Analisi approfondita del principio dei flussometri elettromagnetici: perché sono i "classici" della misurazione del flusso?

Nel vasto campo della misurazione industriale del flusso, il flussometro elettromagnetico ha saldamente mantenuto la posizione di "re dei classici" grazie alla sua alta precisione, all'alta affidabilità e all'ampia applicabilità. Che si tratti di acqua di rubinetto impetuosa, di acque reflue industriali in piena espansione o di complesse sospensioni chimiche, la sua presenza è visibile ovunque. 

Ma ti sei mai chiesto: come può uno strumento senza parti in movimento all'interno "catturare" con precisione la portata dei fluidi? Oggi, faremo chiarezza sulla confusione e approfondiremo il principio di funzionamento dei flussometri elettromagnetici, e apprezzeremo come Reder Automatic Control (Jiangsu) Co., Ltd., attraverso una profonda comprensione di questo principio, abbia sviluppato soluzioni di misurazione del flusso eccezionali.

I. Legge fondamentale: legge di induzione elettromagnetica di Faraday 

Il principio fondamentale dei flussometri elettromagnetici deriva dalla legge di induzione elettromagnetica scoperta da Michael Faraday nel 1831. In parole povere, è: quando un conduttore si muove attraverso un campo magnetico tagliando le linee di forza magnetiche, una forza elettromotrice indotta verrà generata alle due estremità del conduttore. 

Possiamo immaginarlo come un semplice generatore: la bobina (conduttore) ruota nel campo magnetico, tagliando le linee di forza magnetiche, generando così elettricità. 

Quindi, come può questa legge essere applicata alla misurazione dei fluidi? 

Il punto chiave è che il fluido in esame deve essere conduttivo (con una conduttività elettrica tipicamente superiore a 5 μS/cm). In questo modo, il fluido che scorre stesso diventa il "conduttore in movimento".

II. Principio di funzionamento: una "danza elegante" tra campo magnetico e fluido 

Un flussometro elettromagnetico è composto principalmente da un tubo di misura, una coppia di bobine di eccitazione e una coppia di elettrodi. 

Stabilire il campo magnetico: dopo che la bobina di eccitazione è stata alimentata, un campo magnetico stabile con una forza di B verrà generato all'interno del tubo di misura. La direzione di questo campo magnetico è perpendicolare alla direzione del flusso del fluido. 

Fluido come "conduttore" che taglia le linee del campo magnetico: quando il fluido conduttivo scorre attraverso questo campo magnetico a una velocità V, sta continuamente "tagliando" le linee del campo magnetico. 

Generazione di forza elettromotrice indotta: secondo la legge di Faraday, a questo punto, una forza elettromotrice indotta E verrà generata nella direzione perpendicolare al campo magnetico e alla direzione del flusso del fluido. Questo debole segnale di tensione viene precisamente catturato dagli elettrodi installati su entrambi i lati della parete del tubo di misura. 

Derivare la portata: la forza elettromotrice indotta E (segnale di tensione) generata è proporzionale all'intensità di induzione magnetica B, alla velocità media del flusso V del fluido e alla larghezza (diametro interno D) del tubo di misura. La relazione può essere semplificata come: E = K × B × D × V
Qui, K è una costante.

Poiché l'intensità di induzione magnetica B e il diametro del tubo D sono noti, la tensione misurata E riflette direttamente la velocità media del flusso V del fluido. E la portata volumetrica Q = velocità del flusso (V) × area della sezione trasversale del tubo (S). Pertanto, il processore all'interno dello strumento può calcolare istantaneamente la portata volumetrica istantanea. 

Il vantaggio chiave risiede nel fatto che il risultato della misurazione dipende esclusivamente dalla velocità media del flusso del fluido ed è indipendente dalla temperatura, dalla pressione, dalla densità e dalla viscosità del fluido! Questo è precisamente il motivo fondamentale per cui i flussometri elettromagnetici possiedono un'accuratezza estremamente elevata quando misurano fluidi complessi.

