مقياس تدفق الكتلة كوريوليس لتعبئة أسطوانات ثاني أكسيد الكربون

DN15 coriolis mass flow meter

إجابة سريعة

لتعبئة أسطوانات ثاني أكسيد الكربون بغاز اللحام أو الخلائط متعددة المكونات بمعدل يتراوح بين 500 و800 كجم/ساعة، باستخدام خط DN15، ودرجة حرارة تتراوح بين 35 و45 درجة مئوية، وضغط متزايد من 0.5 ميجا باسكال إلى 7 ميجا باسكال، يُعد مقياس تدفق الكتلة كوريوليس DN15 الأداة الأمثل. فهو يقيس تدفق الكتلة بدقة بغض النظر عن تقلبات الضغط أو تغيرات الكثافة أو انحراف درجة الحرارة. توفر شركة Silver Automation Instruments سلسلة SH-CMF-15 المصنفة حتى 10 ميجا باسكال، مع خرج نبضي 4-20 مللي أمبير يُشغل منطق نقطة ضبط وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) الخاصة بالتعبئة مباشرةً. دقة قياسية 0.5%، أجزاء ملامسة للسائل مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، جهاز إرسال مقاوم للانفجار، ووصلة شفة. رمز الطراز المُهيأ: SH-CMF-15-P4-H1-T1-O1O2-C3-E1-A4-B1-P1-M1-PC1.

الاستخدام: تعبئة أسطوانات ثاني أكسيد الكربون لغاز اللحام

يدير أحد العملاء في قطاع الغازات الصناعية محطة تعبئة أسطوانات لخلطات اللحام. العملية بسيطة نظرياً، لكنها تُرهق مقياس التدفق.

سائل: ثاني أكسيد الكربون، الطور الغازي
درجة حرارة المعالجة: من 35 إلى 45 درجة مئوية
منحنى ضغط المدخل: يبدأ عند 0.5 ميجا باسكال، ثم يقفز بسرعة إلى 2 ميجا باسكال، ثم يرتفع بثبات إلى 7 ميجا باسكال مع امتلاء الأسطوانة.
حجم الأنبوب: DN15
معدل التدفق: من 500 إلى 800 كجم/ساعة
متطلبات الإخراج: إشارة إلى وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) الخاصة بالتعبئة، والتي تقارنها بنقطة ضبط وتغلق الصمام عند الوصول إلى الكتلة المستهدفة.

DN15 coriolis mass flow meter

تُعدّ دورة التعبئة الجزء الأصعب. يرتفع الضغط بمقدار 14 ضعفًا في دورة واحدة. تبلغ كثافة ثاني أكسيد الكربون عند 0.5 ميجا باسكال و40 درجة مئوية حوالي 9 كجم/م³. عند 7 ميجا باسكال و40 درجة مئوية، يقترب الغاز من منطقة فوق الحرجة، وتقفز كثافته إلى أكثر من 250 كجم/م³. أي جهاز قياس للحجم سيُظهر خطأً يزيد عن 25 ضعفًا خلال الدورة. الطريقة الوحيدة لتحديد كمية الكتلة بدقة هي قياس الكتلة مباشرةً.

لماذا مقياس تدفق الكتلة كوريوليس؟

DN15 coriolis mass flow meter

يُعد مقياس تدفق كوريوليس خيارًا مثاليًا لتعبئة أسطوانات ثاني أكسيد الكربون.

فيما يلي عدادات التدفق البديلة لعداد تدفق كوريوليس في تطبيقات تعبئة أسطوانات ثاني أكسيد الكربون :

• مقياس التدفق الحراري الكتلي : يعمل بالغاز، ولكنه مصمم للعمل عند ضغوط منخفضة، عادةً أقل من 1 ميجا باسكال. عند 7 ميجا باسكال، يتلف المستشعر. كما أنه مُعاير لتركيبة غاز ثابتة. يقوم العميل أيضًا بتعبئة مخاليط لحام متعددة المكونات (أرجون/ثاني أكسيد الكربون، هيليوم/أرجون/ثاني أكسيد الكربون)، لذا تتغير تركيبة الغاز بين الدفعات. تتطلب المقاييس الحرارية إعادة معايرة أو معامل تحويل غاز لكل خليط، مما يزيد من نسبة الخطأ.

