Elektromanyetik Akış Ölçer Nedir ve Nasıl Çalışır?

Akış ölçümü, sıvıların doğru kontrolünü ve yönetimini sağlayan çeşitli endüstriyel süreçlerin önemli bir yönüdür. Farklı yöntemler arasında akiş ölçer türleri̇ Mevcut elektromanyetik akış ölçerler veya magmetreler, hassasiyetleri, güvenilirlikleri ve çeşitli ortamlarda uygulanabilirlikleri ile öne çıkmaktadır. Elektromanyetik akış ölçerler, 1950'lerde icat edilmelerinden bu yana iletken sıvıların ölçümünde bir endüstri standardı haline gelmiştir. Bu teknolojinin müdahaleci olmayan yapısı, hareketli parça içermemesi ve çeşitli sıvı türleriyle geniş uyumluluğu, onu su arıtma, kimyasal işleme, yiyecek ve içecek ve diğer endüstrilerde tercih edilen bir seçenek haline getirmektedir.

Vorteks akış ölçer ile de ilgileniyorsanız, işte vorteks akış ölçerler için kapsamlı bir kılavuz.

How does a magnetic flow meter work?

Electromagnetic flow meters, or magmeters, measure fluid flow using a combination of a transmitter and a sensor. The sensor is installed inline within the pipe and detects an induced voltage generated as the fluid passes through a magnetic field. This magnetic field is created by a set of coils in the meter, which are powered by the transmitter. As the fluid flows through the field, the positively and negatively charged particles in the fluid are separated, producing a voltage between a pair of electrodes. This induced voltage is then transmitted to the transmitter, which converts it into a measurable flow velocity. The underlying principle of this measurement is Faraday’s Law, expressed mathematically as E = k × B × D × V, where the induced voltage (E) is directly proportional to the fluid’s velocity (V) moving through the magnetic field (B). Using this velocity and the cross-sectional area of the pipe, the volumetric flow rate of the fluid can be accurately calculated.

Tipik bir elektromanyetik akış ölçer kurulumunda:

• Structure: Akış ölçer, genellikle paslanmaz çelikten veya diğer dayanıklı malzemelerden yapılmış, PTFE veya kauçuk gibi yalıtkan bir malzeme ile kaplanmış, manyetik olmayan, iletken olmayan bir boru bölümünden (akış borusu olarak bilinir) oluşur. Borunun içinde, birbirine taban tabana zıt yerleştirilmiş iki elektrot vardır. Bu elektrotlar akan sıvı ile temas eder.
• Magnetic Field Generation: Akış tüpünü çevreleyen bobinler, sıvının akış yönüne dik bir manyetik alan oluşturur. İletken sıvı bu manyetik alan boyunca hareket ettiğinde, elektrotlar arasında bir elektromanyetik kuvvet (emf) indüklenir.
• Voltage Measurement: İndüklenen voltaj elektrotlar tarafından alınır ve Faraday Yasasından türetilen denklemi kullanarak bu voltaj sinyalini bir akış hızına dönüştüren bir vericiye gönderilir:  E = k × B × D × V burada E indüklenen voltaj, k bir sabit, B manyetik alan gücü, D borunun iç çapı ve V sıvının hızıdır. B ve D belirli bir akış ölçer için sabit olduğundan, E gerilimi sıvı hızı V ile doğru orantılıdır.
• Flow Rate Calculation: Verici voltaj sinyalini işler ve bir hacimsel akış hızıdaha sonra dijital bir arayüzde görüntülenir veya bir kontrol sistemine entegre edilir.
• Zero Stability: Magmetrelerin en önemli özelliklerinden biri sıfır kararlılıklarıdır. Akış yoksa, indüklenen voltaj ideal olarak sıfır olmalıdır. Akış olmayan koşullarda herhangi bir voltaj sinyali tipik olarak gürültü olarak değerlendirildiğinden ve kalibre edilmediğinden, bu özellik magmetreleri son derece hassas hale getirir.

