כיצד מד זרימה אלקטרומגנטי מודד זרימה?

מד זרימה אלקטרומגנטי (מד זרימה מגנטי) מודד את קצב הזרימה של נוזלים מוליכים על סמך חוק פאראדיי של אינדוקציה אלקטרומגנטית. בניגוד למדי זרימה מכניים, אין לו חלקים נעים והוא אינו יוצר חסימה בתוך הצינור, מה שהופך אותו לשימוש נרחב עבור מים, שפכים, כימיקלים, תרחיף ונוזלים מוליכים אחרים.

העיקרון הבסיסי הוא שכאשר נוזל מוליך נע דרך שדה מגנטי, הוא מייצר מתח חשמלי קטן. מד הזרימה האלקטרומגנטי מזהה מתח זה וממיר אותו לערך של מהירות זרימה וקצב זרימה.

עקרון העבודה של מד זרימה אלקטרומגנטי

תהליך המדידה כולל שלושה מרכיבים עיקריים:

1. יצירת שדה מגנטי
2. גילוי מתח באמצעות אלקטרודות
3. חישוב זרימה על ידי הממיר

1. יצירת שדה מגנטי בתוך צינור המדידה

בתוך חיישן מד הזרימה האלקטרומגנטי, סלילים אלקטרומגנטיים יוצרים שדה מגנטי על פני צינור המדידה.

ציפוי החיישן מבודד חשמלית את הנוזל מגוף הצינור המתכתי, בעוד ששתי אלקטרודות מותקנות בצדדים מנוגדים של צינור המדידה כדי לזהות את המתח שנוצר.

כאשר אין נוזל זורם, אין תנועה של חלקיקים מוליכים דרך השדה המגנטי, ולכן לא נוצר מתח מדיד.

2. יצירת אות חשמלי מתנועת נוזלים

כאשר נוזל מוליך זורם דרך השדה המגנטי, החלקיקים הטעונים בתוך הנוזל נעים על פני קווי השדה המגנטי.

לפי חוק פאראדיי:

נוזל מוליך בתנועה פועל כמוליך.
* השדה המגנטי יוצר אות מתח.
* המתח פרופורציונלי למהירות הנוזל.

האלקטרודות המותקנות בחיישן מזהות אות מתח זה.

ככל שהנוזל זורם מהר יותר, כך המתח המושרה יהיה גבוה יותר.

3. המרת האות לקצב זרימה

הממיר מקבל את אות המתח הקטן מאוד מהאלקטרודות ומעבד אותו באמצעות מעגלים אלקטרוניים.

הממיר מחשב:

* מהירות זרימה
* קצב זרימה מיידי
* נפח מצטבר כולל

ניתן להציג את הפלט הסופי באופן מקומי או להעביר אותו דרך ממשקי תקשורת כגון:

* 4–20 מיליאמפר
* RS485 מודבוס
* הארט
* פלט דופק
* פרוטוקולי תקשורת דיגיטליים

אילו גורמים משפיעים על מדידת זרימה אלקטרומגנטית?

למרות שמדי זרימה אלקטרומגנטיים אמינים ביותר, מספר תנאים חשובים למדידה מדויקת.

1. מוליכות נוזלים

לנוזל חייבת להיות מוליכות חשמלית מספקת כדי לייצר אות מדיד.

דרישה אופיינית:

מוליכות ≥ 5 מיקרושנייה/ס"מ

נוזלים מתאימים כוללים:

* מים
* שפכים
* תמיסות כימיות
* סלארי
* עיסה

לא מתאים:

* שמן
* דלק
בנזין
* נוזלים אחרים שאינם מוליכים

2. הצינור חייב להיות מלא לחלוטין

יש למלא תמיד את צינור המדידה בנוזל.

אם הצינור ריק חלקית:

* ייתכן שאלקטרודות לא יבואו במגע מלא עם הנוזל.
* הסיגנל הופך לבלתי יציב.
* דיוק המדידה יורד.

מסיבה זו, יש להימנע מהתקנת מדי זרימה אלקטרומגנטיים:

* בנקודה הגבוהה ביותר של הצינור.
* לפני פתח פריקה חופשי.
* במקומות בהם עלול להצטבר אוויר.

3. הארקה נכונה

מכיוון שאות המדידה קטן מאוד, הארקה חיונית.

הארקה נכונה עוזרת:

* ביטול הפרעות חשמליות.
* לייצב את נקודת האפס.
* שיפור אמינות המדידה.

ייתכן שיידרשו טבעות הארקה עבור:

* צינורות פלסטיק.
* צינורות מרופדים בגומי.
* צינורות לא מוליכים.

מדוע למד זרימה אלקטרומגנטי אין אובדן לחץ?

יתרון עיקרי אחד של מדי זרימה אלקטרומגנטיים הוא שאין בהם חלקים נעים או חסימות פנימיות.

הקוטר הפנימי של החיישן כמעט זהה לקוטר הצינור, מה שמאפשר לנוזל לעבור בחופשיות.

היתרונות כוללים:

* אין אובדן לחץ נוסף.
* מתאים לצינורות גדולים.
* דרישות תחזוקה נמוכות.
* ביצועים טובים עם נוזלים המכילים מוצקים מרחפים.

זה הופך את מדי הזרימה האלקטרומגנטיים למתאימים במיוחד עבור:

* מתקני טיהור שפכים.
* מערכות חלוקת מים.
* יישומי כרייה.
* תעשיות נייר ועיסת נייר.

האם מד זרימה אלקטרומגנטי יכול למדוד זרימה הפוכה?

כֵּן.

רוב מדי הזרימה האלקטרומגנטיים יכולים למדוד זרימה דו-כיוונית.

בהתאם לתצורה, המונה יכול:

* הצגת זרימה קדימה.
* הצגת זרימה הפוכה.
* חשב את הזרימה הכוללת בכיוונים שונים.

תכונה זו שימושית ביישומים שבהם כיוון הזרימה עשוי להשתנות, כגון:

* מערכות זרימת מים.
* בדיקת משאבות.
* צינורות תהליכים תעשייתיים.

⸻

יתרונות מדי זרימה אלקטרומגנטיים

מדי זרימה אלקטרומגנטיים מספקים מספר יתרונות:

דיוק גבוה

הם יכולים לספק מדידה יציבה ומדויקת כאשר הם מותקנים כראוי.

אין חלקים נעים

אין אימפלרים או רכיבים מכניים שעלולים להתבלות.

מתאים לנוזלים מלוכלכים

הם יכולים למדוד נוזלים המכילים:

מוצקים מרחפים
* סיבים
* חלקיקי בוצה

טווח יישומים רחב

יישומים נפוצים כוללים:

* אספקת מים עירונית
* טיפול בשפכים
* עיבוד כימי
* אוכל ושתייה
* כרייה
* השקיה

⸻

מגבלות של מדי זרימה אלקטרומגנטיים

למרות יתרונותיהם, למדי זרימה אלקטרומגנטיים יש כמה מגבלות:

לא ניתן למדוד נוזלים לא מוליכים

נוזלים כמו נפט ודלק אינם מייצרים אותות חשמליים מספיקים.

דורש התקנה נכונה

התקנה שגויה, הארקה לקויה או בועות אוויר עלולים להשפיע על יציבות המדידה.

דורשים מדיה מוליכה

יש לבדוק את מוליכות הנוזל לפני הבחירה.

מד זרימה אלקטרומגנטי מודד זרימה באמצעות חוק פאראדיי של אינדוקציה אלקטרומגנטית. כאשר נוזל מוליך עובר דרך שדה מגנטי, הוא מייצר אות מתח שמזוהה על ידי אלקטרודות. הממיר מעבד אות זה ומחשב את מהירות הזרימה וקצב הזרימה.

מכיוון שאין לו חלקים נעים, דרישות תחזוקה נמוכות וביצועים מצוינים עם נוזלים מוליכים, מד הזרימה האלקטרומגנטי נמצא בשימוש נרחב ביישומי מים, שפכים, כימיקלים ותהליכים תעשייתיים.

למדידה אמינה, יש לוודא תמיד שמוליכות הנוזל מספקת, שהצינור מלא לחלוטין, ושישנה הארקה נאותה.