เครื่องวัดอัตราการไหลของแม่เหล็ก

เครื่องวัดการไหลคืออะไร?

โฟลว์มิเตอร์เป็นอุปกรณ์วัดที่ส่วนใหญ่ใช้ในการวัดการไหลของของเหลวในท่อหรือช่องเปิด เครื่องวัดการไหลเป็นส่วนสำคัญของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการวัด เครื่องวัดการไหลมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น การก่อสร้างการป้องกันประเทศ การผลิตทางอุตสาหกรรมและการเกษตร การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ การค้าต่างประเทศ และชีวิตของผู้คน หากไม่มีการวัดการไหล อุตสาหกรรมจะไม่สามารถผลิตได้ตามปกติ และจะไม่สามารถรับประกันการค้าระหว่างอุตสาหกรรมได้ ในอุตสาหกรรมเคมี การวัดการไหลที่ไม่ถูกต้องจะทำให้ส่วนประกอบทางเคมีไม่เป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐาน และไม่สามารถรับประกันคุณภาพของผลิตภัณฑ์ได้
ในกรณีที่ร้ายแรงกว่านั้น อาจนำไปสู่อุบัติเหตุด้านความปลอดภัยในการผลิต ในการผลิตภาคอุตสาหกรรม การวัดและปรับการไหลของของเหลว ก๊าซ ไอน้ำ และสื่ออื่นๆ เป็นสิ่งสำคัญมาก ความแม่นยำของการวัดการไหลมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตภาคอุตสาหกรรม ด้วยการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง ความแม่นยำของการวัดการไหลในการใช้งานทางอุตสาหกรรมได้กลายเป็นปัจจัยสำคัญที่ช่วยให้มั่นใจถึงการทำงานที่ปลอดภัย

ประเภทเครื่องวัดการไหล

ประเภทของเครื่องวัดการไหลจะถูกแบ่งออกตามหลักการ: เครื่องวัดปริมาตร, เครื่องวัดความดันแตกต่าง, เครื่องวัดการไหลแบบโรตามิเตอร์, เครื่องวัดการไหลของกังหัน, เครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็ก, เครื่องวัดการไหลวน, เครื่องวัดการไหลของมวล ฯลฯ
เครื่องวัดอัตราการไหลชนิดแม่เหล็ก
เครื่องวัดการไหลแบบแม่เหล็กเป็นอุปกรณ์เครื่องมือชนิดหนึ่งที่สามารถวัดการไหลของปริมาตรของของเหลวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าซึ่งทำขึ้นโดยหลักการของกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ ในช่วงต้นทศวรรษ 1950 เครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้าได้นำมาใช้ในอุตสาหกรรม ในช่วงปลายทศวรรษ 1970 การกระตุ้นด้วยคลื่นสี่เหลี่ยมความถี่ต่ำได้เข้ามาแทนที่วิธีการกระตุ้นไฟฟ้ากระแสสลับความถี่กำลังที่ใช้ในระยะแรก ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เครื่องวัดอัตราการไหลของแม่เหล็กได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นเครื่องวัดการไหลของน้ำเสียหรือเครื่องวัดการไหลของน้ำดื่มในโครงการประปาและการระบายน้ำ เครื่องวัดการไหลของสารละลายหรือเยื่อกระดาษในอุตสาหกรรมกระดาษ ของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง เช่น เครื่องวัดอัตราการไหลของกรดในอุตสาหกรรมเคมีและการระเบิด การควบคุมและตรวจสอบน้ำหล่อเย็นของเตาหลอมในอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้า อุตสาหกรรมยา อุตสาหกรรมอาหาร วิศวกรรมชีวภาพ และสถานที่อื่นๆ ที่มีข้อกำหนดในการวัดอัตราการไหลที่ถูกสุขลักษณะ เช่น เครื่องวัดการไหลของกรด เครื่องวัดอัตราการไหลชนิดแม่เหล็กสุขาภิบาล เครื่องวัดอัตราการไหลของสารเคมี ฯลฯ

หลักการของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็ก

หลักการวัดเป็นไปตามกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ กล่าวคือ เมื่อของเหลวนำไฟฟ้าเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กเพื่อตัดเส้นสนามแม่เหล็ก ตัวนำจะสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ และแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ E คือ:
อี = KBVD (1)
ในสูตร:
K คือค่าคงที่เครื่องมือ
B คือความเข้มของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก
V คือความเร็วการไหลเฉลี่ยในส่วนท่อวัด
D คือเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของท่อวัด
เมื่อเครื่องวัดการไหลแบบเหนี่ยวนำวัดการไหล สนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้นเมื่อของไหลไหลตั้งฉากกับทิศทางการไหล และการไหลของของเหลวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าตามสัดส่วนของอัตราการไหลเฉลี่ย (นั่นคือ การไหลของปริมาตร) และ สัญญาณแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำผ่านของเหลวสองชนิด อิเล็กโทรดที่สัมผัสโดยตรงจะถูกตรวจจับและส่งไปยังเครื่องขยายสัญญาณผ่านสายสัญญาณพิเศษ และในที่สุดก็แปลงเป็นสัญญาณเอาท์พุตแบบรวมศูนย์

ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค เครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็ก

• ความแม่นยำของเครื่องวัดการไหลของแม่เหล็ก 0.2% - 0.5% ;
• ขนาดเซ็นเซอร์วัดการไหลของแม็กมิเตอร์: 1/2”, 3/4”, DN25, หน้าปัด 40 มม., เครื่องวัดการไหลของแม่เหล็ก 2 นิ้ว 3 นิ้ว, DN100, เครื่องวัดการไหลของแม่เหล็กไฟฟ้า 4 นิ้ว, เครื่องวัดการไหลของแม่เหล็ก 5”, 6”, DN200, 8”, 300 มม., เครื่องวัดการไหลของแม่เหล็ก, สูงสุดสามารถทำเป็นเครื่องวัดการไหลของแม่เหล็ก 2000 มม.
• ของเหลวที่สามารถผลิตได้: ของเหลวที่มีค่าการนำไฟฟ้ามากกว่า 5u/ซม. ของเหลวที่ตรวจวัดได้ตามปกติ ได้แก่ น้ำ น้ำแบบพกพา น้ำดื่ม น้ำเสีย น้ำเสีย สารเคมี กรด HCL ฯลฯ
• พิกัดแรงดันสำหรับเครื่องวัดการไหลของแม่เหล็ก: PN16, PN25, PN40, ANSI 150LB, ANSI 300LB, JIS 10K, 20K. ฯลฯ ;
• ความเร็วในการไหลสำหรับเครื่องวัดการไหลแบบอุปนัย: 0.5~10 m/s ;
• การวัดการไหลไปข้างหน้าหรือย้อนกลับเป็นเครื่องวัดการไหลแบบสองทิศทาง
• วัสดุอิเล็กโทรด: SUS 316L, Hastelloy C, Hastelloy B, แทนทาลัม, ไททาเนียม, ทังสเตนคาร์ไบด์, อิเล็กโทรดแพลทินัม;
• วัสดุซับ: เทฟลอน, PFA, ยาง, ฯลฯ
• ระดับการป้องกัน: IP65,IP68;
• วัสดุตัวเรือน: เหล็กกล้าคาร์บอนมาตรฐาน, ตัวเลือกที่มีสแตนเลส 304 หรือ 316;
• เครื่องวัดการไหลของแม่เหล็กแบบดิจิตอล: ชีพจร, ความถี่หรือกระแส 4-20Ma;
• การสื่อสาร: RS485 MODBUS, HART หรือ PROFIBUS-DP
• การเชื่อมต่อกระบวนการ: การเชื่อมต่อแบบมีปีกหรือเกลียวหรือไตรแคลมป์หรือเวเฟอร์

