Pokud budete potřebovat pomoc, neváhejte nás kontaktovat
An Elektromagnetický průtokoměr měří objemový průtok elektricky vodivých kapalin bez pohyblivých částí, bez poklesu tlaku a s přesností typicky v rozmezí 0,2 % až 0,5 % odečtu. Aplikuje Faradayův zákon elektromagnetické indukce: magnetické pole je aplikováno napříč potrubím, a když skrz něj proudí vodivá kapalina, indukuje se přes dvě elektrody napětí úměrné rychlosti proudění. Čím rychleji se kapalina pohybuje, tím vyšší je napěťový signál, který vysílač převádí na přesný údaj o průtoku.
Pro většinu průmyslových, komunálních a procesních aplikací zahrnujících vodu, odpadní vody, kaly, kyseliny nebo potravinářské kapaliny předčí elektromagnetický průtokoměr mechanické alternativy v dlouhodobé spolehlivosti a celkových nákladech na vlastnictví. Klíčovým omezením je vodivost: kapalina musí mít minimální elektrickou vodivost 5 mikrosiemenů na centimetr (µS/cm) pro standardní modely a 0,05 uS/cm pro specializované verze s nízkou vodivostí. Čisté uhlovodíky, oleje a plyny nelze měřit.
Pochopení výhod magnetického průtokoměru v konkrétních, měřitelných podmínkách pomáhá ospravedlnit investici a objasňuje, které aplikace mají největší přínos. Následující výhody jsou nejvýznamnější a konzistentně uváděné napříč průmyslovými, komunálními a labneboatorními aplikacemi.
Mechanické průtokoměry (turbína, lopatkové kolo, oválné ozubené kolo) obsahují rotující součásti, které se opotřebovávají, korodují a případně selhávají. Elektromagnetický průtokoměr nemá uvnitř průtokové trubice žádné pohyblivé části. Jedinými smáčenými součástmi jsou vložka trubky, dvě měřicí elektrody a volitelně zemnící kroužek. V provozu na čistou vodu může fungovat dobře specifikovaný elektromagnetický průtokoměr 15 až 25 let bez jakékoli vnitřní údržby . Velká obecní vodárenská společnost, která nahrazuje deset turbínových měřičů elektromagnetickými průtokoměry, obvykle vyrovná rozdíl v nákladech v úspoře nákladů na údržbu. 3 až 5 let .
Protože princip elektromagnetického měření nevyžaduje, aby nic překáželo nebo interagovalo s proudící kapalinou, správně dimenzovaný elektromagnetický průtokoměr s trubicí s plným průměrem vytváří efektivně nulová tlaková ztráta přes metr. Pro srovnání, měřidlo s clonou ve stejném potrubí vytváří pokles tlaku 2 až 15 psi v závislosti na rychlosti proudění, což se přímo promítá do nákladů na energii čerpání. U 6palcového vodovodního potrubí běžícího 24 hodin denně může odstranění poklesu tlaku 5 psi na měřiči ušetřit 1 500 až 4 000 $ ročně v energii čerpadel v závislosti na sazbách elektřiny a průtoku.
Elektromagnetický průtokoměr měří průtok v dopředném i zpětném směru se stejnou přesností. To je nezbytné v aplikacích, jako jsou cykly plnění a vyprazdňování nádrží, přílivové proudění v pobřežní infrastruktuře a vratné procesní linky. Mechanické měřiče musí být obvykle instalovány v jednom směru a nemohou detekovat zpětný tok. Obousměrná schopnost je ve většině současných modelů zabudována do elektroniky vysílače bez dalších nákladů.
Materiál vložky elektromagnetického průtokoměru lze vybrat tak, aby odpovídal chemickým a fyzikálním vlastnostem procesní kapaliny. Běžné možnosti vložek zahrnují PTFE (polytetrafluorethylen) pro kyseliny a rozpouštědla, tvrdou pryž pro abrazivní kaly, polyuretan pro těžbu a zpracování nerostů a keramiku pro vysoce abrazivní aplikace, jako je uhelný kal nebo cement. Elektromagnetický průtokoměr s keramickým obložením v potrubí uhelné kaše může přežít turbínový měřič ve stejné službě o faktor 5 až 10krát .
Standardní elektromagnetické průtokoměry dosahují přesnosti 0,5 % čtení přes poměr ztlumení (poměr maximálního a minimálního měřitelného průtoku) o 100:1 nebo vyšší . Vysoce přesný elektromagnetický průtokoměr to zužuje 0,2 % čtení s dosahujícími poměry ztlumení 1000:1 . Tento široký rozsah znamená, že jediný měřič zvládne velmi nízké i velmi vysoké průtoky bez přepínání mezi přístroji, což zjednodušuje instalaci a snižuje investiční náklady.