• مقياس تدفق الدوامة : يتطلب سرعة دنيا، حوالي 4 إلى 5 م/ث للغاز. عند قطر DN15 ومعدل تدفق 800 كجم/ساعة، تقع سرعة ثاني أكسيد الكربون ضمن النطاق المطلوب، لكن مقاييس الدوامة حجمية. لذا، يلزم تعويض الضغط ودرجة الحرارة لحساب الكتلة. مع تغير الضغط بمقدار 14 ضعفًا، تنحرف حسابات التعويض، خاصةً بالقرب من حدود طور ثاني أكسيد الكربون حيث تكون معادلة الحالة غير خطية.

• قياس الضغط التفاضلي أو قياس الضغط باستخدام صفيحة الفتحة : نطاق القياس حوالي 3:1، ودقة تتراوح بين 1 و2% من النطاق الكامل. مقبول للقياس في حالة الاستقرار، وغير مجدٍ لدورة تعبئة تبدأ بضغط منخفض وتنتهي بالقرب من الضغط فوق الحرج.

• التوربين : غير مناسب لملء الأسطوانات. ستؤدي الارتفاعات المفاجئة في الضغط من 0.5 ميجا باسكال إلى 2 ميجا باسكال إلى تحميل محامل الدوار بصدمة.

يقيس مقياس كوريوليس معدل التدفق الكتلي مباشرةً عن طريق استشعار قوة كوريوليس المؤثرة على أنبوب مهتز يحمل السائل. ولا تعتمد القراءة على الضغط أو الكثافة أو درجة الحرارة أو التركيب. سواء كان ضغط الأسطوانة 0.5 ميجا باسكال أو 7 ميجا باسكال، وسواء كان الغاز ثاني أكسيد الكربون النقي أو خليط لحام، فإن المقياس يُظهر نفس معدل التدفق الكتلي بالكيلوجرام في الساعة. وهذا بالضبط ما يحتاجه نظام التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC) الخاص بالتعبئة.

رابط تحميل ورقة بيانات مقياس تدفق الكتلة كوريوليس من سلسلة SH-CMF >>

قمنا بتكوين سلسلة SH-CMF لهذا العميل على DN15. شرح الكود بالتفصيل:

• SH-CMF : مقياس تدفق الكتلة كوريوليس الفضي، بتصميم أنبوب على شكل حرف U

• 15 : حجم المستشعر DN15، نطاق التدفق من 0 إلى 3 طن/ساعة (تقع نقطة التشغيل من 500 إلى 800 كجم/ساعة في منتصف النطاق، حيث تكون دقة كوريوليس في أفضل حالاتها).

• P4 : تصنيف الضغط 10 ميجا باسكال، مما يوفر هامش أمان بنسبة 30% فوق ذروة الضغط البالغة 7 ميجا باسكال

• H1 : شاشة عرض مدمجة صغيرة الحجم، وجهاز إرسال مثبت على المستشعر

• T1 : نطاق درجة حرارة العملية من -50 إلى 150 درجة مئوية

• O1O2 : مخرج مزدوج، مخرج تناظري 4-20 مللي أمبير بالإضافة إلى مخرج نبضي. يغذي المخرج التناظري 4-20 مللي أمبير مدخل PLC التناظري لمعدل التشغيل المباشر، بينما يغذي المخرج النبضي مدخل عداد عالي السرعة للكتلة المتراكمة.

• C3 : اتصال HART على خط 4-20 مللي أمبير، للتكوين والتشخيص عن بُعد

• E1 : غلاف جهاز إرسال مقاوم للانفجار، معتمد للاستخدام في المناطق الخطرة (Ex d IIC T6)

• A4 : دقة 0.5% من قراءة تدفق الكتلة

• B1 : درجة حرارة محيط جهاز الإرسال من -20 إلى 50 درجة مئوية

• P1 : طاقة تيار مستمر 24 فولت

• M1 : أنبوب مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، متوافق مع ثاني أكسيد الكربون الجاف ومخاليط غازات اللحام

• PC1 : وصلة عملية الفلنجة

كيف يتحكم العداد في منطق التعبئة

تستخدم وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) إشارتين من العداد، ولهذا السبب حددنا مخرجين مزدوجين O1 و O2:

إشارة تناظرية 4-20 مللي أمبير : مُقاسة من 0 إلى 1000 كجم/ساعة (أو أي نطاق يُفضّله المُشغّل). هذا هو معدل التدفق الفعلي. يستخدمه جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC) لمراقبة التعبئة، واكتشاف انسداد الخط في حال انخفاض المعدل فجأة، وفتح صمام المدخل تدريجيًا من وضع الفتح الجزئي إلى الفتح الكامل مع ازدياد ضغط الأسطوانة.

