مقدمه به اندازه گیری جریان مغناطیسی و فرستنده های فشار

اندازه گیری جریان مغناطیسی و فرستنده های فشار دو فناوری اساسی در ابزار صنعتی را نشان می دهند که داده های حیاتی را برای کنترل فرآیند، نظارت بر ایمنی،و بهینه سازی سیستم. اندازه گیری جریان مغناطیسی از قانون فارادی برای اندازه گیری سرعت جریان حجم مایعات رسانا استفاده می کنددر حالی که فرستنده های فشار فشار مایع را به سیگنال های الکتریکی استاندارد برای برنامه های نظارت و کنترل تبدیل می کننداین ابزارها در صنایع مختلف از جمله تصفیه آب و فاضلاب، پردازش شیمیایی، نفت و گاز، داروسازی و تولید مواد غذایی ضروری هستند.بازار جهانی این فناوری ها همچنان در حال گسترش است، به دلیل افزایش تقاضا برای اندازه گیری دقیق، اتوماسیون فرآیند و انطباق با استانداردهای بین المللی.توانایی آنها در ادغام با سیستم های کنترل دیجیتال و سیستم عامل های IoT نقش آنها را در عملیات صنعتی مدرن افزایش می دهد، امکان به دست آوردن داده در زمان واقعی، نگهداری پیش بینی و بهینه سازی فرآیند را فراهم می کند.

اصول عملیاتی و اصول تکنولوژی

اندازه گيري جريان مغناطيسي بر اساس قانون فاراداي عمل مي کند که مي گويد که ولتاژ در هر مداري که به زاويه مستقيم از طریق يک ميدان مغناطيسي حرکت مي کند، تحريك مي شودبا ولتاژ متناسب با سرعت هادیدر اندازه گیری جریان مغناطیسی، یک میدان مغناطیسی در سراسر لوله جریان ایجاد می شود، و به عنوان جریان مایع رسانا از طریق این میدان، الکترود ها ولتاژ ایجاد شده را تشخیص می دهند،که متناسب با سرعت جریان استولتاژ سیگنال (E) به سرعت متوسط مایع (V) ، قدرت میدان مغناطیسی (B) و فاصله بین الکترودها (D) بستگی دارد، با توجه به رابطه E V × B × D.اندازه گیری جریان مغناطیسی مدرن به طور معمول از تحریک الکتریکی پالس شده برای از بین بردن سر و صدا استفاده می کند و اصلاح صفر خودکار را فراهم می کند، با سطوح دقت رسیدن به ± 0.5٪ از سرعت جریان.

فرستنده های فشار از فن آوری های سنجش مختلف برای تبدیل فشار مکانیکی به سیگنال های الکتریکی استفاده می کنند. فرستنده های فشار فشار سنج رایج ترین هستند،استفاده از اثر پیزوریستیو که در آن مقاومت الکتریکی یک ماده در هنگام قرار گرفتن در معرض فشار تغییر می کندبه عنوان فشار یک دیافراگم را تغییر شکل می دهد، اندازه گیری کشش مقاومت را اندازه گیری می کند، که تقویت می شود و به خروجی های استاندارد مانند 4-20 mA یا 0-10 VDC تبدیل می شود.فرستنده های فشار ظرفیت اندازه گیری تغییرات در ظرفیت بین دو صفحه به عنوان فشار حرکت یک دیافراگم، در حالی که فرستنده های پیزو الکتریکی بار الکتریکی تولید می کنند هنگامی که تحت فشار مکانیکی قرار می گیرند. فرستنده های فشار مدرن میکرو پروسسورها را برای پردازش سیگنال دیجیتال در خود گنجانده اند.جبران دمای، و تشخیص پیشرفته، دستیابی به دقت تا ± 0.15٪ FS.

سناریوهای کاربرد کلیدی در صنایع مختلف

اندازه گیری جریان مغناطیسی و فرستنده های فشار در بسیاری از فرآیندهای صنعتی نقش مکمل دارند.صنعت آب و تصفیه فاضلاب، اندازه گیری جریان مقناطیسی آب فاضلاب معالجه شده و غیرمعالجه شده، آب فرآیند و جریان های دوزهای شیمیایی،در حالی که فرستنده های فشار فشار لوله و عملیات پمپ را برای اطمینان از توزیع کارآمد و جلوگیری از نشت نظارت می کننداین ابزارها برای درخواست های انتقال نگهداری بین مناطق آب و برای حفظ فشار مطلوب در شبکه های توزیع ضروری هستند.

درصنعت پردازش مواد شیمیاییبر روی هر دو تکنولوژی برای کنترل فرآیند حیاتی تکیه می کند.با مواد مانند هستلوئی و تیتانیوم که سازگار با رسانه های تهاجمی استفرستنده های فشار فشار راکتور، ستون های تقطیر و مخازن ذخیره سازی را نظارت می کنند و داده های زمان واقعی را برای بهینه سازی و ایمنی فرآیند فراهم می کنند.اندازه گیری جریان مغناطیسی، دوز دقیق مواد شیمیایی را تضمین می کند.، در حالی که فرستنده های فشار شرایط عملیاتی امن را حفظ می کنند.