Současné převodníky elektromagnetického průtokoměru vydávají standardní analogové signály 4 až 20 mA, pulzní výstupy a digitální protokoly včetně HART, PROFIBUS PA, Foundation Fieldbus, Modbus a FOUNDATION Fieldbus. Díky tomu je integrace se systémy SCADA, PLC a platformami DCS přímočará a ve většině instalací odpadá potřeba převodníků signálu.
| Výhoda | Elektromagnetický průtokoměr | Turbínový měřič | Clona |
|---|---|---|---|
| Pohyblivé části | žádný | Ano (ložiska rotoru) | žádný |
| Pokles tlaku | Téměř nula | Mírný | Vysoká (2 až 15 psi) |
| Typická přesnost | 0,2 % až 0,5 % | 0,5 % až 1,5 % | 1 % až 3 % |
| Zvládá kaše | Ano (se správnou vložkou) | ne | Omezené |
| Obousměrný | Ano | Omezené | ne |
| Interval údržby | Typicky 5 až 10 let | 1 až 3 roky | Roční kontrola |
Magnetický průtokoměr může měřit jakoukoli kapalinu s elektrickou vodivostí 5 uS/cm nebo vyšší, která zahrnuje vodu, odpadní vodu, většinu vodných roztoků, kyseliny, louhy, kaly, kapaliny pro potravinářské účely a mnoho kapalin pro chemické procesy. Základním omezením je, že kapalina musí nést elektrický náboj; nevodivé kapaliny jako čisté uhlovodíky, demineralizovaná voda pod prahovou hodnotou vodivosti a plyny jsou mimo rozsah měření standardních modelů.
Voda z vodovodu, podzemní voda, říční voda a vyčištěná odpadní voda mají vodivost výrazně nad minimální prahovou hodnotou, obvykle v rozsahu 100 až 800 uS/cm pro komunální potřeby. Elektromagnetický průtokoměr je dominantní měřicí technologií v distribuci vody, čistírnách a systémech sběru odpadních vod po celém světě. V typické městské vodovodní síti přesnost 0,5 % čtení na rozvodech s velkým průměrem se promítá do měřitelného snížení netržní vody (voda vyrobená, ale neúčtovaná), přičemž veřejné služby se běžně obnovují 2 % až 8 % dříve nezapočítaného toku po přechodu ze starších mechanických měřičů.
Podmínky částečně zaplněného potrubí v gravitačních kanalizačních potrubích představují specifický problém měření. Standardní elektromagnetické průtokoměry vyžadují plný průtok potrubím. Nicméně účelové částečně naplněné trubkové elektromagnetické měřiče s více elektrodovými poli mohou měřit odpadní vodu v trubkách, které mají 10% plné . Pro tlakové rozvody odpadních vod jsou preferovanou volbou standardní elektromagnetické průtokoměry s plným otvorem kvůli jejich toleranci nerozpuštěných látek až do 40 % objemu s vhodným výběrem vložky.
Kyselina chlorovodíková, kyselina sírová, hydroxid sodný a stovky dalších průmyslových chemikálií se běžně měří pomocí elektromagnetických průtokoměrů s PTFE. PTFE je chemicky inertní vůči prakticky všem kyselinám, zásadám a rozpouštědlům při teplotách až do 180 °C (356 °F) . Materiály elektrod jsou vybírány tak, aby odpovídaly procesní kapalině: elektrody Hastelloy C pro oxidační kyseliny, tantalové elektrody pro vysoce koncentrovanou kyselinu sírovou nebo chlorovodíkovou a titanové elektrody pro roztoky obsahující chlór.
Mléko, ovocné šťávy, pivo, víno, rajčatový protlak, omáčky, tekuté cukry a farmaceutické procesní tekutiny jsou měřitelné elektromagnetickým průtokoměrem hygienické kvality. Tyto jednotky se vyznačují Certifikace 3A nebo EHEDG provedení s elektrolyticky leštěnými vložkami z nerezové oceli nebo schválenými vložkami z PTFE, hygienickými třísvorkovými spoji a průtokovými trubicemi s hladkým vývrtem bez štěrbin pro růst bakterií. Přesnost 0,2 % až 0,5 % podporuje přesné dávkování a kontrolu receptur v nápojových a potravinářských výrobních linkách.
