تحليل متعمق لمبدأ مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي: لماذا تعتبر "كلاسيكية" قياس التدفق؟

في مجال قياس التدفق الصناعي الواسع، تمكن مقياس التدفق الكهرومغناطيسي من حجز مكانة "ملك الكلاسيكيات" بحزم، وذلك بفضل دقته العالية وموثوقيته العالية وقابليته للتطبيق الواسعة. سواء كانت مياه الصنبور المتدفقة، أو مياه الصرف الصناعي المتصاعدة، أو الملاط الكيميائي المعقد، يمكن رؤية وجوده في كل مكان. 

ولكن هل تساءلت يومًا: كيف يمكن لأداة ليس لديها أجزاء متحركة بالداخل أن "تلتقط" بدقة معدل تدفق السوائل؟ اليوم، سنزيل هذا الالتباس ونتعمق في مبدأ عمل مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي، ونقدر كيف قامت شركة Reder Automatic Control (Jiangsu) Co., Ltd.، من خلال فهم عميق لهذا المبدأ، بتطوير حلول قياس تدفق متميزة.

أولاً: القانون الأساسي: قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي 

ينبع المبدأ الأساسي لمقاييس التدفق الكهرومغناطيسي من قانون الحث الكهرومغناطيسي الذي اكتشفه مايكل فاراداي في عام 1831. بعبارات بسيطة، هو: عندما يتحرك موصل عبر مجال مغناطيسي أثناء قطع خطوط القوة المغناطيسية، ستتولد قوة دافعة كهربائية حثية عند طرفي الموصل. 

يمكننا أن نتخيلها كمولد بسيط: يدور الملف (الموصل) في المجال المغناطيسي، ويقطع خطوط القوة المغناطيسية، وبالتالي يولد الكهرباء. 

إذن، كيف يمكن تطبيق هذا القانون على قياس السوائل؟ 

النقطة الأساسية هي أن السائل الذي يتم اختباره يجب أن يكون موصلاً (بموصلية كهربائية تزيد عادة عن 5 ميكرو سيمنز/سم). بهذه الطريقة، يصبح السائل المتدفق نفسه هو "الموصل المتحرك".

ثانيًا: مبدأ العمل: "رقصة أنيقة" بين المجال المغناطيسي والسائل 

يتكون مقياس التدفق الكهرومغناطيسي بشكل أساسي من أنبوب قياس، وزوج من ملفات الإثارة وزوج من الأقطاب الكهربائية. 

تأسيس المجال المغناطيسي: بعد تنشيط ملف الإثارة، سيتولد مجال مغناطيسي مستقر بقوة B داخل أنبوب القياس. اتجاه هذا المجال المغناطيسي عمودي على اتجاه تدفق السائل. 

السائل كـ "موصل" يقطع خطوط المجال المغناطيسي: عندما يتدفق السائل الموصل عبر هذا المجال المغناطيسي بسرعة V، فإنه "يقطع" باستمرار خطوط المجال المغناطيسي. 

توليد قوة دافعة كهربائية حثية: وفقًا لقانون فاراداي، في هذه المرحلة، ستتولد قوة دافعة كهربائية حثية E في الاتجاه العمودي على المجال المغناطيسي واتجاه تدفق السائل. يتم التقاط إشارة الجهد الضعيفة هذه بدقة بواسطة الأقطاب الكهربائية المثبتة على جانبي جدار أنبوب القياس. 

اشتقاق معدل التدفق: تتناسب القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة E (إشارة الجهد) مع شدة الحث المغناطيسي B، ومتوسط سرعة تدفق السائل V، وعرض (القطر الداخلي D) لأنبوب القياس. يمكن تبسيط العلاقة على النحو التالي: E = K × B × D × V
هنا، K هو ثابت.

نظرًا لأن شدة الحث المغناطيسي B وقطر الأنبوب D معروفان، فإن الجهد المقاس E يعكس بشكل مباشر متوسط سرعة تدفق السائل V. ومعدل التدفق الحجمي Q = سرعة التدفق (V) × مساحة المقطع العرضي للأنبوب (S). لذلك، يمكن للمعالج الموجود داخل الأداة حساب معدل التدفق الحجمي اللحظي على الفور. 

تكمن الميزة الرئيسية في حقيقة أن نتيجة القياس تعتمد فقط على متوسط سرعة تدفق السائل، وهي مستقلة عن درجة حرارة السائل وضغطه وكثافته ولزوجته! هذا هو بالضبط السبب الأساسي وراء امتلاك مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي لدقة عالية للغاية عند قياس السوائل المعقدة.

