Un debitmetru electromagnetic este un dispozitiv de măsurare conceput pentru a măsura volumul sau debitul masic al lichidelor, care se bazează pe legea inducției electromagnetice a lui Faraday . A devenit larg răspândit pentru măsurarea debitului de apă, soluții apoase și suspensii.
Avantajele debitmetrelor electromagnetice sunt absența rezistenței hidrodinamice , absența elementelor mecanice în mișcare.
Conform legii lui Faraday a inducției electromagnetice , un EMF este indus într-un conductor care se mișcă într-un câmp magnetic , care este proporțional cu viteza conductorului. Vectorul acestui EMF este perpendicular pe direcția de mișcare a conductorului și pe vectorul câmpului magnetic.
Dacă înlocuim conductorul cu un flux de fluid conductiv care curge între polii unui magnet , atunci mărimea EMF indusă în fluid conform legii lui Faraday va fi proporțională cu viteza de curgere a fluidului. Un astfel de contor a fost propus chiar de Faraday. Cu toate acestea, debitmetrele de apă cu magneți permanenți nu au primit o distribuție practică semnificativă din cauza unor deficiențe semnificative:
Ulterior, magnetul permanent a fost înlocuit cu un electromagnet care creează un câmp magnetic alternant. Câmpul magnetic modulat a condus la modularea EMF indusă de electromagnet, ceea ce a făcut posibilă separarea semnalului util de EMF electrochimic parazit.
Țeava din zona de măsurare a debitmetrului (lungimea secțiunii 2..5 diametre țevi) este realizată din material neconductor nemagnetic. Cel mai adesea, o căptușeală (inserție) este realizată din materiale plastice inerte (cum ar fi fluoroplastic, polietilenă) într-o țeavă de oțel inoxidabil. Uneori, întreaga țeavă este făcută din plastic. Pentru a reduce turbulența debitului în zona de măsurare, se recomandă montarea debitmetrului în secțiuni drepte fără a schimba secțiunea pentru 5..10 diametre de țeavă înainte și după debitmetru.
Eroarea acestor dispozitive este determinată în principal de erorile de calibrare a acestora și de măsurarea diferenței de potențial E.
Un dezavantaj semnificativ și principal al debitmetrelor electromagnetice cu electromagnet permanent, care limitează utilizarea lor pentru măsurarea debitelor slab pulsate, este polarizarea electrozilor de măsurare, la care rezistența traductorului se modifică și, în consecință, apar erori suplimentare semnificative. Polarizarea este redusă prin utilizarea electrozilor din materiale speciale (carbon, calomeliu) sau acoperiri speciale pentru electrozi (platină, tantal). Astfel de debitmetre necesită adesea întreținere zilnică (reglare la zero, reajustare etc.).
În debitmetrele cu câmp magnetic alternativ, fenomenul de polarizare a electrodului este absent, însă apar și alte efecte care denaturează și semnalul util:
Traductoarele primare ale debitmetrelor electromagnetice nu au părți care ies în afară în conductă (electrozii sunt instalați la același nivel cu peretele conductei), constrângeri sau modificări de profil. Din acest motiv, pierderile hidraulice pe dispozitiv sunt minime. În plus, transmițătorul debitmetrului și conductele de proces pot fi curățate și sterilizate fără a fi demontate. Prin urmare, aceste debitmetre sunt utilizate în industriile biochimice și alimentare, unde cerințele pentru sterilitatea mediului sunt dominante. Absența degajărilor goale exclude stagnarea și coagularea produsului măsurat.
Citirile debitmetrelor electromagnetice nu sunt afectate de proprietățile fizice și chimice ale lichidului măsurat ( vâscozitate , densitate , temperatură etc.), dacă nu modifică conductivitatea electrică a acestuia.
Designul traductoarelor primare permite utilizarea celor mai recente acoperiri izolatoare, anticorozive și alte acoperiri, ceea ce face posibilă măsurarea fluxului de medii agresive și abrazive. În debitmetrele speciale cu câmp magnetic alternativ, electrozii pot fi izolați și de lichid, formând un condensator în circuitul de măsurare.
Metoda este sensibilă la neomogenități (bule), turbulențe de curgere, distribuție neuniformă a vitezelor de curgere în secțiunea canalului.
Metoda este sensibilă la curenții paraziți de pământ care curg prin conductă. Prin urmare, cu riscul unor astfel de curenți, secțiunile înainte și după debitmetru sunt realizate din țeavă metalică cu conexiune electrică atentă a secțiunilor pentru a minimiza curenții paraziți prin apă în zona debitmetrului.
Debitmetrele (în special cele cu magneți permanenți) pot înfunda secțiunea transversală a conductei cu resturi metalice ținute de sistemul magnetic al debitmetrului. Pentru a combate acest fenomen, debitmetrele cu electromagneți sunt oprite periodic pentru o perioadă scurtă de timp pentru a permite fluxului de apă să ducă resturile.
Avantajele remarcate au oferit o distribuție destul de largă a debitmetrelor electromagnetice, în ciuda complexității lor relative de proiectare.
Debitmetrele electromagnetice sunt folosite pentru a măsura debite foarte mici (3 x 10 −9 m 3 /s) (de exemplu, pentru a măsura fluxul de sânge prin vasele de sânge) și debite mari de lichide (3 m 3 / s). În plus, domeniul de măsurare al debitmetrului de o dimensiune standard ajunge la 1000:1.
Debitmetrele electromagnetice nu sunt potrivite pentru măsurarea debitului de gaze, precum și a lichidelor cu o conductivitate electrică mai mică de 10 -3 - 10 -5 S/m (10 -5 - 10 -7 Ohm -1 * cm -1 ), de exemplu, produse petroliere ușoare, alcooli etc. Utilizarea dispozitivelor speciale de autocompensare în curs de dezvoltare va face posibilă reducerea semnificativă a cerințelor pentru conductibilitatea electrică a mediilor măsurate și crearea debitmetre electromagnetice pentru măsurarea debitului oricăror lichide , inclusiv produse petroliere.
Debitmetrele au găsit cea mai mare aplicație în contabilizarea resurselor de apă și energie (în special, în sistemele de încălzire).
Debitmetrele electromagnetice sunt utilizate pe scară largă în industria metalurgică, biochimică și alimentară, în construcții și prelucrarea minereului, în medicină, deoarece au o inerție redusă în comparație cu alte tipuri de debitmetre. Debitmetrele sunt indispensabile în acele procese de control automat în care întârzierea joacă un rol semnificativ sau atunci când măsoară costurile în schimbare rapidă.
Principalele diferențe ale debitmetrelor electromagnetice industriale: