مقياس تدفق الإزاحة الإيجابية

مقياس التدفق الإزاحي الإيجابي: تحليل شامل لـ "محاسبة" السوائل عالية الدقة

في مجال القياس الصناعي، يُعدّ القياس الدقيق لتدفق السوائل حجر الأساس في التحكم في الإنتاج وإدارة الطاقة وتسوية المعاملات التجارية. ومن بين تقنيات قياس التدفق المختلفة، تُعرف عدادات التدفق PD بأنها "المحاسب الدقيق" في قياس السوائل بفضل مبادئ القياس المباشرة والموثوقة، وهي مناسبة بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب وسائط عالية الدقة وعالية القيمة.

المقالات ذات الصلة:

• [ نظرة عامة على مقياس التدفق الإزاحي الإيجابي ]

ما هو مقياس التدفق الإزاحي الإيجابي؟

مقياس التدفق PD، المعروف أيضًا باسم مقياس التدفق الإزاحي الإيجابي، هو نوع من مقياس التدفق الحجمي، ويستند إلى فكرة بسيطة وكلاسيكية: تقسيم السائل المقاس (مثل الوقود والديزل والراتنج وما إلى ذلك) بشكل مستمر إلى "وحدات صغيرة" ذات حجم ثابت ومعروف، وحساب معدل التدفق الإجمالي عن طريق حساب عدد هذه الوحدات.

تخيّل عملية قديمة لاستخراج الماء: باستخدام دلو ذي سعة قياسية، تُملأ بالماء مرارًا وتكرارًا ثم تُسكب. بحساب عدد مرات ملء الدلو، يُمكن تحديد الحجم الإجمالي للماء بدقة. يُعدّ مقياس التدفق الإزاحي الموجب أتمتةً لهذه العملية وتنفيذًا مستمرًا لها.

ما هو مبدأ عمل مقياس التدفق الإزاحي الإيجابي؟

الفصل: تشكل الأجزاء المتحركة الدقيقة (مثل الدوارات والمكابس والتروس) داخل غرفة قياس مستشعر التدفق واحدة أو أكثر من "غرف القياس" ذات الحجم المعروف مع الغلاف.

الملء والتفريغ: يتدفق السائل إلى الداخل، مما يدفع الأجزاء المتحركة إلى الدوران أو التردد، مما يتسبب في ملء وتفريغ غرفة القياس بشكل دوري.

العد: تسجيل عدد الدورات (مثل الدورات، والأوقات الترددية) للأجزاء المتحركة من خلال وسائل ميكانيكية أو مغناطيسية أو ضوئية كهربائية.

الحساب: اضرب عدد المرات في حجم غرفة القياس الفردية للحصول على معدل التدفق التراكمي؛ ومن خلال العد لكل وحدة زمنية، يمكن الحصول على معدل التدفق اللحظي.

بفضل قياسه المباشر لحجم السائل، فإن دقته لا تتأثر تقريبًا بتغيرات كثافة السائل، أو لزوجته، أو توزيع الضغط، أو سرعة تدفقه. وهذا هو الفرق الجوهري بينه وبين عدادات سرعة التدفق، مثل التوربينات، وعدادات التدفق الدوامية، والعدادات الكهرومغناطيسية.

الأنواع الرئيسية لأجهزة قياس التدفق الإزاحي الإيجابي

وفقًا لطريقة تكوين غرفة القياس وهيكل الأجزاء المتحركة، يتم تقسيم مقاييس التدفق الحجمي بشكل أساسي إلى الفئات التالية:

1. مقياس تدفق التروس البيضاوي أو مقياس تدفق التروس البيضاوي

الهيكل: تم تجهيز الغلاف بتروس بيضاوية متشابكة تعمل على تحريك الدوران بالتناوب تحت فرق ضغط السائل.

العمل: تُشكَّل حجرة قياس هلالية الشكل بين الترس والغلاف. مع كل دورة، يُفرَّغ السائل من حجرات القياس الأربع.

المميزات: كلاسيكي، متين، عالي الدقة، مناسب بشكل خاص للسوائل ذات اللزوجة المتوسطة والعالية، مثل المنتجات النفطية والمواد الخام الكيميائية. هناك متطلبات معينة لنظافة السوائل.

2. مقياس تدفق الجذور

الهيكل: زوج من دوارات العجلات الخصرية على شكل "8" بدون أسنان على السطح، يتم صيانتها بواسطة تروس متزامنة للدوران بدون تلامس وبسرعة ثابتة.

مبدأ العمل: يشبه التروس الإهليلجية، ولكن عجلة الخصر لا تتلامس بشكل مباشر، مما يؤدي إلى تآكل أقل ويمكنها تحمل فروق الضغط الأعلى.

المميزات: تتميز غرفة القياس بحجم أكبر وهي مناسبة لقياس التدفق العالي للسوائل ذات اللزوجة المنخفضة (مثل الديزل والمذيبات) والغازات.

3. مقياس تدفق التروس الحلزونية (مقياس تدفق ثنائي الدوار)

الهيكل: تصميم فريد من نوعه مع اثنين من الدوارات الحلزونية أو اللولبية.

