Elektromagnetický průtokoměr je měřicí zařízení určené k měření objemového nebo hmotnostního průtoku kapalin, které vychází z Faradayova zákona elektromagnetické indukce . Rozšířil se pro měření průtoku vody, vodných roztoků a suspenzí.
Výhodou elektromagnetických průtokoměrů je absence hydrodynamického odporu , absence pohyblivých mechanických prvků.
Podle Faradayova zákona elektromagnetické indukce je EMF indukováno ve vodiči pohybujícím se v magnetickém poli , které je úměrné rychlosti vodiče. Vektor tohoto EMF je kolmý ke směru pohybu vodiče a vektoru magnetického pole.
Pokud nahradíme vodič proudem vodivé tekutiny proudící mezi póly magnetu , pak velikost EMF indukovaného v tekutině podle Faradayova zákona bude úměrná rychlosti proudění tekutiny. Takový metr navrhl sám Faraday. Průtokoměry s permanentními magnety však nedostaly významné praktické rozdělení kvůli významným nedostatkům:
Následně byl permanentní magnet nahrazen elektromagnetem, který vytváří střídavé magnetické pole. Modulované magnetické pole vedlo k modulaci EMF indukované elektromagnetem, což umožnilo oddělit užitečný signál od parazitního elektrochemického EMF.
Potrubí v měřicí zóně průtokoměru (délka úseku 2..5 průměrů potrubí) je vyrobeno z nevodivého nemagnetického materiálu. Nejčastěji se v nerezové trubce vyrábí výstelka (vložka) z inertních plastů (jako je fluoroplast, polyethylen). Někdy je celá trubka vyrobena z plastu. Pro snížení turbulence proudění v měřicí zóně se doporučuje montovat průtokoměr v přímých úsecích bez změny průřezu pro 5 až 10 průměrů potrubí před a za průtokoměrem.
Chyba těchto zařízení je dána především chybami jejich kalibrace a měření rozdílu potenciálu E.
Významnou a hlavní nevýhodou elektromagnetických průtokoměrů s permanentním elektromagnetem, která omezuje jejich použití pro měření slabě pulzujících průtoků, je polarizace měřicích elektrod, při které se mění odpor převodníku a následně se objevují značné dodatečné chyby. Polarizace se snižuje použitím elektrod ze speciálních materiálů (uhlík, kalomelium) nebo speciálních povlaků na elektrody (platina, tantal). Takové průtokoměry často vyžadují každodenní údržbu (nastavení nuly, přeladění atd.).
U průtokoměrů se střídavým magnetickým polem chybí jev polarizace elektrody, objevují se však další efekty, které také zkreslují užitečný signál:
Primární převodníky elektromagnetických průtokoměrů nemají části vyčnívající do potrubí (elektrody jsou instalovány v jedné rovině se stěnou potrubí), zúžení nebo změny profilu. Díky tomu jsou hydraulické ztráty na zařízení minimální. Kromě toho lze převodník průtokoměru a procesní potrubí čistit a sterilizovat bez demontáže. Proto se tyto průtokoměry používají v biochemickém a potravinářském průmyslu, kde jsou dominantní požadavky na sterilitu média. Absence dutých prohlubní vylučuje stagnaci a koagulaci měřeného produktu.
Odečty elektromagnetických průtokoměrů nejsou ovlivněny fyzikálními a chemickými vlastnostmi měřené kapaliny ( viskozita , hustota , teplota atd.), pokud nemění její elektrickou vodivost.
Konstrukce primárních měničů umožňuje použití nejnovějších izolačních, antikorozních a jiných povlaků, což umožňuje měřit průtok agresivních a abrazivních médií. U speciálních průtokoměrů se střídavým magnetickým polem lze elektrody také izolovat od kapaliny, čímž se v měřicím obvodu vytvoří kondenzátor.
Metoda je citlivá na nehomogenity (bubliny), turbulenci proudění, nerovnoměrné rozložení rychlostí proudění v úseku koryta.
Metoda je citlivá na parazitní zemní proudy protékající potrubím. Proto jsou sekce před a za průtokoměrem s rizikem takových proudů vyrobeny z kovové trubky s pečlivým elektrickým připojením sekcí, aby se minimalizovaly parazitní proudy procházející vodou v oblasti průtokoměru.
Průtokoměry (zejména ty s permanentními magnety) mohou ucpat průřez potrubí kovovými úlomky zadržovanými magnetickým systémem průtokoměru. Pro boj s tímto jevem se elektromagnetické průtokoměry periodicky na krátkou dobu vypínají, aby proud vody mohl odnést nečistoty.
Uvedené výhody poskytovaly poměrně širokou distribuci elektromagnetických průtokoměrů, navzdory jejich relativní složitosti konstrukce.
Elektromagnetické průtokoměry se používají k měření velmi malých (3 x 10 −9 m 3 /s) průtoků (například k měření průtoku krve cévami) a vysokých průtoků kapalin (3 m 3 /s). Navíc měřící rozsah průtokoměru jedné standardní velikosti dosahuje 1000:1.
Elektromagnetické průtokoměry nejsou vhodné pro měření průtoku plynů, jakož i kapalin s elektrickou vodivostí menší než 10 -3 - 10 -5 S/m (10 -5 - 10 -7 Ohm -1 *cm -1 ), například lehké ropné produkty, alkoholy apod. Použití v současnosti vyvíjených speciálních autokompenzačních zařízení umožní výrazně snížit požadavky na elektrickou vodivost měřených médií a vytvořit elektromagnetické průtokoměry pro měření průtoku jakýchkoliv kapalin. včetně ropných produktů.
Průtokoměry našly největší uplatnění při účtování vodních a energetických zdrojů (zejména v topných systémech).
Elektromagnetické průtokoměry mají široké využití v metalurgickém, biochemickém a potravinářském průmyslu, ve stavebnictví a zpracování rud, v lékařství, neboť mají oproti jiným typům průtokoměrů malou setrvačnost. Průtokoměry jsou nepostradatelné v těch automatických regulačních procesech, kde zpoždění hraje významnou roli, nebo při měření rychle se měnících nákladů.
Hlavní rozdíly průmyslových elektromagnetických průtokoměrů: