مقياس تدفق الديزل الميكانيكي

ما هو مقياس تدفق الديزل الميكانيكي؟

يقيس مقياس تدفق الديزل الميكانيكي حجم وقود الديزل الذي يمر عبره باستخدام أجزاء متحركة مثل التروس البيضاوية. ويوفر قياسًا ماديًا مباشرًا بدون مكونات إلكترونية أو مصدر طاقة، وغالبًا ما يستخدم لمتانته وبساطته في تطبيقات إدارة الوقود المختلفة. يمكن أن يكون الوقود بنزينًا أو بتروليًا أو ديزلًا أو كيروسينًا أو غاز البترول المسال أو وقودًا حيويًا وما إلى ذلك.

مبدأ مقياس تدفق الديزل الميكانيكي

يعمل مقياس تدفق الديزل الميكانيكي كمقياس تدفق إزاحة موجبة. فهو يقيس تدفق الوقود من خلال التقاط ونقل حجم ثابت من الوقود مع كل دورة من دورات مكوناته المتحركة. ومع تحرك المكونات الداخلية، فإنها تنقل حجمًا محددًا من السائل، ويتم تحديد معدل تدفق الوقود الإجمالي من خلال حساب عدد عمليات النقل.

كل دورة من دورات العنصر المتحرك تؤدي إلى إزاحة حجم . إذا اكتمل المكون المتحرك الدورات، الحجم الإجمالي للوقود يتم حساب ما مر عبر مقياس التدفق بواسطة:

تنتقل الحركة الميكانيكية للمكون من خلال آلية تروس إلى مؤشر، والذي يحرك المؤشر على قرص. يعرض هذا القرص الحجم الإجمالي للوقود الذي مر عبر مقياس التدفق.

مميزات وعيوب مقياس تدفق الوقود الميكانيكي

مقياس التدفق ذو التروس البيضاوية هو نوع من مقاييس التدفق ذات الإزاحة الإيجابية وهو مقياس تدفق الوقود الميكانيكي المستخدم على نطاق واسع والذي يقيس تدفق زيت الوقود من خلال التقاط حجم ثابت بشكل متكرر. يُعرف بتدفقه أحادي الاتجاه، ويشار إليه باسم "مقياس التدفق ذو الإزاحة الإيجابية" في مناطق مختلفة. يتميز بتاريخ طويل وإمكانية تطبيق واسعة، مع مزايا ملحوظة:

1. دقة قياس عالية: تحقق خطأ نسبيًا يتراوح من ±0.1% إلى ±0.5%. تظل دقة مقياس تدفق التروس البيضاوية غير متأثرة بنوع زيت الوقود أو اللزوجة أو الكثافة أو رقم رينولدز أو طول أقسام الأنابيب المستقيمة العلوية والسفلية.

2. نطاق قياس واسع: مقياس تدفق التروس البيضاوي قادر على تحقيق دقة 0.5 في نطاق 10. ويوفر قياسات تراكمية دقيقة لوقود الزيت، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات قياس المواد.

3. فعال عند أرقام رينولدز المنخفضة: يقيس الوقود عالي اللزوجة ومعدل التدفق المنخفض بدقة عالية، حتى في ظروف أرقام رينولدز المنخفضة، ويمكن استخدامه كمقياس لتدفق الوقود عالي اللزوجة.

4. قسم الأنابيب المستقيمة القصيرة عند تركيب جهاز قياس تدفق الوقود الميكانيكي: يعمل بشكل فعال في الموقع مع الحد الأدنى من المتطلبات لأقسام الأنابيب المستقيمة في المنبع والمصب.

عيوب مقياس تدفق الوقود الميكانيكي

ومع ذلك، هناك العديد من العيوب المرتبطة بأجهزة قياس تدفق الوقود من نوع الإزاحة الإيجابية والتي يجب أخذها في الاعتبار:

1. الحجم والتعقيد: بالنسبة لنفس سعة التدفق، تميل مقاييس التدفق ذات الإزاحة الإيجابية إلى أن تكون أكبر حجمًا بسبب حجمها الأكبر وعدد المكونات الميكانيكية الأكبر. تكون عملية التجميع أكثر تعقيدًا، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف التصنيع.

