Ein elektromagnetischer Durchflussmesser ist ein Durchflussmesser, mit dem die Durchflussrate einer Flüssigkeit in einem Rohr gemessen wird. Diese Art von Gerät basiert auf dem Faradayschen Gesetz der elektromagnetischen Induktion-Wenn sich ein Leiter in einem Magnetfeld bewegt, wird eine induzierte Spannung erzeugt.
In einem elektromagnetischen Durchflussmesser wird ein Magnetfeld erzeugt und in die durch das Rohr fließende Flüssigkeit eingeleitet, wodurch an Elektroden an der Rohrwand ein Spannungssignal induziert wird. Das Faradaysche Gesetz besagt, dass die erzeugte Spannung direkt proportional zur Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit ist. Je schneller die Flüssigkeit fließt, desto höher ist die erzeugte Spannung.
Im Gegensatz zu vielen anderen Durchflussmessertechnologien hängt das von einem elektromagnetischen Durchflussmesser erzeugte Signal linear mit der Durchflussrate zusammen. Daher kann das Bereichsverhältnis eines elektromagnetischen Durchflussmessers 20:1 oder sogar mehr erreichen, ohne dass die Genauigkeit darunter leidet.
Wie funktioniert ein elektromagnetischer Durchflussmesser?
Ein elektromagnetischer Durchflussmesser wird typischerweise in einem Rohr installiert und besteht aus einem Rohr mit einer Spule und Elektroden, die zur Erfassung der durch die Flüssigkeitsbewegung erzeugten induzierten Spannung dienen. Wenn eine leitende Flüssigkeit durch ein Rohr mit dem Durchmesser D fließt und ein von einer Spule erzeugtes Magnetfeld der Dichte B passiert, ist gemäß dem Faradayschen Gesetz der elektromagnetischen Induktion die zwischen den Elektroden erzeugte Spannung (E) proportional zur Flüssigkeitsgeschwindigkeit (V). Da die Magnetfelddichte und der Rohrdurchmesser feste Werte sind, können sie zu einem einzigen Kalibrierungskoeffizienten (K) kombiniert werden, wodurch die Gleichung wie folgt vereinfacht wird:
E=KV
Unterschiede in der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung an verschiedenen Punkten werden durch einen Signalgewichtungskoeffizienten ausgeglichen. Darüber hinaus kann eine Kompensation erreicht werden, indem die Form der Magnetspule so angepasst wird, dass der magnetische Fluss sein Maximum an dem Punkt erreicht, an dem der Signalgewichtungskoeffizient am niedrigsten ist.
Hersteller bestimmen den K-Koeffizienten für jeden elektromagnetischen Durchflussmesser, indem sie an jedem Durchflussrohr eine Wasserkalibrierung durchführen. Der resultierende K-Wert ist auf jede andere leitfähige Flüssigkeit anwendbar und weist über den gesamten Messbereich des Durchflussmessers einen linearen Zusammenhang auf. Daher wird das Durchflussrohr typischerweise nur für eine Durchflussrate kalibriert. Elektromagnetische Durchflussmesser können einen bidirektionalen Durchfluss messen, da sich durch die Umkehr der Durchflussrichtung die Polarität des Signals ändert, nicht jedoch seine Amplitude.
Der durch Wassertests ermittelte K-Wert ist möglicherweise nicht auf nicht-Newtonsche Flüssigkeiten (viskositäts--geschwindigkeitsbezogen) oder magnetische Aufschlämmungen (die magnetische Partikel enthalten) anwendbar. Diese Arten von Flüssigkeiten können die magnetische Feldstärke im Rohr beeinflussen. Für beide Arten von Flüssigkeiten sollten eine Online-Kalibrierung oder spezielle Kompensationskonstruktionen in Betracht gezogen werden.
