دليل قياس التدفق: الأنواع والتحجيم والاختيار

إن قاعدة الاختيار العملية واضحة ومباشرة: قم أولاً بتحديد ما يجب قياسه، ثم قم بإزالة التقنيات التي لا يمكنها التعامل مع السائل أو التثبيت، وبعد ذلك فقط قم بمقارنة حجم جهاز القياس والأداء والمخرجات والتكلفة. في الخارجمجموعة منتجات مقياس التدفق الصناعييكون مفيدًا فقط بعد إنشاء شروط العملية هذه.

إجابة سريعة:استخدم مقياسًا مغناطيسيًا للعديد من السوائل الموصلة، ومشبكًا-على مقياس الموجات فوق الصوتية عندما لا يمكن قطع الأنبوب، ونظام ضغط دوامي أو تفاضلي- للعديد من تطبيقات البخار، ومقياس كتلة حرارية للغازات النظيفة المناسبة، ومقياس توربين للسوائل النظيفة منخفضة اللزوجة-، ومقياس إزاحة موجبة- للعديد من السوائل النظيفة اللزجة. هذه هي نقاط البداية، وليست التحديدات النهائية.

ما هو قياس التدفق؟

يصف قياس التدفق مدى سرعة تحرك السائل عبر قسم محدد أو مقدار السائل الذي يمر خلال فترة محددة. تستخدم المنشآت الصناعية هذه المعلومات للتحكم في العمليات، والتجميع، وجرعات المواد الكيميائية، ومراقبة الطاقة، وحماية المعدات، وإعداد تقارير الإنتاج، وتخصيص المرافق، واكتشاف التسرب، والنقل التجاري.

قد يشتمل نظام القياس الكامل على مستشعر أساسي، وجهاز إرسال، وشاشة محلية، وعداد إجمالي، وتعويض الضغط أو درجة الحرارة، ومسجل بيانات، والاتصال بمنصة PLC، أو DCS، أو BMS، أو EMS، أو SCADA.

المقياس المادي ليس سوى جزء واحد من جودة القياس. يمكن أن تؤثر حالة السائل، وتركيب الأنابيب، وبيانات التكوين، ومرجع المعايرة، وقياس نظام التحكم-، على النتيجة النهائية. يقوم NIST بدراسة مبادئ تشغيل مقياس التدفق والأداء تحت مختلف السوائل ودرجات الحرارة والضغوط ومعدلات التدفق وظروف التثبيت من خلالهبرامج قياس التدفق.

ماذا يقيس مقياس التدفق؟

معدل التدفق الحجمي

معدل التدفق الحجمي هو الحجم الذي يمر عبر الأنبوب لكل وحدة زمنية. تشمل الوحدات الشائعة متر مكعب في الساعة، لتر في الدقيقة، جالون في الدقيقة، وقدم مكعب في الدقيقة.

لأنبوب دائري مملوء بالكامل:

Q = A × v

• Qهو معدل التدفق الحجمي.
• Aهي منطقة الأنابيب الداخلية.
• vهو متوسط ​​سرعة السوائل.

تستخدم التقنيات المعتمدة على السرعة-مثل أجهزة القياس المغناطيسية والموجات فوق الصوتية والدوامة والتوربينات سرعة التدفق المقاسة أو الاستجابة الفيزيائية ذات الصلة لحساب التدفق الحجمي. ولذلك يجب أن يكون قطر الأنبوب الداخلي صحيحًا.

معدل التدفق الشامل

يقيس معدل التدفق الكتلي الكتلة الفعلية المنقولة لكل وحدة زمنية. غالبًا ما يكون أكثر فائدة من الحجم عندما تعتمد قيمة المنتج أو التركيبة أو الاحتراق أو توازن المواد أو حسابات الطاقة على كمية المادة بدلاً من المساحة التي تشغلها.

يمكن أن يرتبط التدفق الجماعي بالحجم والكثافة:

ṁ = ρ × Q

• ṁهو معدل التدفق الشامل.
• ρهي كثافة السوائل.
• Qهو معدل التدفق الحجمي.

تقوم عدادات كوريوليس بقياس تدفق الكتلة مباشرة. قد تقوم أنظمة أخرى بحساب التدفق الجماعي من بيانات التدفق الحجمي أو الضغط أو درجة الحرارة أو الكثافة أو التركيب.

سرعة التدفق

تصف السرعة مدى سرعة تحرك السائل عبر الأنبوب. من المهم تحديد حجم جهاز القياس لأن السرعة المنخفضة بشكل مفرط قد تقلل من جودة الإشارة أو تسمح للمواد الصلبة بالاستقرار، في حين أن السرعة المفرطة قد تزيد من فقدان الضغط أو الضوضاء أو التآكل أو الاهتزاز.

التدفق الإجمالي

يُظهر معدل التدفق اللحظي مدى سرعة تحرك السائل في الوقت الحالي. يقوم التدفق الإجمالي بتجميع الكمية المقاسة بمرور الوقت.

مطلوب الإجمالي عادة من أجل:

• ملء الدفعة
• استهلاك المياه
• تسليم الوقود
• محاسبة الطاقة
• تقارير الإنتاج
• فواتير المرافق

تدفق الغاز الفعلي وتدفق الغاز القياسي

يتغير حجم الغاز بشكل كبير مع الضغط ودرجة الحرارة. يصف التدفق الحجمي الفعلي الحجم في ظل ظروف الخط الحقيقي. يحول التدفق القياسي هذا الحجم إلى درجة حرارة وضغط مرجعيين محددين.

لذلك يجب أن تنص مواصفات تدفق الغاز على ما يلي:

• ما إذا كانت القيمة فعلية أو موحدة
• درجة الحرارة المرجعية
• الضغط المرجعي
• سواء كان الضغط مطلقا أو قياس الضغط
• تكوين الغاز المتوقع
• سواء كان الغاز جافا أو يحتوي على رطوبة

بدون شروط مرجعية محددة، يمكن لجهازين الإبلاغ عن قيم حجمية مختلفة حتى عندما تمر نفس كتلة الغاز عبر الأنبوب.

مغلق-الأنابيب والمفتوحة-قياس تدفق القناة

تم تصميم معظم أجهزة قياس التدفق الصناعية للأنابيب المغلقة التي تظل ممتلئة تمامًا وتعمل تحت الضغط. تتميز أنظمة القنوات المفتوحة-بسطح سائل حر وتتطلب طريقة قياس مختلفة.

غالبًا ما يتم تحديد تدفق القناة المفتوحة- عن طريق قياس مستوى السائل في أعلى الهيكل الهيدروليكي مثل السد أو المسيل وتحويل هذا المستوى إلى تدفق. تؤثر الهندسة وظروف الاقتراب من المنبع والغمر في اتجاه مجرى النهر وموقع مستشعر المستوى وصيانة القناة على الدقة. تقدم وكالة حماية البيئة الأمريكية إرشادات بشأنقياس التدفق في نقاط تصريف مياه الصرف الصحي.

لا تطبق افتراضات الأنابيب المغلقة- على المجاري المملوءة جزئيًا، أو قنوات الصرف، أو المجاري، أو السدود. يعمل مقياس تدفق السائل المثبت على أنبوب-ونظام التدفق-المفتوح-إلى-القناة على حل مشكلات القياس المختلفة.

مصفوفة اختيار مقياس التدفق السريع

الأنواع الرئيسية لأجهزة قياس التدفق وكيفية عملها

أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية

انمقياس التدفق بالموجات فوق الصوتيةيستخدم الإشارات الصوتية لتحديد سرعة السوائل. تقارن أدوات وقت العبور-زمن انتقال الإشارات التي تتحرك مع التدفق وعكسه. تقيس أدوات دوبلر تغير تردد الإشارات المنعكسة عن طريق الجسيمات العالقة أو فقاعات الغاز.

تناسب تكنولوجيا وقت النقل-عادةً السوائل التي يمكنها إرسال إشارة صوتية مستقرة. تتطلب تقنية الدوبلر عاكسات كافية ولا ينبغي معاملتها كبديل مباشر لقياس وقت العبور-.

أنظمة الموجات فوق الصوتية قد تكون:

• المشبك-على:يتم تركيب أجهزة الاستشعار خارج الأنبوب دون اختراق العملية.
• الإدراج:تدخل أجهزة الاستشعار الأنبوب من خلال اتصالات العملية.
• مضمنة:تم بناء المسار الصوتي في جسم متر مخصص.
• مسار واحد-مسار واحد أو مسارات متعددة:يمكن أن توفر المسارات الإضافية مزيدًا من المعلومات حول ملف تعريف السرعة.

يعتبر القياس بالموجات فوق الصوتية جذابًا للأنابيب الكبيرة، والمياه المبردة، والمسوحات المؤقتة، وتدقيقات الطاقة، والمشاريع التحديثية. ويعتمد أدائه على أبعاد الأنابيب الدقيقة، والتباعد الصحيح بين محولات الطاقة، والاقتران المناسب، وظروف السوائل المستقرة، وملف تعريف التدفق التمثيلي.

دقة العدادات المنشورة ليست هي الاعتبار الوحيد. يمكن أن تؤثر بيانات الأنابيب، وموضع المستشعر، وجودة الإشارة، وحالة الجدار، والبطانة، والفقاعات، ودرجة الحرارة على الأداء المثبت. يتوفر شرح أكثر تركيزًا في دليلدقة مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية.

أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي

انمقياس التدفق الكهرومغناطيسي، ويسمى أيضًا مقياس التدفق المغناطيسي أو مقياس المغنطيس، يطبق مجالًا مغناطيسيًا عبر أنبوب قياس معزول. السائل الموصل الذي يتحرك عبر المجال يولد جهدًا يتناسب مع السرعة.

تُستخدم العدادات المغناطيسية على نطاق واسع للمياه الموصلة ومياه الصرف الصحي والأحماض والقلويات والملاط ومياه التبريد والعديد من سوائل المعالجة. لا يحتوي أنبوب القياس المفتوح على عائق دوار وعادةً ما ينتج عنه فقدان قليل للضغط الدائم.

ويجب استبعادها عندما يكون الوسط عبارة عن غاز أو بخار أو سائل غير موصل. يجب أن يأخذ الاختيار أيضًا في الاعتبار:

• الحد الأدنى من الموصلية السائلة
• كامل-شروط الأنابيب
• التأريض الكهربائي أو الأقطاب الكهربائية المرجعية
• توافق الخطوط الملاحية المنتظمة والقطب الكهربائي
• التآكل من المواد الصلبة العالقة
• طلاء، التحجيم، أو رواسب القطب
• اكتشاف-الأنابيب الفارغة
• السرعة المطلوبة للحد من التسوية

أجهزة قياس التدفق الدوامي

A مقياس التدفق الدوامييضع جسمًا مخادعًا في التدفق. تتشكل الدوامات المتناوبة في اتجاه مجرى النهر، ويرتبط تردد تساقطها بسرعة السوائل.

تعد أجهزة قياس الدوامة مرشحة شائعة للبخار والغازات النظيفة والهواء المضغوط والسوائل النظيفة. لا تحتوي على دوار دوار، لكن جسم الخدعة يخلق عائقًا وفقدانًا دائمًا للضغط.

يجب مراجعة الاختيار:

• الحد الأدنى لرقم رينولدز ونطاق التدفق المنخفض-القابل للاستخدام
• اهتزاز الأنابيب
• التدفق النابض
• البخار المشبع أو شديد السخونة
• البخار الرطب والمكثفات
• تعويض الضغط ودرجة الحرارة
• اضطرابات المنبع

قد يفقد مقياس الدوامة ذو الحجم المخصص لذروة الطلب على البخار فقط إشارة مستقرة أثناء تشغيل الحمل المنخفض-. غالبًا ما تكون معدلات البخار العادية والحد الأدنى أكثر أهمية من القدرة الميكانيكية القصوى.

أجهزة قياس التدفق الحراري الشامل

A مقياس تدفق الكتلة الحراريةيقيس الحرارة المنقولة من عنصر استشعار ساخن إلى غاز متحرك. ترتبط استجابة فقدان الحرارة- بتدفق كتلة الغاز.

تُستخدم أجهزة قياس الكتلة الحرارية بشكل متكرر للهواء المضغوط والنيتروجين والغاز الحيوي وهواء التهوية وغاز الموقد وتوزيع الغاز. ويمكنها توفير مؤشر التدفق المباشر للكتلة-بدون حساب منفصل للضغط ودرجة الحرارة عندما تظل افتراضات الغاز والمعايرة صالحة.

تشمل الحدود المهمة ما يلي:

• التغيرات في تكوين الغاز
• الغاز الرطب أو التكثيف
• تلوث أجهزة الاستشعار
• عمق الإدراج غير صحيح
• التدفق-تشويه الملف الشخصي
• الاختلافات بين غاز المعايرة وغاز المعالجة

تناقش وزارة الطاقة الأمريكية القياس والمراقبة كجزء من تحسين أداء نظام الهواء المضغوط -الصناعي فيكتاب مصدر الهواء المضغوط.

أجهزة قياس التدفق التوربيني

A مقياس تدفق التوربيناتيضع الدوار ذو الشفرات في تيار التدفق. يتم تحويل سرعة الدوار إلى تردد أو إشارة نبضية تتعلق بمعدل التدفق.

يمكن أن توفر أجهزة القياس التوربينية استجابة سريعة وتكرارًا جيدًا للسوائل النظيفة ومنخفضة اللزوجة-. وهي أقل ملاءمة للسوائل القذرة، أو الجزيئات الكبيرة، أو اللزوجة غير المستقرة، أو التطبيقات التي لا يمكن فيها تحمل تآكل المحامل.

التحقق من الترشيح، والتشحيم، والمواد الدوارة، وحالة التحمل، والحد الأدنى من السرعة، والأنبوب المستقيم، وتأثير اللزوجة على عامل العداد. يتم شرح العلاقة بين اللزوجة وسلوك الأداة بشكل أكبر في هذه النظرة العامةلزوجة السائل وأداء مقياس التدفق.

الإزاحة الإيجابية وعدادات تدفق التروس

تعمل أجهزة قياس الإزاحة الإيجابية- على فصل السائل إلى أحجام يتم قياسها بشكل متكرر. تروس بيضاوية-وغيرهاأجهزة قياس تدفق العتاداستخدام العناصر الداخلية المتحركة لتوليد مخرجات حجمية.

غالبًا ما يتم إدراجهم في القائمة المختصرة للزيوت النظيفة، والوقود، والراتنجات، والعصائر، ومواد التشحيم، والسوائل اللزجة الأخرى، خاصة عندما يكون أداء التدفق المنخفض- مهمًا.

وينبغي مراجعتها بعناية فيما يتعلق بالمواد الصلبة، والتبلور، وفقدان الضغط، والتآكل الميكانيكي، والتشحيم، والتنظيف. يمكن أن يتسبب السائل الذي يغطي عناصر القياس أو يقفلها في حدوث انحراف أو انسداد كامل.

-قياس تدفق الضغط التفاضلي

تستخدم أنظمة تدفق الضغط التفاضلي- عنصرًا أساسيًا مثل لوحة الفتحة، أو أنبوب فنتوري، أو الفوهة، أو مقياس الإسفين، أو أنبوب بيتوت المتوسط. يغير التقييد السرعة ويخلق فرق ضغط يقاس بـ aالارسال الضغط التفاضلي.

لا ينبغي التعامل مع العناصر الأساسية الفردية على أنها متطابقة. وهي تختلف في فقدان الضغط، وطول التثبيت، وتحمل التلوث، والتكلفة، وترتيب المنزل، ومتطلبات الصيانة.

يمكن لأنظمة DP قياس السوائل والغازات والبخار، ولكن النظام الكامل قد يتطلب أيضًا ما يلي:

• تعويض الضغط ودرجة الحرارة
• الأنابيب الدافعة أو الأختام البعيدة
• اتجاه الصنبور الصحيح
• أوعية مكثفة للبخار
• بيانات الكثافة
• استخراج الجذر التربيعي-
• فحص الخطوط النبضية المسدودة أو المتسربة

كوريوليس وعدادات المساحة-المتغيرة

تستخدم أجهزة قياس كوريوليس أنابيب قياس اهتزازية وتكتشف فرق الطور الناتج عندما تتدفق الكتلة عبر الهيكل المتأرجح. إنهم مرشحون أقوياء عندما يكون هناك حاجة إلى تدفق جماعي مباشر، أو كثافة، أو تجميع، أو تكرار عالي، ولكن يجب تقييم فقدان الضغط، واحتباس الغاز، والاهتزاز، وإجهاد الأنابيب، والحجم، والوزن، والتكلفة.

تستخدم عدادات المساحة-المتغيرة عوامة في أنبوب مدبب. إنها توفر مؤشرًا محليًا بسيطًا وقد لا تحتاج إلى طاقة خارجية، ولكنها توفر قدرًا أقل من التشغيل الآلي وعادةً ما تكون متطلبات التوجيه والقراءة أكثر تقييدًا.

كيفية اختيار مقياس التدفق المناسب؟

الخطوة 1: تحديد هدف القياس

ابدأ بالسبب التجاري أو العملية لقياس التدفق. لا يحتاج المقياس المستخدم للاتجاه العام إلى نفس الأداء أو إمكانية التتبع أو التكرار أو خطة التحقق كتلك المستخدمة لنقل الحضانة أو الصياغة.

تشمل الأهداف المشتركة ما يلي:

• التحكم في العملية
• ملء الدفعة
• الجرعات الكيميائية
• مراقبة المرافق
• موازنة الطاقة
• كشف التسرب
• حماية المعدات
• التقارير التنظيمية
• نقل تجاري

قرر أيضًا ما إذا كان الإخراج المطلوب هو التدفق الكتلي، أو الحجم الفعلي، أو الحجم القياسي، أو السرعة، أو الطاقة الحرارية، أو الإجمالي المتراكم.

الخطوة 2: توصيف السائل

قم بتوثيق وسيلة العملية الفعلية بدلاً من استخدام وصف عام مثل "الماء" أو "الغاز".

• حالة سائلة أو غازية أو بخارية أو ملاطية أو متعددة الأطوار
• الكثافة وتغير الكثافة المتوقع
• اللزوجة عند درجة الحرارة الدنيا والقصوى
• الموصلية الكهربائية
• التركيب الكيميائي
• التآكل
• تركيز المواد الصلبة وحجم الجسيمات
• الغازات أو الفقاعات المحبوسة
• الرطوبة أو التكثيف
• الطلاء أو التحجيم أو البلمرة أو التبلور
• خصائص صحية أو سامة أو خطرة

يجب إزالة التكنولوجيا من القائمة المختصرة بمجرد انتهاك السائل لمتطلبات القياس الأساسية. على سبيل المثال، لا ينبغي أن يظل المقياس المغناطيسي في الاعتبار بالنسبة للزيت غير الموصل، ولا ينبغي أن يظل مقياس التوربين القياسي في الاعتبار بالنسبة للملاط الكاشط.

الخطوة 3: إنشاء مظروف التدفق الكامل

سجل الحد الأدنى والعادي والحد الأقصى للتدفق المستمر. قم أيضًا بتضمين بدء التشغيل، وإيقاف التشغيل، والتنظيف، والشطف، والتدفق العكسي، والطلب الموسمي، والتوسع المستقبلي.

لا تقم باختيار جهاز قياس فقط لأن الحد الأقصى للتدفق المنشور له يتجاوز الحد الأقصى للعملية. تحدد نقطة التشغيل العادية وأداء التدفق-المنخفض ما إذا كان جهاز القياس سيوفر قراءات مفيدة خلال معظم مدة الخدمة.

الخطوة 4: تحديد حجم العداد باستخدام التدفق، وليس قطر الأنبوب وحده

لا يحتاج أنبوب العملية ومقياس التدفق دائمًا إلى نفس القطر الاسمي. قد يؤدي تقليل حجم العداد إلى تحسين السرعة وأداء التدفق المنخفض-، ولكن يمكن أن تؤدي المخفضات إلى فقدان الضغط وتغيير ملف تعريف التدفق.

مثال توضيحي للحجم:خذ بعين الاعتبار أنبوب مياه اسمي مقاس 300 مم بقطر داخلي مفترض يبلغ 0.30 متر.

• عند 60 م³/ساعة، تكون السرعة التقريبية 0.24 م/ث.
• عند 180 م³/ساعة، تبلغ السرعة التقريبية 0.71 م/ث.
• عند 300 م³/ساعة، تكون السرعة التقريبية 1.18 م/ث.

هذه الأرقام لا تحدد العداد من تلقاء نفسها. وهي توضح سبب وجوب تحويل التدفق الأدنى والعادي والحد الأقصى إلى سرعة وفحصه مقابل نطاق التشغيل المحدد للتكنولوجيا المختارة.

قبل الموافقة على حجم المتر، اطلب:

• نطاق التدفق القابل للاستخدام للحجم المحدد
• الدقة عبر النطاق المطلوب
• منحنى خسارة الضغط-
• حدود السرعة الموصى بها
• سلوك قطع التدفق المنخفض-
• الحد الأقصى لشروط العملية المسموح بها

الخطوة 5: مقارنة تعريفات الدقة بشكل صحيح

الدقة المذكورة كنسبة مئوية من القراءة لا تعادل الدقة المذكورة كنسبة مئوية من المقياس الكامل.

مقارنة توضيحية:

• المقياس المحدد عند ±0.5% من القراءة له مساهمة خطأ قدرها ±0.05 وحدة عندما تكون القراءة 10 وحدات.
• المقياس المحدد بنسبة ±0.5% من مقياس كامل مكون من 100 وحدة له مساهمة خطأ قدرها ±0.5 وحدة عند نفس القراءة المكونة من 10 وحدات.

القيمة الثانية تساوي 5% من قراءة التدفق المنخفض-على الرغم من أن ورقتي البيانات تعرضان "0.5%". يجب أيضًا مراجعة الاستقرار الصفري وشروط الخطأ الثابتة ونطاق المعايرة وتأثيرات التثبيت.

توفر الجمعية الدولية للأتمتة تمييزًا مفيدًا بيندقة مقياس التدفق والتكرار والتحجيم.

الخطوة 6: مراجعة التثبيت الفعلي

فحص موقع التثبيت قبل الانتهاء من التكنولوجيا.

• المنبع والمصب الأنابيب المستقيمة
• الأكواع، المحملات، المخفضات، المضخات، وصمامات التحكم
• ما إذا كان الأنبوب السائل يظل ممتلئًا تمامًا
• اهتزاز الأنابيب
• التدفق النابض
• طول التثبيت المتاح
• مادة الأنابيب والبطانة والطلاء وسمك الجدار
• إمكانية الوصول للصيانة
• التعرض للخارج والفيضانات ودرجة الحرارة المحيطة
• ما إذا كان من الممكن إيقاف التشغيل وقطع الأنابيب
• تصنيف المناطق -الخطرة

تعتمد متطلبات الأنابيب المستقيمة- على العداد ونوع الاضطراب عند المنبع. يجب ألا يحل الرقم العام محل تعليمات الشركة المصنعة المحددة. انظر مناقشةأقسام الأنابيب المستقيمة المنبع والمصبعند التخطيط للتثبيت.

الخطوة 7: تأكيد المواد والمخرجات والامتثال

يجب أن تكون جميع المواد المبللة متوافقة مع سائل المعالجة، ومواد التنظيف الكيميائية، والضغط، ودرجة الحرارة، ومستوى التآكل.

مراجعة:

• جسم العداد ومواد الاستشعار
• مواد البطانة والأقطاب الكهربائية
• الأختام والحشيات
• شفة أو اتصال صحي
• تصنيف الضغط
• شروط التنظيف والتعقيم
• حماية الدخول المطلوبة
• الموافقة على المنطقة-الخطرة
• متطلبات نقل-المياه الصالحة للشرب أو المياه الصحية أو البحرية أو الحضانة-.

قم بتأكيد واجهة الإشارة والاتصال المطلوبة، بما في ذلك 4-20 مللي أمبير، والنبض، والتردد، والمرحل، وHART، وModbus، وتسجيل البيانات، والعرض عن بعد، وتكامل نظام التحكم -.

الخطوة 8: قارن تكلفة دورة الحياة

سعر الشراء ليس سوى جزء واحد من تكلفة قياس التدفق.

مثالان على اختيار مقياس التدفق العامل

المثال 1: DN300 المبرد-المياه التحديثية بدون إيقاف التشغيل

شروط العملية:هناك أنبوب مياه كبير مبرد-يعمل بالفعل. تحتاج المنشأة إلى مراقبة مستمرة للتدفق والطاقة، ولكن لا يمكنها تصريف أو قطع الأنابيب أثناء الإنتاج العادي.

القائمة المختصرة الأولية:المشبك-على قياس التدفق المغناطيسي بالموجات فوق الصوتية والمضمنة.

عملية اتخاذ القرار:

• يفضل شرط عدم إيقاف التشغيل- التثبيت الخارجي بالموجات فوق الصوتية.
• يجب أن يتأكد المهندس من مادة الأنبوب وسمك الجدار والبطانة الداخلية والحالة الخارجية ودرجة حرارة السائل والأنبوب المستقيم المتوفر.
• يجب أن يوفر السائل مسارًا صوتيًا قابلاً للاستخدام-لوقت العبور بدون فقاعات زائدة.
• إذا تم استخدام القياس لحساب الطاقة، فيجب أيضًا فحص أجهزة استشعار درجة الحرارة وتكوين جهاز التجميع.
• إذا تطلب التثبيت لاحقًا أداءً أعلى للقياس الدائم وأصبح إيقاف التشغيل ممكنًا، فيمكن مقارنة جهاز قياس مغناطيسي مضمن.

نقطة البداية المناسبة هي أالمشبك-على جهاز إرسال التدفق بالموجات فوق الصوتية. وينبغي أن يظل القرار النهائي مدعومًا بمسح الإشارات ومقارنةقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية والكهرومغناطيسية.

مثال 2: مياه الصرف الصحي الموصلة التي تحتوي على مواد صلبة معلقة

شروط العملية:تتدفق مياه الصرف الصحي عبر أنبوب مغلق بالكامل. السائل موصل ويحتوي على مواد صلبة عالقة. تتطلب العملية التدفق الحجمي المستمر والإجمالي.

القائمة المختصرة الأولية:يتم الاحتفاظ بمقياس التدفق الكهرومغناطيسي، مع تقنيات محددة بالموجات فوق الصوتية أو DP المتخصصة، فقط إذا كان التثبيت يخلق سببًا محددًا.

عملية اتخاذ القرار:

• الموصلية تدعم القياس المغناطيسي.
• يتجنب التجويف المفتوح الدوار أو الممر الميكانيكي الضيق.
• يجب أن يظل الأنبوب ممتلئًا في موقع العداد.
• يجب أن تتحمل البطانة التعرض للمواد الكيميائية والتآكل.
• يجب أن تقاوم مادة القطب التآكل والطلاء.
• يجب أن يحد نطاق السرعة من ترسب المواد الصلبة دون التسبب في تآكل غير مقبول.
• يجب أن يتم تضمين التأريض والكشف عن الأنابيب-الفارغة في تخطيط التثبيت.

الإجابة الصحيحة ليست ببساطة "استخدم مقياسًا مغناطيسيًا". يجب تحديد حجم العداد، والبطانة، والأقطاب الكهربائية، والتأريض، وسرعة التدفق، والوصول إلى الصيانة لمياه الصرف الصحي.

اختيار مقياس التدفق حسب التطبيق

مشاكل التثبيت التي تؤثر على قياس التدفق

قد يظل أداء جهاز القياس ذو المواصفات العالية-ضعيفًا عندما لا يتطابق التثبيت مع مبدأ القياس.

الدقة والتكرار والترتيب والأداء المثبت

دقة

تصف الدقة القرب من القيمة المرجعية في ظل ظروف محددة. تحقق دائمًا مما إذا كانت المواصفات تعتمد على القراءة، أو النطاق الكامل، أو النطاق المُعاير، أو صيغة مجمعة.

التكرار

تصف التكرارية مدى ثبات جهاز القياس في إنتاج نفس النتيجة في ظل ظروف غير متغيرة. يمكن أن يكون المقياس قابلاً للتكرار بشكل كبير ولكن يتم إزاحته باستمرار عن المرجع الحقيقي.

رفض

الهبوط هو النسبة بين الحد الأقصى المحدد والحد الأدنى من التدفق القابل للقياس. لا يثبت التراجع الكبير المنشور أنه سيتم الحفاظ على الدقة المطلوبة عند الحد الأدنى من العملية.

الدقة المثبتة

يمكن أن يتضمن الأداء المثبت أكثر من المواصفات المخبرية لجهاز القياس. اعتمادًا على النظام، قد تأتي تأثيرات إضافية من:

• أبعاد الأنابيب
• التدفق-تشويه الملف الشخصي
• أجهزة استشعار الضغط ودرجة الحرارة
• بيانات الكثافة أو التركيب
• تحويل الإشارة
• تحجيم الارسال
• مرجع المعايرة
• التكرار
• التثبيت والظروف البيئية

بالنسبة للتطبيق الحاسم، اسأل عن عدم اليقين المتوقع لنظام القياس الكامل بدلاً من الاعتماد فقط على دقة المستشعر الرئيسي.

عدم اليقين في المعايرة والتحقق والقياس

معايرة

تقوم المعايرة بمقارنة جهاز القياس بمرجع يمكن تتبعه في ظل ظروف محددة وتسجل العلاقة بين القيم المشار إليها والقيم المرجعية. وقد يؤدي ذلك إلى تعديل أو عامل تصحيح أو عامل عداد جديد أو شهادة معايرة.

يحافظ NISTمعايير التدفق الوطنية-للسائلويوفر خدمات معايرة مقياس التدفق بناءً على المراجع الحجمية والجاذبية.

بالنسبة للتخطيط على مستوى الموقع-، راجع الخطوات العملية المتضمنةمعايرة مقياس التدفقبما في ذلك الطريقة المرجعية وشروط العملية ونقاط الاختبار ومعايير القبول.

تَحَقّق

يتحقق التحقق مما إذا كان العداد المثبت يستمر في العمل ضمن الحالة المتوقعة. وقد يستخدم مقياسًا مرجعيًا محمولاً، أو-تشخيصات مدمجة، أو فحوصات كهربائية، أو اختبارات صفرية، أو توازن العملية، أو المقارنة بأداة أخرى.

يعد التحقق مفيدًا لمراقبة الحالة، ولكنه لا يعادل تلقائيًا معايرة مختبرية يمكن تتبعها.

عدم اليقين في القياس

يجمع عدم اليقين في القياس بين المساهمين المهمين الذين يؤثرون على النتيجة المبلغ عنها. يعتمد المساهمون ذوو الصلة على نموذج القياس وقد يشملون المعيار المرجعي، والتكرار، وخصائص السوائل، وأبعاد الأنابيب، والظروف البيئية، والضغط، ودرجة الحرارة، ومعالجة الإشارات، والتركيب.

ايزو 5168يحدد المبادئ والإجراءات العامة لتقييم عدم اليقين بشأن معدل تدفق السوائل أو كميته.

ماذا عن التدفق متعدد المراحل؟

يحتوي الجريان متعدد الأطوار على أكثر من طور، مثل الغاز في سائل، أو السائل في غاز، أو الزيت والماء، أو المواد الصلبة المحمولة في سائل. قد تؤدي أجهزة قياس الطور الفردي - القياسية إلى نتائج غير مستقرة أو متحيزة نظرًا لتغير كثافة السائل والمسار الصوتي وملف تعريف السرعة وتوزيع الطور بشكل مستمر.

قد تؤثر الكميات الصغيرة من الغاز المحبوس بالفعل على قياسات كوريوليس والموجات فوق الصوتية والمغناطيسية وقياسات DP بطرق مختلفة. قد تتطلب العمليات الشديدة أو متعددة الأطوار عمدًا أدوات متخصصة، أو فواصل، أو قياسات الطور-الكسرية، أو معايرة خاصة بالتطبيق-.

لا تصف المقياس التقليدي بأنه مناسب للتدفق متعدد المراحل دون تحديد:

• المراحل الموجودة
• كسور المرحلة المتوقعة
• نظام التدفق
• الضغط ودرجة الحرارة
• الإخراج المطلوب
• عدم اليقين مقبول
• ما إذا كانت النتيجة يجب أن تكون التدفق الكلي أو تدفق المرحلة الفردية

الأخطاء الشائعة في اختيار مقياس التدفق

قائمة مراجعة RFQ لمقياس التدفق

قم بإعداد المعلومات التالية قبل أن تطلب من المورد تحديد حجم المتر وحجمه:

• اسم السائل وتكوينه
• حالة سائلة أو غازية أو بخارية أو ملاطية أو متعددة الأطوار
• التدفق الكتلي المطلوب، أو التدفق الحجمي، أو السرعة، أو الطاقة، أو الناتج الإجمالي
• الحد الأدنى والطبيعي والحد الأقصى للتدفق
• بدء التشغيل أو التنظيف أو التنظيف أو التدفق العكسي
• ضغط التشغيل والتصميم
• درجة حرارة التشغيل والتصميم
• نطاق الكثافة واللزوجة
• الموصلية الكهربائية عند الاقتضاء
• المواد الصلبة أو الجسيمات أو الفقاعات أو الرطوبة أو ميل الطلاء
• حجم الأنابيب والجدول الزمني والمواد والبطانة وسمك الجدار
• تتوفر الأنابيب المستقيمة والتجهيزات القريبة
• اتجاه التثبيت وحالة الأنابيب-الكاملة
• الدقة المطلوبة والتكرار ووقت الاستجابة والترتيب
• فقدان الضغط الدائم المقبول
• متطلبات اتصال-المواد والمعالجة-المبتلة
• إمدادات الطاقة والمخرجات والاتصالات والعرض
• الموافقات البيئية أو الخطرة-أو الصحية أو غيرها
• متطلبات المعايرة والتتبع والتحقق
• قيود تكلفة إيقاف التشغيل والصيانة ودورة الحياة-.

تسمح بيانات العملية الكاملة للمورد بالتوصية بالتكنولوجيا وحجم جهاز القياس ومواد الاستشعار وتكوين جهاز الإرسال وطريقة التثبيت وخطة التحقق. لتقديم هذه الشروط للمراجعة الفنية، استخدمنموذج الاستفسار عن مقياس التدفق.

الأسئلة المتداولة

خاتمة

يبدأ قياس التدفق الموثوق بمتطلبات العملية بدلاً من كتالوج المنتج. حدد هدف القياس، وخصائص السوائل، ونطاق التدفق الكامل، والمخرجات المطلوبة، وظروف التثبيت، والمواد، وهدف الأداء، وخطة المعايرة، وتكلفة دورة الحياة قبل اختيار التقنية.

استخدم هذه الشروط للتخلص من التقنيات غير المناسبة وإنشاء قائمة مختصرة. ثم قارن بين حجم جهاز القياس وسلوك التدفق المنخفض-وفقد الضغط وعدم التأكد من التثبيت ومتطلبات الصيانة والاتصالات ودعم الموردين. مقياس التدفق الصحيح ليس مجرد أداة ذات أعلى دقة منشورة. إنها الأداة التي يمكنها تقديم قياسات مستقرة وقابلة للتحقق وقابلة للصيانة في ظل ظروف العملية الحقيقية.