كيفية اختيار مقياس تدفق المياه المالحة؟

اختيار مقياس التدفق لقياس المياه المالحة

في الصناعات الكيميائية في البحيرات المالحة، يُعدّ قياس تدفق المحلول الملحي بدقة وموثوقية أمرًا بالغ الأهمية للتحكم في العمليات واستغلال الموارد. ومع تطور الأتمتة الصناعية، أصبحت عدادات التدفق، وخاصة عدادات التدفق الكهرومغناطيسية، أدوات أساسية لقياس التدفق في أنظمة معالجة المحلول الملحي. يتميز المحلول الملحي في البحيرات المالحة عادةً بموصلية عالية، كما أنه شديد التآكل، ويميل إلى التبلور، مما يجعل قياس التدفق صعبًا للغاية باستخدام بعض تقنيات عدادات التدفق، مثل عداد التدفق التوربيني أو عداد التدفق ذي الإزاحة الموجبة المصنوع من الحديد الزهر. تتناول هذه المقالة كيفية اختيار عدادات التدفق المناسبة للمحلول الملحي، مع التركيز على مزاياها. عدادات التدفق المغناطيسية في ظروف قاسية مثل درجات الحرارة المرتفعة أو المنخفضة للغاية، والبيئات المسببة للتآكل، والتركيزات المعدنية العالية.

يُعد مقياس تدفق المياه المالحة ضروريًا في صناعة الكيماويات في البحيرات المالحة

ملخص

تستغل صناعة الكيماويات في البحيرات المالحة المحلول الملحي لتحويله إلى معادن مفيدة مثل الليثيوم والبوتاسيوم والبورون والمغنيسيوم. عادةً ما تكون هذه المحاليل شديدة الملوحة والتآكل، وتتمتع بموصلية كهربائية عالية (غالباً ما تتجاوز 100 مللي ثانية/سم). كما أنها تميل إلى التبلور أثناء تدفقها. إضافةً إلى ذلك، تعمل العديد من مصانع معالجة المحلول الملحي في بيئات شديدة الحرارة أو البرودة، حيث تتراوح درجات الحرارة بين -30 درجة مئوية و90 درجة مئوية. كما أنها تستخدم في كثير من الأحيان أحماضاً وقلويات قوية في خطوط إنتاجها. ونظراً لهذه الظروف الصعبة، يُعد اختيار أدوات قياس التدفق المناسبة أمراً بالغ الأهمية لضمان استقرار عملية التحكم واستمراريتها على المدى الطويل.

يُعد مقياس التدفق الكهرومغناطيسي حلاً مثالياً لقياس المياه المالحة

يُعد مقياس التدفق المغناطيسي أفضل طريقة لقياس المياه المالحة.

تُعدّ عدادات التدفق الكهرومغناطيسية شائعة الاستخدام في التطبيقات الكيميائية للبحيرات المالحة، لقدرتها على قياس السوائل عالية التوصيل والتآكل بدقة دون فقدان الضغط. كما أنها عدادات تدفق مقاومة للتآكل. وتُعدّ مثالية لقياس المحلول الملحي، فهي مصنوعة من مواد لا تتآكل، ولا تعيق العمل، وتعمل مع الأنابيب البلاستيكية أو المبطنة. تتناول هذه المقالة العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها عند اختيار عداد تدفق للمياه المالحة، بما في ذلك خصائص السائل، وظروف التركيب، وسيناريوهات الاستخدام مثل الجرعات، وقياس الحجم، وقياس التدفق التجاري.

كيفية اختيار عدادات التدفق الكهرومغناطيسية للمياه المالحة؟

حجم مستشعر تدفق المياه المالحة يجب أن يكون مماثلاً لحجم خط الأنابيب.

