون حلقات التأريض مطلوبة لما يلي:

* أنابيب بلاستيكية.
* أنابيب مبطنة بالمطاط.
* أنابيب غير موصلة للكهرباء.

لماذا لا يوجد فقدان للضغط في مقياس التدفق الكهرومغناطيسي؟

تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لعدادات التدفق الكهرومغناطيسية في عدم وجود أجزاء متحركة أو عوائق داخلية.

القطر الداخلي للمستشعر يكاد يكون مساوياً لقطر الأنبوب، مما يسمح للسائل بالمرور بحرية.

تشمل المزايا ما يلي:

* لا يوجد فقدان إضافي للضغط.
* مناسب لأحجام الأنابيب الكبيرة.
* متطلبات صيانة منخفضة.
* أداء جيد مع السوائل التي تحتوي على مواد صلبة معلقة.

وهذا يجعل عدادات التدفق الكهرومغناطيسية مناسبة بشكل خاص لما يلي:

محطات معالجة مياه الصرف الصحي.
* أنظمة توزيع المياه.
* تطبيقات التعدين.
* صناعات الورق واللب.

هل يمكن لمقياس التدفق الكهرومغناطيسي قياس التدفق العكسي؟

نعم.

تستطيع معظم أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي قياس التدفق ثنائي الاتجاه.

بحسب التكوين، يمكن للعداد ما يلي:

* عرض التدفق الأمامي.
* عرض التدفق العكسي.
* احسب التدفق الكلي في اتجاهات مختلفة.

تُعد هذه الميزة مفيدة في التطبيقات التي قد يتغير فيها اتجاه التدفق، مثل:

* أنظمة تدوير المياه.
* اختبار المضخة.
* خطوط أنابيب العمليات الصناعية.

⸻

مزايا عدادات التدفق الكهرومغناطيسية

توفر عدادات التدفق الكهرومغناطيسية العديد من المزايا:

دقة عالية

يمكنها توفير قياسات ثابتة ودقيقة عند تركيبها بشكل صحيح.

لا يحتوي على أجزاء متحركة

لا توجد مراوح أو مكونات ميكانيكية يمكن أن تتلف.

مناسب للسوائل المتسخة

يمكنهم قياس السوائل التي تحتوي على:

* المواد الصلبة العالقة
* ألياف
جزيئات الحمأة

نطاق تطبيقات واسع

تشمل التطبيقات الشائعة ما يلي:

* إمدادات المياه البلدية
* معالجة مياه الصرف الصحي
* المعالجة الكيميائية
* المأكولات والمشروبات
* التعدين
* الري

⸻

قيود عدادات التدفق الكهرومغناطيسية

على الرغم من مزاياها، فإن عدادات التدفق الكهرومغناطيسية لها بعض القيود:

لا يمكن قياس السوائل غير الموصلة

لا تولد السوائل مثل الزيت والوقود إشارات كهربائية كافية.

يتطلب تركيبًا صحيحًا

قد يؤثر التركيب غير الصحيح أو التأريض الضعيف أو فقاعات الهواء على استقرار القياس.

يتطلب وسائط موصلة

يجب فحص موصلية السائل قبل الاختيار.

يقيس مقياس التدفق الكهرومغناطيسي التدفق باستخدام قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي. فعندما يمر سائل موصل عبر مجال مغناطيسي، فإنه يولد إشارة جهد كهربائي تستقبلها الأقطاب الكهربائية. يقوم المحول بمعالجة هذه الإشارة وحساب سرعة التدفق ومعدل التدفق.

نظراً لعدم احتوائه على أجزاء متحركة، وانخفاض متطلبات الصيانة، وأدائه الممتاز مع السوائل الموصلة، فإن مقياس التدفق الكهرومغناطيسي يستخدم على نطاق واسع في تطبيقات المياه، ومياه الصرف الصحي، والمواد الكيميائية، والعمليات الصناعية.

لضمان دقة القياس، تأكد دائمًا من أن موصلية السائل كافية، وأن الأنبوب يظل ممتلئًا تمامًا، وأن التأريض مناسب.