Elektromanyetik Akış Ölçerlerin Faydaları

1. High Accuracy and Precision: Elektromanyetik akış ölçerler, genellikle okumanın ±0,2% ila ±0,5%'si civarında yüksek doğruluk seviyeleri sunar; bu, kimyasal dozajlama veya farmasötik üretim gibi hassas ölçümlerin gerekli olduğu uygulamalarda kritik olabilir.
2. Hareketli Parça Yok: Akış borusunun içinde hareketli parçaların olmaması mekanik aşınma ve yıpranma riskini en aza indirerek daha düşük bakım maliyetleri ve daha fazla dayanıklılık sağlar. Bu tasarım aynı zamanda basınç kaybı olasılığını da azaltarak yüksek verimlilik sağlar.
3. Geniş Uygulama Yelpazesi: Mag metreler çok yönlüdür ve bulamaçlar, kirli su, aşındırıcı kimyasallar ve viskoz sıvılar dahil olmak üzere çeşitli iletken sıvı türleri için kullanılabilir. Bu geniş uygulanabilirlik, onları atık su arıtma, madencilik ve yiyecek ve içecek işleme gibi endüstriler için ideal hale getirir.
4. Bi-directional Measurement Capability: Bu sayaçlar akışı her iki yönde de ölçebilir, bu da akış yönünün değişebileceği veya birden fazla yönden izlenmesi gereken uygulamalarda değerlidir.
5. Insensitive to Fluid Properties: Manyetik akış ölçerler akışkan yoğunluğu, viskozite, sıcaklık veya basınçtaki değişikliklerden etkilenmez. Bu avantaj, değişken proses koşulları altında bile tutarlı ve güvenilir ölçümler sağlar.
6. Easy to Maintain: Hiçbir mekanik bileşen ve sıvı ile temas eden minimum parça olmadığından bakım kolaydır. Magmetreleri çalışır durumda tutmak için genellikle tek gereken periyodik kalibrasyon ve elektrot temizliğidir.

Problems of Magnetic Flow Meters

• Limited to Conductive Fluids: Elektromanyetik akış ölçerlerin temel sınırlamalarından biri yağlar, hidrokarbonlar ve gazlar gibi iletken olmayan akışkanların akışını ölçememeleridir. Ölçüm cihazının doğru çalışması için akışkanın minimum iletkenliğe (tipik olarak 5 µS/cm'nin üzerinde) sahip olması gerekir.
• Sensitive to Air Bubbles and Conductive Solids: Mag metreler bulamaçlarla iyi başa çıksa da, hava kabarcıklarının veya iletken katıların varlığı sinyal gürültüsüne yol açabilir ve ölçüm doğruluğunu etkileyebilir. Bu nedenle, akışın büyük hava ceplerinden arınmış olduğundan emin olmak için özen gösterilmelidir.

Ortak Elektromanyetik Akış Ölçer Çeşitleri

1. Hat İçi Elektromanyetik Akış Ölçerler: Bunlar doğrudan boru hattına monte edilir ve en yüksek doğruluk ve güvenilirliği sunar. Farklı boru çaplarına uyacak şekilde çeşitli boyutlarda gelirler ve su arıtma tesisleri ve kimyasal işleme tesisleri gibi hassas akış ölçümleri gerektiren endüstrilerde yaygın olarak kullanılırlar.

2. Yerleştirme Elektromanyetik Akış Ölçerler: Hat içi sayaçların çok pahalı olduğu büyük borular için idealdir. Ekleme sayaçlarında borunun içine yerleştirilen ve belirli bir noktadaki akış hızını ölçen bir prob bulunur. In-line sayaçlara göre biraz daha düşük doğruluk sunsalar da, büyük çaplı borular için daha uygun maliyetlidirler ve prosesi durdurmadan monte edilebilirler.

