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電磁流量計哪家好

電磁流量計哪家好？
 
電磁流量計原理

Measurement Theory

電磁流量計(Electromagnetic Flowmeter)

　　在工業製程中，電磁流量計的準確性和穩定性對於流量測量非常重要。然而，怎麼樣從眾多品牌中選擇一款適合的設備？Endress+Hauser 的電磁流量計，除了基於法拉第電磁感應定律的核心設計，還融入 Heartbeat Technology 和耐久材質等創新技術，為用戶提供更可靠、更高效的測量解決方案。不論是精密的液體流量監控還是嚴苛的工業環境需求，Endress+Hauser 的產品始終是值得信賴的首選。
 
電磁流量計原理及優勢
 
 

簡易說明:
－  電磁流量計是基於法拉第電磁感應定律來測量流體流量。當導電流體在磁場中流動時，會產生與流速成正比的電壓，電壓被電極接收並轉換為測量數據
－  電磁流量計的主要組成包含不鏽鋼製測量管、絕緣材料內襯、生成磁場的線圈，以及用來偵測電壓變化的電極
－  這類流量計的一大優勢是它們不會受到流體壓力、溫度或粘度的影響，因此可以廣泛被應用在不同的工業領域

 

電磁流量計的測量原理與應用優勢
　　電磁流量計(Electromagnetic Flowmeter)，也稱為Magmeters 或 Magnetic Flowmeters，自 1939 年以來便開始被應用於工業領域。瑞士發明家 Bonaventura Thürlemann 神父（1909–1997）是這項技術工業化應用的先驅。 然而，其背後的物理現象早在很久以前便已被發現。英國物理學家麥可·法拉第 (Michael Faraday, 1791–1867) 發現，當一導電金屬棒 (長度 L) 以速度 (v) 通過磁場 (B) 時，棒子的兩端會產生電壓 (induced voltage, Ue)。法拉第進一步發現，產生的電壓大小和運動速度 (v) 、磁場強度 (B) 成正比。
法拉第定律

　　在電磁流量計中，通過測量管內的導電流體就相當於法拉第實驗中的金屬棒。而測量管兩側的磁場由線圈產生，磁場強度保持恆定。藉由管內的電極檢測流體通過磁場時所產生的電壓。其中測量管會以非導電材質 (例如聚氨酯、硬橡膠、PTFE、PFA 等) 作為內襯以絕緣。而根據公式得知感應電壓 (Ue) 和流速 (v) 成正比，當已知管道截面積 (A)，便可以輕鬆計算出體積流量 (QV)。
 
流量計算

　　運用這種測量原理的流量計主要優勢在於，不會受到壓力、溫度及黏度的影響，且流速分佈對於測量結果的影響非常小，因此電磁流量計被廣泛的運用在工業應用中。
　　

機械設計與結構

  • 電磁流量計結構
  • a. 測量管 (Measuring Tube)： 測量管必須避免影響或扭曲磁場，因此通常採用不鏽鋼製造。
  • b. 內襯 (Lining)： 內襯作為電極與測量管間的必要絕緣層，用以防止感應電壓釋放到管壁。同時，內襯需具備流體的物理與化學抗性。常用材料包括聚氨酯(Polyurethane)、硬橡膠及 PFA/PTFE。
  • c. 線圈系統 (Coil System)： 兩側的銅線線圈產生磁場，線圈外裝有磁芯以提升磁場效能。
  • d1-d3. 電極 (Electrodes)：
    1. d1. 量測電極 (Measuring Electrodes)：用於檢測感應電壓。依工況選擇材質，例如不鏽鋼、哈氏合金 (Hastelloy)、鉭 (Tantalum) 或鉑金 (Platinum)。
    2. d2. 參考電極 (Reference Electrode)：用於測量儀錶與流體間的電位平衡。必要時可安裝接地環或接地片。
    3. d3. 空管檢測電極 (Empty-Pipe Detection Electrode)：檢測管內是否部分或完全空管，若流體未接觸此電極，傳送器會觸發警報。
 

利用電磁感應產生磁場

　　現行電磁流量計多採用脈衝直流電 (Pulsed Direct Current, DC) 產生磁場，就是所謂的「脈衝直流磁場 (Pulsed DC Field)」。磁場極性會週期性的反轉，電極上相鄰的兩次測量電壓 (U+, U–) 的極性相反。通過兩次測量值計算得出的差值即為感應電壓 (Uflow)。
　　這種方法能夠有效消除干擾電壓，計算出的電壓對應平均流速，最終由電子設備轉換為體積流量信號，並以標準信號輸出 (例如 4–20 mA)。
 

