Что такое электромагнитный расходомер?!

Среди промышленных расходомеров различных видов, электромагнитные расходомеры занимают второе место по популярности, согласно статистике Яндекс по поисковым запросам. Этот показатель, является довольно объективным показателем востребованности этого типа расходомеров. И наша статья будет посвящена именно электромагнитному расходомеру.

Впервые, электромагнитные расходомеры были применены в 40-х годах XX века для учёта воды и теплоносителей на промышленных предприятиях. Благодаря своим ощутимым достоинствам, таким как, отсутствие подвижных частей и элементов, отсутствие гидродинамического сопротивления, быстродействие и высокая точность; электромагнитные расходомеры, за время, прошедшее с момента их появления, получили очень широкое распространение.

Итак, электромагнитный расходомер - это прибор, который предназначается для объемного учета расхода среды, и который работает благодаря принципу взаимодействия протекающей через него жидкой среды с магнитным полем. В основе этого принципа лежит закон электромагнитной индукции. Именно поэтому, среда, расход которой измеряется, должна быть электропроводящей.

Рисунок 1. Электромагнитные расходомеры.

Так как же работает электромагнитный расходомер? По закону Фарадея - одному из самых известных законов электромагнитной индукции, в проводнике, который пересекает силовые линии магнитного поля, возникает электродвижущая сила (ЭДС). При этом, значение ЭДС пропорционально скорости движения проводника. Направление тока, возникающего в проводнике, будет перпендикулярно относительно направления движения проводника и магнитного поля.

В случае, если мы заменим проводник, из приведенного примера, электропроводящей жидкостью, протекающей по трубе между двумя полюсами магнита и измерим ЭДС, возникшую в жидкости по закону Фарадея, то получим принципиальную схему электромагнитного расходомера. Такую схему предложил ещё сам Фарадей. С тех пор, в этой схеме мало что изменилось.

В расположенный между полюсами магнита участок трубы, изготовленный из материала, не подверженного намагничиванию (например, нержавеющая сталь или пластик), изнутри покрытый изоляцией не проводящей электрические токи, устанавливают два электрода перпендикулярно относительно потока среды. На этих электродах вычисляется разность потенциалов, которая имеет прямую зависимость с объемным расходом.

Рисунок 1. Принципиальная схема электромагнитного расходомера.

Именно по такому принципу работают практически все электромагнитные расходомеры. Осталось только выбрать именно тот расходомер, который подойдет именно Вам. Среди всего многообразия таких приборов, рекомендуем Вам рассмотреть более внимательно следующие устройства:

- Электромагнитные расходомеры «Aswega» моделей «VA2304» и «VA2305M»,первый из которых имеет раздельные устройства для получения и обработки информации, а второй выполнен в виде моноблока.

- Приборы, выпускаемые под маркой «ВЗЛЁТ»:  к которым относятся «ВЗЛЁТ-ППД»для трубопроводов высокого давления, «ВЗЛЁТ-ТЭР»и «ВЗЛЁТ-ТЭР-Ex» для высокоточного подсчета расхода различных жидкостей, а также расходомеры «ВЗЛЁТ-ЭМ» (серий «профи» и «эксперт»). Отдельно, здесь стоит выделить «ВЗЛЁТ-ЭР (ЭРСВ)» для подсчета расхода жидкостей в широком диапазоне температуры и вязкости.

Рисунок 2. Расходомер «ВЗЛЁТ-ЭР»

- Расходомеры серии «ИПРЭ»: «ИПРЭ-7» и «ИПРЭ-7Т», предназначенные для контроля теплосетей в сфере ЖКХ и установки на предприятиях пищевой промышленности.

- Теплосчетчик-расходомер жидкости «КМ-5» предназначенный для  измерения таких параметров потока, как: количество теплоты, массы, массового и объемного расхода и других характеристик теплоносителя. Также, здесь стоит отметить модификации этого расходомера КМ-5-Б1 и КМ-5-Б2.

