Ein elektromagnetischer Durchflussmesser, auch bekannt als magnetischer Durchflussmesser oder Magmeter, ist eine Art von Durchfluss-Sensor, der zur Bestimmung des Durchflusses von Flüssigkeiten in einer Rohrleitung verwendet wird. Diese Geräte arbeiten nach dem Faradayschen Gesetz der elektromagnetischen Induktion, das besagt, dass eine Spannung induziert wird, wenn sich ein Leiter durch ein Magnetfeld bewegt.
In einem elektromagnetischen Durchflussmesser wird ein Magnetfeld erzeugt und in die durch das Rohr fließende Flüssigkeit geleitet, wodurch ein Spannungssignal von Elektroden an den Wänden des Durchflussrohrs erfasst wird. Nach dem Faradayschen Gesetz ist die erzeugte Spannung proportional zur Bewegung der fließenden Flüssigkeit. Wenn sich die Flüssigkeit schneller bewegt, wird mehr Spannung erzeugt.
Im Gegensatz zu vielen anderen Durchflussmessertechnologien erzeugen elektromagnetische Durchflussmesser Signale, die von der Linearität des Durchflusses beeinflusst werden. Daher kann der mit magnetischen Durchflussmessern verbundene Turndown-Faktor 20:1 oder besser erreichen – ohne Einbußen bei der Genauigkeit.
Wie funktionieren elektromagnetische Durchflussmesser?
Elektromagnetische Durchflussmesser, die am häufigsten in Rohrleitungen installiert werden, bestehen aus einem Rohr mit Spulen, die ein Magnetfeld erzeugen, und Elektroden, die die durch die bewegte Flüssigkeit induzierte Spannung erfassen. Wenn eine leitfähige Flüssigkeit durch ein Rohr mit dem Durchmesser (D) und durch ein von den Spulen erzeugtes Magnetfeld (B) fließt, ist die an den Elektroden entstehende Spannung (E) – gemäß dem Faradayschen Gesetz – proportional zur Geschwindigkeit (V) der Flüssigkeit. Da die Magnetfeldstärke und der Rohrdurchmesser feste Werte sind, können sie zu einem Faktor für die Kalibrierung verwendet werden (K) zusammengefasst werden, und die Gleichung vereinfacht sich zu:
E = KV
Die Geschwindigkeitsunterschiede an verschiedenen Punkten des Strömungsprofils werden durch einen Signalgewichtungsfaktor ausgeglichen. Eine weitere Kompensation wird durch die Formgebung der Magnetspulen erreicht, sodass der Magnetfluss dort am größten ist, wo der Signalgewichtungsfaktor am niedrigsten ist.
Die Hersteller bestimmen den K-Faktor jedes Magnetfeldmessers durch Wasserkalibrierung jedes Durchflussrohrs. Der so erhaltene K-Wert gilt für jede andere leitfähige Flüssigkeit und ist über den gesamten Messbereich des Durchflussmessers linear. Aus diesem Grund werden Durchflussrohre in der Regel nur bei einer Geschwindigkeit kalibriert. Magnetische Durchflussmesser können den Durchfluss in beide Richtungen messen, da eine Umkehrung der Richtung die Polarität, aber nicht die Größe des Signals ändert.
Der durch Wassertests ermittelte K-Wert ist möglicherweise nicht für nicht-newtonsche Flüssigkeiten (mit geschwindigkeitsabhängiger Viskosität) oder magnetische Schlämme (die magnetische Partikel enthalten) gültig. Diese Arten von Flüssigkeiten können die Dichte des Magnetfelds im Rohr beeinflussen. Für beide Flüssigkeiten sollten eine Inline-Kalibrierung und spezielle Kompensationskonstruktionen in Betracht gezogen werden.
