Bahan dan Reka Bentuk Elektrod dalam meter Mag untuk Pengukuran Cecair
reka bentuk meter aliran magnet cecair
Elektrod biasanya melalui lapisan dalam saluran paip dan bersentuhan dengan cecair. Elektrod biasanya adalah bolt kepala bebola yang melalui bahan lapisan dalam dan akhirnya disambungkan ke bolt oleh plumbum elektrik. Oleh kerana sentuhan antara elektrod dan cecair, bahan elektrod mesti dipilih dengan teliti. Beberapa bahan yang digunakan ialah keluli tahan karat bukan magnetik (cecair menghakis), aloi platinum iridium, Monel, tantalum, titanium, zirkonium (untuk cecair menghakis), dan Hastelloy-C. Keluli tahan karat juga disyorkan untuk digunakan dalam mengukur lumpur, serta gabungan lapisan seramik dan elektrod.
Elektrod untuk meter aliran magnet dalam industri pulpa kertas
Dalam pulpa dan aplikasi lain, kertas atau bahan lain boleh berlanggar dengan elektrod dan menyebabkan bunyi. Menurut pengilang, menutup elektrod dengan seramik berliang boleh mengurangkan kesan ini.
Meter aliran buburan diperlukan. Disebabkan oleh sentuhan antara elektrod dan cecair, pelbagai kaedah telah digunakan untuk membersihkan elektrod. Sertakan:
• Mengelap (pengikis atau berus boleh melalui pusat elektrod untuk mengelap permukaan) (Rose dan Vass, 1995);
• Pencairan (memutuskan sambungan elektronik lain dan mengeluarkan mendapan pada permukaan elektrod dengan arus yang cukup besar);
• Pembersihan ultrasonik (menggunakan gelombang ultrasonik untuk menggetarkan elektrod dan menyebabkan peronggaan tempatan mencapai tujuan pembersihan);
• Elektrod mudah alih;
• Peluru seperti elektrod.
Kaedah memilih elektrod bersih mesti ditentukan berdasarkan ciri-ciri sedimen. Dalam kebanyakan kes, elektrod cenderung untuk membersihkan sendiri: apabila bendalir melalui elektrod, sedimen dihadkan, dan kekonduksian salutan pada permukaan dalaman instrumen boleh menjadi lebih rendah daripada kebanyakan cecair. Dalam sistem DC moden, impedans input boleh cukup besar untuk mengabaikan pengaruh sedimen. Walau bagaimanapun, impedans yang tinggi boleh menyebabkan bunyi haba dalam isyarat elektrod. Jadi, walaupun impedans tinggi bermakna tiada ralat sistematik, kebolehulangan instrumen akan berkurangan.
Medan magnet biasanya dihasilkan oleh satu set gegelung dan kuk magnet bertindan. Penggunaan kuasa biasa dahulu ialah 10~100 W, tetapi kini ia boleh mencecah serendah 0.5 W. Memandangkan penggunaan bateri tahan lama, penggunaan kuasa terendah boleh jauh lebih rendah daripada 0.5 W.
Akibat menggunakan pengujaan AC, isyarat aruhan bersama dihasilkan disebabkan oleh perubahan medan magnet dalam gelung yang dibentuk oleh gabungan plumbum elektrod dan bendalir. Rajah 7 menunjukkan plumbum yang dikonfigurasikan dengan buruk dan kawasan yang terhasil berkaitan dengan perubahan fluks magnet. Kawasan ini tidak perlu terlalu besar untuk menghasilkan isyarat yang setanding dengan isyarat lalu lintas. Isyaratnya adalah ortogon (dengan perbezaan fasa 90° daripada isyarat aliran), lebih kurang voltan Ortogon~2πfBA
Antaranya, f ialah kekerapan, B ialah keamatan aruhan magnet, dan A ialah kawasan gelung tindakan yang diunjurkan ke arah medan magnet. Sebagai contoh, jika f ialah 50 Hz, B ialah 0.02 T, dan A ialah 1cm2, voltan ortogon ialah lebih kurang 0.6 mV. Walau bagaimanapun, isyarat yang dihasilkan dengan bergerak pada kelajuan 5 m/s dalam saluran paip dengan diameter 0.1 m ialah 10 mV. Sudut fasa voltan ortogon menyimpang sebanyak 90 ° dan digunakan sebagai kehilangan besi dalam litar magnet, yang tidak boleh dikurangkan oleh reka bentuk mekanikal atau litar elektronik. Penggunaan pengujaan DC boleh menyelesaikan masalah ini dengan mengukur secara langsung isyarat aliran apabila medan magnet kekal malar untuk tempoh masa tertentu. Walau bagaimanapun, terdapat juga isu lain, yang memerlukan voltan yang besar untuk mengatasi kearuhan gegelung dengan cepat dan mewujudkan medan magnet, dan kemudian mengekalkan kestabilan untuk pengukuran aliran.