- «МАГИКА» - электромагнитный счетчик для систем коммерческого учета, что означает, что он априори точен и универсален.

Рисунок 3. Расходомер «МАГИКА».

- Счетчик- расходомер для пищевой промышленности «РМ-5-П» предназначен для учета расхода молока, кисломолочных и прочих пищевых жидких продуктов.

Рисунок 4. Расходомер «РМ-5-П»

- Для энергетики и теплоучета используются модификации предыдущего расходомера, получившие название «РМ-5-Т», «РМ-5-Т-И» и «РМ-5-Э».

- Расходомеры счетчики серии «РСЦ» используются для непрерывного учета электропроводящих невзрывоопасных жидкостей.

- Расходомер электромагнитный «РЭМ-02» для учета жидкостей широкого диапазона температур и вязкостей.

- Для котельных и тепловых станций используется расходомер «СВЭМ.М».

- Особо стоит отметить расходомеры серии «СЖУ», которые могут быть использованы, помимо воды, даже для учета нефтепродуктов и сжиженного газа.

- Отличным решением может стать расходомер электромагнитный «СИМАГ-11» - это современный прибор, построенный по всем классическим законам Фарадея.

- Система теплосчетчиков «СТС.М» - в зависимости от исполнения, может подойти практически под любые нужды измерения расхода сред.

- Система теплосчетчиков «ТЭРМ-02» может использоваться для измерения тепловой мощности, тепловой энергии, давления, температуры, объема и расхода воды (теплоносителя) в системах теплоснабжения.

Рисунок 5. Расходомер «ТЭРМ-02»

 

Электромагнитные расходомеры могут иметь два принципиально разных исполнения. Они могут быть изготовлены как с использованием постоянных магнитов, так и с использованием электромагнитов, работающих от переменного тока. Также, среди электромагнитных расходомеров выделяют расходомеры с постоянным и переменным полем. Постоянное магнитное поле используется в расходомерах, для измерения, например, расхода расплавленного металла. Переменное магнитное поле используется в расходомерах для вычисления объемного расхода жидкостей, обладающих ионной проводимостью. Электромагнитные расходомеры обладают как преимуществами, так и недостатками, которые и определяют сферу их применения.

Итак, начнем по порядку. Для начала, рассмотрим преимущества электромагнитных расходомеров, которых у них намного больше, нежели недостатков:

- Высокая точность показаний расхода, которая не зависит от температуры, вязкости и плотности, а также других физических параметров измеряемого вещества,

- Огромный диапазон (от минимальных до очень больших) диаметров труб, с которыми возможна работа электромагнитного расходомера,

- Отсутствие потери давления потоком в расходомере,

- Требуется минимальный участок прямых труб до и после расходомера,

- Быстродействие, благодаря которому достигается почти мгновенная динамика измерений показаний расхода,

- Линейность шкалы, что означает одинаковую точность показаний при любом уровне расхода.

- Возможность для использования даже с агрессивными, вязкими жидкостями, содержащими абразивы.

Особым преимуществом электромагнитного расходомера является то, что показания такого расходомера в ассиметричном потоке и одинаковом расходе будут одинаковыми и при ламинарном и при турбулентном движении.

Недостаток электромагнитного расходомера - это невозможность использования для измерения расхода жидкостей, не проводящих электрический ток (различные диэлектрики, например, дистиллированная вода), газов и водяного пара. Таким образом, применение электромагнитных расходомеров возможно, в случае, если удельная электрическая проводимость жидкости больше 10^-3 см/м. Под  это условие попадают, например, любая вода, кроме дистиллированной, различные соки, сиропы, растворы, сточные воды и даже кислоты и щелочи.

Как мы уже говорили, существуют электромагнитные расходомеры с постоянным и переменным магнитным полем. Преимущества постоянного магнитного поля состоят в следующем:

- в простоте магнитной системы;

- в возможности измерения расхода, частота потока которого непостоянна;

- в отсутствии помех;

- в возможности измерения расхода сред даже с низкой электрической проводимостью.

