Cách hoạt động của đồng hồ đo lưu lượng từ trường (Electromagnetic Flowmeters)

Đồng hồ đo lưu lượng từ trường, hay còn gọi là đồng hồ đo lưu lượng từ tính hoặc magmeter, sử dụng Định lý Faraday về Cảm ứng Điện từ để xác định lưu lượng chất lỏng trong ống. Trong một đồng hồ đo lưu lượng từ trường, một trường từ được tạo ra và hướng vào chất lỏng chảy qua ống. Theo Định lý Faraday, khi chất lỏng dẫn điện chảy qua trường từ, một tín hiệu điện áp sẽ được cảm biến bởi các điện cực gắn trên thành ống đo lưu lượng. Khi chất lỏng di chuyển nhanh hơn, điện áp tạo ra sẽ lớn hơn. Định lý Faraday chỉ ra rằng điện áp sinh ra tỷ lệ thuận với tốc độ chuyển động của chất lỏng. Bộ truyền tín hiệu điện tử sẽ xử lý tín hiệu điện áp này để xác định lưu lượng chất lỏng.

So với nhiều công nghệ đồng hồ đo lưu lượng khác, công nghệ đồng hồ đo lưu lượng từ trường sản sinh ra tín hiệu có độ tuyến tính với lưu lượng. Vì vậy, khả năng đo lưu lượng của đồng hồ đo lưu lượng từ tính có thể đạt tỷ lệ turndown lên đến 20:1 hoặc hơn mà không làm giảm độ chính xác.

Cách sử dụng đồng hồ đo lưu lượng từ trường

Đồng hồ đo lưu lượng từ tính đo vận tốc của các chất lỏng dẫn điện trong ống, chẳng hạn như nước, axit, kiềm, và bùn nhão. Đồng hồ đo lưu lượng từ tính có thể đo chính xác khi độ dẫn điện của chất lỏng lớn hơn khoảng 5μS/cm. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng việc sử dụng đồng hồ đo lưu lượng từ tính trên các chất lỏng có độ dẫn điện thấp, như nước khử ion, nước cấp cho nồi hơi, hay các hợp chất hydrocarbon, có thể khiến đồng hồ không hoạt động và đo lưu lượng bằng không.

Đồng hồ đo lưu lượng từ tính không làm cản trở dòng chảy, vì vậy nó có thể được sử dụng cho các chất lỏng sạch, vệ sinh, bẩn, ăn mòn hoặc mài mòn. Magmeter chỉ có thể đo lưu lượng của các chất lỏng dẫn điện, do đó không thể đo các chất lỏng như hydrocarbon và khí vì chúng không dẫn điện và có trạng thái khí.

Đồng hồ đo lưu lượng từ tính không yêu cầu đoạn ống thẳng dài phía trước và sau đồng hồ, vì vậy nó có thể được lắp đặt trong các đoạn ống tương đối ngắn. Thông thường, đồng hồ đo lưu lượng từ tính yêu cầu 3-5 đường kính ống thẳng phía trước và 0-3 đường kính phía sau, tính từ mặt phẳng của các điện cực đồng hồ đo lưu lượng từ tính.

Ứng dụng với chất lỏng bẩn có thể thấy trong các ngành công nghiệp nước, nước thải, khai khoáng, chế biến khoáng sản, năng lượng, giấy và hóa chất. Các ứng dụng trong ngành nước và nước thải bao gồm việc chuyển giao quyền sở hữu chất lỏng qua các đường ống dẫn chính giữa các khu vực nước/nước thải. Đồng hồ đo lưu lượng từ tính được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước để đo nước thải đã qua xử lý, nước thô, nước và hóa chất. Các ứng dụng trong ngành khai khoáng và chế biến khoáng sản bao gồm đo lưu lượng nước và bùn quá trình, cùng với lưu lượng chất nặng.

Với việc lựa chọn vật liệu xây dựng hợp lý, lưu lượng của các chất lỏng ăn mòn cao (chẳng hạn như axit và kiềm) và bùn mài mòn có thể được đo. Ứng dụng cho các chất lỏng ăn mòn thường gặp trong các quy trình ngành hóa chất và hệ thống cấp hóa chất cho các ngành công nghiệp. Ứng dụng bùn thường thấy trong ngành khai khoáng, chế biến khoáng sản, giấy và nước thải.

Đồng hồ đo lưu lượng từ tính thường được sử dụng trong các ứng dụng với chất lỏng chảy nhờ trọng lực. Cần đảm bảo rằng hướng lắp đặt của đồng hồ sao cho đồng hồ hoàn toàn đầy chất lỏng. Nếu không đảm bảo điều này, việc đo lưu lượng có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng.

Hãy đặc biệt chú ý khi vận hành đồng hồ đo lưu lượng từ tính trong dịch vụ chân không, vì một số lớp lót của đồng hồ đo lưu lượng từ tính có thể bị xẹp và bị hút vào trong ống, gây hỏng hóc nghiêm trọng cho đồng hồ. Lưu ý rằng các điều kiện chân không có thể xảy ra trong các ống không trực tiếp tiếp xúc với chân không, chẳng hạn như các ống nơi có thể xảy ra hiện tượng ngưng tụ khí (thường là trong các điều kiện bất thường). Tương tự, nhiệt độ quá cao trong đồng hồ đo lưu lượng từ tính (dù chỉ trong thời gian ngắn và trong các điều kiện bất thường) có thể gây hư hỏng vĩnh viễn cho đồng hồ.

Lưu ý khi ứng dụng đồng hồ đo lưu lượng từ tính

• Không vận hành đồng hồ đo lưu lượng từ tính gần giới hạn độ dẫn điện của nó, vì đồng hồ có thể bị tắt. Cần tính đến sự thay đổi trong thành phần và điều kiện vận hành có thể làm thay đổi độ dẫn điện của chất lỏng.
• Trong các ứng dụng thông thường, đồng hồ đo lưu lượng từ tính được chọn sao cho vận tốc tại lưu lượng tối đa khoảng 2-3 mét/giây. Các hạn chế về chênh lệch áp suất và/hoặc điều kiện quá trình có thể yêu cầu thay đổi hướng dẫn chung này. Ví dụ, đối với các ống cấp chất lỏng bằng trọng lực, có thể cần đồng hồ đo lưu lượng từ tính lớn hơn để giảm sự giảm áp suất và cho phép lượng chất lỏng cần thiết đi qua mà không làm nghẹt hệ thống ống. Trong ứng dụng này, vận hành với lưu lượng tương đương trong đồng hồ lớn sẽ dẫn đến vận tốc chất lỏng thấp hơn so với đồng hồ nhỏ.
• Đối với dịch vụ bùn, hãy đảm bảo chọn kích thước đồng hồ đo lưu lượng từ tính sao cho vận tốc lớn hơn vận tốc mà các hạt rắn lắng xuống (thường là 1 ft/giây), để tránh làm đầy ống với bùn có thể ảnh hưởng đến việc đo và có thể làm ngừng dòng chảy. Đối với dịch vụ mài mòn, đồng hồ đo lưu lượng từ tính thường được chọn để hoạt động với vận tốc thấp (thường dưới 3 ft/giây) nhằm giảm mài mòn. Trong dịch vụ bùn mài mòn, đồng hồ đo lưu lượng từ tính cần được vận hành ở vận tốc trên mức mà các hạt rắn sẽ lắng xuống, mặc dù điều này có thể làm tăng mài mòn. Những yếu tố này có thể thay đổi phạm vi đo của đồng hồ, vì vậy kích thước của đồng hồ có thể khác so với kích thước cho lưu lượng nước sạch tương đương.