مخرج النبضات : تمثل كل نبضة كتلة ثابتة، على سبيل المثال 0.1 كجم. يقوم جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC) بحساب النبضات على مدخل عداد عالي السرعة، ويقارن العدد بالقيمة المحددة (مثلاً 25 كجم لأسطوانة لحام قياسية). عندما يصل العدد إلى القيمة المحددة، يغلق جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة صمام التعبئة. يُعدّ عدّ النبضات الطريقة الأمثل للتحكم في إجمالي الدفعات، لأنه لا يتأثر بالانحراف كما قد يحدث مع الإشارة التناظرية.

منطق ضبط نقطة التشغيل بسيط: يختار المشغل حجم الأسطوانة، ويقوم جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC) بتحميل الكتلة المستهدفة بالكيلوغرام، ثم يفتح صمام التعبئة، ويراقب عداد النبضات وهو يرتفع، ثم يغلق الصمام عند الوصول إلى القيمة المستهدفة. مقياس كوريوليس هو الجهاز الوحيد الذي يجعل هذه الدائرة بأكملها تعمل.

لماذا DN15 وليس DN10 أو DN20؟

DN15 coriolis mass flow meter

مقياس تدفق الكتلة DN15

عند ذروة تدفق تبلغ 800 كجم/ساعة وكثافة ثاني أكسيد الكربون حوالي 250 كجم/م³ في بداية دورة التعبئة، يكون التدفق الحجمي حوالي 3.2 م³/ساعة. عند قطر داخلي DN15 (15 مم)، تبلغ سرعة الغاز حوالي 5 م/ث عند الذروة. وهذا يقع ضمن النطاق الأمثل لأنبوب كوريوليس: سريع بما يكفي لإعطاء إشارة جيدة، وبطيء بما يكفي لتجنب تآكل الأنبوب أو انخفاض الضغط المفرط.

سيؤدي استخدام DN10 إلى زيادة السرعة لتتجاوز 11 م/ث، وربما إضافة انخفاض في الضغط بمقدار 0.3 ميجا باسكال، وهو أمر غير حرج في هذه الحالة (ضغط الإمداد أعلى بكثير من ضغط الأسطوانة)، ولكنه سيؤدي أيضًا إلى تقصير عمر الأنبوب. أما استخدام DN20 فسيؤدي إلى انخفاض السرعة إلى حوالي 3 م/ث في بداية دورة التعبئة، وهو أمر مقبول، ولكن تكلفة العداد ستكون أعلى، كما أن انخفاض السرعة سيقلل قليلاً من نسبة الإشارة إلى الضوضاء في بداية الدورة عندما يكون الضغط 0.5 ميجا باسكال فقط وكثافة الغاز منخفضة.

يُعد DN15 هو التوازن الصحيح لتعبئة أسطوانات ثاني أكسيد الكربون بمعدل 500 إلى 800 كجم/ساعة.

ملاحظات تركيب محطات تعبئة الأسطوانات

بعض الأمور التي ننصح بها عملاءنا دائمًا عند بناء منصة تعبئة حول مقياس كوريوليس:

١. ثبّت الحساس عموديًا مع توجيه التدفق للأعلى إذا كان هناك احتمال لوجود ثاني أكسيد الكربون السائل في الأنبوب. حتى كميات صغيرة من السائل ستؤدي إلى تغيير مؤقت في الكثافة وإضافة تشويش إلى القراءة. يسمح التدفق العمودي للأعلى بتصريف أي سائل عائدًا إلى المصدر.

٢. استخدم حلقة تحويل مزودة بصمامات عزل . تحتاج محطات تعبئة أسطوانات ثاني أكسيد الكربون إلى تنظيف وفحص دوريين. تسمح حلقة التحويل بإبقاء الخط قيد التشغيل أثناء إزالة العداد لمعايرته.

