تعد مراقبة التدفق جزءًا أساسيًا من أي عملية صناعية. لهذا السبب ، تبذل معظم الصناعات كل ما يتطلبه الأمر لتبني بعض الطرق الأكثر موثوقية وفعالية للتحكم في هذه العمليات.
كان هذا ممكنًا من خلال استخدام عدادات ومفاتيح تدفق مختلفة. على سبيل المثال ، تميل معظم مفاتيح التبديل في السوق اليوم إلى استخدام تقنية التشتت الحراري.
تُستخدم تقنية التشتت الحراري حاليًا لمراقبة تدفق الغازات والهواء في العديد من خطوط الأنابيب. تعتمد هذه التقنية على حقيقة أن كمية الحرارة المنقولة بعيدًا عن المسبار المسخن تزداد مع زيادة سرعة السائل.
هناك عدد كبير من المفاتيح التي تتميز بهذه التقنية. في هذه المفاتيح ، يشير وجود فرق أكبر في درجة الحرارة إلى حالة عدم التدفق. يتناقص هذا الاختلاف في درجة الحرارة مع زيادة معدل التدفق. أكثر العناصر المسخنة شيوعًا هو كاشف درجة حرارة المقاومة (RTD). المعدل الذي تبدد فيه الحرارة يتناسب طرديا مع معدل تدفق السوائل.
يتم تحويل الإشارة التي تم الحصول عليها من RTD إلى إشارة كهربائية بواسطة دائرة التكييف الإلكترونية. يتم استخدام الإشارة الكهربائية لاحقًا لضبط دوائر نقطة الضبط الأخرى. معظم هذه الأجهزة متينة وموثوقة مقارنة بالمفاتيح التقليدية. كما أنها متينة ويتم التخلص تمامًا من المشكلات الأخرى مثل الانسداد. يمكن للمفاتيح التي تتميز بهذه التقنية مراقبة جميع أنواع السوائل والاستجابة السريعة للتغيرات في سرعة التدفق.
هناك العديد من المفاتيح المتاحة في السوق اليوم مع وجود أنظمة عرض بصرية في بعضها. لذلك ، من المهم تحديد التطبيق الذي يهدف المحول إلى الحصول على التطبيق الصحيح.
كما أنها تستخدم في أنظمة التدفئة والهيدروليك وتكييف الهواء.
تأتي هذه المفاتيح مع مجموعة واسعة من التقنيات التي تمكنها من ضمان أداء عالي الجودة ومقاومة للتآكل وإعدادات تشغيل مرنة ومجموعة واسعة من التصميمات وغيرها.
أنها توفر واحدة من أرخص الطرق لاكتشاف فقدان أو تغيير في سرعة الهواء. وهي مفضلة للتطبيقات التي تتطلب سرعات عالية إلى منخفضة. يمكن أن يكون كل من الفقد والتغير في السرعة نتيجة لعدد من العوامل التي تشمل الفلتر المتسخ أو المسدود ، والحمل الزائد لمحرك المروحة ، وعجلة المروحة السائبة أو المروحة المغلقة أو مدخل المخمد.
في هذه المفاتيح ، مع تدفق الهواء عبر خط الأنابيب ، تضطر الريشة إلى التأرجح في الاتجاه الذي تهب فيه الرياح. هذا يجبر الكم على التحرك في الاتجاه التصاعدي مما يجعل المغناطيس يسحب المفتاح ويشغل المفتاح.
في هذه الحالة ، يقوم السائل الذي يتدفق عبر الصمام بدفع القرص لأعلى ولأسفل مما يؤدي إلى خفض ورفع الغلاف المغناطيسي على التوالي. هذا يجعل المغناطيس لتشغيل المفتاح. المبدأ هو نفسه تقريبًا مبدأ مفتاح تشغيل الريشة.
يتم استخدامها لمجموعة واسعة من التطبيقات التي تشمل المعدات التي تعمل بالكهرباء مثل المحركات أو أضواء الإشارة. يمكن استخدامها لبدء أو إيقاف تشغيل جهاز كهربائي. يتم استخدامها في الغالب لتطبيقات الأغراض العامة. كما أنها تستخدم لاكتشاف التدفق في العديد من التطبيقات الصناعية ، مثل حدوث فشل في التدفق في أنابيب معينة يمكن أن يطلق إنذارًا.
هناك عدد من العوامل التي يجب مراعاتها أثناء تثبيت هذه الأنواع من المفاتيح في خط الأنابيب. للتأكد من أن المفتاح يعمل كما هو مطلوب ، يجب أن يشير السهم الموجود على الغلاف دائمًا إلى اتجاه التدفق. الزاوية التي يجب أن يتم فيها تثبيت المفتاح على خط الأنابيب مهمة أيضًا.
سيعتمد هذا على دليل التبديل. يجب أيضًا تركيب مرشح للتيار لمنع الجسيمات الغريبة من دخول الأنبوب. يجب أيضًا أن يتم تركيبها في المناطق التي يوجد بها القليل من الاضطرابات أو لا يوجد بها أي اضطراب ، أي يجب تثبيتها بعيدًا عن الانحناءات أو الأكواع.
مع التقدم في التكنولوجيا ، تم دمج مفاتيح التدفق هذه التكنولوجيا الحرارية. في مثل هذه المفاتيح ، تتم الإشارة إلى حالة عدم التدفق من خلال ظروف درجات الحرارة المرتفعة بينما يُشار إلى وجود التدفق بدرجات حرارة منخفضة.
مثل هذه الأنواع من المبدلات لها كاشفات درجة حرارة مقاومة (RTDs). هذا من حقيقة أنه عندما يكون هناك تدفق ، يتم تبريد RTDs بواسطة السائل المتحرك. لقد اكتسبوا حتى الآن شعبية في معظم التطبيقات الصناعية. لديهم دوائر إلكترونية تحول فرق درجة الحرارة من RTDs إلى إشارة كهربائية تُستخدم في عمليات تحكم مختلفة. هذا يجعل من السهل دمجها في أنظمة التحكم المختلفة.
تعد مراقبة التدفق جزءًا أساسيًا من أي عملية صناعية. لهذا السبب ، تبذل معظم الصناعات كل ما يتطلبه الأمر لتبني بعض الطرق الأكثر موثوقية وفعالية للتحكم في هذه العمليات.
كان هذا ممكنًا من خلال استخدام عدادات ومفاتيح تدفق مختلفة. على سبيل المثال ، تميل معظم مفاتيح التبديل في السوق اليوم إلى استخدام تقنية التشتت الحراري.
تُستخدم تقنية التشتت الحراري حاليًا لمراقبة تدفق الغازات والسوائل في العديد من خطوط الأنابيب. تعتمد هذه التقنية على حقيقة أن كمية الحرارة المنقولة بعيدًا عن المسبار المسخن تزداد مع زيادة سرعة السائل.
هناك عدد كبير من المفاتيح التي تتميز بهذه التقنية. في هذه المفاتيح ، يشير وجود فرق أكبر في درجة الحرارة إلى حالة عدم التدفق. يتناقص هذا الاختلاف في درجة الحرارة مع زيادة معدل التدفق. أكثر العناصر المسخنة شيوعًا هو كاشف درجة حرارة المقاومة (RTD). المعدل الذي تبدد فيه الحرارة يتناسب طرديا مع معدل تدفق السوائل.
يتم تحويل الإشارة التي تم الحصول عليها من RTD إلى إشارة كهربائية بواسطة دائرة التكييف الإلكترونية. يتم استخدام الإشارة الكهربائية لاحقًا لضبط دوائر نقطة الضبط الأخرى. معظم هذه الأجهزة متينة وموثوقة مقارنة بالمفاتيح التقليدية. كما أنها متينة ويتم التخلص تمامًا من المشكلات الأخرى مثل الانسداد. يمكن للمفاتيح التي تتميز بهذه التقنية مراقبة جميع أنواع السوائل والاستجابة السريعة للتغيرات في سرعة التدفق.
معدل تدفق المراقبة من درجة الحرارة التي تم الكشف عنها بواسطة RTD ، يكون من الأسهل بكثير تحديد معدل تدفق السائل. هذا لسبب أن كمية الحرارة التي يتم تبديدها تتناسب مع معدل التدفق.
إنذار الزناد بافتراض أن معدل تدفق المائع تم ضبطه على عدم تجاوز مستوى معين ، فسيتم اكتشاف أي زيادة تتجاوز نقطة التحديد بواسطة المفتاح الذي سيقوم بعد ذلك بتشغيل الإنذار لاتخاذ الإجراء اللازم. يمكن أن يحمي هذا أيضًا الأجهزة الأخرى مثل المضخات من التحميل الزائد.
يخفف عملية التحكم الصناعي ؛ يمكن بسهولة دمج معظم المفاتيح التي تتميز بتقنية التشتت الحراري مع أنظمة التحكم مثل PLCs. وذلك لأن درجة الحرارة من RTD يتم تحويلها إلى إشارة كهربائية بواسطة مكيف الإشارة. تذكر أنه من الأسهل التعامل مع الإشارة الكهربائية عندما يتعلق الأمر بأي عملية تحكم.
مجموعة واسعة من التطبيقات ؛ يمكن استخدام هذه المفاتيح ، أكثر من أنواع السوائل ، في العديد من التطبيقات التي تشمل خطوط السوائل ، وحمام السباحة ، ومياه البحر. طالما أن السائل لا يتفاعل مع المادة التي تم إنشاء المفتاح منها. لذلك ، يعتبر الاعتبار المادي مهمًا أثناء اختيار هذه المفاتيح. كما أنه سيحدد عمرها الافتراضي.
هناك العديد من المفاتيح المتاحة في السوق اليوم مع وجود أنظمة عرض بصرية في بعضها. لذلك ، من المهم تحديد التطبيق الذي يهدف المحول إلى الحصول على التطبيق الصحيح.
يمكن تصنيف مفاتيح التدفق على أنها إما مفاتيح تدفق هواء أو سائل. يتم استخدامها لمراقبة تدفق السوائل أو الهواء أو البخار في مختلف التطبيقات الصناعية حيث يرسلون إشارات إلى أجهزة أخرى مثل المضخات إما لإيقافها أو اعتمادًا على الموقف في متناول اليد.
كما أنها تستخدم في أنظمة التدفئة والهيدروليك وتكييف الهواء.
تأتي هذه المفاتيح مع مجموعة واسعة من التقنيات التي تمكنها من ضمان أداء عالي الجودة ومقاومة للتآكل وإعدادات تشغيل مرنة ومجموعة واسعة من التصميمات وغيرها.
أنها توفر واحدة من أرخص الطرق لاكتشاف فقدان أو تغيير في سرعة الهواء. وهي مفضلة للتطبيقات التي تتطلب سرعات عالية إلى منخفضة. يمكن أن يكون كل من الفقد والتغير في السرعة نتيجة لعدد من العوامل التي تشمل الفلتر المتسخ أو المسدود ، والحمل الزائد لمحرك المروحة ، وعجلة المروحة السائبة أو المروحة المغلقة أو مدخل المخمد.
في هذه المفاتيح ، مع تدفق الهواء عبر خط الأنابيب ، تضطر الريشة إلى التأرجح في الاتجاه الذي تهب فيه الرياح. هذا يجبر الكم على التحرك في الاتجاه التصاعدي مما يجعل المغناطيس يسحب المفتاح ويشغل المفتاح.
في هذه الحالة ، يقوم السائل الذي يتدفق عبر الصمام بدفع القرص لأعلى ولأسفل مما يؤدي إلى خفض ورفع الغلاف المغناطيسي على التوالي. هذا يجعل المغناطيس لتشغيل المفتاح. المبدأ هو نفسه تقريبًا مبدأ مفتاح تشغيل الريشة.
يتم استخدامها لمجموعة واسعة من التطبيقات التي تشمل المعدات التي تعمل بالكهرباء مثل المحركات أو أضواء الإشارة. يمكن استخدامها لبدء أو إيقاف تشغيل جهاز كهربائي. يتم استخدامها في الغالب لتطبيقات الأغراض العامة. كما أنها تستخدم لاكتشاف التدفق في العديد من التطبيقات الصناعية ، مثل حدوث فشل في التدفق في أنابيب معينة يمكن أن يطلق إنذارًا.