III. Oltre la teoria: come può Red Equipment Automation trasformare i principi in prestazioni eccezionali? 

Una profonda comprensione dei principi è il fondamento, ma come affrontare le sfide nelle applicazioni pratiche basate su questo è ciò che misura veramente la forza tecnica di un marchio. Red Equipment Automation ha dimostrato la sua profonda competenza tecnica nei seguenti aspetti: 

1. Tecnologia di "eccitazione intelligente" avanzata

Il flussometro elettromagnetico tradizionale utilizza l'eccitazione a frequenza di rete, che è suscettibile alle fluttuazioni della rete elettrica e alle interferenze del rumore del fluido. Il flussometro elettromagnetico autocontrollato di Reder adotta generalmente l'eccitazione a onda quadra a bassa frequenza a doppia frequenza o la tecnologia di eccitazione multifrequenza programmabile. Attraverso la commutazione intelligente della frequenza di eccitazione da parte del microprocessore, può non solo polarizzare efficacemente la tensione (risolvere il problema della polarizzazione degli elettrodi dell'eccitazione in corrente continua), ma anche rispondere rapidamente ai cambiamenti nel campo di flusso. Quando si misurano sospensioni, polpa di carta, ecc., che contengono particelle solide o fibre, ha una capacità anti-interferenza estremamente forte, garantendo la stabilità e l'accuratezza della misurazione. 

2. Tecnologia di stabilizzazione del "punto zero reale"

La deriva del punto zero è un problema persistente che influisce sulla stabilità a lungo termine dei flussometri elettromagnetici. Nella progettazione del prodotto di Red Equipment Automation, attraverso un circuito di campionamento del segnale unico e un algoritmo di filtraggio digitale, è in grado di distinguere ed eliminare i falsi segnali introdotti dalla contaminazione degli elettrodi, dal rumore elettrochimico del fluido, ecc., garantendo la stabilità del "punto zero reale". Anche in condizioni con flusso estremamente basso o mezzi non puliti, può fornire dati di misurazione affidabili. 

3. Progettazione mirata di elettrodi e rivestimenti

In base al principio, l'elettrodo è il "collettore" del segnale e il rivestimento è lo "strato protettivo" del segnale. Red Instrument Automation offre una varietà di materiali per elettrodi come acciaio inossidabile 316L, lega Hastelloy, titanio, tantalio, ecc., nonché varie opzioni di rivestimento come gomma poliuretanica, gomma cloroprenica, PTFE, PFA, ecc. Ciò garantisce che la raccolta del segnale possa essere chiara e stabile in qualsiasi mezzo corrosivo, abrasivo o adesivo e che il rivestimento possa fornire una protezione a lungo termine, massimizzando i vantaggi del principio.

IV. Vantaggi unici e scenari applicativi derivanti dal principio 

È proprio grazie al suo solido principio di funzionamento che il flussometro elettromagnetico possiede vantaggi insostituibili: 

Nessuna parte in movimento, minima perdita di pressione: scarso impatto sullo stato del flusso, eccellente effetto di risparmio energetico. 

Elevata precisione di misurazione ed eccellente linearità: la precisione nell'intero intervallo è tipicamente ±0,5% o anche superiore. 

Ampia gamma di applicazioni: purché venga soddisfatta la conduttività minima, può misurare il flusso bifase liquido-solido, i mezzi corrosivi, le sospensioni, ecc. 

Pertanto, è stato ampiamente applicato in settori come il trattamento delle acque, l'ingegneria chimica, i prodotti farmaceutici, l'alimentazione, la metallurgia e l'estrazione mineraria. Ad esempio, nei sistemi di approvvigionamento idrico municipale, il flussometro elettromagnetico autocontrollato redware, con la sua alta precisione e lunga durata, è diventato una garanzia affidabile per la regolazione commerciale; nell'industria chimica, il suo design resistente alla corrosione garantisce un funzionamento stabile in condizioni difficili.

Conclusione

Il principio dei flussometri elettromagnetici è una perfetta manifestazione delle grandi leggi della fisica nella pratica industriale. È semplice ed elegante, ma trasformarlo in un prodotto industriale stabile, preciso e affidabile richiede una continua ricerca tecnologica e perfezionamento dei processi da parte di aziende come Hongqi Automation. 

Scegliere Red Equipment Automation significa scegliere un profondo rispetto per i principi e una costante ricerca della qualità. Non solo offriamo prodotti, ma forniamo anche approfondimenti e soluzioni basate sui principi sottostanti.