เครื่องวัดการไหลของน้ำแม่เหล็กไฟฟ้า

ภาพรวมของเครื่องวัดการไหลของน้ำแบบแม่เหล็กไฟฟ้า

เครื่องวัดอัตราการไหลของน้ำแบบแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นเครื่องมือวัดอัตราการไหลที่สร้างขึ้นโดยอาศัยกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ เพื่อวัดปริมาตรการไหลของน้ำที่เป็นตัวนำไฟฟ้า
ในปี 1922 วิลเลียมส์ อี.เจ. (Williams E.J.) เป็นคนแรกที่ประยุกต์ใช้เครื่องมือวัดการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้ากับท่อทรงกลมปิด ในปี 1937 โคลิน เอ. (Colin A.) ประสบความสำเร็จในการวัดการไหลของหลอดเลือดโดยใช้เครื่องวัดการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้า ในช่วงต้นทศวรรษ 1950 การวัดการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้าได้เริ่มนำไปใช้ในอุตสาหกรรม บริษัทโทบี (Tobi Company) ของเนเธอร์แลนด์ (บริษัทก่อนหน้าของเครื่องวัดอัลโต) ได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์สำหรับอุตสาหกรรมกระบวนการผลิตเป็นครั้งแรก และกลายเป็นเครื่องวัดการไหลรุ่นใหม่ที่เข้าสู่การใช้งานที่ครบวงจรได้เร็วกว่า ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การผลิตเครื่องวัดการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้าทั่วโลกคิดเป็นประมาณ 5% ถึง 6.5% ของจำนวนเครื่องมือวัดการไหลในอุตสาหกรรมทั้งหมด ในปี 1994 โรงงานผลิตเครื่องวัดการไหลของน้ำแบบแม่เหล็กไฟฟ้าแห่งแรกได้ก่อตั้งขึ้นและผลิตเครื่องวัดการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้าได้ 95,000 ถึง 125,000 เครื่อง

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับน้ำ

ในอุตสาหกรรมหลายประเภท เช่น ปิโตรเคมี เหล็กและเหล็กกล้า การประปาและการระบายน้ำ การชลประทาน การบำบัดน้ำ การวัดและควบคุมน้ำเสียเพื่อการรักษาสิ่งแวดล้อม การผลิตกระดาษ ยา อาหาร และกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรมและเกษตรกรรมอื่นๆ จำเป็นต้องใช้เครื่องวัดการไหลของน้ำหลายชนิด เช่น เครื่องวัดการไหลของน้ำเค็ม เครื่องวัดการไหลของน้ำจืด เครื่องวัดการไหลของน้ำแอมโมเนีย เครื่องวัดการไหลของน้ำทะเล เครื่องวัดการไหลของน้ำบริสุทธิ์ เครื่องวัดการไหลของน้ำดื่ม น้ำประปา เครื่องวัดการไหลของน้ำเสีย เครื่องวัดการไหลของน้ำทิ้ง เครื่องวัดการไหลของน้ำสุขภัณฑ์ เครื่องวัดการไหลของน้ำกรด เครื่องวัดการไหลของน้ำด่าง น้ำบาดาล เครื่องวัดการไหลของน้ำผิวดิน น้ำกลั่นตัว เครื่องวัดการไหลของน้ำดับเพลิง เครื่องวัดการไหลของปูนซีเมนต์ น้ำแร่ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ น้ำกระด้าง น้ำอ่อน เครื่องวัดการไหลของน้ำดื่มบรรจุขวด เป็นต้น
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถ วัดอัตราการไหลของน้ำและคำนวณปริมาณน้ำทั้งหมด ซึ่งน้ำมีค่าการนำไฟฟ้า

หลักการทำงานของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้า

หลักการพื้นฐานของเครื่องวัดอัตราการไหลของน้ำแบบแม่เหล็กไฟฟ้าคือ กฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ กล่าวคือ เมื่อตัวนำเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก จะเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้นที่ปลายทั้งสองข้าง เมื่อน้ำซึ่งเป็นตัวนำไหลในท่อวัดที่ไม่ใช่แม่เหล็กในทิศทางตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก จะเกิดศักย์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้นในทิศทางตั้งฉากกับทิศทางการไหล ซึ่งเป็นสัดส่วนกับการไหลของน้ำ เครื่องวัดอัตราการไหลของน้ำแบบแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบด้วยเซ็นเซอร์วัดการไหลและตัวแปลงการไหลของน้ำแบบแม่เหล็กไฟฟ้า มีขดลวดกระตุ้นอยู่ที่ด้านบนและด้านล่างของท่อวัด หลังจากกระแสกระตุ้นไหลผ่าน จะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้นและไหลผ่านท่อวัด มีการติดตั้งขั้วไฟฟ้าคู่หนึ่งไว้ที่ผนังด้านในของท่อวัดเพื่อสัมผัสกับน้ำ และศักย์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะถูกดึงออกมาและส่งไปยังตัวแปลง กระแสกระตุ้นนั้นได้มาจากตัวแปลง

ข้อดีของเครื่องวัดการไหลของน้ำแบบแม่เหล็กไฟฟ้า

• ช่องทางการวัดของเซ็นเซอร์วัดการไหลของน้ำแบบอิเล็กทรอนิกส์เป็นท่อตรงเรียบ ไม่มีสิ่งกีดขวางในองค์ประกอบตรวจจับการไหล ซึ่งไม่อุดตันง่าย และเหมาะสำหรับการวัดของเหลวสองเฟสที่มีอนุภาคของแข็งหรือเส้นใย เช่น เยื่อกระดาษ สารละลายถ่านหินในน้ำ น้ำเสีย และสิ่งปฏิกูล
• มิเตอร์วัดน้ำแบบแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ก่อให้เกิดการสูญเสียแรงดันเนื่องจากการตรวจจับการไหล เหมาะอย่างยิ่งสำหรับท่อส่งน้ำขนาดใหญ่ที่ต้องการการสูญเสียความต้านทานต่ำ เช่น มิเตอร์วัดการไหลของน้ำขนาด DN200, มิเตอร์วัดการไหลของน้ำแบบหน้าปัดขนาด 10 นิ้ว, มิเตอร์วัดการไหลของน้ำแบบดิจิทัลขนาด 12 นิ้ว เป็นต้น
• อัตราการไหลเชิงปริมาตรที่วัดได้ด้วย EMF จะไม่ได้รับผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญจากการเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ ของความหนาแน่น ความหนืด อุณหภูมิ ความดัน และการนำไฟฟ้าของน้ำ
• เมื่อเทียบกับเครื่องวัดการไหลของน้ำอื่นๆ ส่วนใหญ่แล้ว ความต้องการสำหรับส่วนท่อตรงนั้นต่ำกว่า
• เครื่องวัดปริมาณน้ำแบบแม่เหล็กไฟฟ้ามีช่วงการวัดกว้าง โดยทั่วไปอยู่ที่ 20:1 ถึง 50:1 และสามารถเลือกช่วงการไหลได้หลากหลาย ความเร็วการไหลของน้ำสามารถเลือกได้ในช่วง 0.5 ถึง 10 เมตร/วินาที
• เครื่องวัดการไหลของน้ำแบบแม่เหล็กไฟฟ้ามีตัวเลือกเซ็นเซอร์วัดการไหลของน้ำมากมาย ตั้งแต่เซ็นเซอร์ขนาดเล็ก 3 มม. ไปจนถึง 30,000 มม. โดยทั่วไปแล้วขนาดที่ต้องการจะรวมถึง 3/8”, 1/4”, เครื่องวัดการไหลของน้ำแบบแม่เหล็กขนาด 1/2 นิ้ว, 1 นิ้ว, 2 นิ้ว, 6 นิ้ว, 8 นิ้ว, 10 นิ้ว เป็นต้น
• เครื่องวัดการไหลของน้ำแบบแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถวัดการไหลของน้ำได้ทั้งทิศทางไปข้างหน้าและย้อนกลับ รวมถึงวัดการไหลของน้ำแบบเป็นจังหวะได้ด้วย
• เครื่องวัดอัตราการไหลของน้ำแบบแม่เหล็กให้เอาต์พุตเชิงเส้น 4-20 มิลลิแอมป์ เป็นเครื่องวัดอัตราการไหลของน้ำแบบอิเล็กทรอนิกส์
• เครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็กนั้นง่ายต่อการเลือกวัสดุของชิ้นส่วนที่สัมผัสกับน้ำประเภทต่างๆ ซึ่งสามารถนำไปใช้กับน้ำที่มีฤทธิ์กัดกร่อน น้ำสกปรก หรือน้ำสะอาดได้
• เครื่องวัดอัตราการไหลของน้ำแบบแม่เหล็กไฟฟ้า ราคาประหยัด เริ่มต้นที่ 400 ดอลลาร์สหรัฐ

