كيفية اختيار مقياس تدفق المياه المالحة؟

اختيار مقياس التدفق لقياس المياه المالحة

في الصناعات الكيميائية للبحيرات المالحة، يُعدّ القياس الدقيق والموثوق لتدفق المحلول الملحي أمرًا بالغ الأهمية للتحكم في العمليات واستغلال الموارد. ومع تطور الأتمتة الصناعية، أصبحت عدادات التدفق، وخاصةً عدادات التدفق الكهرومغناطيسية (mag flow)، أجهزةً حيويةً لقياس التدفق في أنظمة معالجة المحلول الملحي. يتميز المحلول الملحي المُستخرج من البحيرات المالحة عادةً بموصلية عالية، كما أنه شديد التآكل ويميل إلى التبلور، مما يُصعّب قياس التدفق باستخدام بعض تقنيات عدادات التدفق، مثل عدادات تدفق التوربينات (TUF) أو عدادات تدفق الإزاحة الموجبة المصنوعة من الحديد الزهر. تتناول هذه المقالة كيفية اختيار عدادات التدفق لمحلول ملحي المياه المالحة. وتُركز على فوائد عدادات التدفق المغناطيسية في الظروف القاسية، مثل درجات الحرارة العالية أو المنخفضة جدًا، والبيئات المسببة للتآكل، وتركيزات المعادن العالية.

هناك حاجة إلى مقياس تدفق المياه المالحة في صناعة الكيماويات في البحيرات المالحة

ملخص

تستخدم صناعة الكيماويات في البحيرات المالحة المحاليل الملحية وتحولها إلى معادن مفيدة مثل الليثيوم والبوتاسيوم والبورون والمغنيسيوم. تتميز هذه المحاليل عادةً بملوحة عالية، وتآكلها الشديد، وموصليتها الكهربائية العالية (غالبًا ما تتجاوز 100 مللي ثانية/سم³). كما أنها تميل إلى التبلور عند تدفقها. إضافةً إلى ذلك، تعمل العديد من مصانع معالجة المحاليل الملحية في أماكن شديدة الحرارة أو البرودة، تتراوح درجات الحرارة فيها بين -30 و90 درجة مئوية. كما أنها غالبًا ما تستخدم أحماضًا وقلويات قوية في خطوط إنتاجها. ونظرًا لهذه الظروف الصعبة، يُعد اختيار أدوات قياس التدفق المناسبة أمرًا بالغ الأهمية لضمان استقرار عملية التحكم واستمرارها لفترة طويلة.

يعد مقياس التدفق الكهرومغناطيسي الحل الأمثل لقياس المياه المالحة

يعد مقياس التدفق المغناطيسي أفضل طريقة لقياس المياه المالحة.

تُعدّ عدادات التدفق الكهرومغناطيسية شائعة الاستخدام في التطبيقات الكيميائية للبحيرات المالحة، إذ تُمكّنها من قياس السوائل عالية التوصيل والتآكل بدقة دون فقدان الضغط. كما أنها عدادات تدفق مقاومة للتآكل. وهي مثالية لقياس المحلول الملحي، لأنها مصنوعة من مواد مقاومة للتآكل، ولا تُعيق العمل، وتُناسب الأنابيب البلاستيكية أو المبطنة. تناقش هذه المقالة العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها عند اختيار عداد تدفق للمياه المالحة، بما في ذلك خصائص السوائل، وظروف التركيب، وحالات الاستخدام مثل تحديد الجرعات، وقياس الحجم، وقياس الكمية التجارية.

كيفية اختيار مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية للمياه المالحة؟

حجم مستشعر تدفق المياه المالحة أفضل من حجم خط الأنابيب

اختيار حجم مقياس تدفق المياه المالحة

قد لا يتطابق قطر مقياس التدفق الكهرومغناطيسي بالضرورة مع قطر الأنبوب، بل يجب أن يعتمد على معدل التدفق وسرعته. ومع ذلك، نظرًا لكونه مادة خام وسائلًا وسيطًا في صناعة الكيماويات في البحيرات المالحة، يتميز هذا السائل بلزوجة عالية ومعدل تدفق منخفض (عادةً ما يتراوح بين 2.0 و4.0 متر/ثانية). يمكن استخدام مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية على خطوط الأنابيب التي يتطابق قطر مستشعرها مع قطر الأنبوب. عندما تكون سرعة التدفق أقل من 1.0 متر/ثانية، يمكن اختيار مقياس تدفق كهرومغناطيسي بقطر تدفق مناسب لضمان دقة القياس وتقليل التكلفة نسبيًا. فيما يلي نطاق تدفق المياه المالحة وحجم مستشعر مقياس التدفق المغناطيسي.

