تحلیل عملکرد فلومتر مغناطیسی در سیالات دوغابی و خورنده

چرا اندازه‌گیری دبی در سیالات دوغابی و خورنده یک چالش مهندسی است؟

در بسیاری از صنایع فرآیندی نظیر معدن، فولاد، سیمان، پتروشیمی، تصفیه‌خانه‌های آب و فاضلاب و صنایع شیمیایی، سیالاتی جریان دارند که به‌جای یک مایع تمیز و یکنواخت، ترکیبی از مایع، ذرات جامد معلق، مواد ساینده یا ترکیبات خورنده هستند. این سیالات که معمولاً با عنوان دوغاب (Slurry) یا سیالات خورنده شناخته می‌شوند، عملکرد بسیاری از فلومترهای متداول را با اختلال جدی مواجه می‌کنند.

در چنین شرایطی، انتخاب فلومتری که بدون افت دقت، استهلاک مکانیکی و انسداد کار کند، یک تصمیم فنی و استراتژیک است. فلومتر مغناطیسی یکی از معدود فناوری‌هایی است که به‌درستی طراحی شده تا این چالش‌ها را مدیریت کند.

اصل عملکرد فلومتر مغناطیسی و ارتباط آن با سیالات مشکل‌دار

فلومتر مغناطیسی بر اساس قانون القای فارادی کار می‌کند. هنگامی که یک سیال رسانای الکتریکی از میدان مغناطیسی عبور می‌کند، ولتاژی متناسب با سرعت جریان در الکترودها القا می‌شود.

ویژگی کلیدی:

• عدم وجود قطعات متحرک
• عدم تماس مکانیکی مؤثر با جریان
• وابستگی نداشتن به ویسکوزیته، چگالی و آشفتگی جریان

همین ویژگی‌ها باعث می‌شود عملکرد فلومتر مغناطیسی در سیالات دوغابی و خورنده نسبت به فناوری‌های مکانیکی یا اختلاف فشاری، بسیار پایدارتر باشد.

عملکرد فلومتر مغناطیسی در سیالات دوغابی (Slurry)

سیال دوغابی چیست و چرا اندازه‌گیری آن دشوار است؟

سیالات دوغابی معمولاً شامل:

• ذرات جامد معلق (Sand, Ore, Sludge)
• چگالی بالا
• خاصیت سایندگی
• توزیع غیر یکنواخت فاز جامد

هستند. این شرایط باعث:

• تخریب سریع قطعات مکانیکی
• گرفتگی مسیر جریان
• خطای شدید اندازه‌گیری در فلومترهای توربینی، ورتکس و اوریفیس

می‌شود.

مزایای فلومتر مغناطیسی در اندازه‌گیری دوغاب

نبود مانع در مسیر جریان

عدم وجود المان انسدادی باعث می‌شود رسوب‌گذاری یا گیر کردن ذرات جامد رخ ندهد.

مقاومت عالی در برابر سایش (با انتخاب صحیح لاینر)

لاینرهای مقاومی مانند:

• Rubber
• Polyurethane
• PTFE تقویت‌شده

برای کاربردهای دوغابی طراحی شده‌اند و عمر بالایی در برابر سایش دارند.

دقت پایدار در درصد جامد بالا

تا زمانی که هدایت الکتریکی فاز مایع مناسب باشد، ذرات جامد تأثیر منفی مستقیمی بر دقت اندازه‌گیری ندارند.

چالش‌های فنی فلومتر مغناطیسی در دوغاب و راهکارها

◾ سایش الکترودها

• راهکار: استفاده از الکترودهای Hastelloy، تانتالوم یا پوشش‌دار

◾ توزیع غیریکنواخت ذرات

• راهکار: نصب عمودی با جریان رو به بالا و رعایت طول مستقیم بالادست

◾ لرزش و نوسان سیگنال

• راهکار: استفاده از Damping و فرکانس تحریک مناسب کویل‌ها

عملکرد فلومتر مغناطیسی در سیالات خورنده

چرا سیالات خورنده دشمن تجهیزات ابزار دقیق هستند؟

سیالات خورنده مانند:

• اسیدها (H₂SO₄، HCl)
• بازهای قوی
• محلول‌های شیمیایی صنعتی

می‌توانند به‌سرعت باعث:

• خوردگی بدنه سنسور
• تخریب الکترودها
• نشتی و از کار افتادن تجهیز

شوند.

انتخاب متریال؛ کلید عملکرد پایدار در سیالات خورنده

لاینر (Liner) مناسب

لاینر نقش اولین سد دفاعی را دارد. انتخاب اشتباه آن مساوی است با خرابی سریع فلومتر.

لاینرهای رایج برای محیط خورنده:

• PTFE / PFA → مقاوم در برابر اغلب اسیدها
• ETFE → مناسب دما و فشار بالاتر
• Ceramic → کاربردهای خاص با خورندگی شدید

الکترود مقاوم به خوردگی

انتخاب الکترود بر اساس نوع سیال الزامی است:

• Tantalum → اسیدهای قوی
• Hastelloy C → محیط‌های ترکیبی
• Titanium → آب دریا و نمک‌ها

مزایای فلومتر مغناطیسی در برابر خوردگی

• بدون تماس قطعات متحرک با سیال
• امکان ایزوله‌سازی کامل مسیر جریان
• قابلیت استفاده در محیط‌های بهداشتی و شیمیایی

محدودیت‌های فلومتر مغناطیسی در سیالات دوغابی و خورنده

هیچ تکنولوژی بدون محدودیت نیست. مهم‌ترین موارد عبارتند از:

نیاز به هدایت الکتریکی سیال

اگر فاز مایع رسانایی کافی نداشته باشد، اندازه‌گیری ممکن نیست.

حساسیت به حباب هوا

وجود فاز گازی ناپیوسته باعث ناپایداری سیگنال می‌شود.

هزینه اولیه بالاتر

اما در برابر کاهش تعمیرات و توقف فرآیند توجیه اقتصادی دارد.

نقش نصب صحیح در عملکرد فلومتر مغناطیسی در این کاربردها

بهترین روش نصب:

• عمودی، جریان رو به بالا
• لوله همیشه پر
• الکترودها در محور افقی

الزامات ارتینگ:

در سیالات خورنده و لوله‌های غیر فلزی:

• استفاده از Grounding Ring
• اتصال مطمئن به زمین صنعتی

برای جلوگیری از Drift و نویز الزامی است.

مقایسه فلومتر مغناطیسی با سایر فناوری‌ها در این کاربردها

جمع‌بندی: آیا فلومتر مغناطیسی بهترین انتخاب است؟

در سیالات دوغابی و خورنده، فلومتر مغناطیسی یکی از مطمئن‌ترین، صنعتی‌ترین و پایدارترین گزینه‌ها محسوب می‌شود؛ به شرط آنکه:

• رسانایی سیال بررسی شده باشد
• لاینر و الکترود درست انتخاب شوند
• نصب و ارتینگ مطابق استاندارد انجام شود

در این صورت، فلومتر مغناطیسی می‌تواند سال‌ها بدون افت دقت و خرابی جدی کار کند و هزینه‌های نگهداری را به حداقل برساند.