Nguyên lý hoạt động của đồng hồ đo lưu lượng điện từ (Electromagnetic Flow Meter)

Đồng hồ đo lưu lượng điện từ là đồng hồ đo lưu lượng thể tích được sử dụng lý tưởng cho các ứng dụng nước thải và các ứng dụng khác bị sụt áp thấp và có độ dẫn chất lỏng thích hợp.

Thiết bị này không có bộ phận chuyển động nào và không thể hoạt động với hydrocarbon và nước cất. Loại này cũng dễ bảo trì.

Nguyên lý của Đồng hồ đo lưu lượng điện từ

Dựa trên định luật cảm ứng điện từ Faraday

Theo nguyên tắc này, khi chất dẫn điện đi qua từ trường B, điện áp E được tạo ra tỷ lệ với vận tốc v của lưu chất, mật độ của từ trường và chiều dài của chất dẫn.

Trong máy đo lưu lượng điện từ, một dòng điện được đặt vào cuộn dây được gắn bên trong hoặc bên ngoài thân máy đo để tạo ra từ trường. Chất lỏng chảy qua đường ống đóng vai trò là chất dẫn điện và điều này tạo ra một điện áp tỷ lệ thuận với tốc độ dòng chảy trung bình

Điện áp này được nhận bởi các điện cực được gắn trong thân máy đo và được gửi đến một máy phát (transmitter) để tính toán lưu lượng thể tích dựa trên kích thước ống

Về mặt toán học, chúng ta có thể tuyên bố luật Faraday là

E tỉ lệ với V x B x L

E là điện áp được tạo ra trong một chất dẫn điện, V là vận tốc của chất dẫn điện, B là cường độ từ trường và L là chiều dài của chất dẫn điện].

Điều rất quan trọng là lưu lượng chất lỏng cần đo bằng máy đo lưu lượng từ phải dẫn điện. Định luật Faraday chỉ ra rằng điện áp tín hiệu (E) phụ thuộc vào tốc độ chất lỏng trung bình (V), chiều dài của chất dẫn điện (D) và cường độ từ trường (B). Do đó từ trường sẽ được thiết lập trong mặt cắt ngang của ống.

Về cơ bản khi chất lỏng dẫn điện chảy qua từ trường, điện áp cảm ứng được sinh ra. Để đo điện áp được tạo ra này (tỷ lệ thuận với vận tốc của chất lỏng chảy), hai điện cực thép không gỉ được sử dụng được gắn đối diện nhau.

Hai điện cực được đặt bên trong đồng hồ đo lưu lượng sau đó được kết nối với một mạch điện tử tiên tiến có khả năng xử lý tín hiệu. Tín hiệu được xử lý được đưa vào bộ vi xử lý tính toán lưu lượng thể tích của chất lỏng.

Công thức đo lưu lượng điện từ:

Máy đo lưu lượng điện từ sử dụng định luật cảm ứng điện từ Faraday để thực hiện đo lưu lượng.

Định luật Faraday, quy định rằng, bất cứ khi nào một chất dẫn điện có chiều dài "L", di chuyển với vận tốc "V" vuông góc với từ trường "B", Một sức điện động cảm ứng được sinh ra theo hướng vông góc, theo công thức

e = BLV (phương trình 1)

Trong đó

  • B = Mật độ từ thông (Wb / m2)
  • L = chiều dài chất dẫn điện (m)
  • V = Vận tốc của chất dẫn điện (m/s)

Lưu lượng thể tích Q được tính theo công thức

Q = (πd2 / 4) * V (phương trình 2)

Trong đó:

  • d = đường kính của ống
  • V = vận tốc trung bình của dòng chảy (trường hợp này là vận tốc chất dẫn điện)

Từ phương trình 1

V = e / BL

Q = πd2e / 4BL

Q = Ke

Trong đó K là hằng số (K = πd2/ 4BL)

Do đó, lưu lượng thể tích tỉ lệ với sức điện động cảm ứng e. Trong các ứng dụng thực tế, chúng ta phải nhập gjá trị hằng số K trong máy đo lưu lượng từ có sẵn trong Catalogue/ hướng dẫn sử dụng của nhà cung cấp.

Hạn chế của lưu lượng kế điện từ

  1. Chất được đo phải dẫn điện. Do đó, nó không thể được sử dụng để đo tốc độ dòng khí và hơi nước, các sản phẩm dầu mỏ và các chất lỏng tương tự có độ dẫn rất thấp.
  2. Để làm cho đồng hồ không nhạy cảm với các biến đổi trong điện trở của chất lỏng, điện trở hiệu dụng của chất lỏng giữa các điện cực không được vượt quá 1% trở kháng của mạch ngoài.
  3. Vì đồng hồ luôn đo tốc độ thể tích, nên thể tích của bất kỳ chất lơ lửng nào trong chất lỏng sẽ được tính toán vào
  4. Để tránh mọi rắc rối gây ra bởi không khí bị cuốn vào, khi ống dòng được lắp đặt trong đường ống nằm ngang, các điện cực phải nằm trên đường kính ngang.
  5. Vì việc kiểm tra điểm 0 (zero check)  chỉ có thể được thực hiện bằng cách dừng dòng chảy, nên cần có van cách ly và có thể cần phải van cách lý và đường pypass để bỏ qua lưu lượng kế khi zero check
  6. Khi các van điều chỉnh lắp ở trươc lưu lượng kế, cần đảm bảo lưu chất chảy đầy (full) trong đường ống.

Cảm ơn bạn đã đọc bài chia sẻ

Chúc bạn thành công

Chịu trách nhiệm nội dung

Tâm Mr.

Kỹ sư Cơ điện tử

huutam@pretem.com

Nếu bài viết hữu ích, Hãy nhấn nút chia sẻ bên dưới