2. الحساسية للملوثات: عادةً ما تكون مقاييس تدفق الوقود هذه حساسة للجزيئات والملوثات الموجودة في الوقود. قد يؤدي تركيب مرشح في الاتجاه العلوي إلى زيادة فقدان الضغط. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب المكونات مثل الدوار والغلاف التنظيف الدوري، مما يزيد من جهود الصيانة.

3. قابلية التأثر بتغيرات معدل التدفق: قد تؤدي التغييرات المتكررة في معدل التدفق إلى إتلاف الأجزاء الدوارة. ومن الأهمية بمكان تجنب الفتح أو الإغلاق المفاجئ للصمامات القريبة من مقياس تدفق الديزل، حيث قد تؤدي مثل هذه الإجراءات إلى تلف الجهاز إذا لم يتم إدارتها بشكل صحيح من قبل المشغل.

على الرغم من هذه القيود، تظل مقاييس التدفق الإزاحية الإيجابية أداة موثوقة لقياس تدفق الوقود تستخدم على نطاق واسع نظرًا لدقتها العالية وعمرها الطويل. تُستخدم عادةً في صناعات مثل قياس النفط وتداوله، والتصنيع الخفيف، وتجهيز الأغذية، وغيرها من القطاعات.

المواصفات الفنية لمقياس تدفق الوقود الميكانيكي

• تشمل المعايير الفنية الرئيسية لأجهزة قياس التدفق الحجمي ما يلي: القطر الاسمي، السائل القابل للقياس، نطاق التدفق، الدقة، الضغط الاسمي، نطاق درجة حرارة التشغيل، إلخ.
• حجم مقياس تدفق الوقود الميكانيكي: من DN10 إلى DN250.
• الدقة: خيار 0.5% (قياسي) مع 0.2%
• نطاق درجة حرارة الوقود: -20 ~ 120 درجة مئوية
• اللزوجة القصوى للوقود هي 4000 سي بي
• مادة مقياس التدفق: خيارات الحديد الزهر، الفولاذ المصبوب، الفولاذ المقاوم للصدأ.
• تصنيف الضغط: القياسي 232 رطل/بوصة مربعة، الحد الأقصى لضغط الوقود هو 914 رطل/بوصة مربعة.
• يمكن أن يكون القرص مزودًا بوظيفة إجمالي تراكمي، أو خيارًا بوظيفة إجمالي قابلة لإعادة الضبط كما هو موضح في الصورة أدناه.

تحليل الأخطاء في مقياس تدفق الوقود الميكانيكي

لإجراء تحليل دقيق للأخطاء في عدادات تدفق الوقود الميكانيكية، يجب مراعاة عدة عوامل حاسمة. بافتراض الالتزام بمعايير الدقة في التصنيع والتجميع، فإن المصادر الأساسية للخطأ المنهجي تشمل التسرب أو الانزلاق، والذي ينشأ بسبب الخلوص بين عنصر القياس (مثل الدوار أو الكاشطة أو المكبس) والتجويف الداخلي للغلاف. عامل مهم آخر هو التغيير في حجم غرفة القياس، والذي يمكن أن يحدث بسبب تشوه الغلاف الناجم عن ضغط السائل والإجهاد الميكانيكي وتقلبات درجات الحرارة.