Pemasangan komponen tidak boleh menyebabkan saluran paip melebihi tekanan, dan ia mesti dipastikan bahawa saluran paip dipenuhi dengan cecair. Biasanya, apabila memasang bahagian paip pengukur, sambungan elektrod hendaklah berada pada satah mendatar untuk mengelakkan litar pintas elektrod apabila gelembung muncul di bahagian atas saluran paip.
Kebanyakan tiub pengukur diperbuat daripada keluli tahan karat, membolehkan medan magnet melaluinya. Tekanan maksimum yang boleh ditahan oleh sensor ialah 1000 bar.
Reka bentuk juga harus termasuk pilihan untuk digunakan dalam persekitaran yang keras dan berbahaya.
Rajah 6: Gegelung medan magnet dan kuk

Rajah 7: Hubungan antara medan magnet dan petunjuk isyarat
Pemancar meter aliran Mangetik (komponen kedua)
Pemancar meter aliran elektromagnet
Pada masa kini, banyak jenis pemancar aliran elektromagnet boleh mencapai fungsi yang diperlukan sebagai
meter aliran digital . Jenis komunikasi tahan lama yang digunakan ialah 50 Hz atau 60 Hz. Ini kerana bekalan kuasa utama ialah 50 Hz atau 60 Hz, dan pada frekuensi ini, medan magnet dan isyarat aliran juga kuat. Tetapi beberapa reka bentuk baharu biasa menggunakan gelombang persegi frekuensi rendah dengan mod berbeza, yang menyebabkan isyarat ortogon melemah sebelum isyarat aliran dikumpulkan. Jenis pengujaan gelombang persegi (DC excitation) yang dinyatakan di sini mungkin mempunyai banyak nama yang berbeza bergantung kepada pengeluar (Brobeil et al., 1993). Istilah 'jenis DC' harus digunakan dengan berhati-hati, kerana instrumen awal telah menggunakan jenis DC tetapi tidak berjaya. Dalam reka bentuk DC, kekuatan medan magnet agak kecil, tetapi bunyi elektronik dan kesan elektromekanikal dalam lumpur adalah sama seperti dalam reka bentuk AC. Oleh itu, instrumen DC yang direka bentuk terkini akan mempunyai modul kuasa tinggi khas untuk menyelesaikan masalah ini.
Bonfig et al. (1975) menerangkan salah satu reka bentuk DC pertama yang berjaya, dipanggil medan DC utama. Hafner (1985) menerangkan satu lagi sistem yang dipanggil switched DC, yang mempunyai fungsi seperti pengurangan hingar (perisai aktif dan pasif), aktiviti elektrokimia, sifar berkala penguat, pensampelan isyarat berbilang, frekuensi pemerolehan yang lebih tinggi (sehingga 123 Hz), penapisan digital, dan penggunaan litar analisis hingar aliran. Penggunaan penggunaan tenaga yang rendah dalam reka bentuk (dikurangkan kepada 1.5W, dengan saiz dan berat yang dikurangkan) memenuhi keperluan keselamatan yang wujud dan pemacu bateri. Kawalan mikropemproses juga menyediakan pengesanan diri, pampasan suhu, alat primer dan sekunder yang boleh ditukar ganti, dan fungsi interaktif. Di samping itu, elektrod juga menyediakan fungsi pemeriksaan pembumian dan tiub udara. Herzog et al. (1993) mengkaji reka bentuk DC suis dengan titik rujukan elektronik dalam satu kitaran dan membincangkan penggunaan elektrod ketiga dalam saluran paip separa penuh.

