Если вам нужна помощь, пожалуйста, не стесняйтесь связаться с нами
Ан Электромагнитный расходомер измеряет объемный расход электропроводящих жидкостей без движущихся частей, без перепада давления и с точностью обычно от 0,2% до 0,5% от показания. В нем применяется закон электромагнитной индукции Фарадея: к трубе прикладывается магнитное поле, и когда по ней течет проводящая жидкость, на двух электродах индуцируется напряжение, пропорциональное скорости потока. Чем быстрее движется жидкость, тем выше сигнал напряжения, который преобразователь преобразует в точные показания расхода.
Для большинства промышленных, муниципальных и технологических применений, связанных с водой, сточными водами, шламами, кислотами или пищевыми жидкостями, электромагнитный расходомер превосходит механические альтернативы по долгосрочной надежности и совокупной стоимости владения. Ключевым ограничением является проводимость: жидкость должна иметь минимальную электропроводность 5 микросименс на сантиметр (мкСм/см) для стандартных моделей и 0,05 мкСм/см для специализированных версий с низкой проводимостью. Чистые углеводороды, масла и газы измерить невозможно.
Понимание преимуществ магнитного расходомера для бетона и измеримых показателей помогает оправдать инвестиции и прояснить, какие приложения приносят наибольшую пользу. Следующие преимущества являются наиболее важными и постоянно упоминаются в промышленных, муниципальных и лабораторных условиях.
Механические расходомеры (турбина, лопастное колесо, овальное колесо) содержат вращающиеся компоненты, которые изнашиваются, корродируют и в конечном итоге выходят из строя. Электромагнитный расходомер не имеет движущихся частей внутри расходомерной трубки. Единственными компонентами, контактирующими с рабочей средой, являются трубчатый вкладыш, два измерительных электрода и, при необходимости, заземляющее кольцо. При работе с чистой водой правильно подобранный электромагнитный расходомер может работать От 15 до 25 лет без какого-либо внутреннего обслуживания . Крупное муниципальное предприятие водоснабжения, заменяющее десять турбинных счетчиков электромагнитными расходомерами, обычно компенсирует разницу в затратах только за счет экономии на обслуживании в течение от 3 до 5 лет .
Поскольку принцип электромагнитного измерения не требует ничего, что могло бы препятствовать текущей жидкости или взаимодействовать с ней, электромагнитный расходомер правильного размера с полнопроходной трубкой создает эффективно нулевой перепад давления через метр. Для сравнения, расходомер с диафрагмой на той же линии создает падение давления от 2 до 15 фунтов на квадратный дюйм в зависимости от скорости потока, что напрямую влияет на затраты энергии на перекачку. Для 6-дюймового водопровода, работающего 24 часа в сутки, устранение падения давления на счетчике на 5 фунтов на квадратный дюйм может сэкономить От 1500 до 4000 долларов в год в энергии насоса, в зависимости от тарифов на электроэнергию и скорости потока.
Электромагнитный расходомер измеряет расход как в прямом, так и в обратном направлении с одинаковой точностью. Это важно в таких приложениях, как циклы наполнения и опорожнения резервуаров, приливные течения в прибрежной инфраструктуре и поршневые технологические линии. Механические счетчики обычно должны устанавливаться в одном направлении и не могут обнаруживать обратный поток. В большинстве современных моделей двунаправленная связь встроена в электронику передатчика и не требует дополнительных затрат.
Материал футеровки электромагнитного расходомера можно выбрать в соответствии с химическими и физическими свойствами технологической жидкости. Обычные варианты футеровки включают ПТФЭ (политетрафторэтилен) для кислот и растворителей, твердую резину для абразивных шламов, полиуретан для горнодобывающей промышленности и переработки полезных ископаемых, а также керамику для высокоабразивных применений, таких как угольный шлам или цемент. Электромагнитный расходомер с керамической футеровкой в трубопроводе для угольных шламов может в несколько раз превзойти турбинный счетчик при той же эксплуатации. от 5 до 10 раз .
Стандартные электромагнитные расходомеры достигают точности 0,5% чтения по диапазону регулирования (отношению максимального и минимального измеряемого расхода) 100:1 или больше . Высокоточный электромагнитный расходомер сужает эту задачу до 0,2% чтения с динамическим диапазоном, достигающим 1000:1 . Такой широкий диапазон диапазонов означает, что один счетчик может работать как с очень низкими, так и с очень высокими расходами без переключения между приборами, что упрощает установку и снижает капитальные затраты.
Преобразователи электромагнитных расходомеров тока выдают стандартные аналоговые сигналы от 4 до 20 мА, импульсные выходы и цифровые протоколы, включая HART, PROFIBUS PA, Foundation Fieldbus, Modbus и FOUNDATION Fieldbus. Это упрощает интеграцию с системами SCADA, ПЛК и платформами РСУ и устраняет необходимость в преобразователях сигналов в большинстве установок.
| Преимущество | Электромагнитный расходомер | Турбинный счетчик | Диафрагма |
|---|---|---|---|
| Движущиеся части | Нет | Да (подшипники ротора) | Нет |
| Падение давления | Около нуля | Умеренный | Высокое (от 2 до 15 фунтов на квадратный дюйм) |
| Типичная точность | от 0,2% до 0,5% | от 0,5% до 1,5% | от 1% до 3% |
| Справляется с суспензиями | Да (с правильным вкладышем) | Нет | Ограниченный |
| Двунаправленный | Да | Ограниченный | Нет |
| Интервал технического обслуживания | обычно от 5 до 10 лет | от 1 до 3 лет | Анnual inspection |
Магнитный расходомер может измерять любую жидкость с электропроводностью 5 мкСм/см или выше, включая воду, сточные воды, большинство водных растворов, кислот, щелочей, суспензий, пищевых жидкостей и многих химических технологических жидкостей. Фундаментальное ограничение состоит в том, что жидкость должна нести электрический заряд; непроводящие жидкости, такие как чистые углеводороды, деминерализованная вода с проводимостью ниже порогового значения и газы, находятся за пределами диапазона измерения стандартных моделей.
Водопроводная вода, грунтовые воды, речная вода и очищенные сточные воды имеют проводимость значительно выше минимального порога, обычно в диапазоне от 100 до 800 мкСм/см для коммунальных поставок. Электромагнитный расходомер является доминирующей технологией измерения расхода воды, на водоочистных сооружениях и в системах сбора сточных вод во всем мире. В типичной городской водопроводной сети точность 0,5% чтения на магистралях большого диаметра приводит к измеримому сокращению недоходной воды (вода производится, но не выставляется счет), при этом коммунальные предприятия обычно восстанавливаются От 2% до 8% ранее неучтенного потока после перехода со старых механических счетчиков.
Частично заполненные трубы в самотечных канализационных линиях представляют собой особую проблему измерения. Стандартные электромагнитные расходомеры требуют полного потока в трубе. Однако специально изготовленные электромагнитные счетчики для частично заполненных труб с несколькими матрицами электродов могут измерять сточные воды в трубах размером всего лишь заполнен на 10% . Для напорных канализационных сетей стандартные полнопроходные электромагнитные расходомеры являются предпочтительным выбором из-за их устойчивости к взвешенным твердым веществам до 40% по объему при соответствующем выборе вкладыша.
Соляная кислота, серная кислота, гидроксид натрия и сотни других промышленных химикатов обычно измеряются с помощью электромагнитных расходомеров с футеровкой из ПТФЭ. ПТФЭ химически инертен практически ко всем кислотам, основаниям и растворителям при температурах до 180°С (356°Ф) . Материалы электродов подбираются в соответствии с технологической жидкостью: электроды из Hastelloy C для окислительных кислот, танталовые электроды для высококонцентрированной серной или соляной кислоты и титановые электроды для хлорсодержащих растворов.
Молоко, фруктовый сок, пиво, вино, томатная паста, соусы, жидкий сахар и технологические жидкости фармацевтических компаний можно измерить с помощью электромагнитного расходомера санитарного класса. Эти устройства оснащены Сертифицирован 3A или EHEDG. конструкции с электрополированными вкладышами из нержавеющей стали или утвержденными вкладышами из ПТФЭ, гигиеническими соединениями с тройным зажимом и гладкими расходомерными трубками без щелей для роста бактерий. Точность от 0,2% до 0,5% поддерживает точное дозирование и контроль рецептуры на линиях по производству напитков и продуктов питания.