Mezi nejnáročnější aplikace měření průtoku patří minerální kaly, papírová drť, směsi uhlí a vody a keramické břečky. Elektromagnetický průtokoměr je často jedinou životaschopnou technologií, protože vodivost kalu (z rozpuštěných solí a suspendovaných vodivých částic) je obvykle vysoká, zatímco obsah pevných látek by zničil turbínu nebo Coriolisův měřič. Tvrdé pryžové, polyuretanové a keramické vložky odolávají oděru v důsledku proudění obsahujících částice. Konstrukce elektrod s kalenými hroty nebo zapuštěnými elektrodami zabraňují usazování a poškození v kalech s vysokým obsahem pevných látek.
Následující typy kapalin nespadají do měřicích schopností standardního elektromagnetického průtokoměru:
| Kapalný typ | Typická vodivost (µS/cm) | Doporučená vložka | Materiál elektrody |
|---|---|---|---|
| Obecní voda | 100 až 800 | Tvrdá pryž nebo PTFE | Nerezová ocel 316L |
| Odpadní voda | 500 až 5 000 | Tvrdá guma nebo polyuretan | 316L nebo Hastelloy C |
| Kyselina chlorovodíková | 10 000 až 800 000 | PTFE | Tantal nebo Hastelloy C |
| Mléko nebo džus | 1 000 až 10 000 | PTFE nebo nerez | Nerezová ocel 316L |
| Uhelná kaše | 200 až 2000 | Keramické nebo polyuretanové | S hrotem z karbidu wolframu |
| Hydroxid sodný | 50 000 až 300 000 | PTFE | 316L nebo Hastelloy C |
Cena magnetického průtokoměru se pohybuje od přibližně 300 do 400 USD za kompaktní jednotku s malým průměrem (1/2 palce) až po 8 000 až 25 000 USD nebo více za modely s velkým průměrem (12 palců a více) s vysokou specifikací s pokročilými vysílači a certifikací pro nebezpečné prostory. Pochopení toho, co způsobuje kolísání cen, pomáhá kupujícím určit správný produkt, aniž by museli platit za funkce, které nepotřebují.
Následující faktory představují většinu cenových rozdílů mezi modely elektromagnetických průtokoměrů při jakékoli dané velikosti potrubí:
| Průměr trubky | Základní model (přesnost 0,5 %) | Střední rozsah (HART, 0,5 %) | Vysoká přesnost (0,2 %, fieldbus) |
|---|---|---|---|
| 1/2 palce (DN15) | 300 až 600 dolarů | 600 až 1 000 USD | 1 200 až 2 000 USD |
| 2 palce (DN50) | 700 až 1 200 USD | 1 200 až 2 200 USD | 2 500 až 4 500 USD |
| 4 palce (DN100) | 1 200 až 2 500 USD | 2 500 až 4 500 USD | 5 000 až 9 000 USD |
| 8 palců (DN200) | 3 000 až 6 000 USD | 6 000 až 10 000 USD | 10 000 až 18 000 USD |
| 12 palců (DN300) | 6 000 až 12 000 USD | 12 000 až 20 000 USD | 20 000 až 35 000 USD |
Kupní cena je pouze částí skutečného obrazu nákladů. 10leté celkové náklady na vlastnictví (TCO) elektromagnetického průtokoměru jsou často o 30 až 50 % nižší než turbínový metr ekvivalentní velikosti, když jsou zahrnuty náklady na údržbu, kalibraci a prostoje. Nejvýznamnější úspory pocházejí z eliminace výměn rotorů a ložisek (k nimž dochází u turbínových měřičů každé 1 až 3 roky za cenu 200 až 800 USD na událost), zamezení nákladů na čerpání související s poklesem tlaku a snížení frekvence kalibrace. Dobře specifikovaný elektromagnetický průtokoměr obvykle vyžaduje pouze rekalibraci každých 5 až 10 let , ve srovnání s roční kalibrací u většiny mechanických měřičů v aplikacích pro přepravu do úschovy.
A Vysoce přesný elektromagnetický průtokoměr dosahuje přesnosti 0,2 % odečtu nebo lepší, poměr ztlumení až 1000:1 a dlouhodobou stabilitu, která udržuje kalibraci v rámci specifikace po dobu 5 let nebo déle mezi ověřeními. Tato úroveň výkonu je vyžadována ve specifické sadě aplikací, kde chyba měření přináší přímé finanční, regulační nebo bezpečnostní důsledky.
