أجهزة قياس التدفق الحراري والدوامي المستخدمة في إدارة الطاقة

يلعب Steam دورًا مهمًا في حياة الناس. إنه مهم في إعداد الطعام ، ولتبريد المباني وتدفئتها ، وفي صناعة اللب والورق ، وكمصدر للطاقة للسفن. ربما يكون أهم استخدام له هو إنتاج الكهرباء.

تحصل محطات الطاقة البخارية على طاقتها من مجموعة متنوعة من المصادر. تحتاج هذه المحطات إلى مصدر وقود لتسخين المياه وتوليد البخار. يستخدم الكثيرون الوقود الأحفوري مثل الفحم أو النفط أو الغاز الطبيعي للطاقة ، بينما يستخدم البعض الآخر الطاقة النووية. تشمل مصادر الطاقة المتجددة لمحطات الطاقة البخارية النفايات الصلبة وطاقة الرياح والطاقة الحرارية الأرضية والكتلة الحيوية.
كل مصادر الطاقة هذه تنتج الحرارة التي تسخن الماء لتوليد البخار. في محطة توليد الكهرباء ، يقوم البخار بتشغيل التوربينات التي تم بناؤها إلى حد ما مثل طاحونة الهواء وتدور على عجلة مصنوعة من شفرات معدنية معبأة بإحكام. يتم توصيل التوربين بواسطة محور بمولد يدور حوله بواسطة شفرات التوربين. أثناء دوران المولد ، فإنه يستخدم الطاقة الحركية من التوربين لتوليد الكهرباء.

قياس تدفق الغاز والهواء

تستخدم العديد من محطات توليد الطاقة الغاز الطبيعي كوقود يتم حرقه لتوليد البخار. يجب قياس هذا الغاز الطبيعي بدقة وإدارته بكفاءة لضمان التشغيل الآمن والموثوق لمصدر حرارة محطة الطاقة. تتطلب إدارة النسبة المثلى للوقود إلى الهواء والتحكم فيها حساب تدفق الكتلة - ويمكنها جني أرباح كبيرة إذا تم ذلك بشكل صحيح. يضمن هذا النوع من الإدارة الدقيقة والفعالة انخفاض تكاليف الوقود الإجمالية. قد تتطلب بعض المرافق أن يتم تتبع توزيع الغاز والفواتير.
عامل مهم آخر في هذا السياق هو قياس الهواء المضغوط . يجب قياس الغاز الطبيعي وإدارته بدقة ، وبالتالي فإن الإدارة الفعالة للهواء المضغوط في محطة توليد الكهرباء يمكن أن تجني أرباحًا كبيرة. تمامًا كما هو الحال في المباني السكنية حيث يكون تدفق المياه في ذروته في الصباح والمساء ، ولكن الحد الأدنى في وقت لاحق من الليل ، لذلك يمكن أن تختلف متطلبات الطاقة في منشأة الطاقة بشكل كبير مع الوقت من اليوم. يمنح هذا مقاييس التدفق الحراري ميزة في هذه الأنواع من التطبيقات لأنها عادةً ما تحتوي على معدل دوران 100 إلى 1 ويمكنها قياس التدفقات المنخفضة بشكل فعال مثل التدفقات العالية. كما أنها لا تخضع للانسداد ، على عكس عدادات التوربينات وأنبوب Pitot.

كيف يتم قياس البخار؟

كجزء من عملية إنتاج الكهرباء ، يجب قياس البخار لزيادة كفاءة المرجل. تهيمن مقاييس تدفق الضغط التفاضلي (DP) على قياس تدفق البخار. تعتمد مقاييس التدفق DP على وجود انقباض في خط التدفق يؤدي إلى انخفاض الضغط في الخط بعد الانقباض. يتطلب مقياس الجريان DP وسيلة لاكتشاف الفرق في ضغط المنبع مقابل ضغط التيار في خط التدفق. بينما يمكن القيام بذلك باستخدام مقياس ضغط ، تستخدم أجهزة قياس التدفق DP أجهزة إرسال DP التي تستشعر الفرق في الضغط ، ثم تستخدم هذه القيمة لحساب معدل التدفق.