Минеральные суспензии, бумажная масса, водоугольные смеси и керамические шликеры относятся к наиболее требовательным приложениям измерения расхода. Электромагнитный расходомер часто является единственной жизнеспособной технологией, поскольку проводимость суспензии (из-за растворенных солей и взвешенных проводящих частиц) обычно высока, а содержание твердых частиц может разрушить турбину или расходомер Кориолиса. Вкладыши из твердой резины, полиуретана и керамики устойчивы к истиранию потоками, содержащими частицы. Конструкция электродов с закаленными наконечниками или электродами, монтируемыми заподлицо, предотвращает накопление и повреждение в суспензиях с высоким содержанием твердых частиц.
Следующие типы жидкостей не поддаются измерению стандартным электромагнитным расходомером:
| Тип жидкости | Типичная проводимость (мкСм/см) | Рекомендуемый вкладыш | Материал электрода |
|---|---|---|---|
| Муниципальная вода | от 100 до 800 | Твердая резина или ПТФЭ | нержавеющая сталь 316L |
| Сточные воды | от 500 до 5000 | Твердая резина или полиуретан | 316L или Хастеллой C |
| Соляная кислота | от 10 000 до 800 000 | ПТФЭ | Тантал или Хастеллой C |
| Молоко или сок | от 1000 до 10000 | ПТФЭ or stainless | нержавеющая сталь 316L |
| Угольный раствор | от 200 до 2000 | Керамика или полиуретан | Наконечник из карбида вольфрама |
| Гидроксид натрия | от 50 000 до 300 000 | ПТФЭ | 316L или Хастеллой C |
Стоимость магнитного расходомера колеблется примерно от 300 до 400 долларов США за компактный прибор малого диаметра (1/2 дюйма) до 8 000–25 000 долларов США и более за модели большого диаметра (12 дюймов и выше) с высокими техническими характеристиками, усовершенствованными датчиками и сертификацией для опасных зон. Понимание того, что движет изменением цен, помогает покупателям выбрать правильный продукт, не платя за возможности, которые им не нужны.
Следующие факторы определяют большую часть разницы в цене между моделями электромагнитных расходомеров для любого размера трубы:
| Диаметр трубы | Базовая модель (точность 0,5%) | Средний диапазон (HART, 0,5%) | Высокая точность (0,2 %, полевая шина) |
|---|---|---|---|
| 1/2 дюйма (Ду15) | от 300 до 600 долларов | От 600 до 1000 долларов | От 1200 до 2000 долларов |
| 2 дюйма (Ду50) | От 700 до 1200 долларов | От 1200 до 2200 долларов | от 2500 до 4500 долларов |
| 4 дюйма (Ду100) | От 1200 до 2500 долларов | от 2500 до 4500 долларов | От 5000 до 9000 долларов |
| 8 дюймов (Ду200) | от 3000 до 6000 долларов | От 6000 до 10 000 долларов | От 10 000 до 18 000 долларов США |
| 12 дюймов (Ду300) | От 6000 до 12 000 долларов | От 12 000 до 20 000 долларов США | От 20 000 до 35 000 долларов США |
Покупная цена является лишь частью истинной картины себестоимости. Общая стоимость владения (TCO) электромагнитного расходомера за 10 лет часто на 30–50 % ниже чем турбинный счетчик эквивалентного размера, если включены затраты на техническое обслуживание, калибровку и простой. Наиболее значительная экономия достигается за счет отказа от замены ротора и подшипников (которая происходит каждые 1–3 года в турбинных счетчиках по цене от 200 до 800 долларов США за событие), предотвращения затрат на перекачку, связанных с падением давления, и сокращения частоты калибровки. Правильно подобранный электромагнитный расходомер обычно нуждается в повторной калибровке только раз в от 5 до 10 лет , по сравнению с ежегодной калибровкой большинства механических счетчиков при коммерческом учете.
A Высокоточный электромагнитный расходомер обеспечивает точность 0,2% от показания или выше, динамический диапазон до 1000:1 и долговременную стабильность, которая поддерживает калибровку в пределах спецификации в течение 5 лет или более между проверками. Этот уровень производительности требуется в определенном наборе приложений, где ошибка измерения влечет за собой прямые финансовые, нормативные последствия или последствия для безопасности.