3. قم بتوصيل المستشعر بالأرض . مقاومة الانفجار تحمي فقط من الاشتعال داخل الغلاف. الشحنة الساكنة على أنابيب الغاز تحتاج إلى مسار تأريض منفصل. نحن نوفر طرف تأريض كجزء من التجهيزات القياسية.

٤. اضبط عداد الضغط على الصفر عند ضغط الخط ، وليس عند الضغط الجوي. تتميز عدادات كوريوليس بانحراف طفيف في الصفر يتغير قليلاً مع ضغط التشغيل. بالنسبة لعداد يتراوح نطاق قراءته بين ٠٫٥ و ٧ ميجا باسكال، نوصي بضبطه على الصفر عند ضغط النطاق المتوسط (حوالي ٣ إلى ٤ ميجا باسكال) مع عدم وجود تدفق وإغلاق الصمامات من كلا الجانبين.

5. توصيل مخرج النبضات : يجب أن يكون الكابل قصيرًا (أقل من 30 مترًا) ومحميًا. إشارة النبضات رقمية، لكن مدخل عداد وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) حساس للتشويش في الكابلات الطويلة.

الخلائط متعددة المكونات: حيث يبرهن تأثير كوريوليس على قيمته الحقيقية

يُعدّ تعبئة ثاني أكسيد الكربون النقيّ حالةً بسيطة. كما يقوم العميل بتعبئة مخاليط الأرجون وثاني أكسيد الكربون (80/20، 75/25، 90/10 هي مخاليط لحام قياسية) ومخاليط ثلاثية مثل الهيليوم/الأرجون/ثاني أكسيد الكربون للحام الفولاذ المقاوم للصدأ. لكل خليط سلوك كثافة مختلف تحت الضغط.

يتطلب مقياس الحرارة أو الحجم منحنى معايرة منفصلاً لكل مزيج غازي. وسيتعين على العميل إما الاحتفاظ بعدة مقاييس أو قبول أخطاء كبيرة عند تغيير المنتجات. أما مقياس كوريوليس فيقيس الكتلة مباشرةً، لذا يمكن استخدام نفس الجهاز مع أي مزيج دون الحاجة إلى إعادة المعايرة. كما تتيح قيمة الكثافة الناتجة من مقياس كوريوليس (متوفرة مجانًا كمتغير ثانوي) للمشغل التحقق من عدم انفصال المزيج أثناء التخزين، وهو ما يحدث أحيانًا في المخاليط متعددة المكونات المخزنة لفترات طويلة.

في هذه الحالة، يكون ارتفاع تكلفة مقياس كوريوليس مبرراً سريعاً. مقياس واحد، لجميع الخلطات، ولا حاجة لإعادة المعايرة عند تغيير المنتجات.

السعر ومدة التسليم

يتراوح سعر جهاز SH-CMF-15، المزود بتكوين مقاوم للانفجار بالكامل، وضغط يصل إلى 10 ميجا باسكال، ونظام HART، ومخرج مزدوج، ووصلات شفة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، بين 6800 و8500 دولار أمريكي، وذلك حسب معيار الشفة (ANSI 600# أو DIN PN100) وحماية السطح. مدة التسليم من 25 إلى 35 يوم عمل من تاريخ تأكيد الطلب. نشحن إلى معظم الوجهات في جنوب شرق آسيا والشرق الأوسط وأفريقيا وأمريكا اللاتينية، إما بنظام EXW Shanghai أو DDP.

شهادة معايرة المصنع مرفقة. تتم معايرة كل عداد باستخدام الماء كسائل مرجعي، بدقة تدفق كتلي موثقة تبلغ 0.1% على الماء. أما نسبة الدقة البالغة 0.5% المذكورة في ورقة بيانات العميل فهي المواصفات المنشورة لخدمة الغاز، والتي تأخذ في الحسبان تأثيرات التركيب النموذجية وعدم اليقين في الكثافة في تطبيقات الغاز.

التعليمات

1. Will the meter survive the pressure jump from 0.5 MPa to 2 MPa at the start of each fill cycle?

Yes. The SH-CMF-15-P4 is rated to 10 MPa continuous and burst-tested above 25 MPa. A jump from 0.5 to 2 MPa is a small fraction of the design envelope. The Coriolis tubes are thick-walled 316L and are not affected by pressure transients in this range. What you want to watch for is liquid hammer if there is condensed CO2 anywhere in the supply line, so install a proper drain pot upstream.

