ما هو مقياس تدفق كوريوليس وكيف يعمل؟

يُعد قياس معدل تدفق السوائل المختلفة جزءًا لا يتجزأ من صناعة النفط والغاز. وتُستخدم لهذا الغرض أنواع عديدة من الأجهزة، ومنها مقياس تدفق كوريوليس . وقد اكتسب هذا المقياس شعبية واسعة خلال السنوات الماضية كأداة لقياس معدل تدفق السوائل والغازات لدى مصنعي ومستخدمي وحدات النفط والغاز، كما يُعد خيارًا ممتازًا لقياس تدفق السوائل عالية اللزوجة .
تتطلب عدادات التدفق من نوع كوريوليس تكلفة تركيب أولية أعلى مقارنةً بأنواع عدادات التدفق الأخرى. ومع ذلك، فإن عوامل مثل دقتها وسرعة قياسها، وقدرتها على قياس الكتلة بدلاً من الحجم فقط، وانخفاض تكاليف صيانتها اللاحقة، كلها عوامل تصب في مصلحتها.

ما هو مقياس تدفق كوريوليس؟

يُعرف هذا الجهاز أيضًا باسم مقياس التدفق الكتلي أو مقياس التدفق بالقصور الذاتي، ويعمل على مبدأ القصور الذاتي الناتج عن تدفق السائل عبر أنبوب متذبذب. تؤدي قوة القصور الذاتي هذه إلى التواء الأنبوب، بما يتناسب مع معدل التدفق الكتلي. يتم قياس درجة هذا الالتواء أو التشوه بواسطة مستشعرات داخل الجهاز، ويُخرج الجهاز إشارة تدفق خطية.

آلية عمل مقياس كوريوليس

كانت التصاميم السابقة لمقياس تدفق كوريوليس تتألف من أنبوب واحد منحني الشكل. إلا أن رقة جدار هذا الأنبوب كانت تُسبب مشاكل في الاهتزاز. في النماذج الحديثة، تم التغلب على هذه المشكلة من خلال دمج أنبوبين، مما أدى إلى زيادة سُمك الجدار. إضافةً إلى ذلك، يتطلب التصميم المُعدَّل طاقة أقل مع الحفاظ على متانته العالية. تتوفر في السوق أشكال وأنواع عديدة من الأنابيب، كل منها مُناسب لتطبيقات مُحددة. جميعها تتميز بدقة عالية وصيانة قليلة.
في هذا التصميم، تهتز الأنابيب في اتجاهين متعاكسين باستخدام ملفات مغناطيسية مثبتة عند مدخل ومخرج كل أنبوب. تعمل هذه الملفات المغناطيسية كمستشعرات. فعندما يتولد مجال مغناطيسي بواسطة هذه المغناطيسات، تُولّد الملفات المارة عبر هذا المجال موجات جيبية. وفي حالة عدم وجود سائل يتدفق عبر الأنابيب، تكون الموجات الجيبية عند المدخل والمخرج متوافقة في الطور.
وعند تدفق السائل، تلتوي الأنابيب مُحدثةً إزاحة طورية في الموجات الجيبية. تتناسب هذه الالتواءات طرديًا مع كتلة السائل المتدفق، وتلتقط الحساسات قراءة هذه الإزاحة الطورية. تساوي الإزاحة الطورية الفرق الزمني بين الموجات الجيبية، وتُعطي هذه القراءة معدل تدفق الكتلة.

مزايا مقياس تدفق كوريوليس

يتميز مقياس التدفق كوريوليس بعدة مزايا مقارنةً بأنواع مقاييس التدفق الأخرى، بعضها مذكور أدناه.
✅ الميزة الأساسية لهذا النوع من عدادات التدفق هي دقته العالية مقارنةً بجميع عدادات التدفق الأخرى المتوفرة. كما أن هذه العدادات لا تحتاج إلى صيانة كثيرة لعدم احتوائها على أي أجزاء متحركة قد تتسبب في التلف.
✅ كما أنها نادراً ما تتطلب معايرة. ولأنها تقيس التدفق الكتلي بدلاً من حجم السوائل فقط، فهي مناسبة لقياس معدل تدفق المواد التي تُباع بالوزن لا بالحجم. وفي صناعة النفط والغاز، تُقاس قيمة المنتجات مثل البترول بوحدات التسخين (مثل وحدة حرارية بريطانية)، مما يجعل مقياس تدفق كوريوليس الخيار الأمثل لحساب معدل تدفق هذه المواد.
✅ يوفر مقياس التدفق الكتلي قياسات دقيقة للسوائل، ولا يتأثر بتغيرات درجة الحرارة أو الضغط أو سرعة التدفق. وهذا ما يجعله مثالياً لقياس معدل تدفق الغازات التي تتأثر بشكل أكبر بهذه التغيرات. ولهذا السبب، اكتسبت مقاييس تدفق كوريوليس رواجاً واسعاً في صناعة النفط والغاز.

أين يُستخدم مقياس تدفق كوريوليس؟