Несколько технических особенностей отличают высокоточный электромагнитный расходомер от стандартной модели:
| Спецификация | Стандартная модель | Высокоточный электромагнитный расходомер |
|---|---|---|
| Точность | ±0,5% от показания | ±0,2% от показания |
| Коэффициент понижения | 100:1 | До 1000:1 |
| Тип возбуждения | Одна частота | Двухчастотный или многочастотный |
| Прослеживаемость калибровки | Заводская калибровка | NIST или национальный стандарт, прослеживаемый |
| Долгосрочная стабильность | Типичный дрейф ±0,25% в год | Дрейф менее 0,1% в год |
| Минимальная проводимость | 5 мкСм/см | 0,05 мкСм/см (specialized models) |
| Функции самодиагностики | Базовое обнаружение пустой трубы | Сопротивление электрода, целостность катушки, контроль шума сигнала |
| Надбавка к цене по сравнению со стандартной | Базовый уровень | От 20% до 50% выше стандартной модели |
Правильная установка так же важна, как и правильная спецификация: даже высокоточный электромагнитный расходомер будет работать хуже, если он установлен на неподходящих прямых участках трубопровода, неправильном заземлении или неправильной ориентации. Следующие требования применимы ко всем стандартным электромагнитным расходомерам и особенно важны для высокоточных установок.
Электромагнитные расходомеры требуют развитого симметричного профиля скорости для обеспечения номинальной точности. Возмущения на входе, такие как колена, клапаны, насосы и переходники, искажают профиль потока и вносят ошибки измерения. Стандартные требования к установке предусматривают:
Правильное заземление необходимо для обеспечения точности электромагнитного расходомера. Блуждающие электрические токи в системе трубопроводов могут создавать помехи на измерительных электродах и вызывать дрейф нулевой точки или ошибочные показания. Требования к заземлению:
Электромагнитный расходомер можно устанавливать на горизонтальных, вертикальных или наклонных участках трубопроводов. Предпочтительной ориентацией для большинства приложений является вертикальная труба с восходящим потоком , что гарантирует, что трубка останется заполненной при любом расходе, и исключает риск скопления воздуха в верхней части горизонтальной установки. При горизонтальной установке два измерительных электрода следует располагать на расстоянии 3 часа и 9 часов (горизонтальная плоскость) , а не в положениях на 12 часов или 6 часов, где пузырьки газа или осажденные твердые частицы могут покрыть электрод и поставить под угрозу измерение.
Электромагнитный расходомер измеряет скорость потока проводящих жидкостей, используя закон электромагнитной индукции Фарадея. Пара катушек, установленных снаружи расходомерной трубки, создает магнитное поле поперек канала трубы. Когда проводящая жидкость протекает через это поле, на двух электродах, установленных в стенке трубы, индуцируется небольшое напряжение. Преобразователь измеряет это напряжение и преобразует его в показания расхода. Наведенное напряжение прямо пропорционально средней скорости потока, поэтому измерения по своей сути линейны и не требуют каких-либо калибровочных корректирующих кривых.
Основные преимущества магнитного расходомера перед турбинным расходомером: отсутствие движущихся частей (роторы и подшипники турбин изнашиваются и требуют замены каждые 1–3 года при обычном использовании), почти нулевой перепад давления (турбины создают измеримое сопротивление потоку), способность работать со шламами и вязкими жидкостями без повреждений (турбины засоряются и застревают), более высокая точность при низких скоростях потока (турбины имеют минимальную измеримую скорость, ниже которой ротор останавливается) и двунаправленное измерение. (турбины обычно однонаправленные). Общая стоимость владения магнитным расходомером обычно составляет 10 лет. на 30–50 % ниже чем эквивалентный турбинный счетчик в той же службе.
Магнитный расходомер не может измерять непроводящие жидкости. Сюда входят нефтепродукты (сырая нефть, бензин, дизельное топливо, большинство смазочных материалов), жидкие углеводороды, чистая дистиллированная или деионизированная вода ниже порога проводимости, жидкие газы, пар и все газообразные среды. Он также борется с сильно аэрированными жидкостями, где содержание газовых пузырьков превышает примерно 3% по объему , поскольку газ прерывает проводящий путь между электродами и вызывает нестабильность сигнала. Специализированные версии с коррекцией низкой проводимости могут расширить диапазон измерения до 0,05 мкСм/см , но это все же выше проводимости большинства углеводородных жидкостей.