Häufige Anwendungen für elektromagnetische Durchflussmesser
Elektromagnetische Durchflussmesser können den Durchfluss von sauberen, mehrphasigen, verschmutzten, korrosiven, erosiven oder viskosen Flüssigkeiten und Schlämmen erfassen, sofern deren Leitfähigkeit über dem für das jeweilige Design erforderlichen Mindestwert liegt. Diese Geräte sind aufgrund ihrer Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Fähigkeit, den Durchfluss leitfähiger Flüssigkeiten ohne bewegliche Teile zu messen, in verschiedenen Branchen weit verbreitet.
Zu den wichtigsten Anwendungen gehören:
- Wasser- und Abwasseraufbereitung
- Elektromagnetische Durchflussmesser eignen sich hervorragend für die Messung von sauberem Wasser, Rohabwasser, Schlamm und Chemikalien, die in Aufbereitungsprozessen verwendet werden.
- Sie bieten eine hohe Genauigkeit und keinen Druckabfall, was für die großtechnische kommunale Wasserwirtschaft unerlässlich ist.
- Da sie keine beweglichen Teile haben, sind sie sehr widerstandsfähig gegen Ablagerungen und Feststoffpartikel im Abwasser.
- Chemische Verarbeitung
- Magnetische Durchflussmesser können aggressive und korrosive Flüssigkeiten wie Säuren, Laugen und andere chemische Lösungen messen, ohne beschädigt zu werden.
- Sie sind mit korrosionsbeständigen linearen Materialien (z. B. PTFE, PFA) erhältlich, um aggressiven Chemikalien standzuhalten.
- Da der Durchflussweg nicht behindert wird, verstopfen sie nicht und werden nicht durch Sedimentation beeinträchtigt.
- Lebensmittel und Getränke
- Wird zum Messen von Milch, Bier, Säften, Sirupen und anderen lebensmitteltauglichen Flüssigkeiten verwendet, die hygienische Bedingungen erfordern.
- Magnetische Durchflussmesser können mit hygienischen Armaturen (z. B. Edelstahl) ausgestattet werden, um die FDA- und EHEDG-Standards zu erfüllen.
- Ihr nicht-intrusives Design gewährleistet, dass es zu keiner Verunreinigung oder Störung des Produktionsprozesses kommt.
- Zellstoff- und Papierindustrie
- Geeignet für hochviskose und faserhaltige Flüssigkeiten – wie Zellstoffschlämme und Beschichtungslösungen.
- Keine beweglichen Teile bedeuten minimalen Verschleiß – selbst bei abrasiven Schlämmen.
- Bietet konsistente Messungen trotz Schwankungen in der Flüssigkeitsdichte und -zusammensetzung.
- Bergbau und Mineralverarbeitung
- Wird zur Messung des Durchflusses von Mineralslurries und abrasiven Flüssigkeiten in den Betrieben der Rohstoffgewinnung und -veredelung eingesetzt.
- Dank ihrer robusten Konstruktion halten sie rauen Umgebungsbedingungen stand.
- Da kein mechanischer Verschleiß durch abrasive Partikel auftritt, sind langfristige Zuverlässigkeit und geringer Aufwand für die Wartung gewährleistet.
- Stromerzeugung (Kühlwasser und Kesselspeisewasser)
- Wird häufig in thermischen und Kernkraftwerken zur Überwachung der Durchflussraten von Kühlwasser und Speisewasser eingesetzt.
- Sie sind für große Rohrdurchmesser geeignet und bieten hochpräzise Messungen für die Durchflussüberwachung und Effizienzberechnungen.
- Da sie keine beweglichen Teile haben, können sie in Umgebungen mit hohen Temperaturen mit minimaler Wartung betrieben werden.
- Pharmazeutik und Biotechnologie
- Wird zur hochpräzisen Messung des Durchflusses von gereinigtem Wasser, Lösungsmitteln und pharmazeutischen Wirkstoffen verwendet.
- Elektromagnetische Messgeräte mit steriler Bauweise und CIP/SIP-Kompatibilität (Clean-in-Place/Steam-in-Place) sind ideal für pharmazeutische Anwendungen.
- Die berührungslose Messung gewährleistet Sterilität und die Einhaltung der Branchenvorschriften.