ثالثًا: ما وراء النظرية: كيف يمكن لأتمتة معدات Red تحويل المبادئ إلى أداء متميز؟ 

الفهم العميق للمبادئ هو الأساس، ولكن كيفية معالجة التحديات في التطبيقات العملية بناءً على ذلك هو ما يقيس حقًا القوة التقنية للعلامة التجارية. أظهرت أتمتة معدات Red خبرتها التقنية العميقة في الجوانب التالية: 

1. "تقنية الإثارة الذكية" المتقدمة

يستخدم مقياس التدفق الكهرومغناطيسي التقليدي إثارة تردد الطاقة، والتي تكون عرضة للتقلبات في طاقة التيار الكهربائي والتدخل من ضوضاء السوائل. يعتمد مقياس التدفق الكهرومغناطيسي ذاتي التحكم من Reder بشكل عام على تقنية الإثارة مزدوجة التردد ذات الموجة المربعة منخفضة التردد أو الإثارة متعددة الترددات القابلة للبرمجة. من خلال التبديل الذكي لتردد الإثارة بواسطة المعالج الدقيق، لا يمكنه فقط استقطاب الجهد بشكل فعال (حل مشكلة استقطاب القطب الكهربائي للإثارة DC)، ولكن يمكنه أيضًا الاستجابة بسرعة للتغيرات في مجال التدفق. عند قياس الملاط ولب الورق وما إلى ذلك، والتي تحتوي على جزيئات صلبة أو ألياف، فإنها تتمتع بقدرة قوية للغاية على مقاومة التداخل، مما يضمن استقرار ودقة القياس. 

2. تقنية تثبيت "نقطة الصفر الحقيقية"

يعد انحراف نقطة الصفر مشكلة مستمرة تؤثر على الاستقرار طويل الأجل لمقاييس التدفق الكهرومغناطيسي. في تصميم منتج Red Equipment Automation، من خلال دائرة أخذ عينات إشارة فريدة وخوارزمية تصفية رقمية، فهي قادرة على تمييز وإزالة الإشارات الخاطئة التي يتم إدخالها عن طريق تلوث القطب الكهربائي، والضوضاء الكهروكيميائية للسائل، وما إلى ذلك، مما يضمن استقرار "نقطة الصفر الحقيقية". حتى في الظروف ذات التدفق المنخفض للغاية أو الوسائط غير النظيفة، يمكنها توفير بيانات قياس موثوقة. 

3. تصميم الأقطاب الكهربائية والبطانة المستهدفة

بناءً على المبدأ، يعتبر القطب الكهربائي هو "جامع" الإشارة، والبطانة هي "طبقة الحماية" للإشارة. تقدم Red Instrument Automation مجموعة متنوعة من مواد الأقطاب الكهربائية مثل الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، وسبائك Hastelloy، والتيتانيوم، والتنتالوم، وما إلى ذلك، بالإضافة إلى خيارات بطانة مختلفة مثل مطاط البولي يوريثين، ومطاط الكلوروبرين، و PTFE، و PFA، وما إلى ذلك. يضمن هذا إمكانية جمع الإشارة بشكل واضح ومستقر في أي وسط تآكل أو كشط أو لاصق، ويمكن للبطانة توفير حماية طويلة الأجل، مما يزيد من مزايا المبدأ.

رابعًا: المزايا والسيناريوهات التطبيقية الفريدة الناتجة عن المبدأ 

بسبب مبدأ عملها الصلب، يمتلك مقياس التدفق الكهرومغناطيسي مزايا لا يمكن الاستغناء عنها: 

لا توجد أجزاء متحركة، الحد الأدنى من فقدان الضغط: تأثير ضئيل على حالة التدفق، وتأثير ممتاز لتوفير الطاقة. 

دقة قياس عالية وخطية ممتازة: تبلغ الدقة ضمن النطاق الكامل عادةً ±0.5% أو حتى أعلى. 

نطاق تطبيق واسع: طالما تم استيفاء الحد الأدنى من الموصلية، فيمكنه قياس التدفق ثنائي الطور السائل الصلب، والوسائط المسببة للتآكل، والملاط، وما إلى ذلك. 

لذلك، تم تطبيقه على نطاق واسع في صناعات مثل معالجة المياه، والهندسة الكيميائية، والأدوية، والأغذية، والمعادن، والتعدين. على سبيل المثال، في أنظمة إمدادات المياه البلدية، أصبح مقياس التدفق الكهرومغناطيسي ذاتي التحكم من redware، بدقته العالية وعمره الطويل، ضمانًا موثوقًا به لتسوية التجارة؛ في الصناعة الكيميائية، يضمن تصميمه المقاوم للتآكل التشغيل المستقر في ظل الظروف القاسية.

الخلاصة

إن مبدأ مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي هو مظهر مثالي لقوانين الفيزياء العظيمة في الممارسة الصناعية. إنه بسيط وأنيق، ولكن تحويله إلى منتج صناعي مستقر ودقيق وموثوق به يتطلب بحثًا تقنيًا مستمرًا وتحسينًا للعملية من قبل شركات مثل Hongqi Automation. 

اختيار Red Equipment Automation يعني اختيار الاحترام العميق للمبادئ والسعي الدائم للجودة. نحن لا نقدم المنتجات فحسب، بل نقدم أيضًا رؤى وحلول متعمقة بناءً على المبادئ الأساسية.