Цена покупки стандартного 4-дюймового (DN100) электромагнитного расходомера для чистой воды с базовым преобразователем 4–20 мА и футеровкой из твердой резины обычно находится в диапазоне От 1200 до 2500 долларов . Добавление связи HART увеличивает эту сумму до 2500–4500 долларов США. Высокоточный электромагнитный расходомер того же размера с точностью 0,2% и выходом Foundation Fieldbus стоит от 5000 до 9000 долларов США. Стоимость установки (резка труб, отбортовка, проводка) обычно добавляет от 500 до 2000 долларов в зависимости от местных расценок на оплату труда и условий на объекте.
Стандартные электромагнитные расходомеры требуют, чтобы минимальная проводимость жидкости составляла 5 мкСм/см . Большинство водопроводной, технологической воды, сточных вод, кислот и химических растворов на водной основе значительно превышают этот порог. Специализированные модели с низкой проводимостью (используемые в сверхчистой воде, деминерализованной воде и некоторых пищевых продуктах) расширяют диапазон измерений до 0,05 мкСм/см . В случае сомнений используйте кондуктометр или паспорт поставщика жидкости, чтобы подтвердить, находится ли жидкость в пределах измеряемого диапазона.
Высокоточный электромагнитный расходомер обеспечивает точность ±0,2% от показания во всем рабочем диапазоне, при этом некоторые модели рассчитаны на ±0,15% для конкретных размеров труб и условий потока. Для сравнения: ±0,5% для стандартных электромагнитных расходомеров и от ±1% до 3% для диафрагм. Долгосрочный дрейф обычно меньше 0,1% в год Это означает, что прибор, откалиброванный сегодня, будет по-прежнему соответствовать заявленным характеристикам точности после 5 лет непрерывной работы без повторной калибровки в большинстве приложений.
Да. Электромагнитные расходомеры санитарного класса специально созданы для пищевой, фармацевтической и фармацевтической промышленности. Они имеют конструкцию, сертифицированную 3A или EHEDG, гладкие вкладыши из ПТФЭ или электрополированной нержавеющей стали без щелей для роста бактерий, а также гигиенические соединения Tri-Clamp или SMS, которые позволяют проводить процедуры очистки на месте (CIP) и стерилизации на месте (SIP). Обычные пищевые продукты включают молоко, сок, пиво, вино, томатные продукты, жидкие яйца, пищевые масла и жидкий сахар. Вкладыши из ПТФЭ также совместимы с чистящими средствами, такими как гидроксид натрия и азотная кислота, используемыми в циклах CIP.
При работе с чистой водой или неабразивными химическими веществами хорошо спроектированный электромагнитный расходомер может работать без какого-либо внутреннего обслуживания. от 15 до 25 лет . Наиболее распространенными видами отказов являются покрытие электродов (которое можно предотвратить путем правильного выбора материала и периодической очистки), износ лайнера в результате химического воздействия (можно предотвратить путем правильной спецификации лайнера) и отказ электроники преобразователя (обычно через 10–20 лет). При работе с абразивными растворами износ футеровки ограничивает срок службы от 3 до 10 лет в зависимости от размера частиц, концентрации и скорости; керамические вкладыши служат дольше всего в таких условиях.
Электромагнитный расходомер измеряет объемный расход (литры в секунду, кубические метры в час, галлоны в минуту и т. д.) непосредственно из сигнала наведенного напряжения. По своей сути он не измеряет массовый расход. Чтобы получить массовый расход, объемное показание необходимо умножить на плотность жидкости, которую необходимо либо измерить отдельно (с помощью денситометра), либо ввести как константу в конфигурацию преобразователя. Для приложений управления технологическими процессами, требующих точности массового расхода, массовый расходомер Кориолиса измеряет массу напрямую, но при значительно более высоких затратах и с большей чувствительностью к условиям установки.
При чистом обслуживании ежегодное техническое обслуживание состоит из визуального осмотра футеровки и электродов на наличие покрытий или повреждений (выполняется путем открытия фланцев во время плановых остановов), проверки сопротивления заземления и подтверждения того, что выходной сигнал преобразователя соответствует результатам независимой проверки расхода, например, с помощью накладного ультразвукового счетчика. Очистка электрода мягкой тканью и слабым раствором кислоты (если он совместим с лайнером) восстанавливает точность измерений в случае обнаружения покрытия. Проверка калибровки обычно требуется каждые 5 лет для стандартных приложений и любых 2 года для установок коммерческого учета. Никакая смазка, замена уплотнений или обслуживание ротора не требуются.