هناك عدد من العوامل التي يجب مراعاتها أثناء تثبيت هذه الأنواع من المفاتيح في خط الأنابيب. للتأكد من أن المفتاح يعمل كما هو مطلوب ، يجب أن يشير السهم الموجود على الغلاف دائمًا إلى اتجاه التدفق. الزاوية التي يجب أن يتم فيها تثبيت المفتاح على خط الأنابيب مهمة أيضًا.
سيعتمد هذا على دليل التبديل. يجب أيضًا تركيب مرشح للتيار لمنع الجسيمات الغريبة من دخول الأنبوب. يجب أيضًا أن يتم تركيبها في المناطق التي يوجد بها القليل من الاضطرابات أو لا يوجد بها أي اضطراب ، أي يجب تثبيتها بعيدًا عن الانحناءات أو الأكواع.
مع التقدم في التكنولوجيا ، تم دمج مفاتيح التدفق هذه التكنولوجيا الحرارية. في مثل هذه المفاتيح ، تتم الإشارة إلى حالة عدم التدفق من خلال ظروف درجات الحرارة المرتفعة بينما يُشار إلى وجود التدفق بدرجات حرارة منخفضة.
مثل هذه الأنواع من المبدلات لها كاشفات درجة حرارة مقاومة (RTDs). هذا من حقيقة أنه عندما يكون هناك تدفق ، يتم تبريد RTDs بواسطة السائل المتحرك. لقد اكتسبوا حتى الآن شعبية في معظم التطبيقات الصناعية. لديهم دوائر إلكترونية تحول فرق درجة الحرارة من RTDs إلى إشارة كهربائية تُستخدم في عمليات تحكم مختلفة. هذا يجعل من السهل دمجها في أنظمة التحكم المختلفة.
لا يعمل عدد من عدادات التدفق المثبتة في معظم الصناعات بشكل مرضٍ بسبب الاختيار غير الدقيق لأدوات قياس التدفق.
أدى الاختلاف في تقنية العدادات مثل مقياس التدفق المغناطيسي وتقنيات الموجات فوق الصوتية على سبيل الذكر لا الحصر ، إلى ظهور الكثير من التحديات لمعظم الفنيين. يجدون صعوبة في اختيار أولئك الذين يتمتعون بمستوى عالٍ من الأداء والدقة.
مرة أخرى ، لكل عداد مزايا وعيوب يجب فحصها قبل الشراء وبالتالي التثبيت. يكاد يكون من المستحيل العثور على واحد مثالي ، ومع ذلك ، يجب أن تفوق المزايا العيوب.
من المهم معرفة ما يلي قبل شراء أو تركيب عداد:
المهمة التي يجب أن تؤديها الأداة ؛ بشكل أساسي ، في قياس التدفق ، يمكن فحص المعلمات التالية: السرعة اللحظية والكتلة ومعدل التدفق الحجمي. سيكون اختيار الأداة المناسبة مثل مقياس كوريوليس لتحديد معدل تدفق الكتلة فكرة نبيلة. هناك أيضًا حالات يتم فيها إعطاء أولوية أكبر لدقة معدل التدفق. وبالتالي ، فإن البحث عن تلك التي ستكون دقيقة أمر بالغ الأهمية. تذكر أن المقاييس المختلفة لها مستويات مختلفة من الدقة.
مكان تركيب الجهاز ؛ هل تخطط لتركيب العداد في انظمة مضغوطة؟ هل السائل الذي سيتم تحديد معدل تدفقه نظيفًا أم ملاطًا؟
هل يمكن أن تؤثر الظروف البيئية مثل درجة الحرارة أو التداخل الكهربائي على أداء العداد؟ تأكد من أن جهاز القياس يمكن أن يعمل على النحو الأمثل دون تدخل غير ضروري من البيئة المحيطة أو السائل الذي سيتم تحديد خصائص التدفق الخاصة به.
على سبيل المثال ، يمكن استخدام مقياس تدفق التوربينات وعدادات تدفق الإزاحة الموجبة لقياس خصائص التدفق للسوائل النظيفة واللزجة ؛ الأنواع الكهرومغناطيسية تأكل سوائل قذرة ، موصلة ، نظيفة ولزجة مصممة بينما تكون الموجات فوق الصوتية مناسبة للسوائل النظيفة واللزجة ، وبالتالي يجب توفير مقياس تدفق اللزوجة العالية . كل هذه يجب أن تؤخذ في الاعتبار.
