Закон Фарадея
Вне зависимости от того, какое именно поле используется в расходомере, основой его функционирования является закон, описанный Фарадеем. Ученый обнаружил, что при движении проводящего вещества в электромагнитном поле формируется электродвижущая сила, выраженность которой зависит от того, насколько быстро движется проводящая среда.
Для расходомеров данной средой является вода или другая жидкость, ток которой формирует электродвижущую силу, изменяющей показания на механическом счетчике или жидкокристаллическом табло, что и позволяет зафиксировать необходимые результаты.
Указанные расходомеры востребованы в лабораториях, где измерения не продолжительны, а кратковременны, что позволяет исключить негативные эффекты, характерные для повышения поляризации.
Постоянное магнитное поле
Такие электромагнитные расходомеры характеризуются следующими достоинствами:
-
Конструктивная простота магнитной системы, что снижает стоимость оборудования;
-
Точная фиксация расходов, для которых характерны высокочастотные изменения;
-
Отсутствие помех, которые появляются при использовании переменных магнитных полей;
-
Совместимость со средами, обладающими невысокой электропроводностью.
Недостаток таких расходомеров – поляризация, влияющая на сопротивление и, как следствие, точность. Чтобы снизить выраженность поляризации, при производстве электродов используются соответствующие материалы, например, графит, покрытия на основе тантала или платины.
Содержание статьи
[Скрыть]Переменное магнитное поле
Принцип действия электромагнитных счетчиков с переменным полем не предполагает существенной поляризации электродов, что выгодно отличает их от модулей, описанных выше. Впрочем, присутствует несколько ограничений на эксплуатацию таких расходомеров:
-
Они не подходят для веществ, сред, характеризующихся минимальной электропроводностью. К этой категории относятся легкие нефтепродукты.
-
При образовании переменного магнитного поля формируются завихрения токов Фуко, причем наблюдаются они во всем измерительном комплексе, сформированном измеряемой средой, счетчиком, стенками сегмента трубы. Если стенки очень массивны, то выраженность поля велика, сила поля расходомеров падает, что негативно сказывается на эффективности.
-
На точности расходомеров может серьезно сказаться внешнее электромагнитное излучение.
-
Счетчики данного типа не подходят для измерения веществ, характеризующихся увеличенным удельным сопротивлением.
Для улучшения параметров таких расходомеров в их конструкцию интегрируются электронные усилители, благодаря которым удается сохранить точность показаний даже в том случае, если характеристики измеряемого вещества изменились.
Модели с низкочастотными импульсными магнитными полями
Такие электромагнитные расходомеры становятся востребованными из-за негативного явления, повышения выраженности помех вместе с частотой поля. В ситуации, когда нет необходимости в фиксации быстропеременных расходов, стандартная 50-герцовая частота поля снижается до минимальных значений. Такой принцип дает целый комплекс преимуществ:
-
Высокочастотные помехи перестают оказывать значительное влияние на точность измерений.
-
Уменьшается выраженность собственных побочных емкостных, индукционных помех.
-
Уменьшается расход энергии, увеличивается общая эффективность работы прибора.
-
Пропадает необходимость в дополнительном экранировании электродов, цепей измерения, что упрощает и удешевляет конструкцию счетчика.
Конструктивное исполнение
Конструктивно электромагнитный расходомер должен быть на 100% адаптирован к эксплуатационным условиям. Основные ориентиры – характеристики измеряемого вещества, жесткость окружающих условий. Если измеряемое вещество не обладает выраженными абразивными свойствами, не провоцирует интенсивную коррозию, то при изготовлении электродов можно использовать нержавейку. Чтобы нивелировать возможные негативные последствия при продолжительном контакте с химически активными веществами, следует использовать расходомеры с электродами из титана или модифицированного сплава на основе платины и иридия.
Проточные элементы счетчика должны быть покрыты материалом, исключающим разряд ионов при взаимодействии с металлическим сегментом трубопровода. На расходомерах, функционирующих в обычных условиях, применяется резиновое покрытие, для большей стойкости к внешним нагрузкам, контакту с нефтепродуктами, горячими, химически активными веществами с выраженной окислительной способностью, применяются покрытия на основе полипропилена, фторопласта и керамики.
Области эксплуатации
Электромагнитные расходомеры можно использовать, по сути, во всех областях, где имеется необходимость в учете расхода жидкости с достаточной электрической проводимостью. Именно этот момент является основным ограничивающим фактором, расходомеры несовместимы с газами или спиртами, плохо проводящими ток.
Шире всего счетчики применяются в водопроводных и отопительных системах, позволяет фиксировать количества потребленного ресурса, теплоносителя. Не являются исключениями и металлургическая, медицинская, горнодобывающая, нефтеперерабатывающая сферы.
Применение расходомеров также уместно на предприятиях пищевой промышленности, в этом случае они делаются из нержавеющей стали высокого качества и других материалов, сохраняющих вкусовые, потребительские свойства транспортируемой жидкой среды, соответствующих строгим санитарно-гигиеническим требованиям.
Преимущества
Электромагнитный расходомер – устройство, отличающееся множеством достоинств:
-
Возможность использования для учета расхода плотных, вязких веществ, физические свойства среды не сказываются на точности показаний.
-
Долговечность. В конструкции расходомеров отсутствуют подвижные элементы, что исключает риск поломки, вызванной механическим износом.
-
Расходомеры подходят для установки на трубы большого диаметра.
-
Отсутствие гидродинамического сопротивления. Электромагнитные расходомеры, по сути, представляют собой сегменты трубопровода, диаметр которых идентичен основной системе. Такое соответствие позволяет исключить снижение давления, что важно, например, для отопительных систем.
-
Установка расходомеров возможна не только на протяженных прямых участках трубопроводов, что упрощает задачу, позволяет комплектовать счетчиками даже системы сложной конфигурации.
-
Высокая точность измерений. Погрешность других расходомеров зачастую измеряется в полных процентах, тогда как для электромагнитных характерен показатель всего в 0.25-0.3 процента.
-
Использование электромагнитных счетчиков возможно даже на трубопроводах, среда в которых транспортируется под большим давлением в десятки МПа.
Современные электромагнитные расходомеры зачастую комплектуются выходами последовательных и других интерфейсов для передачи данных на головные устройства, компьютеры, что позволяет наладить на предприятии автоматизированную система учета потребленных ресурсов.