العمل: يحافظ الدوار على اتصال مستمر أثناء الدوران، مما يشكل حركة دفع سلسة وخالية من النبضات، على غرار العملية العكسية لمضخة المسمار.

المميزات: تشغيل سلس للغاية، ضوضاء منخفضة، نبض صغير، نسبة نطاق واسعة مقارنة بمقياس تدفق التروس البيضاوي، ولا توجد متطلبات لأقسام الأنابيب المستقيمة العلوية والسفلية، مما يجعلها خيارًا مثاليًا للتطبيقات عالية الأداء وعالية الموثوقية.

4. مقياس تدفق المكشطة

الهيكل: تُركَّب مكشطة منزلقة في الأخدود الشعاعي للدوار. تحت تأثير قوة الطرد المركزي وضغط السائل، تتمدد المكشطة وتنزلق بإحكام على الجدار الداخلي لحجرة القياس.

المهمة: تقوم الكاشطة بفصل السائل إلى حجرات مستقلة متعددة ودفعه للأمام.

المميزات: دقة عالية، اهتزاز منخفض، قدرة قوية على التكيف، قادرة على التعامل مع نطاق معين من اللزوجة والنظافة، تستخدم عادة في القياسات الرئيسية مثل وقود الطائرات والزيت النهائي.

5. مقياس تدفق المكبس/الترددي

البنية: يتم قياس السائل من خلال الحركة الترددية للمكبس داخل الأسطوانة.

العمل: يدفع السائل المكبس للتحرك ويتم التحكم في تبديل مسار التدفق بواسطة آلية قضيب التوصيل أو مجموعة الصمامات لتحقيق الشفط والتفريغ المستمر.

الخصائص: يمكنه الحفاظ على دقة عالية للغاية حتى في معدلات التدفق المنخفضة وهو أداة قياسية لموزعات الوقود والمختبرات وقياس التدفق الصغير، ولكن بنيته معقدة نسبيًا.

6. مقياس تدفق المكبس الدوار

البنية: مكبس دوار ذو شق يدور بشكل غير مركزي في غرفة قياس مصممة خصيصًا.

الوظيفة: تأرجح المكبس ودورانه يؤدي إلى فصل السائل وتفريغه.

المميزات: هيكل مضغوط، منخفض التكلفة، يستخدم على نطاق واسع في عدادات المياه المنزلية، والمناسبات الصناعية الصغيرة لقياس المياه والسوائل منخفضة اللزوجة.

مزايا وعيوب مقياس التدفق الإزاحي الإيجابي

المزايا:

دقة قياس عالية جدًا: يُعدّ هذا الجهاز من أدقّ أنواع مقاييس التدفق المتوفرة حاليًا، ويُستخدم غالبًا كأداة مرجعية لتسوية المعاملات التجارية ونقل المعايير. تصل أعلى دقة إلى ± 0.2% أو أعلى.

القياس مستقل عن خصائص السوائل: غير حساس لتغيرات اللزوجة، يمكن لنفس العداد التكيف مع السوائل ذات نطاق اللزوجة الواسع (مناسب بشكل خاص لمنتجات النفط أو السوائل ذات اللزوجة العالية مثل العسل والنفط الخام والبتومين ).

لا حاجة إلى أقسام أنابيب مستقيمة أمامية وخلفية: لا يعتمد مبدأ القياس الخاص به على توزيع سرعة التدفق المتطور بالكامل، ويتطلب مساحة تثبيت منخفضة، ومناسب بشكل خاص للمواقف ذات المساحة المحدودة.

نطاق واسع: يمكن أن تصل نسبة النطاق النموذجية إلى 10:1، وتكون النماذج عالية الأداء أوسع، مثل 20:1، وهي قادرة على قياس معدلات التدفق الصغيرة والكبيرة بدقة.

القياس المباشر للحجم: يمكن الحصول على الحجم الإجمالي الدقيق دون الحاجة إلى أجهزة استشعار ضغط أو درجة حرارة إضافية للتعويض عن الكثافة، كما أن تكوين النظام بسيط.

العيوب:

يتأثر مقياس تدفق PD بنظافة الوسط : قد تلتصق الجسيمات الصلبة والشوائب أو تُسبب تآكلًا في الأجزاء المتحركة الدقيقة، مما يُسبب أعطالًا أو انخفاضًا في الدقة. لذا، تذكّر دائمًا قياس سائل نظيف ونقي. عادةً ما يلزم تركيب مُرشِّح أمام جهاز تدفق PD، أو يُمكنك اختيار مقياس تدفق كوريوليس إذا كان وجود الجسيمات أمرًا حتميًا.

فقدان كبير للضغط: بسبب حاجة السائل للتغلب على مقاومة الأجزاء المتحركة، يحدث فقدان دائم للضغط، والذي يزداد مع اللزوجة.