ข้อเสียของเครื่องวัดการไหลของน้ำแบบแม่เหล็กไฟฟ้า

• EMF ไม่สามารถวัดค่าการนำไฟฟ้าของน้ำที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำมากได้ เช่น ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมและตัวทำละลายอินทรีย์ น้ำ RO น้ำบริสุทธิ์ เป็นต้น
• ก๊าซ ไอระเหย และน้ำเสียที่มีฟองอากาศขนาดใหญ่จำนวนมาก ไม่สามารถวัดได้
• เครื่องวัดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแบบใช้งานทั่วไปไม่สามารถใช้กับน้ำที่มีอุณหภูมิสูงได้ เนื่องจากข้อจำกัดของวัสดุบุภายในและวัสดุฉนวนไฟฟ้า นอกจากนี้ เครื่องมือบางรุ่นยังใช้กับของเหลว เช่น น้ำแข็งที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิห้อง ซึ่งฉนวนอาจเสียหายเนื่องจากการควบแน่น (หรือน้ำแข็งเกาะ) ภายนอกท่อวัด

ข้อกำหนดทางเทคนิคของเครื่องวัดการไหลของน้ำแบบแม่เหล็กไฟฟ้า

• ขนาดเซ็นเซอร์หลัก: เส้นผ่านศูนย์กลางท่อที่ใช้งานได้: ตั้งแต่ 3 มม. ถึง 3000 มม. ตั้งแต่เครื่องวัดการไหลของน้ำขนาดเล็กไปจนถึงเครื่องวัดการไหลของน้ำในท่อขนาดใหญ่
• วัสดุอิเล็กโทรด: 316L (สแตนเลส), HC (Hastelloy C), HB (Hastelloy B), Ti (ไทเทเนียม), Ta (แทนทาลัม)
• น้ำที่ใช้ได้ต้องมีค่าการนำไฟฟ้า >5 ไมโครวินาที/เซนติเมตร
• ช่วงการวัดความเร็วน้ำ 0.1~10 เมตร/วินาที
• เครื่องวัดอัตราการไหลของน้ำแบบแม่เหล็กไฟฟ้า ความแม่นยำ: ระดับ 0.3, 0.5, 1.0
• เครื่องวัดอัตราการไหลของน้ำแบบอิเล็กทรอนิกส์ สัญญาณเอาต์พุต 4~20mADC, โหลด ≤750Ω; 0~3 KHz, แรงดันใช้งาน 5V, ความกว้างพัลส์ปรับได้, เอาต์พุตความถี่ประสิทธิภาพสูง: อินเทอร์เฟซ RS485, PROFIBUS-DP, โปรโตคอล HART;
• แรงดันใช้งาน 1.0MPa, PN16, PN40, 16MPa (พิเศษ), 150LB, 300#, 600 ปอนด์, ANSI, ASME, JIS, DIN;
• อุณหภูมิของของเหลว -20°C~80°C, 80°C~130°C, 130°C~180°C;
• อุณหภูมิแวดล้อม: -40°C ถึง 80°C; ตัวแปลงไฟ: -15°C ถึง 50°C
• อุณหภูมิแวดล้อม ≤85RH (ที่ 20°C)
• มิเตอร์วัดการไหลของน้ำแบบแม่เหล็ก ใช้พลังงานจากแหล่งจ่ายไฟ 220VAC±10%; 50Hz±1Hz; 24VDC±10% หรือแบตเตอรี่
• การใช้พลังงาน ≤8 วัตต์
• ระดับการป้องกันสำหรับเครื่องวัดการไหลของน้ำแบบแม่เหล็ก: IP65, IP68
• วัสดุตัวเรือนของเครื่องวัดการไหลของน้ำแบบแม่เหล็ก: เหล็กกล้าคาร์บอน, SUS 304 หรือ SUS 316;