　　電磁感應產生磁場
 

Endress+Hauser 的技術創新：超越標準的關鍵特性

獨家技術-Heartbeat Technology
  • Heartbeat Technology 是 Endress+Hauser 的專利技術，是流量計內建的選配功能，提供即時的自我診斷、自校驗功能。這項技術不僅能即時檢測流量計的健康狀況，還能確認設備的測量準確度是否維持在標準範圍內，特別的是在確認的過程中，不需要拆卸設備來進行離線檢測。雖然其他品牌也提供診斷功能，但 Heartbeat Technology 具有結合多參數分析能力和自動記錄報告的功能，在工廠的持續監控與合規性驗證作業上更為便利。
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精確與穩定的實現：Endress+Hauser 的核心技術解析

感測器與信號處理的穩定性
  • 高抗干擾能力：Endress+Hauser 的 Promag 系列流量計採用先進的信號處理算法，針對電磁干擾進行高效抑制。這使其在含有高電導率液體或高噪聲的工業環境中仍能提供穩定且精確的測量結果。
  • 溫度與壓力補償：其內建的智能補償功能能自動修正由於介質溫度、壓力變化引起的偏差，這在高波動的工業流程中非常關鍵
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流速檢測靈敏度

  • 超低流速測量能力： Endress+Hauser 的電磁流量計可測量極低流速（低至 0.2 m/s 或更低）的流體，並保持高度的準確度，特別適合需要精確監控微量液體的應用，例如化學反應過程。 其他小品牌流量計在測量低流速時可能發生準確度顯著下降的情況，而 Endress+Hauser 可在廣泛的流速範圍內提供一致的測量性能。
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內襯與電極設計
  • 多樣化材質選擇： Endress+Hauser 提供多種內襯材質（如 PFA、PTFE、陶瓷等）和特殊電極（如鉭、鉑）來適應不同的工業介質，特別是在高腐蝕性、高溫的工藝條件下表現尤為出色。
  • 電極清潔技術： Promag 流量計的電極設計防止結垢，並且某些型號支援線上自動清潔功能，有效減少因污染導致的測量誤差。
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法拉第定律的實現細節
  • 生成均勻磁場：Endress+Hauser 的電磁線圈和感應系統經過精密設計，確保磁場在測量截面內分布均勻。這能夠減少因為液體流速分布不均或渦流效應引起的測量偏差。某些競爭品牌可能在設計中忽略這個一細節，導致測量準確度在實際應用下降低。
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免維護設計與長期穩定性
  • 全焊接式傳感器：Endress+Hauser 的流量計傳感器採用全焊接結構，無接縫、無弱點，能適應極端條件並保證長期穩定性。

 

常見問題解答

測量結果是否會受到流體導電度影響？
  • 我們針對電磁流量計規定最小導電度值，該數值因設計技術及儀錶尺寸而不同。只要導電度高於這個閾值，波動對對測量結果影響不大。但當導電度較低的時候，電極檢測到的電壓也較低，這可能導致信號難與干擾作區分，特別是在測量範圍的低點，甚至可能導致信號無法使用。
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測量是否受流體溫度、壓力與黏度影響？
  • 傳感器的物理設計及內襯材質可能會限制其壓力及溫度的應用範圍。但壓力、溫度及黏度對測量結果的影響是微乎其微的。
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是否可以測量磨蝕性流體的流量？
  • 可以。特別是在流體具有高度磨蝕性的情況下，選擇合適的內襯材質及特殊類型的電極對於感測器至關重要。
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是否可以測量含固體的液體？
  • 電磁流量計的一般運用原則是，只要是可藉由泵輸送的導電液體，就可以進行測量。但在特定情況下，可能需要特殊設計的感測器以應對特定的應用需求。
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部分充填管路會如何影響測量？
  • 如果管路是空的，測量電極無法被流體濕潤，因此無法偵測電壓（測量將無法進行）。如果管路是部分充填，且電極仍被流體濕潤，測量誤差會與空氣含量成正比。但若感測器具備空管檢測電極，則可以立即偵測到部分充填的管路並發出警報。
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　　總結來說，電磁流量計是基於法拉第電磁感應定律的測量原理，並且具有不受壓力、溫度及黏度影響的優勢，因此是工業製程中流量監控的常見選擇。無論是在材料設計上採用耐久與具有化學抗性的內襯，還是利用脈衝直流磁場技術來提升測量準確度，電磁流量計都展現了卓越的性能與適應性。Endress+Hauser 的電磁流量計更進一步將這些核心特性結合，配合 Heartbeat Technology 等技術，為使用者提供更高效、可靠的解決方案。這不僅幫助企業優化製程控制，更確保其在複雜工業應用中的穩健表現。選擇合適的電磁流量計，便是邁向成功製程管理的第一步。
 
 

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