اختيار حجم مقياس تدفق المياه المالحة

قد لا يكون اختيار قطر مقياس التدفق الكهرومغناطيسي مطابقًا بالضرورة لقطر الأنبوب، بل يجب أن يعتمد على معدل التدفق وسرعته. ومع ذلك، وباعتبارها مادة خام وسائلة وسيطة في الصناعات الكيميائية للبحيرات المالحة، تتميز هذه المياه بلزوجة عالية ومعدل تدفق منخفض (يتراوح عادةً بين 2.0 و4.0 متر/ثانية). يمكن استخدام مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية على هذه الأنابيب بقطر مستشعر مطابق لقطر الأنبوب. عندما تكون سرعة التدفق أقل من 1.0 متر/ثانية، يمكن اختيار مقياس تدفق كهرومغناطيسي بقطر مناسب لضمان دقة القياس وتقليل التكلفة. فيما يلي قائمة بنطاق تدفق المياه المالحة وحجم مستشعر مقياس التدفق المغناطيسي.

اختيار معدل التدفق والنطاق

حدد نطاق تدفق المياه المالحة المناسب

بحيرة الملح مادة كيميائية تستخدم الصناعة في الغالب أنابيب بلاستيكية مقاومة للتآكل، ونظرًا لتبطين عدادات تدفق المياه المالحة، يُضبط معدل التدفق عادةً عند 2 متر/ثانية. بالنسبة لبعض المواد المعرضة للتبلور (مثل محلول كربونات الصوديوم، ومحلول المكونات: حيث يكون التبلور في الغالب عبارة عن ملح مركب من البورون والمغنيسيوم)، تُتخذ تدابير لزيادة معدل التدفق إلى 3.0-4.0 متر/ثانية. تؤدي زيادة سرعة التدفق إلى زيادة ضوضاء التدفق، مما قد يؤثر على دقة القياس بسبب اهتزاز الأنابيب. في حالة تركيب عدادات التدفق المغناطيسية، يجب تركيب ممتصات صدمات قبل وبعد العداد. يتجاوز النطاق الكامل لعداد التدفق المغناطيسي قيمة التدفق القصوى المتوقعة، وعادةً ما يكون 1.2 ضعفها. يكون معدل التدفق القياسي للقياس أكبر من 50% من النطاق الكامل للجهاز لضمان دقة قياس معينة.

اختيار الأقطاب الكهربائية والبطانات

اختر الأنابيب والأقطاب الكهربائية المناسبة لمقياس تدفق المياه المالحة المغناطيسي

بالنسبة للوسائط التي لا تُنتج بلورات أو تكتلات أو رواسب لا تُلوث القطب، يُنصح باستخدام الأقطاب الكهربائية القياسية؛ وإلا، فيُنصح باستخدام أقطاب الكاشطة. في صناعة الكيماويات في البحيرات المالحة، باستثناء استخدام عدادات التدفق الكهرومغناطيسية ذات أقطاب الكاشطة للمحاليل القلوية سهلة التبلور، ومحاليل المكونات (تبلور أملاح البورون والمغنيسيوم المعقدة)، ومحاليل الغسيل، وما إلى ذلك، تُستخدم عدادات التدفق الكهرومغناطيسية ذات الأقطاب القياسية لبقية العمليات. نظرًا لأن أنابيب العمليات في الورشة مصنوعة في الغالب من مواد عازلة بلاستيكية، فإنه في حال اختيار عداد تدفق كهرومغناطيسي ثنائي الأقطاب، يجب تركيب حلقة تأريض لضمان دقة القياس. مع ذلك، فإن حلقات التأريض العادية عُرضة للتآكل، واستخدام حلقات تأريض من التيتانيوم أو التنتالوم المقاومة للتآكل مُكلف. لذلك، يُختار عداد تدفق كهرومغناطيسي ثلاثي الأقطاب لضمان دقة القياس، وخفض التكاليف، وتسهيل التركيب والصيانة.