3. Pille Çalışan Elektromanyetik Akış Ölçerler: Uzaktan su dağıtımı ve sulama sistemleri gibi güç kullanılabilirliğinin sorun olduğu uygulamalar için tasarlanmıştır. Bu magmetreler taşınabilirlik ve kurulum kolaylığı sunar, ancak veri kaydı ve sürekli çalışma konusunda sınırlamalara sahip olabilir.

4. Sıhhi Elektromanyetik Akış Ölçerler: Bu ölçüm cihazları gıda, içecek ve ilaç endüstrilerinin katı hijyen gereksinimlerini karşılamak üzere tasarlanmıştır. Pürüzsüz yüzeylere, hızlı çıkarılabilen bağlantı parçalarına ve sık temizliğe dayanabilen malzemelere sahiptirler ve 3A veya EHEDG gibi endüstri standartlarıyla uyumluluk sağlarlar.

How to Choose the Right Magnetic Flow Meter

Ölçülen Ortamın Özelliklerini Anlayın

The operating principle of an electromagnetic flowmeter relies on the conductivity of the medium. The properties of the medium directly affect the flowmeter’s performance, accuracy, and material selection for linings and electrodes. The primary factors to consider are:

1. Conductivity Requirements. Elektromanyetik akış ölçerler, ortamın belirli bir iletkenlik seviyesine sahip olmasını gerektirir. Tipik olarak, elektromanyetik akış ölçerler aşağıdaki iletkenlik aralığına sahip akışkanları ölçmek için tasarlanmıştır 10-⁴ S/cm için 5×10-⁶ S/cm.
2.  Medium Composition and Gas Bubbles. If the medium contains magnetic particles, such as iron filings, it may interfere with the flowmeter’s magnetic field, leading to measurement errors. In such cases, flowmeters with magnetic shielding capabilities are recommended. The presence of bubbles in the fluid can cause measurement errors, as bubbles will contribute to the total flow. To mitigate this, a bubble separation device or a flowmeter capable of compensating for bubbles can improve accuracy.
3. Sediment and Scaling. Certain media, such as water with high calcium or magnesium content, may cause sediment or scale to accumulate on the pipe lining or electrodes, affecting measurement accuracy. Self-cleaning electrodes or flowmeters with anti-scaling features are recommended. 
4. Hygiene and Food-Grade Requirements. Gıda işleme, ilaç ve kimyasallar gibi sektörlerde akış ölçerler belirli hijyen standartlarını karşılamalıdır. Akış ölçerde kullanılan malzemelerin paslanmaz çelik, PTFE veya PFA gibi gıda sınıfı veya GMP standartlarına uygun olması, akış ölçerin ortamla reaksiyona girmemesini ve kolay temizlenmesini sağlar.
5. Corrosion Resistance. For corrosive media, such as acidic, alkaline liquids or chemical flow meter solutions, the corrosion resistance of the flowmeter lining and electrodes is critical. Materials like PTFE, PFA, or ceramic linings are recommended to ensure long-term durability, while electrodes made of corrosion-resistant materials like tantalum or platinum will help maintain measurement accuracy and stability.

