أنواع عدادات تدفق الغاز وتقنيات قياس تدفق الغاز

يشار إلى جميع الأدوات التي تقيس تدفق السوائل إلى عدادات التدفق أو مقاييس التدفق. يُطلق على كتلة أو حجم المائع المتدفق عبر المقطع العرضي للأنبوب أو المرفق لكل وحدة زمنية معدل التدفق. تعكس عدادات تدفق الغاز بشكل عام تدفق الغاز عن طريق قياس حجم الغاز.
لتنفيذ مشروع خدمة توفير الطاقة للقياس ، يجب علينا إفساح المجال كاملاً لدور الدعم الفني لقياس مقياس التدفق. يتم استخدام قياس الغاز ، وخاصة القياس الدقيق للغاز باهظ الثمن ، في نقل العهدة ونقل شبكة خطوط الأنابيب وإدارة التوزيع ومراقبة معدات الغاز. إنها وسيلة ضرورية لتقليل استهلاك الطاقة وخفض تكاليف التشغيل والقضاء على النزاعات بين أطراف التسوية.
يتم تصنيف أدوات قياس تدفق الغاز الرئيسية من حيث مبدأ العمل:

① مقياس تدفق السرعة.
② مقياس تدفق الإزاحة الإيجابية ؛
③ مقياس تدفق الضغط التفاضلي.
④ عدادات التدفق الشامل والفئات الأخرى.

تشتمل عدادات تدفق السرعة على مقاييس تدفق غاز التوربينات ، ومقاييس تدفق دوامة ، ومقاييس تدفق دوامة ، ومقاييس تدفق فوق صوتية ، والتي تطورت بسرعة في السنوات الأخيرة. مع تطوير مقاييس التدفق الكبيرة لخطوط الأنابيب ، تم استخدام مقاييس التدفق بالموجات فوق الصوتية أكثر فأكثر لميزاتها المتمثلة في عدم وجود أجزاء متحركة وعدم فقدان الضغط. غالبًا ما تستخدم مقاييس تدفق توربينات الغاز لقياس الغاز الطبيعي وثاني أكسيد الكربون والهواء وما إلى ذلك. يتم استخدام مقياس تدفق الضغط التفاضلي ومقياس التدفق الدوامي بشكل أكبر لقياس تدفق البخار أو قياس تدفق الغاز الطبيعي. عدادات تدفق السرعة عبارة عن عدادات رقمية لتدفق الغاز بإخراج تيار 4-20mA أو خرج نبضي ، وشاشة رقمية لإظهار التدفق الفوري للغاز والتدفق الكلي ؛ وهي ممكنة أيضًا مع بروتوكول Modbus أو HART.
تشمل أدوات قياس التدفق الحجمي عدادات غاز الغشاء التقليدية ، ومقاييس تدفق عجلة الخصر ، ومقاييس تدفق الغاز الرطب ، إلخ.
مقياس تدفق الضغط التفاضلي مع جهاز الاختناق كجزء الكشف هو نوع من مقياس الجريان ذو تاريخ طويل وبيانات نظرية وعملية غنية ويستخدم على نطاق واسع في العديد من التطبيقات. بسبب هيكلها البسيط والتركيب المريح والتشغيل الموثوق به والتكلفة المنخفضة والدقة المعينة. يستخدم على نطاق واسع في قياس التدفق للأنابيب ذات القطر الكبير والمتوسط.
يمكن لمقاييس تدفق الكتلة الحصول مباشرة على تدفق كتلة الغاز ؛ يتم استخدامها بشكل أكبر في قياس معلمات عملية الإنتاج وكشفها والتحكم فيها.
مقياس تدفق المنطقة المتغيرة أو مقياس التدفق الدوار له هيكل بسيط ؛ المتطلبات المنخفضة لقسم الأنبوب المستقيم ، وفقدان الضغط المستمر ، وما إلى ذلك ، يتم استخدام مقياس التدفق الدوار في الغالب لقياس التدفق المنخفض للغاز.
يمكن استخدام أنواع مختلفة من عدادات التدفق لقياس معدل تدفق الغاز ، فكل مقياس تدفق مناسب لبعض الظروف والمناسبات المحدودة ، وله مميزاته.
هناك العديد من أنواع عدادات التدفق ، وهناك العديد من التصنيفات. وفقًا لمبادئ العمل المختلفة الخاصة بهم ، يمكن تقسيمهم إلى الفئات التالية:

1. مقياس تدفق الضغط التفاضلي

مقياس تدفق الضغط التفاضلي مجهز بجهاز خاص (مثل لوحة الفوهة ، الحلق ، إلخ) في خط أنابيب تدفق السوائل. عندما يتدفق السائل ، يتم إنشاء ضغط تفاضلي بين الأجزاء الأمامية والخلفية للجهاز ، ويكون للضغط التفاضلي علاقة وظيفية معينة مع معدل التدفق. أي أن الضغط التفاضلي كبير ، والتدفق كبير ؛ الضغط التفاضلي صغير ، التدفق صغير. يمكن حساب معدل التدفق عن طريق قياس الضغط التفاضلي.
تنقسم عدادات تدفق الضغط التفاضلي إلى نوعين: نوع الضغط التفاضلي الثابت ونوع الاختناق (أو نوع الضغط التفاضلي المتغير). ينتمي مقياس الجريان الدوار إلى مقياس تدفق الضغط التفاضلي الثابت ؛ ينتمي مقياس التدفق المكون من جهاز الاختناق وجهاز إرسال الضغط التفاضلي إلى مقياس الجريان DP. تشمل عدادات التدفق العادية المستخدمة DP مقياس تدفق لوحة الفتحة ، ومقياس التدفق المخروطي V ، ومقياس تدفق الإسفين ، ومقياس تدفق فوهة نصف القطر الطويل ، وما إلى ذلك.
يمكن استخدام مقياس تدفق الضغط التفاضلي لقياس الغاز الطبيعي والغاز المضغوط والغاز الحيوي وغاز المداخن والبخار.

2. مقياس الجريان الحجمي

مقاييس الإزاحة الإيجابية هي أكثر مقاييس الجريان دقة. داخل مستشعر مقياس تدفق الإزاحة الموجبة ، توجد مساحة تشكل حجمًا قياسيًا معينًا ، والذي يُطلق عليه عادةً "مساحة القياس" أو "غرفة القياس". يتكون هذا الفضاء من الجدار الداخلي لمبيت العداد والأجزاء الدوارة لمقياس التدفق. عندما يمر السائل عبر مقياس الجريان ، يملأ السائل باستمرار غرفة القياس بحجم معين. نظرًا لوجود فرق ضغط معين بين مدخل ومخرج مقياس التدفق ، فإن الأجزاء الدوارة من مقياس التدفق ستدور تحت تأثير فرق الضغط هذا ، وسيتم نقل السائل بواسطة معدل التدفق. خلال هذه العملية ، يملأ السائل "مساحة القياس" لمقياس التدفق مرارًا وتكرارًا ، ثم يتم إرساله باستمرار إلى المنفذ. في ظل ظروف مقياس التدفق المحدد ، يتم تحديد حجم مساحة القياس ، ويدفع المكبس (أو الأسطوانة ، والعتاد ، والحجاب الحاجز ، وما إلى ذلك) للتأرجح (أو التدوير) ذهابًا وإيابًا. طالما يتم قياس عدد دورات الجزء الدوار ، أي عدد المرات التي يملأ فيها السائل حجرة القياس التي يتراكم فيها العداد ، يمكن الحصول على إجمالي قيمة التدفق المتراكم لحجم السائل الذي يمر عبر مقياس التدفق .
يستخدم مقياس الجريان PD بشكل عام لقياس تدفق الغاز منخفض الضغط ، وهو مقياس استهلاك الغاز.
عداد الغاز الغشائي ، مقياس المكبس ، عداد التروس ، مقياس عجلة الخصر ، متر الرطب ، إلخ. تنتمي إلى مقياس تدفق الإزاحة الإيجابية. يتميز مقياس التدفق الإيجابي بالإزاحة بمزايا عدم الحساسية لحالة التدفق الأولي (لا حاجة لتركيب أقسام أنابيب مستقيمة أمامية وخلفية) ، ودقة قياس عالية ، وأداء عالي التكلفة ، ويستخدم في الغالب لنقل الوصاية مثل الغاز والنفط.

3. مقياس سرعة الجريان

يتناسب خرج مستشعر تدفق الغاز بسرعة مع معدل التدفق ، ويستخدم المرء تدفقات سرعة الغاز عبر الأنبوب لدفع دافع مقياس التدفق أو التوربين ، مما يؤدي إلى دورانهما. عندما تكون سرعة الغاز سريعة ، يكون عدد دورات المكره أو التوربينات لكل وحدة زمنية أكبر ؛ عندما تكون السرعة بطيئة ، يكون عدد دورات المكره أو التوربينات أقل. عدد دورات المكره أو التوربين له علاقة وظيفية مستقرة نسبيًا مع التدفق. يمكن الحصول على معدل تدفق المائع عن طريق قياس عدد دورات المكره أو الدوار لكل وحدة زمنية. عادةً ما تكون مقاييس التدفق من النوع هذه عدادات رقمية لتدفق الغاز.

4. مقياس التدفق الشامل

تستخدم مقاييس التدفق الكتلي لقياس تدفق كتلة الغاز للسوائل المتدفقة عبر الأنابيب. تشمل مقاييس التدفق الشامل بشكل أساسي:
(1) مقياس تدفق كتلة كوريوليس
يستخدم هذا النوع من مقياس الجريان قوة كوريوليس الناتجة عن السائل في أنبوب الاهتزاز ، ويعتمد طريقة القياس المباشر لقوة كوريوليس للحصول على تدفق كتلة السائل ، ويستخدم مقياس تدفق كتلة كوريوليس عادة لقياس الغاز بكثافة كبيرة ، ضغط مرتفع أو معدل تدفق مرتفع. يمكن أن يكون مستشعر مقياس تدفق الكتلة كوريوليس 1/2 "، 3/4" ، 1 "، 2" ، 3 "، 4 بوصات ، 6 بوصات ، DN200 ، إلخ.
(2) مقياس تدفق الكتلة الحرارية
يحدد مقياس التدفق الحراري مصدر حرارة خارج جدار أنبوب المائع ، ويستخدم العلاقة بين الحرارة وكتلة الغاز المتدفق ، ويقيس تغير درجة الحرارة في المنبع والمصب للحصول على التدفق الكتلي للغاز. يمكن استخدامه لقياس النيتروجين (N2) وغاز الأكسجين (O2) والهواء المضغوط والغاز الطبيعي وما إلى ذلك. يمكن أن يكون مقياس تدفق الكتلة من النوع المضمن أو مقياس تدفق الكتلة من نوع الإدخال لخط أنابيب كبير أو قياس تدفق الغاز في مجاري الهواء ، ووحدة التدفق هي Nm3 / h أو SCFH.
(3) مقياس الجريان النبضي
يستخدم هذا النوع من مقياس التدفق القوة الناتجة عن اندفاع مائع المادة الساقط على ارتفاع معين ، ويعتمد طريقة قياس القوة المباشرة للحصول على تدفق كتلة السائل.
يمكن أن تحصل عدادات التدفق الشامل مباشرة على التدفق الشامل ، وتستخدم في الغالب في قياس معلمات عملية الإنتاج والكشف والتحكم في العملية. بشكل عام ، تعتمد عدادات تدفق كتلة الغاز بشكل أساسي على عدادات تدفق الكتلة المسعرية.

لدينا العديد من الخيارات لأجهزة قياس تدفق الغاز ، كل نوع من مقاييس تدفق الغاز له مزايا وعيوب. مقياس الجريان من نوع السرعة له هيكل بسيط ، حجم صغير وتكلفة منخفضة ، ولكن الدقة منخفضة عند قياس التدفق الصغير ، حتى لو كانت المكره (أو التوربين) لا تدور ، فمن السهل أن تتسبب في "عداد ميت". يعتبر مقياس الجريان DP أكثر ملاءمة لقياس السوائل عالية الضغط. تتميز بأداء قوي ويسهل إنتاجها بكميات كبيرة ، ولكن يصعب استخدامها للسوائل ذات القطر الصغير والتدفق الصغير ، والدقة ليست جيدة جدًا. تتميز مقاييس التدفق للإزاحة الإيجابية بدقة عالية ، ولكنها كبيرة الحجم ، وتتطلب متطلبات فنية عالية لاختبار التجميع ، ومتطلبات صارمة في ظروف بيئة الاختبار.