Několik technických funkcí odlišuje vysoce přesný elektromagnetický průtokoměr od standardního modelu:
| Specifikace | Standardní model | Vysoce přesný elektromagnetický průtokoměr |
|---|---|---|
| Přesnost | ±0,5 % čtení | ±0,2 % čtení |
| Poměr ztlumení | 100:1 | Až 1000:1 |
| Typ buzení | Jedna frekvence | Duální nebo vícefrekvenční |
| Návaznost kalibrace | Tovární kalibrace | NIST nebo národní standard sledovatelný |
| Dlouhodobá stabilita | Typický posun ±0,25 % za rok | Posun méně než 0,1 % ročně |
| Minimální vodivost | 5 µS/cm | 0,05 uS/cm (specialized models) |
| Samodiagnostické vlastnosti | Základní detekce prázdného potrubí | Impedance elektrod, kontinuita cívky, sledování šumu signálu |
| Cena nadstandardní | Základní linie | 20% až 50% nad standardní model |
Správná instalace je stejně důležitá jako správná specifikace: i vysoce přesný elektromagnetický průtokoměr bude mít nedostatečnou výkonnost, pokud je instalován s neadekvátně přímým vedením potrubí, nesprávným uzemněním nebo nesprávnou orientací. Následující požadavky platí pro všechny standardní elektromagnetické průtokoměry a jsou zvláště důležité pro vysoce přesné instalace.
Elektromagnetické průtokoměry vyžadují vyvinutý, symetrický rychlostní profil, aby poskytoval jmenovitou přesnost. Poruchy proti proudu, jako jsou kolena, ventily, čerpadla a redukce narušují profil průtoku a způsobují chybu měření. Standardní požadavky na instalaci specifikují:
Pro přesnost elektromagnetického průtokoměru je nezbytné správné uzemnění. Bludné elektrické proudy v potrubním systému mohou vyvolat šum na měřicích elektrodách a způsobit posun nulového bodu nebo chybné údaje. Požadavky na uzemnění:
Elektromagnetický průtokoměr lze instalovat do vodorovného, svislého nebo šikmého potrubí. Preferovaná orientace pro většinu aplikací je vertikální potrubí s průtokem nahoru , což zajišťuje, že trubice zůstane plná při všech rychlostech průtoku a eliminuje riziko akumulace vzduchu v horní části horizontální instalace. Při horizontálních instalacích by měly být dvě měřicí elektrody umístěny na 3 hodiny a 9 hodin (horizontální rovina) , nikoli v polohách 12 hodin nebo 6 hodin, kde by bubliny plynu nebo usazené pevné látky mohly pokrýt elektrodu a ohrozit měření.
Elektromagnetický průtokoměr měří průtok vodivých kapalin pomocí Faradayova zákona elektromagnetické indukce. Dvojice cívek namontovaných vně průtokové trubice generuje magnetické pole napříč vývrtem trubky. Jak vodivá kapalina proudí tímto polem, indukuje se malé napětí přes dvě elektrody namontované ve stěně potrubí. Převodník měří toto napětí a převádí je na hodnotu průtoku. Indukované napětí je přímo úměrné průměrné rychlosti proudění, takže měření je ze své podstaty lineární a nevyžaduje žádné kalibrační korekční křivky.
Hlavní výhody magnetického průtokoměru oproti turbínovému průtokoměru jsou: žádné pohyblivé části (turbínové rotory a ložiska se opotřebovávají a vyžadují výměnu každé 1 až 3 roky v typickém provozu), téměř nulová tlaková ztráta (turbíny vytvářejí měřitelný odpor průtoku), schopnost manipulovat s kaly a viskózními kapalinami bez poškození (turbíny se ucpávají a ucpávají), lepší přesnost při nízkém průtoku rotoru (stabilní turbíny) obousměrné měření (turbíny jsou typicky jednosměrné). Magnetický průtokoměr má obvykle celkové náklady na vlastnictví po dobu 10 let o 30 až 50 % nižší než ekvivalentní turbínový měřič ve stejné službě.
Magnetický průtokoměr nemůže měřit nevodivé kapaliny. Patří sem ropné produkty (ropa, benzín, nafta, většina maziv), kapalné uhlovodíky, čistá destilovaná nebo deionizovaná voda pod prahem vodivosti, kapalné plyny, pára a všechna plynná média. Potýká se také s vysoce provzdušněnými kapalinami, kde obsah plynových bublin přibližně převyšuje 3 % objemu , protože plyn přerušuje vodivou cestu mezi elektrodami a způsobuje nestabilitu signálu. Specializované verze s korekcí na nízkou vodivost mohou rozšířit měřitelný rozsah až na 0,05 uS/cm , ale to je stále nad vodivostí většiny uhlovodíkových kapalin.