عملیات نفت و گازاز این ابزارها به طور گسترده ای استفاده کنید. اندازه گیری های جریان مغناطیسی جریان آب تولید شده و تزریق آب نمک را اندازه گیری می کنند، در حالی که فرستنده های فشار فشار سر چاه، فشار لوله،و سطح مخزندر عملیات های پیش رو، فرستنده های فشار به تعیین نرخ جریان نفت و گاز و نظارت بر یکپارچگی چاه کمک می کنند، در حالی که اندازه گیری جریان مغناطیسی در برنامه های انتقال آب استفاده می شود.دقت بالا و قابلیت اطمینان این ابزارها برای انطباق مالی و ایمنی عملیاتی بسیار مهم است..

صنایع داروسازی و مواد غذاییاستفاده از نسخه های بهداشتی از هر دو تکنولوژی. اندازه گیری اجزای در پردازش استریل، از طریق اندازه گیری جریان مغناطیسی با سازگاری Clean-in-place (CIP)در حالی که فرستنده های فشار سیستم های تصفیه را نظارت می کنند و شرایط بهداشتی فرآیند را حفظ می کننددر تولید مواد غذایی و نوشیدنی، اندازه گیری جریان مغناطیسی مایعات مانند شیر، آبمیوه ها و شربت ها را با دقت کنترل می کند تا ثبات دستور العمل و کیفیت محصول را تضمین کند.

معدن و پردازش مواد معدنیبرنامه های کاربردی از اندازه گیری جریان مغناطیسی برای خمیرهای خیس کننده و جریان آب فرآیند استفاده می کنند، جایی که طراحی بدون مانع و عدم وجود قطعات متحرک باعث دوام در شرایط سخت می شود.فرستنده های فشار نظارت بر سیستم های هیدرولیکی و فشار حمل خمیر، تضمین مدیریت موثر مواد و حفاظت از تجهیزات.

مزایا و قابلیت های فنی

اندازه گیری جریان مغناطیسی مزایای قابل توجهی را برای اندازه گیری مایعات رسانا ارائه می دهد.هیچ مانع برای جریان، که منجر به کاهش فشار حداقل در مقایسه با فشار سنج های فرقی می شود. عدم وجود قطعات متحرک نیاز به نگهداری را کاهش می دهد و قابلیت اطمینان را افزایش می دهد.بدون عناصر اصلی که در طول زمان فرسوده شونداندازه گيري جريان مغناطيسيبدون تاثیر خواص مایعاتاین دستگاه ها دارای ویژگی های مختلفی مانند تغییر تراکم، لزگی، درجه حرارت و فشار هستند که آنها را برای کاربردهای با شرایط فرآیند متفاوت ایده آل می کند.نرخ بالا کاهش(تا 100:1) واندازه گیری جریان دو طرفهعلاوه بر این، آنها می توانند مایعات کثیف، خمیرها و رسانه های خوردنی را با مواد مناسب پوشش و الکترود ها اداره کنند، که تنوع در صنایع مختلف را فراهم می کند.

فرستنده های فشار مزایای مهمی را برای نظارت و کنترل فرآیند فراهم می کنند.خروجی مستقیم سیگنال الکتریکی(۴-۲۰ mA، 0-۱۰ VDC، یا پروتکل های دیجیتال) ، که امکان ادغام یکپارچه با سیستم های کنترل را فراهم می کند و نیاز به خواندن دستی را از بین می برد.دقت بالا(±0.1٪ تا ±0.5٪ FS) وتکرار عالی(± 0.03٪ FS) ، که آنها را برای کاربردهای حیاتی مناسب می کند.پروتکل های ارتباطی دیجیتالمانند HART، PROFIBUS، و Foundation Fieldbus، اجازه می دهد تا پیکربندی از راه دور، تشخیص، و ثبت اطلاعات.ساخت محکمبا مواد مانند فولاد ضد زنگ 316، هستلوئی یا تیتانیوم، اطمینان از عملکرد قابل اعتماد در محیط های خشن.مکانیسم های جبران دمایی دقت را در محدوده های کار گسترده (-40°C تا +125°C) حفظ می کننددر حالی که ثبات طولانی مدت (± 0.1٪ تا ± 0.25٪ FS / سال) باعث کاهش فرکانس کالیبراسیون و هزینه های نگهداری می شود.

ملاحظات پیاده سازی و دستورالعمل های نصب

اجرای موفقیت آمیز اندازه گیری جریان مغناطیسی نیاز به توجه دقیق به الزامات نصب دارد.مایع باید رسانا باشد(حداقل رسانایی به طور معمول 5-20 microSiemens / cm) ، و لوله باید برای اندازه گیری دقیق به طور کامل پر شود. محل نصب باید یک مشخصات جریان کاملاً توسعه یافته را تضمین کند،با حداقل ۵ تا ۱۰ قطر لوله در جریان مستقیم و ۱ تا ۲ قطر در جریان پایین برای مترهای در خط. مترهای سبک ورودی ممکن است نیاز به 10-20 قطر در بالا داشته باشند.زمین زدن مهمهبرای جلوگیری از تداخلات صوتی الکتریکی، با یک کابل زمین بزرگتر از 4mm2 توصیه می شود. جریان سنج باید در سمت فشار پمپ ها نصب شود، نه سمت مکش،و نصب عمودی با جریان بالا ترجیح داده می شود تا از گیر شدن هوا جلوگیری شودبرای کاربردهایی که دارای حباب های هوا یا گاز هستند، توجه ویژه ای لازم است زیرا اندازه گیری جریان مغناطیسی نمی تواند بین مایع فرآیند و هوا وارد شود.

نصب فرستنده فشار نیاز به در نظر گرفتن چندین عامل دارد.محدوده فشارباید در حدود 1.5 برابر حداکثر فشار کاری انتخاب شود تا با حفظ دقت، میله ها را در اختیار داشته باشد.سازگاری رسانه هاانتخاب مواد را تعیین می کند: فولاد ضد زنگ برای کاربردهای عمومی، استیلوی برای مواد شیمیایی خوردنی و مواد تخصصی مانند تانتالوم برای اسیدهای تهاجمی.ارتباطات فرآیندباید با سیستم لوله کشی مطابقت داشته باشد، با گزینه هایی از جمله اتصال رشته دار (NPT، BSP) ، فلنج یا بهداشتی.شرایط محیط زیستاز جمله درجه حرارت شدید، رطوبت و طبقه بندی مناطق خطرناک (ATEX، IECEx) باید با مشخصات فرستنده مطابقت داشته باشد.جهت گیری مناسب نصب و جداسازی از لرزش برای اندازه گیری دقیق ضروری استکالیبراسیون منظم و چک صفر دقت طولانی مدت را حفظ می کند، با تشخیص پیشرفته هشدار به کاهش عملکرد یا ایجاد پوشش.

روند آینده و پیشرفت های تکنولوژیکی

هر دو اندازه گیری جریان مغناطیسی و فرستنده های فشار با پیشرفت های قابل توجهی در تکنولوژی در حال تکامل هستند.ادغام IIoTامکان ارتباطات بی سیم را از طریق پروتکل هایی مانند WirelessHART و LoRaWAN فراهم می کند که نظارت در زمان واقعی و تجزیه و تحلیل مبتنی بر ابر را تسهیل می کند.فرستنده های هوشمندبا میکرو پروسسورهای جاسازی شده، تشخیص پیشرفته، قابلیت های خود کالیبراسیون و ویژگی های نگهداری پیش بینی شده را ارائه می دهند که باعث کاهش زمان خرابی و هزینه های نگهداری می شود.کوچک سازیاز طریق تکنولوژی MEMS سنسورهای فشرده و انرژی کارآمد مناسب برای کاربردهای محدود فضایی تولید می کند.

برای اندازه گیری جریان مغناطیسی،پردازش سیگنال دیجیتالپیشرفت ها باعث بهبود سرکوب سر و صدا و دقت اندازه گیری در محیط های چالش برانگیز می شود.اندازه گیری رسانایی پایینقابلیت های ما در حال گسترش است، با برخی از مترها در حال حاضر قادر به اندازه گیری مایعات با رسانایی کمتر از 5 میکروسیمنس / سانتی متر است.اندازه گیری چند متغیراین قابلیت ها به دستگاه های تک نفره اجازه می دهد تا جریان، تراکم و دمای را همزمان اندازه گیری کنند و پیچیدگی سیستم را کاهش دهند.تشخیص هوش مصنوعیتشخیص زودهنگام انباشت پوشش یا تخریب الکترود، جلوگیری از وقفه های برنامه ریزی نشده.

تکنولوژی فرستنده فشار با پیشرفتتکنولوژی دوقلو دیجیتالبرای بهینه سازی مبتنی بر شبیه سازی، کاهش زمان راه اندازی و بهبود عملکرد سیستم.جمع آوری انرژیتکنولوژی های قابل استفاده با باتری برای برنامه های نظارت از راه دور.اندازه گیری چند پارامتراین قابلیت ها اجازه می دهد تا یک فرستنده برای اندازه گیری فشار، دمای و فشار فرقی برای محاسبه جریان، جایگزین ابزارهای متعدد شود.مواد بهبود یافتهمثل گرافين و نانوکامپوزيت ها مقاومت شيميايي و طول عمر سنسورها را در محیط هاي سخت بهبود مي بخشند.

همگرایی این فن آوری ها با اکوسیستم های صنعت ۴.۰ باعث خواهد شد که دستگاه های اندازه گیری جریان مغناطیسی و فرستنده های فشار در عملیات صنعتی خودکار و پایدار به طور بیشتر استفاده شوند.تقویت نقش آنها در ابتکارات تولید هوشمند و بهینه سازی فرآیند .

-ندرس+هاوسير

-" آلن بردلی "

-يوکوگاوا

-MTL

-P+F

-توليدات بيشتر