يتأثر التسرب بحجم الفجوة ولزوجة السائل والفرق في الضغط بين مدخل ومخرج مقياس التدفق (والذي يرتبط بمقاومة حركة عنصر القياس وآلية النقل ومقاومة تدفق السائل داخل الهيكل). وفي حين أن تقليل الفجوة يمكن أن يقلل من التسرب، فإنه يزيد أيضًا من تعقيد التصنيع ويخاطر بتشويش المكونات المتحركة، أو على الأقل، زيادة المقاومة. وبالتالي، لا يمكن تقليل الفجوة إلى أجل غير مسمى. تساهم مقاومة الدوار للدوران، والتي يتم التغلب عليها من خلال الفرق في الضغط بين المدخل والمخرج، إلى جانب فقدان الضغط الناجم عن لزوجة السائل داخل حجرة القياس، في الفرق الكلي في الضغط الذي يدفع تسرب السائل عبر الفجوة. تؤدي عوامل مثل زيادة الفجوة، وانخفاض اللزوجة، وزيادة الفرق في الضغط، وزيادة الكثافة، وزيادة مقاومة الدوران، إلى تفاقم التسرب. بالنسبة لأجهزة قياس التدفق الحجمي عالية الدقة، فإن تقليل التسرب أمر ضروري، مما يتطلب من الدوار أن يدور بحرية مع الحد الأدنى من عزم المقاومة، وضمان فرق ضغط صغير، والحفاظ على فجوة صغيرة مناسبة، واختيار سائل ذو لزوجة معتدلة.

لتقليل التغير في حجم غرفة القياس بسبب تشوه الغلاف، يمكن اتباع عدة استراتيجيات: زيادة صلابة الغلاف لتقليل التشوه الناتج عن الضغط، واختيار المواد ذات معاملات التمدد الحراري المنخفضة والمتوافقة بشكل وثيق لكل من الغلاف والدوار، وضمان التركيب المناسب لتجنب التشوه الناجم عن إجهاد التثبيت.

إذا انحرفت لزوجة السائل الذي يتم قياسه بشكل كبير عن لزوجة سائل المعايرة، فسوف يزيد هامش خطأ مقياس التدفق. للتخفيف من هذا، فإن معايرة مقياس التدفق باستخدام سوائل ذات لزوجة متفاوتة - أقل وأعلى من السائل الفعلي - تسمح بالتصحيحات باستخدام طريقة الاستيفاء أثناء التشغيل الفعلي.

اعتبارات اختيار مقياس تدفق الوقود الميكانيكي

عند اختيار مقاييس التدفق الحجمية، وخاصة للتطبيقات مثل قياس منتجات الوقود النفطي والتجارة ومحاسبة المواد، يجب مراعاة الدقة لضمان الأداء الأمثل والدقة. يجب مراعاة الإرشادات التالية:

• 1. متطلبات الدقة العالية: بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب دقة عالية، من الضروري اختيار مقياس تدفق الوقود بدقة مناسبة. إذا كان السائل يحتوي على شوائب، فيجب تركيب مرشح أمام مستشعر التدفق. بالإضافة إلى ذلك، يُنصح بتركيب مقياس ضغط أو مقياس ضغط تفاضلي عند مدخل ومخرج المرشح. يسمح هذا الإعداد بتنظيف المرشح في الوقت المناسب عند اكتشاف زيادة كبيرة في فرق الضغط. يعد الاختيار الصحيح للمعدات المساعدة، مثل المرشحات ومزيلات الهواء والصمامات الفحصية، بنفس أهمية الاختيار الصحيح لمقياس تدفق الوقود الميكانيكي نفسه.
• 
  
• 2. اعتبارات اتجاه التدفق والتجاوز: تسمح مقاييس تدفق الوقود الميكانيكية ذات الإزاحة الإيجابية عادةً بتدفق السوائل في اتجاه واحد فقط. لذلك، عندما يكون التدفق العكسي مطلوبًا (على سبيل المثال، أثناء مسح الخطوط)، يجب تشغيل خط أنابيب تجاوز لمنع تلف مقياس تدفق الوقود من التدفق العكسي. لتسهيل الصيانة، مثل تنظيف الفلتر أو مقياس التدفق دون تعطيل تدفق السوائل أو إنتاجها، يوصى بتثبيت أنبوب تجاوز موازٍ يمكن فتحه حسب الحاجة. يجب اختيار الملحقات المقابلة وشرائها بعناية.