Rajah 8: Rajah Litar Penukaran Sistem AC
Isyarat keluaran biasanya 0~10mA atau 4~20mA. Ia boleh menyediakan dua hingga tiga tombol pelarasan julat untuk memenuhi bacaan julat penuh cecair pada kadar aliran 1~10m/s. Tetapi kini, mereka telah digantikan oleh teknologi mikropemproses. Dengan menggunakan instrumen pintar/pintar untuk melaraskan julat isyarat output secara automatik, ia mempunyai fungsi penghantaran digital dan julat yang lebih besar.
Rajah 8 menunjukkan gambarajah blok biasa bagi litar AC. Demodulator menghapuskan voltan ortogon melalui isyarat rujukan, dan litar AC memperoleh nisbah isyarat aliran kepada isyarat rujukan.
Gambar rajah blok dalam Rajah 9 (a) ialah kaedah biasa yang diguna pakai dalam sistem DC. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 9 (b), pensampelan pada masa τn, τn+1, dan τn+2 menguatkan hanyutan garis dasar bagi isyarat gelombang persegi yang disebabkan oleh kesan elektrokimia dan kesan lain, jadi jelas munasabah untuk menggunakan tiga titik pensampelan.
Hanyut sifar mungkin muncul dalam sesetengah instrumen, tetapi ia biasanya lemah. Ia mungkin disebabkan oleh ketidakupayaan untuk menekan sepenuhnya voltan yang tidak dijangka, terutamanya voltan ortogon. Walaupun kaedah cut-off diguna pakai pada kadar aliran rendah, sistem DC mendakwa dapat menyelesaikan masalah sifar drift pada masa ini, tetapi ini sukar untuk disahkan. Potongan trafik yang rendah biasanya dihadkan kepada 1% daripada julat had atas (Ginesi dan Annarummo, 1994) atau mungkin lebih rendah.
Ketidakpastian keseluruhan penukar ialah 0.2% untuk pelbagai voltan utama, isyarat ortogon, turun naik suhu, dll. Ia juga boleh mengukur isyarat aliran mikro dengan ketepatan yang rendah.

Rajah 9: Gambar rajah skema litar pemancar untuk sistem DC
(a) Laluan; (b) Isyarat ukuran
Penukar meter aliran magnet komersial akan menyediakan:
- Masa tindak balas arahan ialah 0.1 s;
- Nisbah julat: maksimum 1000:1;
- Julat aliran: 0.005~113000 m³/j selang;
- Isipadu arus lebih nadi unit: 0.01~10L/nadi.
Ciri-ciri yang disediakan oleh pengilang termasuk:
- Kabel dua fasa dengan keselamatan sedia ada digunakan untuk bekalan kuasa dan penghantaran isyarat penderia;
- Realisasikan penghantaran isyarat digital dengan memodulasi isyarat analog melalui komunikasi;
- Perlindungan antara komponen, perlindungan IP65 untuk penukar;
- Kekerapan dwi (lihat Rajah 10) bermanfaat untuk kedua-dua frekuensi tinggi dan rendah: memproses isyarat secara berasingan sebelum penggabungan frekuensi akan menghasilkan kestabilan aliran rendah dan hingar rendah;

Rajah 10: Gambarajah skematik litar kerja dwi frekuensi
(rujukan dibenarkan oleh Yokogawa Europe BV)
- Penghantaran bebas gangguan;
- Semak sendiri atau tingkatkan data pengesanan;
- Pengesan trafik udara, menggunakan elektrod untuk mengesan status trafik udara dan membunyikan penggera (Ginesi dan Annarummo, 1994);
- Elektrod pembumian;
- Pengesanan pencemaran elektrod utama;
- Ukur bendalir dua arah menggunakan litar yang sesuai;
- Pelarasan julat automatik.