نطاق التشغيل يجب تحديد كل من معدلات التدفق الأدنى والأعلى قبل التثبيت. لذلك ، يجب ألا يتجاوز نطاق التشغيل نطاق مقياس التدفق . هذا للتأكد من أنه لا يطغى عليه لأن هذا لن يؤدي إلا إلى قراءات غير دقيقة.
حجم الأنبوب سيحدد أيضًا نوع الشراء والتثبيت. في معظم التطبيقات الصناعية ، تكون معظم الأنابيب كبيرة جدًا وبالتالي لا يمكن استخدام بعض العدادات.
معايرة بالطبع يتم معايرة جميع العدادات من قبل الشركة المصنعة. ومع ذلك ، بعد استخدامه لبعض الوقت ، من المهم إعادة معايرته للتأكد من دقة جميع القراءات التي تم الحصول عليها. تعتمد إعادة المعايرة على تقنية العداد وطبيعة المائع.
هل يعطي مساحة للترقية؟ يتم ترقية معظم هذه الأدوات كل عام لضمان أنها تعمل على النحو الأمثل وبدقة وكفاءة. في الواقع ، مع عصر الأتمتة حيث يتم استخدام SCADA و PLCs في معظم العمليات الصناعية ، يجب أن تفسح المجال للدمج في مثل هذه الأنظمة.
لا يكفي تركيب أو شراء مقياس التدفق الصحيح وحده. تتطلب هذه الأجهزة صيانة دورية للتأكد من أنها تعمل بدقة. من الضروري تصميم برنامج فحص مجدول خاصة لمن لديهم أجزاء متحركة. يجب الحفاظ على الدقة ضمن النطاق الموصى به. من ناحية أخرى ، تلك التي لا تحتوي على أجزاء متحركة مثل الموجات فوق الصوتية والأنواع الكهرومغناطيسية ، يجب فحص مكوناتها الإلكترونية.
يعد قياس معدل التدفق أمرًا ضروريًا في العديد من العمليات الصناعية مثل الكيماويات والفولاذ والمرافق العامة. لتسهيل هذه العملية ، تم تطوير عدد من عدادات التدفق لضمان الحصول على جميع المعلومات حول أي سائل متدفق بدقة.
توجد المادة في ثلاث حالات رئيسية تشمل المواد الصلبة والسائلة والغازية. عندما يتم استخدام مصطلح "السوائل" ، فإننا نشير أساسًا إلى كل من السوائل والغازات نظرًا لأن لديهم القدرة على التدفق تحت تأثير القوى المشوهة. هذا يرجع إلى كل من إجهاد القص واللزوجة ؛ المبادئ الرئيسية لميكانيكا الموائع. للسوائل والغازات خصائصها الفريدة التي يجب تحليلها بدقة قبل اختيار أي أداة قياس. هناك العديد من أنواع مقاييس تدفق الغاز للاختيار من بينها. هناك عدد مذهل من الأمتار في السوق اليوم ، وبالتالي ، يجب على المرء أن يكون حريصًا للحصول على أداة تدفق دقيقة وموثوقة وقوية.
أنواع عدادات التدفق
يمكن تصنيف هذه الأدوات اعتمادًا على نوع المعلومات / القياس الذي يرغب الفرد في الحصول عليه من السائل. وتشمل هذه:
1. تحديد سرعة السائل عند نقطة
إنها عملية أساسية عندما يتعلق الأمر بالتحقيق في توزيع السرعة عند نقطة معينة أو في المواقف التي يتم فيها إنشاء ملف تعريف السرعة قبل تثبيت عداد دائم. لتحقيق ذلك يمكن استخدام ما يلي:
أنبوب بيتوت ثابت
يوضح الشكلان 1 و 2 كيفية وضع أنبوب Pitot - ثابت في مقطع يتم تحديد ملف تعريف السرعة الخاص به. عندما يتدفق السائل ، عند الاصطدام ، عادة ما يتم إحضار السائل للراحة ، وبالتالي ، يتم تقليل الطاقة الحركية إلى الصفر. هذا يجعل هذا القسم يمتلك طاقة الضغط فقط.