• 3. منع الانسداد والتبديل التلقائي: يمكن للشوائب الموجودة في الوقود أن تعيق دوار مقياس التدفق الحجمي، مما قد يؤدي إلى توقف تدفق السوائل ويؤدي إلى تعطل العملية. في مثل هذه الحالات، يجب دمج نظام التبديل التلقائي. يمكن أن يؤدي تركيب إنذار الضغط التفاضلي بين مدخل ومخرج مقياس التدفق إلى تنبيه المشغلين عند انسداد الدوار، مما يؤدي إلى تشغيل خط الأنابيب الالتفافية لضمان تدفق الوقود المستمر. يجب على المصممين دمج نظام التبديل التلقائي عند تحديد مقياس التدفق.
• 4. معدل التدفق والسلامة الميكانيكية: نظرًا لأن هذا النوع من مقاييس التدفق يتكون من أجزاء متحركة متعددة، فإن التشغيل بسرعات عالية بشكل مفرط يمكن أن يسبب أضرارًا ميكانيكية. لذلك، عند اختيار مواصفات مقياس تدفق زيت الوقود، من المهم عدم تشغيل مستشعر تدفق الوقود عند أقصى حد أو أدنى لنطاق تدفقه، حيث يمكن أن يؤثر ذلك على الدقة. يتراوح نطاق التشغيل الموصى به بين 20% و80% من حد التدفق العلوي للعداد. إذا كان من الصعب موازنة كل من قطر مقياس تدفق الوقود ونطاق التدفق، فيجب إعطاء الأولوية للحفاظ على نطاق العمل الأمثل للتدفق، مع إجراء تعديلات على قطر قسم القياس إذا لزم الأمر (على سبيل المثال، باستخدام وصلة تخفيض).
• 5. التعامل مع الوسائط الخاصة: بالنسبة للوسائط الخاصة، مثل التدفقات ثنائية الطور أو السوائل المسببة للتآكل، يجب اختيار مقياس تدفق حجمي متخصص. ومع ذلك، يجب ملاحظة أن المواصفات المتاحة لمثل هذه العدادات غالبًا ما تكون محدودة. في الحالات التي لا تكفي فيها الخيارات القياسية، قد يكون من الضروري التشاور مع الشركة المصنعة لمناقشة الحلول المخصصة.

تركيب واستخدام وصيانة عداد تدفق الوقود الميكانيكي

عند تركيب وصيانة عدادات تدفق الوقود من النوع الحجمي، وخاصة للتطبيقات التي تنطوي على قياسات دقيقة مثل التجارة أو التسليم القياسي، فإن الالتزام بالمبادئ التوجيهية التالية أمر ضروري لضمان الأداء الدقيق وطول العمر:

1. اختيار موقع التركيب: يجب أن يتوافق موقع التركيب مع الإرشادات التشغيلية لمقياس تدفق الوقود، ومن الأفضل أن يكون داخل المنزل. إذا كان التركيب في الخارج ضروريًا، فيجب استخدام حاوية واقية للتخفيف من آثار التعرض البيئي. بالنسبة للمواقع التي تتطلب مقاومة للانفجار، اختر مقياس تدفق يلبي تصنيفات مقاومة الانفجار اللازمة.

2. احتياطات التركيب: تأكد من أن اتجاه التدفق الموضح على مقياس تدفق الوقود يتوافق مع تدفق السوائل الفعلي، مثل البنزين والديزل. إذا لزم الأمر، قم بتثبيت صمام فحص لمنع التدفق العكسي، باستثناء الحالات التي تم فيها تصميم مقياس تدفق ثنائي الاتجاه خصيصًا لهذه الأغراض. قبل التركيب، يجب تنظيف الأنابيب العلوية جيدًا، ثم تركيب مرشح ومقياس التدفق. في بعض الحالات، قد يكون من الضروري استخدام مزيل الهواء. يجب وضع الصمام المستخدم لتنظيم تدفق الديزل في اتجاه مجرى مقياس التدفق للحفاظ على خط الأنابيب ممتلئًا بالكامل أثناء التشغيل. عند توصيل مقياس التدفق بخط الأنابيب، تجنب تطبيق ضغط ميكانيكي على غلاف العداد مما قد يتسبب في حدوث تشوه. يجب دعم خط الأنابيب بشكل آمن لمنع الحركة، ويجب توفير مساحة خالية كافية حول مقياس التدفق للوصول للصيانة.