أ: قابل للتطبيق؛ ب: متوفر، عمر قصير؛ ن: لا يمكن استخدامه؛ ر: درجة حرارة الغرفة؛ س: نقطة الغليان؛ ت: التشبع؛

اختيار مقياس التدفق المغناطيسي لأنواع المياه المالحة

مقياس تدفق مغناطيسي بشاشة عرض عن بعد للمياه المالحة

تنقسم أنواع عدادات التدفق الكهرومغناطيسية إلى نوعين: عدادات مدمجة وعدادات مزودة بشاشة عرض عن بُعد. قد تصل أدنى درجة حرارة في الشتاء إلى -30 درجة مئوية، ولذا تُستخدم العديد من عدادات التدفق الكهرومغناطيسية في الهواء الطلق. وتكون الرطوبة البيئية مرتفعة نسبيًا في عمليات فصل المغنيسيوم والليثيوم، والترشيح بالضغط، والغسيل في إنتاج أنظمة الليثيوم والبورون. كما قد تصل درجة الحرارة في عمليات مثل التكرير والتبخير والتحويل إلى 90 درجة مئوية. لذلك، في ظروف العمل التي تتسم بالرطوبة العالية، ودرجات الحرارة المنخفضة، ووجود سوائل ساخنة، ومصادر اهتزاز، يُختار عداد تدفق مزود بشاشة عرض عن بُعد لمنع تأثير ذلك على مكونات القياس، وضمان دقة القياس، وإطالة عمر عداد التدفق الكهرومغناطيسي. مع ذلك، تجدر الإشارة إلى ضرورة عدم تجاوز طول كابل الإشارة بين مستشعر عداد التدفق الكهرومغناطيسي وجهاز الإرسال حدًا معينًا، واستخدام الكابل المخصص من الشركة المصنعة.

سيؤثر ذلك على دقة القياس. أما بالنسبة لظروف التشغيل المتبقية، فإن التصميم المتكامل هو الأمثل.

اختيار الضغط ودرجة الحرارة

يجب أن يكون ضغط التشغيل الفعلي للمياه المالحة في خط الأنابيب أقل من ضغط التشغيل المقنن لـ مقياس تدفق المحلول الملحي ينبغي الانتباه إلى وجود ضغط سلبي في خط الأنابيب، كما هو الحال في عملية التبخر، حيث قد يصل الضغط السلبي إلى -60 كيلو باسكال. يجب إبلاغ الفنيين المختصين لدى الشركة المصنعة لمقياس تدفق المياه المالحة بهذه الظروف عند الطلب، مع ضرورة وضع متطلبات دقيقة لمادة التبطين. كما يجب أن تتوافق درجة الحرارة الفعلية مع متطلبات درجة الحرارة المحددة من قبل مقياس التدفق.

اختيار مصدر الطاقة

يجب تحديد مصدر الطاقة (220 فولت أو 24 فولت تيار مستمر) عند اختيار مقياس تدفق المحلول الملحي.

يجب أن يعتمد اختيار مصدر الطاقة لمقياس التدفق الكهرومغناطيسي على نوع المقياس نفسه وبيئة الموقع. إذا كان ذلك مسموحًا به في الموقع، فينبغي مراعاة مبادئ سهولة توفير الطاقة والسلامة وسهولة الصيانة. باعتبارنا شركة كيميائية تعمل في بحيرة ملحية، فإن أكثر من 90% من المواد الخام وخطوات المعالجة تكون في الحالة السائلة. أثناء التشغيل، تكون الرطوبة داخل الورشة مرتفعة نسبيًا، ولا يتم توليد أي غازات قابلة للاشتعال طوال فترة التشغيل. لذلك، يُعد استخدام مصدر طاقة DC24V أكثر أمانًا. أما في البيئات الخارجية الجافة، فيُفضل اختيار مصدر طاقة AC220V، فهو سهل التوصيل والصيانة، ويقلل التكاليف. في بعض الحالات التي تتطلب مقاومة للانفجار، مثل مقاييس التدفق المستخدمة في غرف غلايات الغاز، يُعد اختيار مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية التي تعمل بالبطارية خيارًا مثاليًا.

اختيار مستوى الحماية لمقياس تدفق المحلول الملحي

مستوى الحماية المطلوب لعداد تدفق المياه المالحة هو IP67 أو IP65

يجب اختيار مستوى الحماية لمقياس التدفق الكهرومغناطيسي وفقًا للظروف الفعلية. يُنصح بتركيب المستشعر تحت الأرض واختيار مستوى الحماية IP68 في حال غمره بالماء بشكل متكرر. أما في حال تركيبه فوق الأرض، فيُنصح باختيار مستوى الحماية IP65 أو IP67. في جميع الأحوال، يجب منع وصول الماء إلى شاشة عرض مقياس التدفق الكهرومغناطيسي أو تعرضها له، تجنبًا لتلفه. نظرًا لارتفاع نسبة الرطوبة في ورشة العمل أثناء الإنتاج في مصنعنا الكائن في بحيرة ملحية، فإن مستوى الحماية IP65 (وهو مستوى مقاوم للرذاذ، حيث يسمح غلاف مستشعر مقياس التدفق الكهرومغناطيسي برش الماء من أي اتجاه، بضغط رش يصل إلى 30 كيلو باسكال، ومعدل تدفق 12.5 لتر/ثانية، ولمسافة تصل إلى 3 أمتار) يلبي متطلبات القياس الميداني بشكل كامل.

اختيار وصلة عملية المياه المالحة

يُفضل استخدام وصلة عملية ذات حافة عند قياس المياه المالحة

تتوفر عدادات التدفق الكهرومغناطيسية بأنواع مختلفة، منها الوصلات الملولبة، ووصلات الفلنجة، ووصلات المشبك، وغيرها. وتُستخدم عدادات التدفق الكهرومغناطيسية ذات وصلات الفلنجة عادةً في الصناعات الكيميائية في البحيرات المالحة. عند اختيار العداد، من الضروري مطابقة ضغط الفلنجة ومعاييرها مع متطلبات العملية.

ما هو سعر مقياس التدفق المغناطيسي للمياه المالحة؟

تُستخدم عدادات التدفق المغناطيسية عادةً لقياس تدفق مياه البحر/المياه المالحة بأقطار تتراوح من DN10 إلى DN300. ويبلغ سعر عدادات التدفق ذات القطر من DN50 إلى DN150 حوالي 400 إلى 1000 دولار أمريكي.

تتميز مواد التبطين مثل PTFE/PFA/F46 بمقاومة فائقة للأملاح، بينما يُنصح باستخدام مواد الأقطاب الكهربائية مثل التيتانيوم لمنع التآكل. يمكن تصنيع غلاف مقياس المغناطيسية من الفولاذ الكربوني أو الفولاذ المقاوم للصدأ 304 أو 316، مع العلم أن الفولاذ 316 أكثر مقاومة لتآكل أيونات الكلوريد ولكنه أغلى ثمناً قليلاً.

من حيث وظيفة الاتصال، يدعم النموذج الأساسي 4-20 مللي أمبير/RS485/نبضة؛ سيؤدي ترقية النموذج لدعم بروتوكولات HART و Profibus DP/PA إلى زيادة السعر بنسبة 20-40% تقريبًا.

يُطبّق تصنيف الضغط عادةً على شبكات الأنابيب الصناعية التي تتراوح ضغوطها بين 1.0 و2.5 ميجا باسكال (PN10 إلى PN25) أو حتى أعلى من ذلك، مثل PN40 أو PN64. وفي حال تطلّب الأمر بيئة ذات ضغط عالٍ (PN40 أو PN64)، ستزداد التكلفة.

بشكل عام، يبلغ سعر مقياس تدفق المياه المالحة العادي DN50، ذو البطانة PTFE، والقطب الكهربائي SS316، والغلاف 304، مع بروتوكول 4-20 مللي أمبير + HART، ودرجة PN16 حوالي 800-900 دولار أمريكي؛ وإذا تمت ترقيته إلى غلاف 316، أو بروتوكول Profibus، أو مستوى ضغط أعلى، فقد يصل إلى 1000-1200 دولار أمريكي وما فوق.

الأسئلة الشائعة لاختيار 5 عدادات تدفق المياه المالحة

س1: لماذا يعتبر مقياس التدفق الكهرومغناطيسي الخيار الأفضل لتطبيقات المياه المالحة؟

لا تحتوي عدادات التدفق الكهرومغناطيسية على أجزاء متحركة، مما يقلل من متطلبات الصيانة ويحقق دقة تصل إلى ± 0.5% أو أعلى. إنها مناسبة للغاية عدادات تدفق المياه الصناعية معدات تحلية مياه البحر والمياه المالحة، كما أن سعرها جيد جداً، حوالي 300-800 دولار.

س2: كيف نختار المواد المقاومة للتآكل المناسبة للبيئات المالحة؟

باختيار مواد تبطين من مادة PTFE أو راتنجات البيرفلورو ألكوكسي، بالإضافة إلى أقطاب كهربائية من التيتانيوم أو سبائك الهاستيلوي، يمكن لمقاييس التدفق الكهرومغناطيسية معالجة المياه المالحة بكفاءة عالية. يتميز التيتانيوم بمقاومة ممتازة للتآكل الناتج عن الكلوريدات والهيبوكلوريت ومياه البحر، بينما توفر سبائك النيكل مقاومة أفضل للتآكل من الفولاذ المقاوم للصدأ، خاصةً في تطبيقات المياه المالحة والأحماض منخفضة التركيز. وفي حال كانت البيئة مُسببة للتآكل، يُمكن اختيار غلاف من الفولاذ المقاوم للصدأ.

س3: بصرف النظر عن عدادات التدفق الكهرومغناطيسية، ما هي عدادات التدفق الأخرى المناسبة لقياس المياه المالحة؟

يمكن أيضًا النظر في أنواع عدادات التدفق التالية في تطبيقات المياه المالحة:
مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية: هو الأنسب لأنظمة وقود السفن، ومنصات النفط والغاز البحرية، ومراقبة المياه الساحلية، ويوفر خيارات تركيب غير جراحية
مقياس التدفق الدوار: يمكن تصنيع مقاييس التدفق ذات المساحة المتغيرة من مادة PTFE المبطنة، وهي قادرة على قياس تدفق المياه المالحة مع السوائل المسببة للتآكل بدقة. علاوة على ذلك، لا يقتصر موقع silverinstruments.com على توفير مقياس تدفق دوار يُظهر معدل التدفق اللحظي فحسب، بل يوفر أيضًا جهازًا لتجميع التدفق يعرض إجمالي كمية المياه المالحة.

س4: هل يمكن لمقياس التدفق الدوامي قياس المياه المالحة؟

لا يُنصح باستخدام مقياس التدفق الدوامي لقياس المياه المالحة، لأن مادة استقبال السائل في مقياس التدفق الدوامي هي الفولاذ المقاوم للصدأ 304 أو 316، والتي ستظل تتآكل بفعل المياه المالحة بمرور الوقت.
مع نضوج صناعة أجهزة قياس التدفق المحلية، ستندمج شركات الكيماويات في البحيرات المالحة، مثل كربونات الليثيوم وحمض البوريك وأسمدة البوتاسيوم، في السوق المحلية. وتُعدّ عدادات التدفق الكهرومغناطيسية، باعتبارها أداة قياس تدفق صناعية هامة، ذات أهمية بالغة في أنظمة التحكم الموزعة (DCS). ويُعدّ الاختيار الأمثل والصحيح لهذه العدادات بالغ الأهمية لتوفير بيانات قياس دقيقة للشركات، وخفض تكاليف العمالة، وتحسين كفاءة الإنتاج.

خاتمة

مع نضوج صناعة أجهزة قياس التدفق المحلية، ستندمج شركات الكيماويات في البحيرات المالحة، مثل كربونات الليثيوم وحمض البوريك وأسمدة البوتاسيوم، في السوق المحلية. وتُعدّ عدادات التدفق الكهرومغناطيسية، باعتبارها أداة قياس تدفق صناعية هامة، ذات أهمية بالغة في أنظمة التحكم الموزعة (DCS). ويُعدّ الاختيار الأمثل والصحيح لهذه العدادات بالغ الأهمية لتوفير بيانات قياس دقيقة للشركات، وخفض تكاليف العمالة، وتحسين كفاءة الإنتاج.