Häufige Anwendungen elektromagnetischer Durchflussmesser
Elektromagnetische Durchflussmesser können die Durchflussrate von sauberen, mehrphasigen, staubigen, korrosiven, abrasiven oder viskosen Flüssigkeiten und Schlämmen erfassen, sofern die Leitfähigkeit das für ein bestimmtes Design erforderliche Minimum überschreitet. Aufgrund ihrer hohen Genauigkeit, Zuverlässigkeit und der Fähigkeit, die Durchflussrate leitfähiger Flüssigkeiten ohne bewegliche Teile zu messen, werden diese Geräte in verschiedenen Branchen häufig eingesetzt.
Zu den wichtigsten Anwendungen gehören:
Wasser- und Abwasserbehandlung
Elektromagnetische Durchflussmesser eignen sich hervorragend für die Aufbereitung von sauberem Wasser, Rohabwasser, Schlamm und Chemikalien, die in Aufbereitungsprozessen verwendet werden.
Sie bieten eine hohe Genauigkeit und keinen Druckabfall, was für die groß angelegte kommunale Wasserwirtschaft von entscheidender Bedeutung ist.
Da sie keine beweglichen Teile haben, sind sie äußerst widerstandsfähig gegen Schmutz und feste Partikel im Abwasser.
Chemische Verarbeitung
Elektromagnetische Durchflussmesser können korrosive Flüssigkeiten wie Säuren, Laugen und andere chemische Lösungen messen, ohne sich selbst zu beschädigen.
Sie verwenden korrosionsbeständige lineare Materialien wie PTFE und PFA, um der Erosion durch stark korrosive Chemikalien standzuhalten. Der freie Fließweg verhindert Verstopfungen und Sedimentation.
Lebensmittel- und Getränkeindustrie
Wird verwendet, um die Durchflussrate von Milch, Bier, Saft, Sirup und anderen Flüssigkeiten in Lebensmittelqualität-zu messen, die hygienische Bedingungen erfordern.
Elektromagnetische Durchflussmesser können mit hygienischen Armaturen wie Edelstahl ausgestattet werden, um den FDA- und EHEDG-Standards zu entsprechen.
Sein nicht-invasives Design gewährleistet keine Kontamination oder Beeinträchtigung des Produktionsprozesses.
Zellstoff- und Papierindustrie
Kann hochviskose und faserige Flüssigkeiten wie Zellstoff und Beschichtungslösungen verarbeiten.
Keine beweglichen Teile bedeuten minimalen Verschleiß-selbst beim Umgang mit abrasiven Schlämmen.
Bietet stabile Messergebnisse auch bei Schwankungen der Flüssigkeitsdichte und -zusammensetzung.
Bergbau und Mineralverarbeitung
Wird zur Messung der Durchflussrate von Mineralschlämmen und abrasiven Flüssigkeiten bei Extraktions- und Raffinationsvorgängen verwendet.
Dank seiner robusten Konstruktion hält es rauen Umgebungsbedingungen stand.
Kein mechanischer Verschleiß durch abrasive Partikel gewährleistet langfristige Zuverlässigkeit und niedrige Wartungskosten.
Stromerzeugung (Kühlwasser und Kesselspeisewasser)
Wird häufig in Wärmekraftwerken und Kernkraftwerken zur Überwachung der Kühlwasser- und Speisewasserdurchflussraten verwendet.
Sie können große Rohre verarbeiten und hochpräzise Messungen für die Durchflussüberwachung und Effizienzberechnungen liefern.
Da sie keine beweglichen Teile haben, können sie in Umgebungen mit hohen{0}Temperaturen betrieben werden und sind äußerst wartungsarm.
Pharmazeutik und Biotechnologie
Wird zur hochpräzisen Messung der Durchflussraten von reinem Wasser, Lösungsmitteln und pharmazeutischen Wirkstoffen verwendet.
Elektromagnetische Durchflussmesser mit sterilem Design und Kompatibilität mit In-situ-Reinigung/In-situ-Dampfreinigung sind ideal für pharmazeutische Anwendungen.