Главный недостаток расходомеров с постоянным магнитным полем является поляризация электродов, в связи с чем, для измерения расхода обычных сред с ионной проводимостью, практически всегда используется переменное магнитное поле.

Расходомеры с постоянным магнитным полем применяются для измерения расхода, например, расплавленных металлов, имеющих не ионную, а электронную проводимость. Такие расходомеры применяются в лабораторных условиях для проведения кратковременных измерений быстропеременных расходов.

 

Расходомеры с переменным магнитным полем обладают целым набором недостатков, которые, однако, не так сильно воздействуют на результаты измерений, как поляризация электродов, возникающая в расходомерах с постоянным магнитным полем.

Главный их недостаток - это ограничения и помехи, коих может возникать огромное количество, которые связаны с тем, что:

- В преобразователе расхода, наряду с токами проводимости протекают токи смещения;

- Длину проводов, которые связывают преобразователь расхода с измерительным прибором, ограничивает емкостное сопротивление между проводами. При этом, чем меньше удельная проводимость среды, тем больше ограничение.

- Наряду с полезным сигналом от электродов, возникает паразитная, трансформаторная ЭДС;

- Переменное магнитное поле способно вызвать вихревые токи Фуко. Эти токи возникают как в магнитопроводе, так и в стенках трубопровода, и даже в измеряемой жидкости;

- Возникновение блуждающих токов и воздействие внешних электромагнитных полей;

- и др.

Выход из этой ситуации представляется в снижении стандартной частоты магнитного поля, а также в переходе на импульсное питание электромагнитов от источника постоянного тока.

Современные электромагнитные расходомеры можно охарактеризовать, как приборы с импульсным питанием, низкой частотой электромагнитов, использующие микропроцессоры для преобразования сигналов датчиков - это позволило снизить энергопотребление и повысить точность измерения расхода.

Пожалуй, напишем ещё пару слов о строении электромагнитных расходомеров. Первичные преобразователи ЭМ расходомеров не имеют выступающих внутрь трубопровода частей, сужений или изменений профиля. Именно поэтому, гидравлические потери у приборов минимальны.

Преобразователь расходомера и технологический трубовпровод не имеют выступающих и закрытых частей, именно поэтому, его можно чистить и стерилизовать без демонтажа, что очень полезно в пищевой и биохимической промышленности, где стерильность среды очень важна.

Не оказывают влияния на показания электромагнитных расходомеров физико-химические свойства жидкости, такие как температура, плотность, вязкость. Благодаря конструктивным особенностям электромагнитных расходомеров, появилась возможность использования новейших изоляционных и антикоррозийных материалов покрытий, что позволило применять такие расходомеры для измерения расхода агрессивных и абразивных сред.

Однако, электромагнитные расходомеры чувствительны к неоднородности среды (пузырьки), турбулентности потока, к электропроводности среды. Т.е. они не подходят для измерения расхода легких нефтепродуктов, спирта, газированных жидкостей. Расходомеры с постоянными магнитами в процессе эксплуатации могут забиваться металлическим мусором. Для решения последней проблемы, рекомендуется периодически отключать расходомеры от питания, чтобы поток унес мусор.

Несмотря на свои недостатки, электромагнитные расходомеры получили широкое распространение, благодаря своим реальным эксклюзивным преимуществам.

В настоящее время, электромагнитные расходомеры применяют как для измерения очень малых, так и очень больших расходов (от 3х10^-9 м³/с  до 3 м³/с) (от измерения расхода крови по кровеносным сосудам, до измерения расхода на промышленных трубопроводах).

Наибольшее распространение расходомеры этого типа получили в учёте воды и энергетических ресурсов. Как правило, встретить их можно в отопительных системах, а также в металлургии, пищевой и химической промышленности, в медицине, в строительстве и на рудных обогатительных предприятиях. Электромагнитные расходомеры незаменимы там, где требуется автоматическое регулирование, и где требуется моментальность показаний прибора, а запаздывание - неприемлемо.