U standardního 4palcového (DN100) elektromagnetického průtokoměru pro čistou vodu se základním vysílačem 4 až 20 mA a vložkou z tvrdé pryže se pořizovací cena obvykle pohybuje v rozmezí 1 200 až 2 500 USD . Přidáním komunikace HART se tato částka zvýší na 2 500 až 4 500 USD. Vysoce přesný elektromagnetický průtokoměr stejné velikosti s přesností 0,2 % a výstupem Foundation Fieldbus stojí 5 000 až 9 000 USD. Náklady na instalaci (řezání trubek, obrubování, kabeláž) se obvykle zvyšují 500 až 2 000 USD v závislosti na místních pracovních poměrech a podmínkách na místě.
Standardní elektromagnetické průtokoměry vyžadují minimální vodivost kapaliny 5 µS/cm . Většina vody z vodovodu, procesní vody, odpadní vody, kyselin a chemických roztoků na bázi vody tuto hranici daleko překračuje. Specializované modely s nízkou vodivostí (používané v ultračisté vodě, demineralizované vodě a některých potravinářských aplikacích) rozšiřují rozsah měření až na 0,05 uS/cm . V případě pochybností může měřič vodivosti nebo datový list od dodavatele kapaliny potvrdit, zda kapalina spadá do měřitelného rozsahu.
Vysoce přesný elektromagnetický průtokoměr dosahuje přesnosti ±0,2 % čtení v celém svém provozním rozsahu, přičemž některé modely jsou dimenzovány na ±0,15 % pro konkrétní velikosti potrubí a podmínky průtoku. To je srovnatelné s ±0,5 % pro standardní elektromagnetické průtokoměry a ±1 % až 3 % pro clony. Dlouhodobý drift je obvykle menší než 0,1 % ročně , což znamená, že měřič zkalibrovaný dnes bude stále v rámci uvedené specifikace přesnosti i poté 5 let nepřetržitého provozu bez rekalibrace ve většině aplikací.
Ano. Elektromagnetické průtokoměry sanitární kvality jsou určeny pro potravinářské, nápojové a farmaceutické aplikace. Vyznačují se certifikací 3A nebo EHEDG, hladkými vložkami z PTFE nebo elektrolyticky leštěné nerezové oceli bez štěrbin pro růst bakterií a hygienickými třísvorkovými nebo SMS připojeními, které umožňují postupy Clean-in-Place (CIP) a Sterilize-in-Place (SIP). Mezi běžné potravinářské aplikace patří mléko, džus, pivo, víno, rajčatové produkty, tekutá vejce, jedlé oleje a tekuté cukry. PTFE vložky jsou také kompatibilní s čisticími prostředky, jako je hydroxid sodný a kyselina dusičná, používané v cyklech CIP.
V čisté vodě nebo neabrazivních chemických provozech může dobře specifikovaný elektromagnetický průtokoměr fungovat bez jakékoli vnitřní údržby. 15 až 25 let . Nejběžnějšími způsoby selhání jsou povlakování elektrody (lze zabránit správným výběrem materiálu a pravidelným čištěním), poškození výstelky chemickým napadením (zabráněno správnou specifikací výstelky) a porucha elektroniky vysílače (obvykle po 10 až 20 letech). Při provozu s abrazivním kalem omezuje opotřebení vložky životnost na 3 až 10 let v závislosti na velikosti částic, koncentraci a rychlosti; keramické vložky vydrží v těchto podmínkách nejdéle.
Měří elektromagnetický průtokoměr objemový průtok (litry za sekundu, metry krychlové za hodinu, galony za minutu atd.) přímo z indukovaného napěťového signálu. Ve své podstatě neměří hmotnostní tok. Pro získání hmotnostního průtoku je třeba objemovou odečet vynásobit hustotou kapaliny, která musí být buď měřena samostatně (denzitometrem), nebo zadána jako konstanta v konfiguraci převodníku. Pro aplikace řízení procesů vyžadující přesnost hmotnostního průtoku Coriolisův hmotnostní průtokoměr měří hmotnost přímo, ale s výrazně vyššími náklady as větší citlivostí na podmínky instalace.
V čistém provozu se roční údržba skládá z vizuální kontroly vložky a elektrod, zda nejsou pokryty nebo poškozeny (provádí se otevřením přírub během plánovaných odstávek), ověření odporu uzemnění a potvrzení, že výstup vysílače odpovídá nezávislé kontrole průtoku, jako je klešťový ultrazvukový měřič. Čištění elektrody měkkým hadříkem a slabým kyselým roztokem (pokud je kompatibilní s vložkou) obnoví přesnost měření, pokud je nalezen povlak. Ověření kalibrace je obvykle vyžadováno vždy 5 let pro standardní aplikace a všechny 2 roky pro zařízení pro převod úschovy. Nikdy není vyžadováno žádné mazání, výměna těsnění nebo servis rotoru.