Электромагнитный расходомер и неполная труба: почему метод требует полного заполнения 

На объектах с большими диаметрами, при низком уровне в лотке и при периодических сбросах поток далеко не всегда заполняет трубу целиком. В таких случаях заказчики часто спрашивают: существует ли «электромагнитный расходомер с неполной трубкой». Ответ честный и прямой: в нашей линейке MF2 такого исполнения нет, и это не пробел в каталоге, а следствие самого метода измерения. Ниже — почему метод требует полного заполнения, что происходит при неполном, и какие решения на таких объектах действительно работают.

Почему электромагнитный метод требует полного заполнения трубы

На электродах наводится ЭДС, пропорциональная индукции магнитного поля, расстоянию между электродами и средней скорости потока. Чтобы эта связь оставалась устойчивой, проводящей средой должно быть заполнено всё сечение: тогда геометрия измерительного канала постоянна, и один коэффициент преобразования описывает весь диапазон расхода. Как только часть сечения занята воздухом, геометрия становится переменной и зависит от уровня — единый коэффициент перестаёт работать.

Второе условие — равенство потенциалов. Для надёжной работы необходимо обеспечить равенство потенциалов потока и датчика; это необходимое условие точного измерения. Оно реализуется встроенными заземляющими электродами либо заземляющими кольцами.

Третье условие — электроды должны находиться в прямом контакте с измеряемой средой. Электрод, изолированный от потока, не измеряет ничего. Со стороны среды действует своё требование: по образцу удельная электропроводность должна быть не менее 1,0 мкСм/см, а сама среда не должна содержать много ферромагнитных включений или пузырьков газа.

Что происходит, когда труба заполнена не полностью

Первое и главное: прибор не пытается «досчитать» расход по уровню. При снижении уровня электрод может оказаться выше жидкости — сигнал становится недействительным. В этом случае преобразователь фиксирует состояние «пустая труба», переводит токовый и цифровой выходы в нулевой сигнал и показывает нулевой расход. Это сделано намеренно: лучше не отдать в систему учёта недостоверное число, чем отдать красивое.

Порог срабатывания настраивается под конкретную среду: в меню задаётся порог сигнализации пустой трубы, и по образцу его устанавливают на уровне трёх — пяти значений измеренной электропроводности.

Второе: при частичном заполнении меняется не только смоченная часть сечения, но и профиль скорости. Введение «поправки на уровень» не даёт метрологически корректного результата, поскольку зависимость между уровнем, профилем и средней скоростью не является постоянной для объекта. Именно поэтому корректное решение — не программная компенсация, а физическое обеспечение полного заполнения.

Как решить задачу без «неполного» исполнения

Изменить точку монтажа — основной путь. По инструкции, если трубопровод не обеспечивает заполнения, его следует перемонтировать так, чтобы измерение велось на полностью заполненном участке — например, на вертикальном участке с движением потока снизу вверх. Прибор при этом не меняется.

Обеспечить заполнение конструктивно. Подпор на выходе, U-образный участок, подъём трубопровода, размещение после насоса. Отдельно: нельзя устанавливать расходомер на всасывающей стороне насоса — это делается для исключения вакуума в измерительном участке.

Для больших диаметров — врезное исполнение. Модели MF23 и MF24 устанавливаются без остановки потока и без разрыва трубопровода, что для коллекторов большого диаметра часто является единственным приемлемым вариантом. По образцу глубина погружения выбирается так: при диаметре трубопровода D не более 400 мм — 1/8 D; при D более 400 мм — 50 мм. Важно понимать назначение этого решения: врезное исполнение решает задачу большого диаметра и монтажа без остановки, но требование полного заполнения сохраняется.

Если заполнение обеспечить невозможно в принципе — открытые лотки, безнапорные каналы, — электромагнитный метод здесь не применяется. Для таких объектов используют другие принципы измерения, в том числе канальные расходомеры, а также ультразвуковые или радарные уровнемеры в сочетании с определением скорости потока. Наша линейка MF2 не предназначена для открытых каналов, и мы не предлагаем «электромагнитный расходомер для частично заполненной трубы»: с метрологической точки зрения такое предложение было бы некорректным.

Как контролировать заполнение после монтажа

В преобразователе предусмотрены функции самодиагностики, которые позволяют обнаружить нарушение условий измерения по событию, а не по дрейфу показаний: контроль пустой трубы, контроль пузырьков газа, контроль цепи возбуждения, контроль отложений на электродах.

Практический порядок действий по инструкции при нестабильных показаниях: проверить, заполнена ли труба и не содержит ли поток газа. Если труба не заполняется — перемонтировать трубопровод так, чтобы расходомер стоял на участке, который заполняется полностью, например на вертикальном участке с потоком снизу вверх. Если в жидкости есть газ — установить перед датчиком газоотделитель или автоматический воздухоотводчик.

Электромагнитный расходомер выигрывает на загрязнённых, абразивных и агрессивных средах, не имеет подвижных частей и не создаёт сопротивления потоку. Но всё это работает при одном условии: измерительный участок заполнен. Поэтому вопрос «есть ли неполное исполнение» логичнее заменить вопросом «как обеспечить полное заполнение на моём объекте». В большинстве случаев это решается точкой монтажа, а не выбором прибора.