- Landwirtschaft und Bewässerungssysteme
- Ideal für die Überwachung des Durchflusses von Wasser, Düngemitteln und Pestizidlösungen in Bewässerungssystemen.
- Kann in Niederdrucksystemen betrieben werden, ohne einen nennenswerten Druckverlust zu verursachen.
- Dank ihrer langen Lebensdauer und minimalen Wartung sind sie für den Einsatz in der Landwirtschaft kostengünstig.
- Öl und Gas (Produktionswasser und Salzlaugeninjektion)
- Wird zur Überwachung von Produktionswasser, Salzlaugeninjektion und Chemikaliendosierung in vor- und nachgelagerten Betrieben eingesetzt.
- Dank ihrer Fähigkeit, leitfähige Flüssigkeiten mit hoher Genauigkeit zu messen, eignen sie sich ideal für diese Anwendungen.
- Explosionsgeschützte und für Gefahrenbereiche zugelassene Ausführungen gewährleisten einen sicheren Betrieb in Ölfeldumgebungen.
- Stahl- und Metallindustrie
- Wird zur Überwachung des Kühlwasserflusses in Strangguss- und Walzwerksbetrieben eingesetzt.
- Liefert genaue Durchflussmessungen in Umgebungen mit hohen Temperaturen ohne mechanische Ausfälle.
- Kann mit kalkhaltigem Wasser umgehen, ohne zu verstopfen oder an Leistung einzubüßen.
Anwendungen für magnetische Durchflussmesser
Betreiben Sie einen magnetischen Durchflussmesser nicht in der Nähe seiner elektrischen Leitfähigkeitsgrenze, da sich der Durchflussmesser sonst ausschalten kann. Berücksichtigen Sie mögliche Änderungen der Zusammensetzung und der Betriebsbedingungen, die die elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeit verändern können.
In typischen Anwendungen sind magnetische Durchflussmesser so dimensioniert, dass die Geschwindigkeit bei maximalem Durchfluss etwa 2 bis 3 Meter pro Sekunde beträgt. Differenzdruckbeschränkungen und/oder Prozessbedingungen können die Anwendung dieser allgemeinen Richtlinie ausschließen. Beispielsweise können bei schwerkraftgespeisten Rohrleitungen größere magnetische Durchflussmesser erforderlich sein, um den Druckabfall zu verringern, damit die erforderliche Flüssigkeitsmenge den magnetischen Durchflussmesser passieren kann, ohne dass es zu einem Rückstau im Rohrleitungssystem kommt. Bei dieser Anwendung führt der Betrieb mit derselben Durchflussrate in einem größeren Durchflussmesser zu einer geringeren Flüssigkeitsgeschwindigkeit im Vergleich zu einem kleineren Durchflussmesser.
Bei der Verwendung in Schlämmen ist darauf zu achten, dass die magnetischen Durchflussmesser so dimensioniert sind, dass sie oberhalb der Geschwindigkeit im Betrieb arbeiten, bei der sich Feststoffe absetzen (typischerweise 1 ft/sec), um zu vermeiden, dass sich die Rohrleitung mit Feststoffen füllt, die die Messung beeinträchtigen und möglicherweise den Durchfluss stoppen können. Magnetische Durchflussmesser für abrasive Medien werden in der Regel so dimensioniert, dass sie bei niedrigen Geschwindigkeiten (typischerweise unter 3 ft/sec) betrieben werden können, um den Verschleiß zu reduzieren. Bei abrasiven Schlämmen sollte der Durchflussmesser trotz erhöhtem Verschleiß oberhalb der Geschwindigkeit betrieben werden, bei der sich Feststoffe absetzen. Diese Faktoren können den Messbereich des Durchflussmessers verändern, sodass seine Größe von der Größe für einen gleichwertigen Durchfluss von sauberem Wasser abweichen kann.
Kontaktieren Sie uns noch heute!
Was ist ein Anemometer und was misst es? Einleitung zur Messung der Luftgeschwindigkeit