Litar bersepadu khusus aplikasi (ASIC) boleh menyediakan fungsi seperti sistem pemeriksaan automatik untuk mengesan aliran terbalik bendalir dan kerosakan lain, penggera, julat dwi, dan beberapa komunikasi antara muka (Vass, 1996).
Meter aliran magnet Penentukuran dan operasi
Bengkel penentukuran meter aliran elektromagnet siri SHD
Disebabkan oleh perbezaan antara instrumen semasa proses pembuatan meter aliran, meter aliran elektromagnet perlu ditentukur, yang biasanya dilakukan oleh pengeluar meter aliran. Sebagai contoh, pengeluar meter aliran magnet menyediakan instrumen standard dengan 13 titik penentukuran, yang biasanya dirujuk sebagai penentukuran basah. Penentukuran kering merujuk kepada penentukuran meter aliran elektromagnet dengan mengukur medan magnet untuk memperoleh isyarat bendalir. Hubungan antara medan magnet pada titik tertentu dan semua julat instrumen tidak semudah persamaan (12.2), yang bermaksud bahawa sebarang penentukuran kering semasa harus dirawat dengan berhati-hati.
Operasi meter aliran elektromagnet tidak boleh dipengaruhi oleh kekonduksian bendalir, jadi kekonduksian bendalir hendaklah sama di seluruh kawasan meter alir. Dengan mengandaikan bahawa kekonduksian cukup besar untuk menjadikan galangan keluaran komponen utama sekurang-kurangnya dua susunan magnitud lebih kecil daripada galangan input komponen sekunder. Selain itu, perubahan ketara dalam kekonduksian boleh menyebabkan ralat titik sifar dalam meter aliran elektromagnet AC. Walaupun sesetengah orang percaya bahawa jenis nadi DC tidak terjejas oleh perubahan dalam kekonduksian di atas ambang tertentu (Ginesi dan Annarummo, 1994), satu pengeluar masih memegang pandangan yang bertentangan, mempercayai bahawa jenis AC harus digunakan untuk mengukur aliran dwiarah, lumpur, cecair kekonduksian rendah, dan aliran tidak seragam dengan kekonduksian yang cepat berubah. Bagaimanapun, pembangunan berterusan jenis DC akan memastikan ia sama sesuai untuk situasi di atas.
Galangan keluaran komponen boleh lebih kurang dinyatakan sebagai
R≈1/dσ(Ω)
Di mana d ialah diameter elektrod dan σ ialah kekonduksian.
Impedans tipikal instrumen dengan diameter elektrod 0.01m boleh didapati daripada persamaan (3), seperti ditunjukkan dalam Jadual 2.
Table2
Output resistance of instrument measuring tube
with electrode diameter of 0.01m
|
|
Liquid conductivity
|
Resistance
|
S/m
|
μS/ cm
|
Ω
|
The best electrolyte
|
About 10²
|
About 10⁶
|
1
|
Seawater
|
About 4
|
About 4×10⁴
|
25
|
Tap-water
|
About 10⁻²
|
About 10²
|
10000
|
Pure water
|
4×10⁻⁶
|
4×10⁻²
|
25 000 000
|
Komponen sekunder biasa dengan impedans input 20 × 10⁶/Ω boleh memadankan kekonduksian tiga cecair pertama dalam Jadual 2, tetapi tidak boleh sepadan dengan yang terakhir. Pengilang akan mengehadkan nilai minimum kekonduksian untuk instrumen saiz tertentu. Sebagai contoh, untuk elektrod dengan diameter 25~100mm, ia boleh diterima untuk mempunyai kekonduksian serendah 20 μS/cm, tetapi sekurang-kurangnya satu pengeluar boleh memberikan pengurangan kekonduksian sebanyak 0.05 μS/cm.
Disebabkan oleh gangguan kesinambungan elektrik dan keseragaman kekonduksian, serta ketidakpastian objek yang diukur, kehadiran gas dalam bendalir akan menyebabkan ralat. Meter aliran harus beroperasi dalam keadaan di mana faktor ini boleh diabaikan.

Meter aliran magnet adalah mengukur kadar aliran air laut
Di manakah meter aliran elektromagnet digunakan?
Meter aliran elektromagnet digunakan secara meluas dalam pengukuran aliran cecair. Ia amat sesuai untuk sebarang cecair konduktif dan hampir selalu berjaya dalam penggunaannya. Seorang pakar perindustrian pernah berkata bahawa satu-satunya masalah yang dihadapinya ialah mengukur gula tepung terhablur, dan sebab kegagalan itu mungkin masalah cecair atau ketidakserasian. Jika ia digunakan untuk mengukur aliran dua fasa atau berbilang fasa, di mana komponen berterusan mesti konduktif, isyarat dijana oleh halaju komponen tersebut. Jika ia digunakan pada logam cecair, prinsip fizikalnya akan menjadi lebih kompleks.

Magmeter sangat sesuai untuk sebarang cecair konduktif
Aplikasi meter aliran elektromagnet termasuk cecair likat, bahan kimia menghakis, buburan kasar, dan cecair operasi dengan keupayaan permulaan dan penutupan, tetapi tiub aliran harus penuh (sesetengah pengeluar menyediakan model yang boleh mengukur aliran tiub bukan penuh), dan elektrod tidak boleh litar pintas oleh buih (Ginesi dan Annarummo, 1994). Jika boleh, saluran paip pengukur hendaklah mengalir ke atas pada masa ini. Jika ia adalah saluran paip mendatar, elektrod hendaklah dalam arah diameter mendatar. Jika instrumen dipasang pada kedudukan yang lebih rendah dalam saluran paip, ia mesti dipantau untuk kemungkinan lumpur atau cecair lain melekat pada elektrod. Lampiran mempunyai kekonduksian yang berbeza daripada sifat bendalir dan boleh membentuk lapisan separa konduktif untuk menukar diameter dalaman dan panjang instrumen. Jika kelajuan instrumen dikekalkan melebihi 2~3m/s, kebarangkalian pemendapan akan berkurangan. Elektrod berbentuk kon juga boleh mengurangkan pemendapan dan sistem pembersihan elektrod boleh digunakan. Cecair bukan Newtonian boleh mengubah tindak balas. Lumpur kalis haus boleh menyebabkan lapisan haus berhampiran selekoh dalam saluran paip, dan perlindungan saluran paip boleh mengurangkan haus. Bendalir yang digunakan untuk pembersihan mestilah serasi dengan bendalir kerja. Aditif juga boleh menyebabkan kekonduksian tidak sekata.
Meter aliran magnetik mengukur cecair yang menghakis Teknologi insentif komunikasi sekali lagi sesuai untuk mengukur penggunaan lumpur yang membawa sejumlah besar gas. Buburan ini tidak sekata, dengan sejumlah besar zarah pepejal bersaiz tidak teratur atau kecenderungan untuk membentuk ketulan lumpur, disertai dengan aliran berdenyut. Kira-kira 15% daripada aliran perindustrian mempunyai keadaan ini, termasuk pulpa dan mortar. Dalam aplikasi ini, teknologi nadi DC secara beransur-ansur menjadi pilihan penting untuk menggantikan teknologi AC.
Dalam meter aliran baharu, kesan gangguan frekuensi radio (RFI) akan dihapuskan. Mengikut arahan pengilang, kabel isyarat mesti dilindungi dan dibumikan. Rose dan Vass (1995) membincangkan aplikasi teknologi meter alir elektromagnet dalam proses perindustrian yang lebih sukar:
kimia:
· asid,
alkali ,
polimer , losyen dan larutan getah
Farmaseutikal:
· salutan semburan, perasa, produk perubatan dan kesihatan
Perlombongan dan mineral:
· buburan bijih besi, pirit, magnetit, pirit, kuprum, alumina
Makanan dan minuman:
· bir, soda, ubat gigi, susu, ais krim, gula,
jus Air dan sisa:
· air,
air kumbahan , kumbahan, enap cemar, cecair penghadaman

Aliran air sisa diukur dengan magmeter
Pulpa dan kertas:
· cecair hitam dan putih, bahan mentah perang, bahan kimia peluntur, bahan tambahan
Loji pemprosesan bahan api nuklear:
·cecair radioaktif dan bukan radioaktif (Finlayson, 1992)
Laporan literatur terkini mengenai permohonan termasuk:
·Boleh digunakan untuk menangani masalah dalam aliran bismut plumbum cecair (Kondo dan Takahashi, 2005);
· Pantau prestasi pam (Anon, 2002);
·Pengukuran aliran buburan menggunakan elektrod kapasitif (Okada et al., 2003);
·Memantau air sisa (Kwietniewski dan Mizstka Kruk, 2005);
·Pembuangan sampah berterusan: paip penapisan, paip tiupan, dan paip kitar semula (Okada dan Nishimura, 2000);
· Aliran penggerudian (Arnold dan Molz, 2000);
·Pengukuran ketepatan pengeluaran alkilat dan asid sulfurik (Dunn et al., 2003).