اختيار معدل التدفق والنطاق

حدد نطاق تدفق المياه المالحة المناسب

تستخدم صناعة الكيماويات في سولت ليك بشكل أساسي أنابيب بلاستيكية مقاومة للتآكل، وبالنظر إلى تبطين عدادات تدفق المياه المالحة، يتم التحكم في معدل التدفق عادةً عند 2 متر/ثانية. بالنسبة لبعض المواد المعرضة للتبلور (مثل محلول كربونات الصوديوم، محلول المكونات: يتكون التبلور بشكل رئيسي من ملح معقد البورون والمغنيسيوم)، تُتخذ إجراءات 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 خط الأنابيب. في ظروف تركيب عدادات التدفق المغناطيسية، يجب تركيب ممتصات الصدمات قبل وبعد التركيب. يكون النطاق الكامل لمقياس التدفق المغناطيسي أكبر من الحد الأقصى المتوقع للتدفق، وعادةً ما يكون 1.2 ضعف الحد الأقصى المتوقع. يجب أن يكون معدل تدفق القياس الطبيعي أكبر من 50% من النطاق الكامل للجهاز لضمان دقة قياس معينة.

اختيار الأقطاب الكهربائية والبطانات

اختر الخطوط والأقطاب الكهربائية المناسبة لمقياس تدفق المياه المالحة المغناطيسية

بالنسبة للوسائط التي لا تُنتج بلورات أو تكتلات أو رواسب لا تُلوث القطب، يُنصح باستخدام أقطاب كهربائية قياسية؛ وإلا، فينبغي استخدام أقطاب كهربائية مكشطة. في صناعة المواد الكيميائية في سولت ليك، تُستخدم مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية ذات الأقطاب الكهربائية المكشطة في باقي الأغراض، باستثناء استخدام مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية ذات الأقطاب الكهربائية المكشطة للمحاليل القلوية سهلة التبلور، ومحاليل المكونات (تبلور أملاح معقدات البورون والمغنيسيوم)، ومحاليل الغسيل، وغيرها. ونظرًا لأن أنابيب العمليات في الورشة مصنوعة في الغالب من مواد عازلة بلاستيكية، فإنه عند اختيار مقياس تدفق كهرومغناطيسي ثنائي الأقطاب، يجب تركيب حلقة تأريض لضمان دقة القياس. إلا أن حلقات التأريض العادية معرضة للتآكل، كما أن استخدام حلقات تأريض من التيتانيوم أو التنتالوم المقاوم للتآكل مكلف. لذلك، يُختار مقياس تدفق كهرومغناطيسي ثلاثي الأقطاب لضمان دقة القياس، وتقليل التكاليف، وتسهيل التركيب والصيانة.

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

اختيار مقياس التدفق المغناطيسي لأنواع المياه المالحة

مقياس تدفق مغناطيسي بشاشة عرض عن بعد للمياه المالحة

تنقسم أنواع عدادات التدفق الكهرومغناطيسية إلى عدادات مدمجة وعدادات عرض عن بُعد. تصل أبرد درجات الحرارة في الشتاء إلى -30 درجة مئوية، ويُستخدم العديد منها في الهواء الطلق. الرطوبة البيئية لعمليات فصل الليثيوم والمغنيسيوم، والترشيح بالضغط، والغسيل في إنتاج الليثيوم والبورون عالية نسبيًا. يمكن أن تصل درجة الحرارة لعمليات مثل التكرير والتبخير والتحويل إلى 90 درجة مئوية. لذلك، في ظروف العمل مثل الرطوبة العالية، وانخفاض درجة الحرارة، والسوائل ذات درجة الحرارة العالية، ومصادر الاهتزاز، يُختار عداد تدفق بشاشة عرض عن بُعد لمنع التأثير على مكونات القياس بفعالية، وضمان دقة القياس، وإطالة عمر عداد التدفق الكهرومغناطيسي. مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن كابل الإشارة بين مستشعر عداد التدفق الكهرومغناطيسي وجهاز الإرسال يجب ألا يكون طويلًا جدًا، ويجب استخدام الكابل المخصص من الشركة المصنعة.

سيؤثر ذلك على دقة القياس. في ظروف التشغيل الأخرى، يُعد التصميم المتكامل الخيار الأمثل.