Die berührungslose-Messung gewährleistet Sterilität und die Einhaltung von Branchenvorschriften.
Landwirtschafts- und Bewässerungssysteme
Hervorragend geeignet zur Überwachung der Durchflussraten von Wasser-, Düngemittel- und Pestizidlösungen in Bewässerungssystemen.
Kann in Niederdrucksystemen ohne nennenswerten Druckverlust betrieben werden.
Ihre lange Lebensdauer und der äußerst geringe Wartungsaufwand machen sie zu einer kostengünstigen Wahl für landwirtschaftliche Anwendungen.
Öl und Gas
Wird zur Überwachung von produziertem Wasser, Soleinjektion und Chemikaliendosierung in vor- und nachgelagerten Betrieben verwendet.
Aufgrund ihrer Fähigkeit, leitfähige Flüssigkeiten mit hoher Präzision zu messen, sind sie ideal für diese Anwendungen.
Das explosionssichere-Design für explosionsgefährdete Bereiche- gewährleistet einen sicheren Betrieb in Ölfeldumgebungen.
Stahl- und Metallindustrie
Wird zur Überwachung der Kühlwasserdurchflussraten in Strangguss- und Walzwerksbetrieben verwendet.
Bietet genaue Durchflussmessungen bei hohen Temperaturen ohne mechanisches Versagen.
Kann mit Kalk-beladenem Wasser umgehen, ohne dass es zu Verstopfungen oder Leistungseinbußen kommt.
Anwendungsüberlegungen für magnetische Durchflussmesser
Betreiben Sie den magnetischen Durchflussmesser nicht in der Nähe seiner Leitfähigkeitsgrenzen, da der Durchflussmesser sonst möglicherweise abschaltet. Schwankungen in der Flüssigkeitszusammensetzung und den Betriebsbedingungen sollten berücksichtigt werden, da diese die Leitfähigkeit der Flüssigkeit verändern können.
In typischen Anwendungen sollte der magnetische Durchflussmesser so dimensioniert sein, dass die Strömungsgeschwindigkeit bei maximalem Durchfluss etwa zwei bis drei Meter pro Sekunde beträgt. Differenzdruckbeschränkungen und Prozessbedingungen können dazu führen, dass diese allgemeine Richtlinie nicht anwendbar ist. Schwerkraftgespeiste Rohrleitungen erfordern beispielsweise möglicherweise größere magnetische Durchflussmesser, um den Druckabfall zu reduzieren, sodass das erforderliche Flüssigkeitsvolumen durch den Durchflussmesser fließen kann, ohne das Rohrleitungssystem zu verstopfen. In dieser Anwendung erzeugt ein größerer Durchflussmesser im Vergleich zu einem kleineren Durchflussmesser eine geringere Flüssigkeitsgeschwindigkeit bei gleicher Durchflussrate.
Bei schlammigen Medien muss unbedingt sichergestellt werden, dass der elektromagnetische Durchflussmesser mit einer Geschwindigkeit arbeitet, die über der Absetzgeschwindigkeit der Feststoffe liegt, um zu verhindern, dass sich das Rohr mit Feststoffpartikeln füllt, was die Messergebnisse beeinträchtigen und möglicherweise zu Durchflussunterbrechungen führen könnte. Elektromagnetische Durchflussmesser für abrasive Medien sind typischerweise für den Betrieb bei niedrigen Durchflussraten ausgelegt, um den Verschleiß zu reduzieren. Obwohl der Verschleiß in abrasiven Schlammmedien zunimmt, sollte der Durchflussmesser immer noch mit einer Geschwindigkeit arbeiten, die höher ist als die Absetzgeschwindigkeit der Feststoffe. Diese Faktoren können den Bereich des Durchflussmessers verändern und daher können seine Abmessungen von denen eines Durchflussmessers abweichen, der für die gleiche Durchflussrate von sauberem Wasser verwendet wird.