ข้อดี เครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็ก

• (1) การวัดมิเตอร์วัดการไหลของแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ได้รับผลกระทบจากความหนาแน่นของของเหลว ความหนืด อุณหภูมิ ความดัน และสภาพการทำงานอื่นๆ
• (2) ไม่มีองค์ประกอบการควบคุมปริมาณในท่อวัด เป็นเครื่องวัดการไหลแบบเจาะเต็ม ดังนั้นเมื่อของเหลวไหลผ่าน มาตรวัดน้ำแบบแม่เหล็กจะไม่ทำให้เกิดการสูญเสียแรงดัน และข้อกำหนดสำหรับส่วนท่อตรงค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับประเภทอื่นๆ ของเครื่องวัดการไหล
• (3) เครื่องวัดอัตราการไหลของแม็กมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีและทนต่อการสึกหรอ
• (4) การใช้พลังงานของเซ็นเซอร์วัดการไหลแบบเหนี่ยวนำแม่เหล็กค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับเครื่องวัดอัตราการไหลรูปแบบอื่น จุดศูนย์มีเสถียรภาพ และความแม่นยำสูง
• (5) เซ็นเซอร์วัดการไหลของแม่เหล็กแบบเหนี่ยวนำมีรูปแบบการติดตั้งที่หลากหลายที่ผู้ใช้สามารถเลือกได้อย่างง่ายดาย เช่น เครื่องวัดแม่เหล็กแบบบูรณาการ เครื่องวัดการไหลของแม่เหล็กแบบแสดงผลระยะไกล และเครื่องส่งสัญญาณการไหลของแม่เหล็กแบบติดผนัง
• (6) เซ็นเซอร์วัดการไหลแบบเหนี่ยวนำแม่เหล็กสามารถวัดแบบสองทิศทาง เป็นเครื่องวัดการไหลแบบสองทิศทาง สามารถแสดงการไหลไปข้างหน้าและย้อนกลับ และมีตัวเลือกเอาต์พุตที่หลากหลาย เช่น กระแส ชีพจร การสื่อสารแบบดิจิตอล HART PRODIBUS MODBUS เป็นต้น

ข้อเสียของเครื่องวัดการไหลแบบแม่เหล็ก

(1) เครื่องวัดอัตราการไหลของ Mag meter ไม่สามารถวัดก๊าซ ไอน้ำ และสื่อที่มีก๊าซจำนวนมากได้
(2) โดยทั่วไปแล้ว เซนเซอร์วัดการไหลแบบเหนี่ยวนำแม่เหล็กเป็นไปไม่ได้ที่จะวัดสื่อของเหลวที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำมากหรือไม่นำไฟฟ้า ไม่สามารถใช้แม็กมิเตอร์วัดน้ำมันหรือดีเซลได้
(3) เครื่องวัดอัตราการไหลของแม่เหล็กจะได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็กแรงสูงโดยรอบ

การเลือกเครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็ก

1. อิเล็กโทรดของเซ็นเซอร์การไหลของแม่เหล็ก
โดยทั่วไป อิเล็กโทรดมาตรฐานคือสแตนเลส 316L ใช้สำหรับสื่อที่ไม่ตกผลึกและปนเปื้อนอิเล็กโทรด ถ้าสื่อมีฤทธิ์กัดกร่อน เช่น เครื่องวัดการไหลของกรด ควรเลือกตามตัวกลางการกัดกร่อนที่จะวัด ตัวอย่างเช่นสำหรับเครื่องวัดอัตราการไหลของ HCL, เครื่องวัดอัตราการไหลของกรดไฮโปคลอรัส, เครื่องวัดอัตราการไหลของกรดซัลฟิวริก, ปกติแล้วเราจะเลือกอิเล็กโทรดแทนทาลัม, สำหรับเครื่องวัดการไหลของน้ำทะเล, เครื่องวัดอัตราการไหลของเฟอริกคลอไรด์หรือเครื่องวัดการไหลของโซดาไฟที่เรามักใช้อิเล็กโทรดไททาเนียม, เครื่องวัดอัตราการไหลของน้ำอุตสาหกรรม, น้ำดิบ แนะนำให้ใช้วัสดุ 316L สำหรับน้ำเสีย น้ำเสีย กรดเจือจาง ด่างเจือจางและกรดที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเล็กน้อยอื่นๆ เบส และเกลือ แนะนำให้ใช้วัสดุ Hastelloy กับน้ำทะเล น้ำเกลือ กรดอ่อน และเบสอ่อน จุดเดือด แนะนำให้ใช้วัสดุแทนทาลัมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนรุนแรงของกรดไฮโดรคลอริก กรดไนตริก และกรดซัลฟิวริก
2. ซับในของเซ็นเซอร์วัดการไหลของแม่เหล็ก
ควรเลือกซับมิเตอร์วัดการไหลของแม่เหล็กตามการกัดกร่อนของตัวกลางที่วัด ลักษณะการสึกหรอของตัวกลาง และช่วงอุณหภูมิการทำงานของตัวกลาง ตัวอย่างเช่น: -40 ~ 180 ℃, สื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงเช่นเครื่องวัดการไหลของกรดและด่าง, สื่อที่ถูกสุขลักษณะแนะนำให้ใช้วัสดุเทฟลอน, วัสดุ PFA -5 ~ 80 ℃, น้ำทั่วไป, เครื่องวัดการไหลของน้ำเสีย, โคลน, เยื่อกระดาษ, ขอแนะนำให้ใช้วัสดุยางนีโอพรีน
3. ข้อกำหนดสำหรับระดับการป้องกันตู้ของเครื่องวัดการไหลแบบแม่เหล็ก
ตามมาตรฐานแห่งชาติ GB 4208-2017 และมาตรฐาน IEC ของ International Electrotechnical Commission (IEC 529-76) ระดับการป้องกันตู้คือ:
IPXX ตัวแทนแรกคือระดับกันฝุ่น เมื่อพิจารณาจากสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและปัจจัยที่ไม่แน่นอนในการผลิตภาคอุตสาหกรรม เราจึงเลือกใช้ IP6X ในอุตสาหกรรมเป็นหลัก ตัวเลข 6 หมายถึงการป้องกันอย่างสมบูรณ์จากวัตถุแปลกปลอมและฝุ่นละออง ดังนั้นเราจึงเลือก IP65\IP66\IP67\IP68 สำหรับระดับการป้องกันโดยพื้นฐาน ในอุตสาหกรรม เราเลือก IP65 และ IP68 เป็นหลัก ใช้เซ็นเซอร์วัดการไหลของแม่เหล็ก IP68 ซึ่งติดตั้งในสภาพแวดล้อมที่ดีหรือชื้น
4. แหวนสายดิน
วงแหวนกราวด์สามัญ, วงแหวนกราวด์ป้องกัน, ใช้เพื่อป้องกันการจับเจ่า PTFE จากความเสียหายและวงแหวนกราวด์คอ, เหมาะสำหรับสื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อน, ปกป้องเยื่อบุด้านท้าย, ยืดอายุเซ็นเซอร์ (แนะนำให้สั่งซื้อและปรับเทียบกับเครื่องมือ, มิฉะนั้นอาจส่งผลต่อความแม่นยำ ), วัสดุวงแหวนกราวด์: สแตนเลส, Hastelloy, แทนทาลัม ฯลฯ
5. วิธีการติดตั้ง
เครื่องวัดอัตราการไหลของแม่เหล็กแบบแสดงผลแบบรวมหรือเครื่องวัดอัตราการไหลของแม่เหล็กแบบระยะไกล
6. การเลือกพลังงาน
220 VAC หรือ 24 VDC หรือเครื่องวัดอัตราการไหลชนิดแม่เหล็กที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่
7. คะแนนป้องกันการระเบิด
ชนิดป้องกันการระเบิด Exd IICT6 หรือชนิดป้องกันการระเบิด

บทสรุป

โดยสรุป กุญแจสำคัญในการเลือกเครื่องวัดอัตราการไหลชนิดแม่เหล็กที่ถูกต้องในอุตสาหกรรม และเพื่อให้แน่ใจว่าการใช้งานในระยะยาวและเชื่อถือได้คือการยืนยันพารามิเตอร์การออกแบบ เพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องวัดอัตราการไหลแม่เหล็กไฟฟ้ามีความแม่นยำและเชื่อถือได้ในระหว่างการเลือก และดำเนินการอย่างเคร่งครัดหลังจากเดินทางมาถึง เกณฑ์การยอมรับ ข้อควรระวังในการติดตั้งและการก่อสร้างเป็นไปตามคำแนะนำของผู้ผลิตแม็กมิเตอร์อย่างเคร่งครัด เชื่อกันว่าโฟลว์มิเตอร์ชนิดแม่เหล็กไฟฟ้าจะแสดงคุณสมบัติที่แม่นยำและเชื่อถือได้ในการใช้งานทางอุตสาหกรรมในระยะยาวในอนาคต