مزايا مقياس التدفق الدوامي

على الرغم من هيمنة أجهزة قياس التدفق DP ، يتجه بعض المستخدمين النهائيين إلى أجهزة قياس تدفق دوامة متعددة المتغيرات لقياس تدفق البخار. تتمتع مقاييس التدفق الدوامة ببعض المزايا مقارنة بالأنواع الأخرى من مقاييس التدفق ذات التقنية الجديدة عندما يتعلق الأمر بقياس تدفق الغاز والبخار. لا يزال قياس تدفق الغاز تطبيقًا جديدًا نسبيًا لمقاييس كوريوليس ، وقد بدأ استخدام عدادات كوريوليس لقياس تدفق البخار للتو. في حين تم استخدام عدادات الموجات فوق الصوتية لعدد من السنوات لقياس تدفق الغاز وتدفق مياه تغذية الغلايات ، فإن تدفق البخار هو تطبيق جديد لهم.
لا يمكن استخدام مقاييس التدفق المغناطيسية لقياس تدفق الغاز أو تدفق البخار أو السوائل غير الموصلة مثل الهيدروكربونات. يمكن استخدام مقاييس التدفق متعددة المتغيرات لقياس السائل والغاز والبخار. ومع ذلك ، فإن معظم مقاييس التدفق متعددة المتغيرات لديها انخفاض ضغط أكبر بكثير من أجهزة قياس الدوامة بسبب وجود عنصر أساسي.
أحد الأسباب التي تجعل مقاييس الجريان الدوامة تعمل بشكل جيد مع البخار هو أنها تستطيع التعامل مع درجات الحرارة المرتفعة والضغوط المرتبطة بقياس تدفق البخار. بالنسبة لمقاييس الدوامة ، يكون الجسم الخادع وأجهزة الاستشعار التي تكتشف الدوامات فقط على اتصال بالتدفق. عادة ما يتم تركيب جهاز الإرسال في مكان ما بعيدًا عن الأنبوب.
تعتبر مقاييس التدفق الدوامة مناسبة تمامًا لقياس تدفق البخار ، وتستخدم على نطاق واسع لهذا الغرض. البخار هو أصعب السوائل في القياس. هذا بسبب الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية للبخار ولأن معلمات القياس تختلف باختلاف نوع البخار. تشمل الأنواع الرئيسية للبخار البخار الرطب والبخار المشبع والبخار شديد السخونة. غالبًا ما يتم قياس البخار في محطات المعالجة ولتوليد الطاقة. بالإضافة إلى قدرتها على تحمل درجات حرارة وضغوط عالية للعملية ، تتمتع أجهزة قياس الدوامة بنطاق واسع. هذا يسمح لهم بقياس تدفق البخار بسرعات متفاوتة. في محطات المعالجة والطاقة ، غالبًا ما يتم قياس البخار القادم من المرجل.
مقاييس التدفق الدوامة متعددة المتغيرات تقيس متغيرات متعددة في أداة واحدة. على وجه الخصوص ، يقيسون التدفق الحجمي والضغط ودرجة الحرارة وتدفق الكتلة والكثافة. تتغير كثافة البخار المشبع حسب درجة الحرارة أو الضغط ، بينما تعتمد كثافة البخار المحمص على درجة الحرارة والضغط. نظرًا لأن مقاييس التدفق متعددة المتغيرات تقيس الكثافة بدقة ، فإنها توفر قياسًا دقيقًا لتدفق الكتلة. بفضل دقة تدفق البخار التي تبلغ 1.5 في المائة من القراءة ، فإنها توفر البيانات اللازمة لإدارة تدفق بخار موثوقة وفعالة.