หลักการวัดของโฟลว์มิเตอร์แบบ Electromagnetic

โฟลว์มิเตอร์แบบ Electromagnetic หรือเรียกสั้น ๆ ว่า Magmeter เป็นอุปกรณ์ที่ใช้วัดอัตราการไหลของของเหลวในท่อ โดยอาศัยหลักการของแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเหมาะสำหรับของเหลวที่นำไฟฟ้า เช่น น้ำ น้ำเสีย น้ำเคมีต่าง ๆ หรือของเหลวที่มีสารละลายไอออนอยู่ภายใน

หลักการทำงานพื้นฐาน

หลักการของโฟลว์มิเตอร์ชนิดนี้อ้างอิงจาก กฎของฟาราเดย์ (Faraday’s Law of Electromagnetic Induction) ซึ่งกล่าวว่า:

เมื่อของเหลวที่นำไฟฟ้าไหลผ่านสนามแม่เหล็ก จะเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า (Voltage) ขึ้นในทิศตั้งฉากกับทั้งทิศทางการไหลและทิศทางของสนามแม่เหล็ก

โฟลว์มิเตอร์แบบ Electromagnetic ประกอบด้วย:

• ขดลวดแม่เหล็ก (Magnetic Coil): สร้างสนามแม่เหล็กคร่อมท่อ

• อิเล็กโทรด (Electrode): วางอยู่ด้านข้างของท่อ ใช้สำหรับรับสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการไหลของของเหลว

• ท่อวัดการไหล (Flow Tube): เป็นท่อภายในที่ของเหลวไหลผ่าน มักเคลือบด้วยวัสดุฉนวนเพื่อลดการรบกวนทางไฟฟ้า

เมื่อของเหลวไหลผ่านสนามแม่เหล็ก จะเกิดแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กที่อิเล็กโทรด ซึ่งแรงดันนี้มีค่าสัมพันธ์กับ ความเร็วของของเหลว และ ความแรงของสนามแม่เหล็ก เมื่อทราบขนาดท่อแล้ว ก็สามารถคำนวณ อัตราการไหล (Flow Rate) ได้ทันที

สูตรที่เกี่ยวข้อง

จากกฎของฟาราเดย์:

$$E=k\cdot B\cdot D\cdot v$$

โดยที่:

• $E$ = แรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้น (Volt)

• $k$ = ค่าคงที่ของอุปกรณ์

• $B$ = ความเข้มของสนามแม่เหล็ก (Tesla)

• $D$ = เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ (m)

• $v$ = ความเร็วของของเหลว (m/s)

แรงดัน $E$ ที่วัดได้จะถูกประมวลผลโดยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ภายในตัวเครื่อง เพื่อแสดงผลเป็น อัตราการไหลเชิงปริมาตร (m³/h หรือ L/min)

ข้อดีของ Electromagnetic Flowmeter

• วัดของเหลวได้หลากหลาย รวมถึงของเหลวที่มีตะกอนหรือของเหลวหนืด

• ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ทำให้มีอายุการใช้งานยาวและไม่ต้องบำรุงรักษามาก

• ความแม่นยำสูง

• ไม่เกิดแรงดันตกคร่อมในท่อ

ข้อจำกัด

• วัดของเหลวที่ไม่นำไฟฟ้าไม่ได้ (เช่น น้ำมัน หรือก๊าซ)

• ต้องมีการต่อสายดินอย่างเหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงสัญญาณรบกวน

• ราคาสูงกว่าฟลว์มิเตอร์บางประเภท เช่น แบบกังหัน (Turbine)

การใช้งานที่พบบ่อย

• ระบบบำบัดน้ำเสีย

• อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม

• ระบบประปา

• อุตสาหกรรมเคมี