يحتوي مستشعر التدفق على أجزاء متحركة: الهيكل الميكانيكي معقد، وهناك أجزاء متحركة في الداخل، وهناك تآكل ميكانيكي يتطلب صيانة منتظمة ومعايرة وتزييت (تشحيم ذاتي أو تزييت خارجي).

غير مناسب للأقطار الكبيرة: يحد هيكله وفقدان الضغط من تطبيقه على خطوط الأنابيب ذات القطر الكبير (عادةً ما يكون أكبر من DN300، 12 بوصة ).

الاهتزاز والضوضاء المحتملة: خاصة عندما تتشابك التروس أو الدوارات، قد يحدث نبض وضوضاء في النظام.

التطبيقات النموذجية لأجهزة قياس التدفق الإزاحي الإيجابي

بفضل مزاياها الفريدة، تلعب مقاييس التدفق الحجمي دورًا لا غنى عنه في المجالات التالية:

1. صناعة البترول والبتروكيماويات

تسليم التجارة: تسوية دقيقة لعمليات الشراء والبيع للوسائط ذات الأسعار المرتفعة مثل النفط الخام والنفط المكرر (البنزين والديزل) والغاز البترولي المسال (LPG) وما إلى ذلك، باستخدام مقياس تدفق التروس البيضاوي، ومقاييس التدفق ثنائية الدوار، ومقياس تدفق الكاشط.

التحكم في العملية: تجميع وتحميل/شحن المنتجات ذات اللزوجة العالية مثل زيت التشحيم، وزيت القالب ، والشحوم ، وزيت الوقود، والإسفلت، وما إلى ذلك.

المقالات ذات الصلة:

• [ مقياس تدفق التروس البيضاوي لقياس تدفق زيت الديزل ]
• [ مقياس تدفق النفط الخام ]
• [ مقياس تدفق الوقود ]
• [ مقياس تدفق الإزاحة الإيجابية للوقود والزيوت ]

2. الصناعات الكيميائية والدوائية

وسط اللزوجة العالية: قياس الدفعات وملء الراتنج، البوليمر ، الطلاء، الخشب، المذيب، الجوهر، الشراب ، الخ.

الوسائط عالية النقاء/التآكل: يتم استخدام مقاييس التدفق المصنوعة من مواد خاصة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ لقياس المواد الخام الكيميائية.

3. صناعة الأغذية والمشروبات

القياس الصحي: كمية التعبئة ومكونات الإنتاج للأطعمة مثل الشوكولاتة والمربى والزيوت الصالحة للأكل ومنتجات الألبان والبيرة والمشروبات وما إلى ذلك.

منتج ذو صلة:

• [ مقياس تدفق الإزاحة الإيجابية الصحي ]

4. مجالات رئيسية أخرى

الفضاء: التزود بالوقود واختبار وقود الطائرات بدقة.

السفينة: إدارة التزود بالوقود واستهلاك الوقود البحري.

المختبر: يستخدم كطاولة قياسية أو للتجارب البحثية العلمية عالية الدقة ذات التدفق الصغير.

مقياس تدفق الإزاحة الإيجابية بأقل من 1000 دولار

يتأثر سعر عدادات التدفق بالتحليل الكمي (PD) بعوامل متعددة، منها مادة الصنع (مثل الحديد الزهر، والألمنيوم، والفولاذ المصبوب، والفولاذ المقاوم للصدأ)، وحجم قطر الأنبوب (يختلف سعر عدادات التدفق بالتحليل الكمي (PD) بقياس بوصة واحدة و8 بوصات)، وتصنيف الضغط (ضغط قياسي 16 بار، وإذا كنت بحاجة إلى ضغط أعلى بمقدار 580 رطل/بوصة مربعة، فستكون التكلفة أعلى). فرق السعر كبير في ظل اختلاف التكوينات وظروف التشغيل. تقدم Silverinstruments.com، المعروفة بعدادات التدفق عالية الجودة، خيارات اقتصادية للعملاء ذوي الميزانيات المحدودة والاحتياجات الواضحة، من خلال توفير بعض طرز عدادات التدفق الحجمي بأسعار أقل من 1000 دولار أمريكي مع ضمان أداء موثوق.

خاتمة

كتقنية قياس متطورة وكلاسيكية، لا يزال مقياس التدفق الحجمي يتمتع بمكانة راسخة في مجال قياس التدفق، ويسعى لتحقيق دقة وموثوقية عاليتين. ورغم قيوده، كالمتطلبات العالية لنظافة الوسط ووجود أجزاء متحركة، فإنه يظل حلاً مفضلاً لا غنى عنه في حالات محددة، مثل التعامل مع السوائل عالية اللزوجة، وإجراء التسويات التجارية، ومساحة التركيب المحدودة. مع تقدم علوم المواد والتكنولوجيا الإلكترونية، تواصل عدادات التدفق الحجمي الحديثة تحسينها من حيث مقاومة التآكل، والتشخيص الذاتي، والرقمنة، وقدرات الاتصال، مما يضمن استمرار "مقياس دقة السوائل" هذا في لعب دوره الجوهري الذي لا غنى عنه في عملية الذكاء الصناعي المستقبلية.