Çalışma Koşulu Parametreleri

1. Temperature and Pressure. Temperature and pressure directly influence the performance and lifespan of electromagnetic flowmeters. For high-temperature fluids, flowmeters should be selected with linings that can withstand high temperatures, such as PTFE or PFA. For high-pressure environments, flowmeters made of pressure-resistant materials are required to ensure safety and prevent leakage. In high-pressure systems, flanges, bolts, and other connection components must have sufficient pressure ratings and be securely installed to avoid joint leaks.
2. Pipe Diameter and Flow Range Matching. Elektromanyetik debimetrenin çapı, etkin akış aralığında düzgün çalışmasını sağlamak için boru çapıyla eşleşmelidir. Çok büyük veya çok küçük çaplı bir akış ölçer ölçüm doğruluğunu etkileyebilir. Düşük akışlı veya düşük hızlı uygulamalarda, hassasiyeti ve doğruluğu artırmak için genellikle biraz daha küçük çaplı bir akış ölçer seçilmesi önerilir.
3. Flow Velocity and Full-Scale Flow. The measurement accuracy of an electromagnetic flowmeter remains stable within a specific flow velocity range, typically 1 to 10 m/s for liquids. In practice, flow velocities above 5 m/s may cause wear on the flowmeter lining, especially if softer materials like rubber are used. For low-flow (below 1 m/s) applications, reducing the flowmeter’s diameter can help increase flow velocity and improve signal strength and accuracy.

Doğru Doğruluk Seviyesini Seçme

Electromagnetic flow meters generally offer an accuracy range of ±0.5% to ±1% of the measured value for standard models. High-precision models can achieve ±0.2% or better, depending on the manufacturer and application conditions. Accuracy may also vary with factors such as flow profile, pipe condition, and fluid conductivity.

Elektromanyetik Akış Ölçer Uygulamaları

Elektromanyetik akış ölçerler, iletken sıvıların akışının ölçülmesinin proses kontrolü, faturalandırma veya çevresel izleme için çok önemli olduğu endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bazı önemli uygulamalar şunlardır:

Su ve Atıksu Arıtma: Belediye ve endüstriyel su sistemlerinde magmetreler ham su, arıtılmış su, çamur ve kimyasalların ölçümü için kullanılır. Katı maddelerden kaynaklanan aşınmaya karşı dirençleri, onları atık su uygulamaları için ideal hale getirir.

- Tarım ve Sulama Sistemleri: Pille çalışan magmetreler, verimli sulama yönetimi için su kullanımını ölçmek üzere uzak tarımsal yerlerde kullanılır.

Kimya ve Petrokimya Endüstrileri: Mag metreler agresif kimyasalları, asitleri, bazları ve aşındırıcı sıvıları ölçer. Müdahaleci olmayan ölçüm yöntemi, aşındırıcı ve viskoz maddelerle uyumluluk sağlar.

İlaç Endüstrisi: Doğru ve steril akış ölçümü, magmetrelerin sıvı işleme ve kimyasal ekleme prosesleri için güvenilirlik ve hassasiyet sağladığı farmasötik üretiminde kritik öneme sahiptir.

- Madencilik ve Selüloz ve Kağıt Endüstrisi: Madencilikte, magmetreler asılı parçacıklar içeren bulamaç akışlarını ölçerken, kağıt hamuru ve kağıt endüstrisinde kağıt hamuru, kimyasallar ve atık su akışını izlerler.

Yiyecek ve İçecek Sektörü: Elektromanyetik akış ölçerler içecek, süt ürünleri ve diğer sarf malzemelerinin üretiminde kullanılır. Sayaçlar, sıhhi sınıf modellerle hijyen standartlarına bağlı kalarak hassas dozajlama ve kalite kontrolü sağlar.

Elektromanyetik akış ölçerler, iletken sıvıların doğru ölçümünün çok önemli olduğu modern endüstriyel ortamlarda paha biçilmez araçlardır. Yüksek doğruluk, hareketli parça olmaması ve geniş uygulama aralığı gibi benzersiz avantajları, onları birçok endüstri için tercih edilen seçenek haline getirmektedir. Bununla birlikte, iletken olmayan sıvıları ölçememe ve daha yüksek başlangıç maliyetleri gibi sınırlamaları, uygun akış ölçüm teknolojisi seçilirken dikkate alınmalıdır. Elektromanyetik akış ölçerlerin çalışma prensiplerini, avantajlarını, dezavantajlarını, uygulamalarını ve türlerini anlayarak endüstriler, proses verimliliğini ve güvenilirliğini artıran bilinçli kararlar verebilirler.