2. Do I need to compensate for temperature changes between 35 and 45 °C?

No. The Coriolis transmitter measures process temperature in real time using a built-in PT100 and compensates the mass flow reading automatically. The 10 °C ambient swing has no effect on accuracy. The temperature output is also available on the HART interface if the customer wants to log it.

3. Can the same meter handle pure CO2 and Ar/CO2 welding mixtures without recalibration?

Yes. This is the main reason to pick Coriolis over thermal or volumetric meters for a multi-product filling station. The Coriolis principle measures mass flow directly, regardless of gas composition. Switching from pure CO2 to 75/25 Ar/CO2 to 90/5/5 He/Ar/CO2 needs no setup changes. The density reading will shift, which is normal and useful for blend verification.

4. How do I wire the pulse output to a Siemens or Allen-Bradley PLC for batch control?

The pulse output is a passive open-collector type, 24 V DC compatible. Wire it into a high-speed counter input on the PLC (typical pulse rate at full flow is around 1 kHz). Configure the counter for rising-edge detection, set the scaling factor (kg per pulse) in the PLC tag, and use a compare instruction against the operator setpoint to trigger the fill valve close. We can supply a wiring diagram for common PLC families on request.

5. Is the explosion-proof rating enough for an industrial gas filling station?

The E1 option provides Ex d IIC T6 certification, which covers Zone 1 and Zone 2 hazardous areas for gas group IIC (covers hydrogen, acetylene, and all standard welding gases). For CO2 and Ar/CO2 filling, the classified area is usually Zone 2, well within the rating. If your local code requires ATEX, IECEx, or specific national certification (such as PESO for India or NEPSI for China), confirm with us at the order stage and we will supply the matching documentation.

6. How long does one Coriolis meter last in a 24/7 cylinder filling station?

Field life is typically 8 to 12 years for the sensor and 6 to 8 years for the transmitter electronics. The Coriolis tubes have no moving parts and no contact with rotating seals, so wear is minimal as long as the gas is dry and free of solids. Two things shorten the life: liquid CO2 slugs that hammer the tubes (install a drain pot upstream), and condensate that pools at the inlet during shutdown (mount the meter vertical-up). We have customers in the industrial gas business running the SH-CMF series on 24/7 filling lines since 2017 with only one zero-point adjustment per year as routine maintenance. Recalibration interval is 2 to 3 years for custody transfer duty, 5 years for internal batch control.

أرسل لنا تفاصيل محطة الوقود الخاصة بك

إذا كنت تقوم ببناء أو تحديث محطة تعبئة أسطوانات ثاني أكسيد الكربون أو غاز اللحام أو الخلائط متعددة المكونات، فأرسل لنا:

أنواع الغازات التي ستملأها (ثاني أكسيد الكربون النقي، ونسب الأرجون/ثاني أكسيد الكربون، ومخاليط الهيليوم، وغيرها)
نطاق التدفق بالكيلوجرام/ساعة عند الحد الأدنى والحد الأقصى لمعدل التعبئة
مخطط الضغط: ضغط البداية، ضغط الذروة، سلوك التدرج
نطاق درجة حرارة العملية بالدرجة المئوية (°C)
حجم الأنبوب (DN أو NPS) والمادة
وصلة العملية: معيار الشفة (ANSI، DIN، JIS) والتصنيف
الإشارات المطلوبة للإخراج: 4-20 مللي أمبير، نبضة، HART، Modbus
تصنيف المنطقة الخطرة (المنطقة 1، المنطقة 2، أو غير خطرة)
إذا كنت ترغب في الحصول على مخطط توصيل الأسلاك، فاذكر ماركة وموديل وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC).

سنردّ عليكم خلال يوم عمل واحد برمز طراز كوريوليس الموصى به، وبيان الدقة، والسعر، ومدة التسليم. بالنسبة لتطبيقات ثاني أكسيد الكربون عالية الضغط أو فوق الحرجة التي تتجاوز 10 ميجا باسكال، يُرجى الاستفسار عن خياري SH-CMF-P5 (16 ميجا باسكال) وSH-CMF-P6 (25 ميجا باسكال).

ترك رسالة راسلنا عبر البريد الإلكتروني

سنتصل بك خلال 24 ساعة..