Untuk senarai ini, sanga, simen, buburan (melelas), reagen cas relau dan aplikasi khas seperti kelajuan ultra-rendah, pengangkutan transaksi, cecair dengan pengesanan wap, cecair relau letupan, batching dan cecair menghakis mungkin juga perlu ditambah.
Di bawah keadaan pengukuran frekuensi tinggi (120 ukuran sesaat), meter aliran AC boleh mengukur kadar aliran nadi pam.
Sesetengah pengeluar menyediakan meter aliran elektromagnet dengan dimensi 2~25mm untuk menyukat susu. Pengilang juga menyediakan instrumen saiz khusus mereka sendiri untuk digunakan dalam kebersihan dan produk kimia harian, yang boleh digunakan dalam proses pengeluaran besar-besaran berkelajuan tinggi dengan kadar kebolehulangan sehingga 0.2%.
Apakah kelebihan menggunakan meter aliran elektromagnet?
1. Teori mencadangkan bahawa tindak balas meter aliran elektromagnet adalah linear (kecuali pengaruh taburan halaju aliran yang berbeza), dan satu-satunya sebab mengapa instrumen tidak boleh memaparkan aliran sifar ialah hanyut sifar. Ini adalah salah satu daripada beberapa instrumen yang boleh mencapai fungsi sedemikian, tetapi ia juga telah dinilai secara tidak adil kerana hanyut sifar masih boleh diperhatikan. Reka bentuk moden sering menggunakan pemotongan julat aliran rendah untuk mengelakkan isu ini.
2. Aliran yang tidak boleh dihalang adalah yang paling berharga, terutamanya apabila bendalir mengandungi pepejal atau apabila melalui halangan boleh merosakkan saluran aliran.
Meter aliran magnet Reka bentuk lubang penuh memastikan aliran tidak dapat dihentikan
3. Tiada bahagian boleh alih.
4. Kepekaan komponen paip hulu adalah setanding dengan meter aliran lain, hanya lebih lemah daripada meter aliran isipadu,
meter aliran Coriolis , atau
meter aliran ultrasonik dengan dua atau lebih pancaran bunyi.
Apakah keburukan menggunakan meter aliran elektromagnet.
Kelemahan utamanya ialah ia terhad kepada mengukur cecair konduktif. Walaupun makmal mempunyai reka bentuk untuk cecair bukan konduktif (minyak pengubah atau diesel), hanya satu atau dua reka bentuk komersial telah mencuba dalam hal ini.
Untuk satu tempoh masa, sesetengah orang percaya bahawa kepekaan terhadap gangguan huluan adalah kelemahan, tetapi ini boleh menjadi salah satu kekuatannya. Berbanding dengan meter aliran elektromagnet, hanya beberapa meter aliran kurang terjejas oleh pengagihan halaju aliran hulu semasa operasi. Satu lagi kelemahan yang sering disebut ialah hanyut sifar, kerana reka bentuk awal didapati menghasilkan ralat yang ketara pada kadar aliran yang sangat rendah. Sekali lagi, perlu diingatkan bahawa tiada meter aliran boleh digunakan di luar julat atau pada kadar aliran yang lebih rendah daripada yang mungkin. Malah, sekurang-kurangnya satu meter aliran elektromagnet komersial menuntut nisbah julat 1000:1.