العربية
بالنسبة للزيوت عالية اللزوجة، يُعد مقياس التروس البيضاوي الخيار الأول عادةً. فالزيت الأكثر لزوجة يقلل الانزلاق بين التروس والحجرة، مما يحافظ على دقة القياس أو يحسّنها مع ارتفاع اللزوجة. ويكمن الحد الأقصى في سعة التدفق. يجب تخفيض معدل التدفق الأقصى عند اللزوجة العالية للحفاظ على انخفاض الضغط وحمل التروس ضمن النطاق المسموح به. يُعد مقياس كوريوليس الخيار الأمثل عندما تتطلب العملية قياس التدفق الكتلي أو الكثافة، أو عندما يحتوي الزيت على مواد صلبة قد تسدّ مصفاة مقياس التروس، أو عندما تتجاوز درجة حرارة العملية قدرة مقياس التروس. كما يزداد انخفاض ضغط كوريوليس مع اللزوجة، لذا يجب تحديد حجم أي من المقياسين بناءً على اللزوجة عند درجة حرارة التشغيل، وليس عند درجة الحرارة المرجعية.
يقارن الجدول أدناه بين نوعي العدادات المستخدمة في خدمة نقل النفط الثقيل.
| مقياس تدفق بيضاوي الشكل | مقياس تدفق الكتلة كوريوليس | |
| مقاسات | مقدار | الكتلة والكثافة ودرجة الحرارة |
| تأثير اللزوجة العالية | انزلاق داخلي أقل، وبالتالي تبقى الدقة ثابتة؛ يتم تخفيض معدل التدفق الأقصى | مبدأ القياس لم يتغير؛ ويزداد انخفاض الضغط |
| حد اللزوجة | يتم تحديدها حسب الطراز؛ سلسلة LC تصل إلى 2000 ملي باسكال.ثانية | لا يوجد حد ثابت؛ يتم تحديده بانخفاض الضغط المسموح به |
| حد درجة الحرارة | يتم ضبطها حسب التكوين؛ سلسلة LC تصل إلى 200 درجة مئوية مع مشع حراري | SH-CMF: معيار 150 درجة مئوية؛ إصدارات تصل إلى 250 درجة مئوية و350 درجة مئوية |
| دقة | تتوفر فئة 0.5%؛ 0.2% حتى 1000 ملي باسكال.ثانية (سلسلة LC) | ±0.1% إلى ±0.5% (SH-CMF) |
| نقل | نعم، التروس والمحامل | لا يوجد شيء في مسار التدفق |
| نظافة الزيت | يحتاج إلى زيت نظيف ومصفاة علوية | يتحمل المواد الصلبة بشكل أفضل، لكن المواد الكاشطة تتسبب في تآكل الأنابيب. |
| زيوت ذات لزوجة مختلفة | يتغير عامل القياس ونطاق التدفق مع اللزوجة | يمكن أن يغطيها متر واحد؛ الحجم على أثقل أنواع النفط |
| قوة | يعمل جهاز التسجيل الميكانيكي بدون طاقة | يحتاج إلى مصدر طاقة (24 فولت تيار مستمر أو 220 فولت تيار متردد) |
| يكلف | عادةً ما تكون أقل بالنسبة لحجم التدفق المماثل | أعلى |
| التحجيم على الزيت السميك | خفض معدل التدفق الأقصى حسب نطاق اللزوجة | الحجم المسموح به لانخفاض الضغط؛ قد يتجاوز حجم الأنبوب في حالة الزيوت شديدة اللزوجة |
خمسة شروط عادة ما تحدد الاختيار: اللزوجة عند درجة حرارة التشغيل، ونطاق التدفق المطلوب، ودرجة حرارة العملية، ونظافة الزيت، ونتيجة القياس المطلوبة.
تتغير لزوجة الزيت بشكل كبير مع درجة الحرارة، لذلك يجب أن يستخدم تحديد الحجم اللزوجة عند درجة حرارة التشغيل الفعلية.
أظهر استفسارٌ حول مقياس تدفق النفط الخام قيمتين لنفس النفط: 9500 سنتي ستوك عند 100 درجة فهرنهايت، و162 سنتي ستوك عند 210 درجة فهرنهايت، أي بفارق يقارب 60 ضعفًا. وكانت درجة حرارة خط الأنابيب 30 درجة مئوية (86 درجة فهرنهايت)، وهي أقل من كلتا القيمتين المرجعتين. وباستخدام طريقة اللزوجة ودرجة الحرارة وفقًا لمعيار ASTM D341، نحصل على قيمة تقريبية تبلغ 21000 سنتي ستوك عند 30 درجة مئوية. وبالتالي، فإن المقياس الذي تم اختياره بناءً على قيمة 162 سنتي ستوك كان سيُظهر لزوجة تعادل 130 ضعفًا تقريبًا القيمة التي صُمم من أجلها.
تُعطى بيانات النفط عادةً اللزوجة الحركية بوحدة سنتي ستوك (cSt)، بينما تستخدم مواصفات أجهزة القياس اللزوجة الديناميكية بوحدة ملي باسكال.ثانية (mPa·s). لتحويل اللزوجة، اضرب قيمة cSt في الكثافة بوحدة غرام/سم³، مع مراعاة القيم عند نفس درجة الحرارة. على سبيل المثال، 380 سنتي ستوك عند 50 درجة مئوية بكثافة 0.96 غرام/سم³ تعادل حوالي 365 ملي باسكال.ثانية. يُعدّ هذا التحويل بالغ الأهمية خاصةً عند الاقتراب من حدّ اللزوجة المسموح به لجهاز القياس.
يقيس مقياس التروس البيضاوي الحجم عن طريق حصر كمية ثابتة من السائل بين التروس والحجرة. ومع ازدياد اللزوجة، يقل التسرب عبر فجوات التروس. وفي الوقت نفسه، يزداد انخفاض الضغط، مما يقلل من سعة التدفق المتاحة عند ضغط تشغيل معين.
توضح بيانات LC أدناه كيف يتغير معدل التدفق المقدر مع اللزوجة. نطاقات التدفق خاصة بفئة 0.5%؛ أما فئة 0.2% فلها حد أدنى أعلى للتدفق.
| نطاق اللزوجة | نطاق التدفق LC-20 (DN20) | نطاق التدفق LC-100 (DN100) | دقة |
| من 2 إلى 200 ملي باسكال.ثانية | من 0.3 إلى 3 م³/ساعة | من 10 إلى 100 متر مكعب/ساعة | تتوفر فئات 0.5% و0.2% |
| من 200 إلى 1000 ملي باسكال.ثانية | من 0.2 إلى 2.1 متر مكعب/ساعة | من 6 إلى 70 متر مكعب/ساعة | 0.5% |
| من 1000 إلى 2000 ملي باسكال.ثانية | من 0.15 إلى 1.5 متر مكعب/ساعة | من 5 إلى 50 متر مكعب/ساعة | 0.5% |
تغطي سلسلة LC نطاقات من DN10 إلى DN200 ولزوجة تصل إلى 2000 ملي باسكال.ثانية. تشمل الخدمات النموذجية لمقياس التروس البيضاوي زيت الوقود البحري ، وزيت التشحيم الثقيل، وزيت التروس، وزيت معالجة المطاط.
ابتداءً من 200 ملي باسكال.ثانية، يتم بناء LC في تكوينه عالي اللزوجة ، لذلك يجب تحديد لزوجة التشغيل في مرحلة الاستفسار.
في حالة الزيوت الكثيفة، يؤدي استخدام مقياس أكبر إلى تقليل انخفاض الضغط، ولكنه يزيد أيضًا من الحد الأدنى للتدفق. يجب أن يغطي الحجم المختار كلاً من أدنى وأعلى معدل تدفق عند لزوجة التشغيل.
يتغير خطأ العداد بتغير لزوجة السائل. تحتوي عدادات LC التي يزيد قطرها عن DN50 على مُعدِّل دقة، لذا يمكن ضبط الخطأ وفقًا للزيت الفعلي.
يمكن أن تتسبب الجسيمات الصلبة في تعطل التروس أو تآكلها، لذا فإن وجود مصفاة في الجزء العلوي من خط أنابيب الوقود والنفط الخام أمر شائع.
غالبًا ما تجمع عمليات معايرة مواد التشحيم وحقن الإضافات وتغذية الشحوم بين اللزوجة العالية ومعدلات تدفق لا تتجاوز بضعة ملليلترات في الدقيقة. ولا تصل أحجام التروس البيضاوية التقليدية إلى هذا النطاق. ففي نطاق 1000 إلى 2000 ملي باسكال.ثانية، يبدأ أصغر حجم من فئة LC، وهو LC-10، بمعدل تدفق 0.03 متر مكعب/ساعة، أو ما يعادل 500 مل/دقيقة تقريبًا.
سلسلة LC-M عبارة عن مقياس تدفق PD صغير مصمم خصيصًا لهذا النطاق. يغطي نطاق لزوجة يصل إلى 2000 ملي باسكال.ثانية، ويقيس أصغر طراز، LC-M2، من 0.5 إلى 150 مل/دقيقة. أما الطرازات الأكبر فتصل إلى 100 لتر/دقيقة، لذا تتداخل هذه السلسلة مع أحجام LC التقليدية. تبلغ دقة القياس ±0.5% من النطاق الكامل، مما يعني أن الخطأ قيمة ثابتة وليست نسبة من القراءة. في طراز LC-M2، تبلغ هذه النسبة ±0.75 مل/دقيقة، أو ±15% من القراءة عند معدل جرعة 5 مل/دقيقة. اختر الطراز بحيث يكون التدفق الطبيعي في الجزء العلوي من نطاقه.
يقيس مقياس تدفق كوريوليس التدفق الكتلي مباشرةً، ويمكنه أيضاً قياس الكثافة. وبفضل عدم وجود أجزاء متحركة في مسار التدفق، يُمكن استخدامه عند الحاجة إلى قياس التدفق الكتلي للزيوت عالية اللزوجة، أو عندما يحد انخفاض الضغط من استخدام أنواع أخرى من المقاييس.
مع الزيوت الكثيفة، قد يحد انخفاض الضغط عبر أنابيب القياس من نطاق التدفق المتاح. لذا، يجب تحديد حجم العداد بناءً على لزوجة الزيت الفعلية، ومعدل التدفق المطلوب، وانخفاض الضغط المسموح به.
يوضح الاستفسار عن النفط الخام الثقيل أعلاه كيف يعمل هذا عملياً:
العداد المُختار: SH-CMF DN50 كوريوليس، 316L، دقة 0.2%، ATEX، نطاق درجة الحرارة من -50 إلى 150 درجة مئوية
يبلغ ضغط الزيت حوالي 20,000 ملي باسكال.ثانية، أي أعلى بعشر مرات من الحد الأقصى المسموح به لتروس LC البيضاوية، لذا كان نظام كوريوليس هو الخيار الأنسب من بين النظامين. وقد راجع العميل اختيار القطر الاسمي 50 مع فريقي الهندسة والإنتاج قبل اتخاذ قرار الشراء.
يعمل الديزل بلزوجة تقارب 5 ملي باسكال.ثانية. أما زيت الوقود الثقيل، فغالباً ما تتجاوز لزوجته 200 ملي باسكال.ثانية عند درجة حرارة التشغيل، وتزداد هذه الفجوة مع انخفاض درجة حرارة الزيت. يُزوَّد مقياس اللزوجة (LC) بنسخته القياسية للديزل، وبخيار اللزوجة العالية (الرمز N) لزيت الوقود الثقيل، كما يتغير خطأ المقياس بتغير اللزوجة. لهذا السبب، لا يُستخدم عادةً مقياس تروس بيضاوي واحد لكلا الوقودين. عادةً ما تُحدد أنظمة وقود السفن عدادات منفصلة، أو يُستخدم مقياس كوريوليس عندما يتطلب الأمر استخدام خط واحد لكلا الوقودين.
يتغير زيت الوقود الثقيل أيضًا على نفس الخط مع تغير درجة الحرارة. لنفترض خطًا قطره 20 مم ينقل وقودًا مصنفًا عند لزوجة 380 سنتي ستوك عند 50 درجة مئوية، مع معدل تدفق أقصى مطلوب يبلغ 2.2 متر مكعب/ساعة:
عند درجة حرارة 50 درجة مئوية: حوالي 365 ملي باسكال.ثانية، ضمن نطاق 200 إلى 1000 ملي باسكال.ثانية. الحد الأقصى لـ LC-20: 2.1 متر مكعب/ساعة.
عند درجة حرارة 30 درجة مئوية: يُقدّر الضغط بـ 1300 إلى 1900 ملي باسكال.ثانية، ضمن نطاق 1000 إلى 2000 ملي باسكال.ثانية. الحد الأقصى لـ LC-20: 1.5 متر مكعب/ساعة؛ الحد الأقصى لـ LC-25: 3 متر مكعب/ساعة.
لا يُلبي مقياس LC-20 احتياجات الوقود عند درجتي الحرارة المذكورتين. بينما يُغطي مقياس LC-25 معدل تدفق يبلغ 2.2 متر مكعب/ساعة عبر نطاق درجات الحرارة الكامل. يُنصح باختيار المقياس عند أدنى درجة حرارة للوقود، حيث تكون اللزوجة في أعلى مستوياتها ومعدل التدفق في أدنى مستوياته.
يؤدي التسخين إلى خفض لزوجة الزيت وتحسين قابلية الضخ، ولكن يجب أن يتحمل المقياس أيضًا درجة حرارة العملية الناتجة.
| متر | أقصى درجة حرارة متوسطة |
|---|---|
| ترس بيضاوي LC | تصل درجة الحرارة إلى 60 درجة مئوية في الوضع القياسي؛ ومن 60 إلى 120 درجة مئوية مع مشع قصير؛ ومن 120 إلى 200 درجة مئوية مع مشع طويل |
| SH-CMF كوريوليس | تصل درجة الحرارة القياسية إلى 150 درجة مئوية؛ وتتوفر إصدارات ذات درجة حرارة عالية تصل إلى 250 درجة مئوية و350 درجة مئوية. |
يوضح زيت الوقود الثقيل كيف يؤثر ذلك على الاختيار. تشمل الاستفسارات النموذجية خطوطًا بقطر 4 بوصات بمعدل إنتاج يتراوح بين 100 و160 طن/ساعة، مع درجة حرارة الزيت عند 150 درجة مئوية في بعض الخطوط و240 درجة مئوية في خطوط أخرى.
عند درجة حرارة 150 درجة مئوية، تكون لزوجة زيت الوقود الثقيل عادةً أقل من 200 ملي باسكال.ثانية، لذا يعمل جهاز LC ضمن نطاق لزوجته القياسي. عند كثافة تبلغ حوالي 0.90 غ/سم³، يكون معدل تدفق 100 طن/ساعة حوالي 111 م³/ساعة، ومعدل تدفق 160 طن/ساعة حوالي 178 م³/ساعة. يتجاوز هذا الحد الأقصى لمعدل تدفق جهاز DN100 LC البالغ 100 م³/ساعة، ولكن جهاز DN150 LC المزود بمشع طويل يغطي كلاً من معدل التدفق ودرجة الحرارة.
عند درجة حرارة ٢٤٠ درجة مئوية، يكون مقياس التدفق خارج نطاق درجة حرارته، لذا يلزم استخدام مقياس كوريوليس بنسخته المصممة للعمل عند ٢٥٠ أو ٣٥٠ درجة مئوية. يبلغ معدل تدفق مقياس التدفق DN100 SH-CMF ١٦٠ طن/ساعة، وبالتالي يكون التدفق العلوي عند أقصى حد له؛ بينما يبلغ معدل تدفق مقياس التدفق DN125 ٢٣٠ طن/ساعة. يعتمد الحجم النهائي على لزوجة الزيت وانخفاض الضغط المسموح به.
عندما تتطلب درجات حرارة الخطين نفس نوع العداد، فإن شركة كوريوليس تغطيها بتصميم واحد.
بالنسبة للإسفلت والبيتومين ، يُعدّ التحكم في درجة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية لسبب مختلف: إذ قد يتصلب المنتج مع انخفاض درجة حرارة الخط. يتوفر جهاز LC مزودًا بغلاف تسخين (الرمز U) للحفاظ على سيولة المنتج أثناء إيقاف التشغيل وإعادة التشغيل.
بإمكان شركة سيلفر إنسترومنتس مراجعة نوع العداد وحجمه ونطاق لزوجته مقارنةً ببيانات التشغيل. تتطلب مراجعة الحجم ما يلي:
أرسل البيانات أو مخطط الأنابيب والأجهزة (P&ID) إلى sales@silverinstruments.com أو عبر واتساب على +86 18936759191 .