3. الاختبار قبل التركيب: بالنسبة لمقاييس تدفق الوقود المستخدمة في التطبيقات التجارية أو تطبيقات القياس الدقيق، يجب التحقق من الأداء المتري قبل التركيب. يجب تركيب مقياس تدفق الديزل فقط بعد التأكد من دقته وضمان التشغيل ضمن نطاق التدفق الأمثل، كما هو موضح في شهادة المعايرة.

4. التشغيل: عند تشغيل مقياس تدفق الوقود من النوع PD، افتح وأغلق الصمامات تدريجيًا لتجنب تقلبات الضغط المفاجئة التي قد تؤدي إلى إتلاف جهاز القياس. أثناء الاستخدام الأولي، تأكد من أن معدل تدفق الوقود الفعلي يقع ضمن النطاق المحدد لمقياس التدفق، واضبط مواصفات جهاز مقياس التدفق إذا لزم الأمر.

5. التعويض عن الظروف القياسية: تقيس مقاييس التدفق الحجمي تدفق حجم الوقود في ظل ظروف التشغيل الفعلية (الضغط ودرجة الحرارة). ومع ذلك، غالبًا ما يلزم الإبلاغ عن القياسات كتدفق حجمي أو كتلة في ظل ظروف قياسية. وهذا يتطلب قياسًا متزامنًا لدرجة الحرارة والضغط، مع إدخال الإشارات في أداة عرض تعويضية لحساب وعرض قيم التدفق المصححة في ظل الظروف القياسية (عادةً 20 درجة مئوية و1 جو قياسي). يجب على المستخدمين توخي الحذر بشكل خاص عند تفسير قراءات مقياس التدفق للغازات، حيث تتعرض الدقة للخطر بدون تعويض درجة الحرارة والضغط.

6. الصيانة: نظرًا لوجود العديد من الأجزاء المتحركة، فإن التشحيم المنتظم للمحامل ونقاط تشابك التروس أمر ضروري للحفاظ على مرونة آلية النقل ودقتها وعمر الخدمة. بمرور الوقت، يجب تنظيف المرشحات ومزيلات الهواء من الحطام والرواسب للحفاظ على فعاليتها.

7. المعايرة والمراقبة: للحفاظ على دقة القياس واكتشاف المشكلات المحتملة في وقت مبكر، يجب معايرة مقياس التدفق بانتظام وفقًا لمتطلبات هيئة القياس أو فترة صلاحية شهادة المعايرة. إذا كان ذلك ممكنًا، فقم بتنظيف الجزء الداخلي من مقياس التدفق بشكل دوري لضمان بقائه في حالة عمل مثالية.

8. مراقبة الدوار: تكون مكونات الدوار في مقاييس التدفق الحجمي على اتصال مباشر بالسائل وتدور بسرعات عالية، مما يجعلها عرضة للانسداد والتلوث والتشويش والتآكل. لمراقبة هذه الظروف، يجب تركيب مقياس ضغط تفاضلي عند مدخل ومخرج مقياس التدفق. استخدم قراءة الضغط التفاضلي عند التدفق الأقصى أثناء التشغيل العادي كخط أساس للمراقبة. إذا أصبح الضغط التفاضلي مفرطًا عند التدفق الأقصى، فقد يتطلب مقياس تدفق الوقود الفحص.

9. دعم الشركة المصنعة لمقياس تدفق الوقود: نظرًا لتنوع تصميمات مقياس التدفق الحجمي وأوضاع الفشل المحتملة، فمن الأهمية بمكان مراجعة دليل المستخدم بدقة. في حالة حدوث عطل غير محدد، اتصل بالشركة المصنعة لمقياس تدفق الوقود للحصول على المساعدة في الإصلاحات والمعايرة.

10. منع النزاعات المتعلقة بالقياس: في تطبيقات القياس التجاري، لمنع النزاعات، يجب على قسم القياس تأمين آلية ضبط الخطأ في مقياس التدفق بختم أو قفل. يجب تحديد فترة التحقق بوضوح، ويجب معايرة العداد بانتظام وفقًا لمعيار دقة أعلى، ربما في محطة قياس معتمدة.