من ناحية أخرى ، في أقسامها الثابتة ، هناك كل من الطاقة الحركية والضغط بسبب حركة السائل. يؤدي هذا في المقابل إلى اختلاف الضغط الذي تسببه السرعة. إنها طريقة مناسبة لمعرفة الفرق بين الضغط الكلي والساكن والديناميكي. إنه غير مناسب لقياس السرعة في التدفق المضطرب.
أجهزة قياس شدة الريح بالأسلاك الساخنة والفيلم
هذه أداة فعالة أخرى تستخدم أيضًا لتحديد سرعة السائل عند نقطة ما. أحد الأشياء الجيدة في ذلك هو أنه يمكن استخدامه للحصول على متوسط السرعة والاضطراب.
2. تحديد معدل تدفق الحجم
إنها أنواع عديدة جدًا من العدادات التي يمكن استخدامها لتحديد معدل تدفق الحجم. وتشمل هذه:
عدادات التدفق التفاضلي
تستخدم على نطاق واسع في معظم التطبيقات الصناعية لكل من السوائل والغازات. عادة ما يتم وضعها في أنبوب يتم بعده تطوير ضغط تفاضلي (D / P) عبر الانقباض. باستخدام هذه الأدوات ، من الصعب استنتاج معدل تدفق الحجم من D / P. تشمل العدادات التفاضلية الأكثر شيوعًا الفوهة ولوحة الفتحة وأنبوب Dall و Venturi. تُظهر الصور أدناه بعض المقاييس التفاضلية الأكثر استخدامًا.
يعتمد مبدأ التشغيل على حقيقة أنه عندما يقابل السائل عائقًا ، تنفصل جزيئاته وتميل إلى التحرك حول الكائن المعوق بينما يستمر في التحرك باتجاه المصب. ينتج عن هذا تدرج ضغط متذبذب. مع زيادة وتيرة الدوامات بسبب زيادة التدفق ، يمكن تحقيق علاقة خطية بين سرعة التدفق وتردد السقوط.
يتم تثبيتها على طول مسار مائع متحرك حيث يجبرهم السائل على الحركة / الدوران. يتم تحديد حجم التدفق من خلال عدد الدورات / الثانية. تستخدم في الغالب لقياس الحجم الكلي للسائل. خير مثال إذا كان عداد التوربينات.
يعد تحديد معدل التدفق الشامل أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة لشركات مثل تلك التي تبيع النفط الخام لأنها تستخدم هذه العدادات لتحديد الكتلة الدقيقة للسلع التي تبيعها. يمكن قياس الكتلة بطرق رئيسية ؛ إما بطريقة استنتاجية أو مباشرة. يتطلب تحديد معدل التدفق الكتلي أداة خاصة تسمى:
تم استخدام معظم هذه العدادات في التطبيقات الصناعية بعد الثمانينيات. هناك العديد من التصميمات يأتي معظمها على شكل حرف U أو على شكل حدوة حصان. يمكنهم التعامل مع معدلات تدفق الكتلة الكبيرة.
في بعض الأحيان ، قد يبدو من المستحيل الحصول على قياسات السوائل باستخدام أي من عدادات التدفق المذكورة أعلاه ، وبالتالي ، فإن اللجوء إلى الأدوات المتخصصة أمر ضروري. بعض هذه الأدوات تشمل:
عداد كهرومغناطيسي يعتمد مبدأ التشغيل على قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي
عدادات بالموجات فوق الصوتية يستخدمون أجهزة استشعار توضع خارج الأنبوب مما يجعلها أكثر ملاءمة للتدفقات متعددة الأطوار.
مقياس تدفق الارتباط المتبادل ؛ باستخدام هذه الأداة ، يُفترض أن الخصائص المختلفة للسائل مثل التوصيل والسرعة ودرجة الحرارة والكثافة تتغير بطريقة عشوائية.
هناك العديد من الأدوات المتاحة في السوق ، وبالتالي من الحكمة مراعاة جميع مبادئ ميكانيكا الموائع للتأكد من دقة القياسات التي تم الحصول عليها.