اختيار الضغط ودرجة الحرارة

يجب أن يكون ضغط التشغيل الفعلي للمياه المالحة في خط الأنابيب أقل من ضغط التشغيل المُصنّع لمقياس تدفق المحلول الملحي . يجب الانتباه إلى وجود ضغط سلبي في خط الأنابيب، كما هو الحال في عملية التبخير، حيث يمكن أن يصل الضغط السلبي إلى -60 كيلو باسكال. يجب إبلاغ الفنيين لدى الشركة المصنعة لمقياس تدفق المياه المالحة بظروف التشغيل هذه عند الطلب، مع مراعاة المتطلبات الصارمة لمواد البطانة. يجب أن تتوافق درجة الحرارة الفعلية مع متطلبات درجة الحرارة المحددة في 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 وبيئة الموقع. في حال السماح بذلك، يجب اتباع مبادئ توفير الطاقة المريحة والسلامة وسهولة الصيانة. بصفتنا شركة كيميائية في منطقة البحيرات المالحة، فإن أكثر من 90% من المواد الخام وخطوات العملية تكون في الطور السائل. أثناء التشغيل، تكون الرطوبة داخل الورشة عالية نسبيًا، ولا يتولد غاز قابل للاشتعال طوال العملية. لذلك، يُعد استخدام مصدر طاقة DC24V أكثر أمانًا. في البيئة الخارجية الجافة، يُفضل اختيار مصدر طاقة AC220V لسهولة التوصيل والصيانة وتقليل التكاليف. في بعض الحالات المقاومة للانفجار، مثل عدادات التدفق المستخدمة في غرف غلايات الغاز، يُعد اختيار عدادات التدفق الكهرومغناطيسية التي تعمل بالبطارية خيارًا مثاليًا.

اختيار مستوى الحماية لمقياس تدفق المحلول الملحي

مستوى الحماية IP67 أو IP65 الذي تحتاجه لمقياس تدفق المياه المالحة

يجب اختيار مستوى حماية مقياس التدفق الكهرومغناطيسي وفقًا للحالة الفعلية. يجب تثبيت المستشعر تحت الأرض ويجب اختيار IP68 عند غمره في الماء بشكل متكرر. بالنسبة للمستشعرات المثبتة فوق الأرض، يجب اختيار IP65 و IP67. في أي حال، لا يمكن لجزء العرض في مقياس التدفق الكهرومغناطيسي استخدام الماء أو دخوله، مما قد يتسبب في تلف مقياس التدفق الكهرومغناطيسي. كمؤسسة كيميائية في بحيرة مالحة، تكون الرطوبة في الورشة عالية أثناء الإنتاج، ولكن IP65 (IP65 هو نوع مضاد للرذاذ، يسمح غلاف مستشعر مقياس التدفق الكهرومغناطيسي للصنبور برش الماء من أي اتجاه لمستشعر مقياس التدفق الكهرومغناطيسي، بضغط رش يبلغ 30 كيلو باسكال، ومخرج ماء يبلغ 12.5 لتر/ثانية، ومسافة 3 أمتار). يلبي مقياس التدفق الكهرومغناطيسي بمستوى الحماية متطلبات القياس في الموقع تمامًا.

اختيار اتصال عملية معالجة المياه المالحة

يُفضل توصيل عملية الشفة عند قياس المياه المالحة

تحتوي عدادات التدفق الكهرومغناطيسية على وصلات ملولبة، ووصلات شفة، وأنواع مشابك، وغيرها. تُستخدم عدادات التدفق الكهرومغناطيسية المتصلة بالشفة عادةً في الصناعات الكيميائية في سولت ليك. عند الاختيار، من الضروري مطابقة ضغط هندسة الشفة والمعايير مع العملية.

ما هو سعر جهاز قياس التدفق المغناطيسي للمياه المالحة؟

تُستخدم عدادات التدفق المغناطيسية عادةً لمياه البحر/المياه المالحة بأقطار تتراوح بين DN10 وDN300. يتراوح سعر DN50-150 بين 400 و1000 دولار أمريكي تقريبًا.

تتميز مواد التبطين، مثل PTFE/PFA/F46، بمقاومة فائقة للأملاح، بينما يُنصح باستخدام مواد الأقطاب الكهربائية، مثل التيتانيوم، لمنع التآكل. يمكن صنع غلاف الماجمتر من الفولاذ الكربوني، أو الفولاذ المقاوم للصدأ 304 أو 316، حيث يتميز الفولاذ 316 بمقاومة أكبر لتآكل أيونات الكلوريد، ولكنه أغلى ثمنًا بقليل.

من حيث وظيفة الاتصال، يدعم النموذج الأساسي 4-20mA/RS485/pulse؛ وسوف يؤدي ترقية النموذج لدعم بروتوكولات HART وProfibus DP/PA إلى زيادة السعر بنحو 20-40%.

