توسعه دبی‌سنج الکترومغناطیسی

توسعه اندازه‌گیری جریان را می‌توان به پروژه‌های باستانی حفاظت از آب و سیستم‌های تامین آب شهری ردیابی کرد. در دوران روم باستان تحت حکومت سزار، از صفحات روزنه برای اندازه‌گیری مصرف آب آشامیدنی توسط ساکنان استفاده می‌شد. حدود 1000 سال قبل از میلاد، مصر باستان از روش‌های سرریز برای اندازه‌گیری جریان رود نیل استفاده می‌کرد. سیستم آبیاری دوجیانگیان چین از مشاهدات سطح آب در «کانال گلوگاهی» (Baopingkou) برای تخمین حجم آب استفاده می‌کرد و غیره.

در قرن هفدهم، توریچلی پایه نظری برای فلومترهای فشار تفاضلی را بنا نهاد که نقطه عطفی در اندازه‌گیری جریان بود. از آن زمان، نمونه‌های اولیه بسیاری از انواع ابزارهای اندازه‌گیری جریان در قرن‌های 18 و 19 شکل گرفتند، از جمله سرریزها، روش‌های ردیابی، لوله‌های پیتوت، لوله‌های ونتوری، حجمی، توربینی و فلومترهای هدف.

فلومترهای الکترومغناطیسی: توسعه و کاربردها

فلومترهای الکترومغناطیسی (EMF) در دهه 1960 به عنوان نوع جدیدی از ابزار اندازه‌گیری جریان ظهور کردند و همزمان با پیشرفت‌های الکترونیک به سرعت توسعه یافتند. بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی فارادی، آنها سرعت جریان حجمی سیالات رسانا را اندازه‌گیری می‌کنند. به دلیل مزایای منحصر به فرد خود، اکنون به طور گسترده در کاربردهای صنعتی برای اندازه‌گیری مایعات رسانای مختلف از جمله موارد زیر استفاده می‌شوند:

مایعات خورنده (اسیدها، قلیاها، نمک‌ها)

سیالات قابل اشتعال و انفجار

فاضلاب صنعتی، دوغاب، خمیر و لجن

اصل اندازه‌گیری

اصل کار بر قانون فارادی استوار است: هنگامی که یک سیال رسانا از طریق متر جریان می‌یابد، ولتاژی متناسب با سرعت جریان متوسط (V) تولید می‌کند. این ولتاژ القایی توسط دو الکترود که با سیال در تماس هستند، تشخیص داده می‌شود، از طریق کابل به یک تقویت‌کننده منتقل می‌شود و به یک سیگنال خروجی استاندارد تبدیل می‌شود.

شرط اصلی: سیال باید حداقل رسانایی الکتریکی برای اندازه‌گیری دقیق داشته باشد.

مزایا

ساختار ساده، بدون قطعات متحرک

عدم انسداد جریان → افت فشار صفر

بدون سایش یا گرفتگی → ایده‌آل برای دوغاب، فاضلاب و سیالات ویسکوز

مقاوم در برابر خوردگی (از طریق لوله‌های آستر شده و مواد الکترود تخصصی)

تحت تأثیر خواص سیال قرار نمی‌گیرد

مستقل از دما، ویسکوزیته، چگالی و (در محدودیت‌هایی) رسانایی

یک بار با آب کالیبره می‌شود → برای سایر مایعات رسانا بدون اصلاحات اضافی قابل استفاده است

محدوده اندازه‌گیری وسیع

نسبت محدوده تا 1:100

سرعت متوسط را اندازه‌گیری می‌کند → تحت تأثیر پروفایل جریان (لایه ای/آشفتگی) قرار نمی‌گیرد

پاسخ سریع و خطی بودن بالا

بدون اینرسی مکانیکی → اندازه‌گیری جریان ضربانی آنی

تبدیل سیگنال خطی → خروجی مستقیم برای نمایش محلی یا انتقال از راه دور

معایب و محدودیت‌ها

با وجود مزایای آنها، EMF ها دارای معایبی هستند که استفاده از آنها را محدود می‌کند:

نمی‌تواند گازها، بخار یا مایعات با محتوای گاز بالا را اندازه‌گیری کند

محدود به سیالات رسانا (حداقل 10⁻⁵ S/cm) → برای آب مقطر، نفت یا حلال‌های آلی نامناسب است

محدودیت‌های دما و فشار به دلیل مواد آستر → نمی‌تواند سیالات با دمای بالا و فشار بالا را اندازه‌گیری کند

حساسیت به پروفایل جریان → به بخش‌های لوله مستقیم قبل/بعد از متر نیاز دارد

مستعد تداخل الکترومغناطیسی (EMI) → ممکن است در محیط‌های پر سر و صدا از نظر الکتریکی به محافظ نیاز داشته باشد

نتیجه

فلومترهای الکترومغناطیسی دقت، دوام و تطبیق پذیری بالایی را برای مایعات رسانا ارائه می‌دهند، اما با رسانایی سیال، دما و شرایط جریان محدود می‌شوند. پیشرفت‌های مداوم با هدف گسترش قابلیت کاربرد آنها، به ویژه در سیالات با رسانایی کم و محیط‌های شدید است.