عادةً ما يُطبّق تصنيف الضغط على شبكات الأنابيب الصناعية التي تتراوح من 1.0 إلى 2.5 ميجا باسكال (من PN10 إلى PN25) أو أعلى، مثل PN40 أو PN64. في حال الحاجة إلى بيئة ضغط عالٍ (PN40 أو PN64)، ستزداد التكلفة أيضًا.

بشكل عام، يبلغ سعر الاقتباس لـ DN50 العادي، بطانة PTFE، قطب كهربائي SS316، غلاف 304، مع بروتوكول 4-20mA + HART، مقياس تدفق المياه المالحة من الدرجة PN16 حوالي USD800-900؛ إذا تمت ترقيته إلى غلاف 316، أو بروتوكول Profibus أو مستوى ضغط أعلى، فيمكن أن يصل إلى USD 1000-1200 وما فوق.

الأسئلة الشائعة لاختيار 5 عدادات تدفق المياه المالحة

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

عدادات التدفق الكهرومغناطيسية خالية من الأجزاء المتحركة، مما يقلل من متطلبات الصيانة ويحقق دقة تصل إلى ± 0.5% أو أعلى. وهي مناسبة جدًا لمعدات تحلية مياه البحر والمياه المالحة الصناعية، كما أن سعرها مناسب جدًا، ويتراوح بين 300 و800 دولار أمريكي.

س2: كيفية اختيار المواد المقاومة للتآكل المناسبة للبيئات المالحة؟

باختيار مواد بطانة من راتنجات PTFE أو بيرفلورو ألكوكسي، بالإضافة إلى أقطاب سبائك التيتانيوم أو هاستيلوي، تستطيع مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية معالجة المياه المالحة بشكل كامل. يتميز التيتانيوم بمقاومة ممتازة للتآكل من الكلوريدات والهيبوكلوريت ومياه البحر، بينما توفر سبائك النيكل مقاومة تآكل أفضل من الفولاذ المقاوم للصدأ، خاصةً في تطبيقات الأحماض منخفضة التركيز والمياه المالحة. إذا كانت البيئة تآكلية، فيمكن اختيار غلاف من الفولاذ المقاوم للصدأ.

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

يمكن أيضًا اعتبار الأنواع التالية من عدادات التدفق في تطبيقات المياه المالحة:
مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية: الأنسب لأنظمة الوقود البحرية، ومنصات النفط والغاز البحرية، ومراقبة المياه الساحلية، مما يوفر خيارات تركيب غير جراحية
مقياس التدفق الدوار: يُمكن تصنيع مقاييس التدفق متغيرة المساحة من مادة بطانة PTFE، وتُمكنها من قياس المياه المالحة بالكامل باستخدام السوائل المسببة للتآكل. علاوة على ذلك، لا يقتصر استخدام silverinstruments.com على مقياس تدفق دوار يُشير إلى معدل التدفق اللحظي فحسب، بل يُوفر أيضًا مُراكم تدفق يعرض الكمية الإجمالية للمياه المالحة.

س4: هل يمكن لمقياس تدفق الدوامة قياس المياه المالحة؟

لا يُنصح باستخدام مقياس تدفق الدوامة لقياس المياه المالحة، حيث أن مادة استقبال السائل لمقياس تدفق الدوامة هي الفولاذ المقاوم للصدأ 304 أو 316، والذي سيظل عرضة للتآكل بالمياه المالحة بمرور الوقت.
مع تنامي صناعة أجهزة قياس التدفق المحلية، ستندمج شركات الكيماويات في البحيرات المالحة، مثل كربونات الليثيوم وحمض البوريك وأسمدة البوتاسيوم، في السوق المحلية. وتُعدّ أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسية، باعتبارها أداة قياس تدفق صناعية مهمة، ذات أهمية خاصة في التحكم بنظام التحكم الموزع (DCS). ويُعد الاختيار السليم والمناسب أمرًا بالغ الأهمية لتوفير بيانات قياس دقيقة للشركات، وخفض تكاليف العمالة، وتحسين كفاءة الإنتاج.

خاتمة

مع تنامي صناعة أجهزة قياس التدفق المحلية، ستندمج شركات الكيماويات في البحيرات المالحة، مثل كربونات الليثيوم وحمض البوريك وأسمدة البوتاسيوم، في السوق المحلية. وتُعدّ أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسية، باعتبارها أداة قياس تدفق صناعية مهمة، ذات أهمية خاصة في التحكم بنظام التحكم الموزع (DCS). ويُعد الاختيار السليم والمناسب أمرًا بالغ الأهمية لتوفير بيانات قياس دقيقة للشركات، وخفض تكاليف العمالة، وتحسين كفاءة الإنتاج.