كيف يعمل مقياس التدفق؟ 9 أنواع والاختيار

يعمل مقياس التدفق عن طريق اكتشاف التأثير الفيزيائي الناتج عن سائل أو غاز أو بخار متحرك وتحويل تلك الاستجابة إلى قياس قابل للاستخدام. اعتمادًا على التقنية، قد يكتشف جهاز القياس اختلاف الضغط، أو الجهد المستحث، أو وقت عبور الموجات فوق الصوتية، أو تردد الدوامة، أو حركة الدوار، أو الحجم المزاح، أو نقل الحرارة، أو سلوك الأنبوب الاهتزازي.

إجابة سريعة:تخلق حركة السوائل استجابة جسدية قابلة للقياس. يكتشف المستشعر تلك الاستجابة، ويقوم جهاز الإرسال بمعالجة الإشارة، ويعرض الجهاز أو ينقل معدل التدفق أو التدفق الإجمالي أو التدفق الجماعي أو أي قيمة محسوبة أخرى.

لا يوجد مبدأ عمل عالمي لكل مقياس تدفق. لا يقيس المقياس المغناطيسي التدفق بنفس طريقة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية أو التوربينات أو كوريوليس أو مقياس الضغط التفاضلي. إن فهم هذه الاختلافات هو الخطوة الأولى نحو اختيار أداة تعمل بشكل موثوق في ظل ظروف العملية الفعلية.

ما الذي يقيسه مقياس التدفق فعليًا؟

قبل مقارنة التقنيات، من المهم التمييز بين السرعة والتدفق الحجمي والتدفق الشامل والتدفق المتراكم. تصف هذه المصطلحات قياسات ذات صلة ولكن مختلفة.

سرعة التدفق

تصف سرعة التدفق مدى سرعة تحرك السائل عبر أنبوب أو قناة. يتم التعبير عنها عادة بالأمتار في الثانية أو القدم في الثانية.

تقيس بعض أجهزة القياس تأثيرًا مرتبطًا بالسرعة-ثم تستخدم المساحة الداخلية للأنبوب لحساب التدفق الحجمي. بالنسبة للأنبوب الدائري الكامل، العلاقة الأساسية هي:

Q = A × v

• Qهو معدل التدفق الحجمي.
• Aهي منطقة المقطع العرضي-الداخلية.
• vهو متوسط ​​سرعة السوائل.

تساعد هذه المعادلة في شرح القياس المعتمد على السرعة-، ولكنها ليست صيغة عامة لمقياس التدفق. تحسب عدادات الإزاحة الإيجابية الأحجام المعروفة، بينما تقيس عدادات كوريوليس تدفق الكتلة مباشرة.

معدل التدفق الحجمي

يصف التدفق الحجمي مقدار الحجم المادي الذي يمر عبر نقطة القياس خلال فترة محددة. تشمل الوحدات الشائعة لترًا في الدقيقة، ومترًا مكعبًا في الساعة، وجالونًا في الدقيقة، وقدمًا مكعبًا في الدقيقة.

يُستخدم القياس الحجمي بشكل متكرر لتوزيع المياه، ودوائر التبريد، ونقل السوائل، ومعالجة مياه الصرف الصحي، والري، ومراقبة العمليات العامة.

معدل التدفق الشامل

يصف تدفق الكتلة مقدار كتلة السائل التي تمر عبر المقياس لكل وحدة زمنية. تشمل الوحدات الشائعة الكيلوجرام في الساعة، والأطنان في الساعة، والرطل في الساعة.

يصبح التدفق الجماعي مهمًا بشكل خاص عندما تتغير كثافة السائل مع درجة الحرارة أو الضغط أو التركيب. تقوم عدادات كوريوليس بقياس تدفق الكتلة مباشرة. تستخدم أجهزة قياس الكتلة الحرارية نقل الحرارة لتحديد تدفق الكتلة للغازات المناسبة.

التدفق اللحظي والتدفق الإجمالي

يُظهر التدفق اللحظي مدى سرعة تحرك السائل في اللحظة الحالية. التدفق الإجمالي هو الكمية المتراكمة التي مرت عبر العداد.

• 20 m³/hهو معدل التدفق الحجمي لحظية.
• 12,500 m³هو حجم متراكم.

قد تركز تطبيقات مثل التحكم في العمليات على القيمة اللحظية. قد يتطلب النقل ومراقبة الاستهلاك والتجميع والفوترة أيضًا أمجموع التدفق.

تدفق الغاز الفعلي والمعياري

يتغير حجم الغاز مع تغير الضغط ودرجة الحرارة. ولهذا السبب، فإن التدفق الحجمي الفعلي المقاس داخل الأنبوب لا يساوي تلقائيًا حجم الغاز القياسي أو الطبيعي.

يمثل تدفق الغاز القياسي حجم الغاز المحول إلى ظروف ضغط ودرجة حرارة مرجعية محددة. يجب ذكر الشروط المرجعية لأن الصناعات والمناطق المختلفة قد تستخدم معايير مختلفة. بالنسبة للغازات القابلة للضغط، قد يؤثر الضغط ودرجة الحرارة وتركيبة الغاز والانضغاط على عملية التحويل.

ولذلك يجب على المشتري تحديد ما إذا كانت النتيجة المطلوبة هي الحجم الفعلي، أو الحجم القياسي، أو التدفق الجماعي المباشر.

كيف تصبح حركة السوائل قراءة التدفق؟

تستخدم معظم أجهزة قياس التدفق الإلكترونية سلسلة قياس مكونة من -أربع مراحل.

• ينتج السائل استجابة جسدية:قد يؤدي تحريك السائل إلى حدوث انخفاض في الضغط، أو الجهد الكهربي، أو اختلاف التوقيت الصوتي، أو التردد، أو الدوران الميكانيكي، أو انحراف الأنبوب، أو تغير في نقل الحرارة.
• يكتشف عنصر الاستشعار الاستجابة:تعمل الأقطاب الكهربائية أو محولات الطاقة أو أجهزة استشعار الضغط أو الالتقاطات المغناطيسية أو أجهزة استشعار درجة الحرارة أو العناصر الميكانيكية على تحويل الاستجابة إلى إشارة خام.
• يقوم المرسل بمعالجة الإشارة:تطبق الإلكترونيات بيانات المعايرة والتعويض ومعلومات الأنابيب وخصائص السوائل والتصفية والحسابات الرياضية.
• يتم عرض النتيجة أو إرسالها:قد يتم عرض القيمة النهائية محليًا أو إرسالها عبر 4-20 مللي أمبير، أو النبض، أو التتابع، أو HART، أو RS485 Modbus، أو نظام اتصال آخر.

يمكن دمج المستشعر وجهاز الإرسال في أداة واحدة أو تثبيتهما بشكل منفصل. قد يشتمل نظام القياس الكامل أيضًا على أدوات الضغط ودرجة الحرارة، وأجهزة كمبيوتر التدفق، وأجهزة القياس، وصمامات التحكم، ووصلات PLC أو DCS.

كيف تعمل الأنواع الرئيسية لأجهزة قياس التدفق؟

تقوم الشركات المصنعة الكبرى بتجميع أجهزة قياس التدفق وفقًا للمبدأ الفيزيائي المستخدم للكشف عن حركة السوائل. ولكل مبدأ نقاط قوة وقيود واحتياجات تركيب مختلفة ووسائط مناسبة. تشرح الأقسام التالية التقنيات الصناعية الأكثر شيوعًا.

قياس تدفق الضغط التفاضلي

يقيس نظام الضغط التفاضلي فرق الضغط الناتج عندما يمر السائل عبر عنصر مقيد أو أساسي. تشمل العناصر الأساسية الشائعة صفائح الفتحة وأنابيب الفنتوري والفوهات وأنابيب البيتوت المتوسطة.

A الارسال الضغط التفاضلييكتشف الضغوط المنبع والمصب. يستخدم حساب التدفق بعد ذلك فرق الضغط المُقاس مع هندسة العنصر الأساسي، وأبعاد الأنابيب، وخصائص السوائل.

في الظروف المبسطة غير القابلة للضغط، يتناسب التدفق مع الجذر التربيعي للضغط التفاضلي وليس بشكل مباشر مع فرق الضغط.

الأنسب ل:العديد من تطبيقات السوائل والغاز والبخار، خاصة عندما تكون هناك حاجة لمعايير ثابتة وتصميمات ذات ضغط عالي-أو درجات حرارة عالية-.

القيد الرئيسي:قد يؤدي العنصر الأساسي إلى فقدان دائم للضغط، في حين أن الأنابيب النبضية، وتعويض الكثافة، وضغط الضغط، وظروف التدفق -يمكن أن تؤثر على عدم يقين القياس الإجمالي.

أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي

يطبق مقياس التدفق الكهرومغناطيسي قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي. تولد الملفات مجالًا مغناطيسيًا عبر أنبوب القياس. عندما يتحرك سائل موصل عبر هذا المجال، فإنه ينتج جهدًا كهربائيًا. تكتشف الأقطاب الكهربائية الجهد الكهربي الذي يتناسب مع متوسط ​​سرعة السائل.

يجمع المقياس بين السرعة المكتشفة والمساحة الداخلية المعروفة لحساب التدفق الحجمي.

أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسيأن يكون لديك أنبوب قياس مفتوح بدون جسم دوار أو مخادع. يتم أخذها في الاعتبار في كثير من الأحيان للمياه، ومياه الصرف الصحي، والملاط، والمواد الكيميائية الموصلة، والعديد من سوائل الأطعمة والمشروبات.

الأنسب ل:السوائل الموصلة، بما في ذلك التطبيقات التي تحتوي على مواد صلبة معلقة.

القيد الرئيسي:يجب أن يفي السائل بمتطلبات التوصيل للنموذج المحدد. كما تتطلب مادة القطب الكهربي وتوافق البطانة والتأريض وظروف الأنابيب-الكاملة واكتشاف الأنابيب-الفارغة الاهتمام أيضًا.

أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية

تستخدم أجهزة القياس بالموجات فوق الصوتية الموجات الصوتية لتحديد سرعة السوائل. أفضل طريقتين معروفتين- هما وقت النقل-وقياس دوبلر.

العبور-قياس الوقت

ترسل أجهزة قياس وقت العبور-إشارات فوق صوتية مع اتجاه التدفق وعكسه. الصوت الذي ينتقل مع السائل يصل أسرع من الصوت الذي ينتقل ضده. يحسب المرسل السرعة من الفارق البسيط بين زمن السفر.

قد تكون أدوات وقت النقل-مضمنة أو مُدخلة أو مثبتة خارجيًا. أمقياس تدفق السائل بالموجات فوق الصوتيةوبالتالي يمكن الاتصال بالعملية مباشرة أو القياس من خلال جدار الأنابيب.

قياس دوبلر

تقوم أجهزة قياس دوبلر بتحليل تغير تردد الصوت المنعكس عن طريق تحريك الفقاعات أو الجسيمات المعلقة. وهي تتطلب عاكسات مناسبة في السائل ويجب ألا يتم التعامل معها على أنها قابلة للتبديل مع عدادات وقت العبور-.

الأنسب ل:القياسات التحديثية غير الغازية، والمسوحات المؤقتة، والأنابيب الكبيرة، ومراقبة الطاقة، والتطبيقات التي يكون فيها قطع الأنابيب غير مرغوب فيه.

القيد الرئيسي:يمكن أن تؤثر مادة الأنابيب، وسمك الجدار، والبطانة، وحالة السطح، وتباعد أجهزة الاستشعار، والاقتران الصوتي، وحالة السوائل، وجيوب الغاز، والرواسب، واضطرابات المنبع على جودة الإشارة.

أجهزة قياس التدفق الشامل كوريوليس

يقوم مقياس كوريوليس بتوجيه واحد أو أكثر من أنابيب القياس إلى اهتزاز متحكم فيه. عندما تتحرك الكتلة عبر الأنبوب الاهتزازي، تستجيب أقسام المدخل والمخرج بشكل مختلف. تكتشف المستشعرات تحول الطور الناتج أو تشوه الأنبوب، ويقوم جهاز الإرسال بتحويل هذه الاستجابة إلى تدفق جماعي مباشر.

الأنسب ل:الخلط الجماعي، والمزج، ومراقبة الكثافة، والسوائل-عالية القيمة، والعمليات التي تؤدي فيها التغييرات في الكثافة إلى جعل القياس الحجمي أقل فائدة.

القيد الرئيسي:يجب تقييم تكلفة المتر، وفقدان الضغط، والوزن، ودعم الأنابيب، والاهتزاز الخارجي، والتدفق على مرحلتين-بالنسبة للحجم والتصميم المحددين.

أجهزة قياس التدفق الدوامي

يضع مقياس الدوامة جسمًا ثابتًا في مسار التدفق. تتشكل دوامات متناوبة في اتجاه مجرى النهر عندما يمر السائل بجسم المخادع. ويرتبط تردد تساقط الدوامة بسرعة السوائل ضمن نطاق تشغيل الجهاز.

أجهزة قياس التدفق الدواميتعتبر عادة للبخار والغازات والسوائل النظيفة. مع مدخلات الضغط ودرجة الحرارة المناسبة، يمكن لبعض الأنظمة حساب الكتلة المعوضة أو تدفق الطاقة.

الأنسب ل:مرافق البخار والغازات المضغوطة وسوائل المعالجة النظيفة بسرعة كافية.

القيد الرئيسي:يمكن أن تؤدي السرعة المنخفضة والاهتزاز المفرط والنبض وسوء تخطيط الأنابيب والبخار الرطب إلى تقليل موثوقية القياس.

أجهزة قياس التدفق التوربيني

يضع عداد التوربين الدوار في تيار التدفق. يقوم السائل المتحرك بتدوير الدوار، ويقوم جهاز التقاط مغناطيسي أو إلكتروني بالكشف عن كل ممر للشفرة. ضمن نطاق التشغيل المُعاير، يرتبط تردد العضو الدوار بالتدفق الحجمي.

أجهزة قياس تدفق التوربينات السائلةيمكن أن يوفر استجابة سريعة وإشارة نبضية عالية الدقة-للسوائل النظيفة منخفضة اللزوجة-.

الأنسب ل:السوائل النظيفة، ونقل الوقود، ومعدات الاختبار، والعمليات التي تتطلب إخراج النبض أو الاستجابة السريعة.

القيد الرئيسي:يمكن أن تؤدي تغيرات اللزوجة والتلوث وتآكل المحامل واضطرابات التدفق والتشغيل تحت نطاق المعايرة إلى تغيير عامل العداد.

أجهزة قياس تدفق الإزاحة الإيجابية

يقوم مقياس الإزاحة الإيجابية بشكل متكرر باحتجاز كميات السوائل المعروفة وإطلاقها. تعمل التروس البيضاوية أو المكابس أو الريش أو العناصر المتحركة الأخرى على تقسيم التدفق إلى زيادات قابلة للقياس. يقوم جهاز القياس بحساب الدورات المكتملة لحساب التدفق الحجمي والحجم الإجمالي.

لا يتطلب هذا المبدأ أن يستنتج المقياس التدفق من متوسط ​​سرعة الأنبوب. انمقياس تدفق العتاد البيضاويعلى سبيل المثال، يقوم بحساب كميات السائل النازح بشكل مباشر.

الأنسب ل:الزيوت اللزجة، والوقود، والراتنجات، ومواد التشحيم، وقياس-السوائل ذات التدفق المنخفض، والتجميع.

القيد الرئيسي:تؤدي الأجزاء المتحركة الداخلية إلى فقدان الضغط وقد تتضرر بسبب المواد الصلبة أو التلوث الكاشط أو جيوب الغاز أو عدم كفاية الترشيح.

أجهزة قياس التدفق الحراري الشامل

يضع مقياس الكتلة الحرارية عنصر استشعار ساخنًا في تيار الغاز. الغاز المتدفق يزيل الحرارة من المستشعر. يقيس الجهاز فقدان الحرارة أو الطاقة اللازمة للحفاظ على اختلاف محدد في درجة الحرارة وربطه بتدفق الكتلة.

أجهزة قياس التدفق الحراري الشاملتُستخدم على نطاق واسع للهواء المضغوط والنيتروجين وغازات الاحتراق وأنظمة التهوية ومراقبة استهلاك الغاز الصناعي.

الأنسب ل:غازات نظيفة نسبياً ذات تركيب معروف ومستقر إلى حد معقول.

القيد الرئيسي:يمكن أن تؤدي التغييرات في تكوين الغاز والرطوبة والتكثيف والرواسب وملف التدفق إلى تغيير علاقة نقل الحرارة-التي تم إنشاؤها أثناء المعايرة.

عدادات تدفق المنطقة المتغيرة

يستخدم مقياس المساحة المتغير، والذي يُطلق عليه عادة مقياس الدوران، عوامة داخل أنبوب مدبب. يرفع التدفق العوامة حتى تصل قوة السائل والطفو والجاذبية إلى التوازن. يتوافق موضع التعويم مع معدل التدفق المُعاير.

الأنسب ل:إشارة محلية بسيطة وتدفق سائل أو غاز منخفض نسبيًا.

القيد الرئيسي:يجب تثبيت مقاييس الدوران التقليدية في الاتجاه المحدد، ويعتمد المقياس على كثافة السائل، واللزوجة، والضغط، ودرجة الحرارة، ووسط المعايرة.

مقارنة تكنولوجيا مقياس التدفق

توفر المقارنات على مستوى التكنولوجيا-نقطة بداية مفيدة، ولكنها لا تحل محل التحقق المحدد للنموذج-. قد يكون لجهازي القياس اللذين يستخدمان نفس مبدأ القياس نطاقات تدفق ومواصفات دقة ومواد وتشخيصات وشهادات ومتطلبات تركيب مختلفة.

للتعرف على تقنيتين شائعتين للمقارنة بين التقنيات السائلة، راجع الدليل التفصيلي لـالموجات فوق الصوتية مقابل أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي.

الدقة والتكرار والانحدار وعدم اليقين

غالبًا ما يتم استخدام هذه المصطلحات بالتبادل، ولكنها تصف جوانب مختلفة لأداء القياس.

دقة

تصف الدقة مدى قرب القيمة المشار إليها من القيمة المرجعية في ظل ظروف محددة. تحقق دائمًا من كيفية كتابة المواصفات.

المواصفات التي يتم التعبير عنها كنسبة مئوية من القراءة تتصرف بشكل مختلف عن تلك التي يتم التعبير عنها كنسبة مئوية من النطاق الكامل. بالنسبة لأداة بمقياس كامل مكون من 100 وحدة:

• عند 10 وحدات، ±0.5% من القراءة تساوي ±0.05 وحدة.
• عند 10 وحدات، ±0.5% من الحجم الكامل يساوي ±0.5 وحدة.

يصبح الفرق كبيرًا عند الطرف الأدنى من نطاق القياس.

التكرار

تصف القابلية للتكرار مدى قرب إنتاج جهاز القياس لنفس النتيجة عند تكرار نفس الظروف. يمكن أن يكون المقياس قابلاً للتكرار بدرجة كبيرة ولكنه متحيز باستمرار. التكرار الجيد لا يلغي الحاجة إلى المعايرة والتركيب الصحيح.

نسبة الهبوط

الهبوط هو النسبة بين الحد الأقصى والحد الأدنى للتدفق القابل للاستخدام. المقياس القادر على قياس من 10 إلى 1000 وحدة له معدل دوران اسمي 100:1.

ومع ذلك، قد لا يوفر نطاق القياس المقتبس نفس الدقة أو التكرار أو الاستجابة في كل نقطة. وينبغي مقارنة الحد الأدنى والعادي والحد الأقصى للتدفقات المطلوبة بمواصفات أداء الشركة المصنعة بدلاً من قيمة تراجع رئيسية واحدة.

عدم اليقين في القياس

قد يتضمن إجمالي عدم اليقين في النظام أكثر من الدقة المنشورة لمقياس التدفق. ويمكن أن تشمل أيضًا:

• عدم اليقين في المعايرة
• التكرار
• قياس الضغط ودرجة الحرارة
• افتراضات الكثافة أو التكوين
• أبعاد الأنابيب
• تأثيرات الملف الشخصي للتدفق-.
• معالجة الإشارات
• الانجراف على المدى الطويل-.
• أخطاء التثبيت والتكوين

بالنسبة للإشارة إلى العملية، قد يكون تقييم عدم اليقين الواسع النطاق كافيا. قد يتطلب نقل الحضانة، أو القياس المعملي، أو إعداد التقارير المنظمة، أو تجميع القيمة-عالية القيمة، ميزانية غير مؤكدة موثقة.

كيفية تحديد حجم مقياس التدفق؟

لا ينبغي اختيار مقياس التدفق من حجم الأنبوب الاسمي وحده. يجب أن يعمل جهاز القياس ضمن نطاق سرعة وقياس مناسب خلال ظروف العملية الدنيا والعادية والقصوى.

1. إنشاء نطاق التدفق الحقيقي

سجل الحد الأدنى، والعادي، والحد الأقصى، وبدء التشغيل، والتنظيف، والتدفق العكسي-. لا تقم بقياس حجم الجهاز باستخدام سعة المضخة وحدها إذا كان التشغيل العادي أقل بكثير.

2. قارن التدفق مع نطاق قياس جهاز القياس

تحقق من الحد الأدنى والحد الأقصى لحدود التدفق-الخاصة بالنموذج. قد يقع التدفق المنخفض تحت نطاق الإشارة القابلة للاستخدام لمقياس الدوامة أو التوربين. قد تؤدي السرعة المفرطة إلى فقدان الضغط، أو الاهتزاز، أو خطر التجويف، أو التآكل، أو حالة -خارج-النطاق.

3. قم بتقييم حجم العداد بشكل منفصل عن حجم الأنبوب

في بعض التطبيقات، قد يكون المقياس الصحيح أصغر من الأنبوب الموجود. يمكن أن يؤدي تقليل حجم العداد إلى زيادة السرعة وتحسين أداء التدفق المنخفض-، ولكنه يزيد أيضًا من فقدان الضغط وقد يتطلب مخفضات وأنابيب مستقيمة إضافية.

بالنسبة للتقنيات الأخرى، قد يكون تغيير القطر غير ضروري أو غير مرغوب فيه. يجب أن يستند القرار إلى تدفق العملية، وفقدان الضغط المسموح به، والتكنولوجيا، وتعليمات التثبيت.

4. تحقق من فقدان الضغط

يمكن أن تؤدي لوحات الفوهة، ومقاييس التوربينات، ومقاييس الإزاحة الإيجابية، وأجسام الخدعة الدوامة، وأنابيب كوريوليس الصغيرة، والمصافي، والمقاييس الأصغر حجمًا إلى زيادة فقدان الضغط. ينبغي النظر في التجميع الكامل بدلاً من تقييم المستشعر وحده.

5. تأكيد الأداء عند التدفق الطبيعي

يجب أن تكون نقطة التشغيل العادية في جزء ثابت من نطاق جهاز القياس. إن اختيار جهاز قياس يعمل بشكل جيد فقط بالقرب من الحد الأقصى للتدفق قد يؤدي إلى نتائج سيئة خلال معظم دورة العملية.

كيفية اختيار مقياس التدفق المناسب؟

تعمل عملية الاختيار المفيدة على التخلص من التقنيات غير المتوافقة قبل مقارنة الأسعار أو دقة العناوين الرئيسية. دليل الموقع علىكيفية اختيار مقياس التدفق المناسبيمكن أن تدعم مراجعة التطبيق أكثر تفصيلا.

الخطوة 1: تحديد السائل

• هل هو سائل أم غاز أم بخار؟
• هل هو موصل؟
• هل تتغير الكثافة أو اللزوجة؟
• هل تحتوي على فقاعات أو مواد صلبة أو ألياف أو قطرات؟
• هل هي مادة أكالة أم كاشطة أم سامة أم صحية أم خطرة؟
• هل يمكن أن تتبلور أو تغلف أو تتبلمر أو تصلب؟

الخطوة 2: تحديد القياس المطلوب

• التدفق الحجمي
• التدفق الجماعي المباشر
• حجم الغاز القياسي
• الكمية الإجمالية
• كثافة
• درجة حرارة
• تدفق الطاقة

قد يكون قياس الكتلة المباشر مفضلاً للصياغة أو توازن الكتلة. قد يكون المقياس الحجمي كافيًا لتدوير المياه أو مراقبة العملية العامة.

الخطوة 3: إزالة التقنيات غير المتوافقة

الخطوة 4: مراجعة قيود التثبيت

• هل يمكن قطع الأنبوب؟
• هل يمكن إيقاف العملية؟
• هل الأنبوب ممتلئ دائمًا؟
• هل يتوفر ما يكفي من الأنابيب المستقيمة؟
• هل المضخات أو الصمامات أو الأكواع أو المخفضات قريبة من العداد؟
• هل الأنبوب أفقي أم عمودي؟
• هل هناك اهتزاز أو نبض أو تداخل كهربائي أو إجهاد ميكانيكي؟
• هل هناك وصول كافي للتشغيل والصيانة؟

الخطوة 5: تحديد متطلبات الأداء

• الدقة المطلوبة والتكرار
• الحد الأدنى والحد الأقصى للتدفق
• وقت الاستجابة
• قياس ثنائي الاتجاه
• أداء تدفق-منخفض
• المعايرة والتتبع
• الفوترة، أو نقل الحضانة-، أو المتطلبات التنظيمية

الخطوة 6: تأكيد المواد والموافقات

تحقق من توصيل العملية، ومعدل الضغط، والجسم، والبطانة، والأقطاب الكهربائية، وأنابيب القياس، والأختام، والتروس، والدوار، وجميع المواد المبللة. أكد أيضًا على المنطقة -الخطيرة، أو الصرف الصحي، أو مياه الشرب-، أو الموافقات الأخرى المطلوبة.

الخطوة 7: مراجعة المخرجات وتكلفة دورة الحياة

يجب أن يتواصل جهاز القياس مع نظام التحكم الموجود. تأكد من مصدر الطاقة، والشاشة، 4-20 مللي أمبير، والنبض، والإنذار، وHART، وRS485 Modbus، وتسجيل البيانات، ومتطلبات التشخيص عن بعد.

يمكن أن تشمل تكلفة دورة الحياة التركيب، وإيقاف التشغيل، وفقدان الطاقة-المتعلق بالضغط، والتحقق، والمعايرة، والتنظيف، وقطع الغيار، واستكشاف الأخطاء وإصلاحها، ومدة الخدمة المتوقعة. إن عملية الشراء الأقل تكلفة ليست دائمًا القياس الأقل تكلفة.

مثال على الاختيار العملي: التبريد-التحديثي للمياه

يوضح المثال التالي عملية الاختيار. ولا يتم تقديمها كحالة عميل أو كبديل للمراجعة الهندسية الخاصة بالنموذج-.

• سائل:مياه التبريد النظيفة
• ماسورة:DN200 الكربون الصلب
• نطاق التدفق:50 إلى 450 م³/ساعة
• غرض القياس:مراقبة الطاقة والتحقق التشغيلي
• إيقاف العملية:غير متوفر
• قطع الأنابيب:غير مسموح به
• المخرجات المطلوبة:4-20 مللي أمبير وRS485
• التثبيت المتاح:أنبوب كامل يمكن الوصول إليه بقسم مستقيم قابل للاستخدام

تقنيات المرشح

يمكن لجهاز القياس الكهرومغناطيسي قياس مياه التبريد الموصلة مع فقدان الضغط المنخفض، ولكن النموذج المضمن يتطلب قطع الأنبوب وإيقاف العملية.

سيتطلب عداد التوربينات أيضًا تركيبًا مباشرًا وإدخال أجزاء متحركة. سيوفر مقياس كوريوليس تدفقًا جماعيًا مباشرًا ولكن عادةً ما يكون من الصعب تبرير التحديث التحديثي DN200 الذي يركز على مراقبة المرافق.

A المشبك-على مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتيةيصبح نقطة البداية العملية لأنه يمكن تركيب أجهزة الاستشعار خارج الأنابيب الموجودة.

ما الذي لا يزال يتعين التحقق منه؟

• القطر الخارجي الفعلي وسمك الجدار
• مادة الأنابيب والبطانة الداخلية
• تآكل السطح أو حالة الطلاء
• درجة حرارة السوائل
• عملية -كاملة للأنابيب
• متاح الأنابيب المنبع والمصب
• موضع تركيب المستشعر
• قوة الإشارة وجودة الإشارة بعد التثبيت
• الدقة المطلوبة ضمن ملف تعريف التدفق الفعلي

يوضح المثال لماذا يمكن أن تكون قيود التطبيق أكثر حسمًا من دقة العدادات النظرية. يتم اختيار التكنولوجيا لأنها تناسب كلا من السائل والتركيب، وليس لأنها متفوقة عالميًا.

ظروف التثبيت التي يمكن أن تتجاوز دقة جهاز القياس

لا يزال من الممكن أن ينتج جهاز القياس المحدد بشكل صحيح بيانات غير موثوقة عندما تختلف ظروف التثبيت عن تلك المستخدمة للمعايرة أو المحددة من قبل الشركة المصنعة.

ملف تعريف التدفق المضطرب

يمكن أن تؤدي الأكواع والمضخات وصمامات التحكم والمحملات ومخفضات السرعة والصمامات المفتوحة جزئيًا إلى إنشاء ملف تعريف دوامي أو غير متساوٍ للسرعة. الضغط التفاضلي، والدوامة، والتوربينات، والموجات فوق الصوتية، وغيرها من التقنيات المعتمدة على السرعة-يمكن أن تكون حساسة لهذه الاضطرابات.

راجع التعليمات الخاصة بالنموذج-وشرح الموقع لهمتطلبات الأنابيب المستقيمة -المنبع والمصب. يجب ألا تحل قاعدة التشغيل المستقيم- العامة محل التخطيط المطلوب من قبل الشركة المصنعة.

أنبوب مملوء جزئيًا

تتطلب العديد من أجهزة قياس السوائل أنبوب قياس كاملًا تمامًا. تعمل جيوب الهواء أو الأنبوب المملوء جزئيًا على تغيير منطقة التدفق الفعالة ويمكن أن تقطع الأقطاب الكهربائية أو مسارات الموجات فوق الصوتية.

التثبيت عند نقطة منخفضة، أو التدفق الرأسي لأعلى، أو أي مكان آخر يظل ممتلئًا قد يقلل من هذه المخاطر، وفقًا لتوجيهات الشركة المصنعة لجهاز القياس.

الفقاعات والمواد الصلبة والتدفق-المرحلتين

يمكن للغاز أو الجسيمات أو القطرات أو توزيع الطور المتغير أن يؤثر على التقنيات بشكل مختلف. قد تقاطع الفقاعات إشارة الموجات فوق الصوتية-لوقت العبور، أو تزيد من كسب محرك كوريوليس، أو تنتج كثافة غير مستقرة. قد تغطي المواد الصلبة الأقطاب الكهربائية وأجهزة الاستشعار الحرارية أو تلحق الضرر بمكونات التوربينات والإزاحة.

عادة ما يكون التركيز، وحجم الجسيمات، وحجم الفقاعة، والتوزيع، والتباين أكثر فائدة من مجرد بيان بسيط بأن السائل "قذر".

تكوين غير صحيح

قد يتطلب المشبك-المثبت على أجهزة الموجات فوق الصوتية قطرًا دقيقًا للأنبوب، وسمك الجدار، ومواد الأنبوب، وبيانات البطانة، ونوع المستشعر، ومعلومات السوائل، وطريقة التثبيت. قد تتطلب حسابات الغاز الضغط الصحيح ودرجة الحرارة والتركيب والظروف المرجعية.

القيمة الثابتة الناتجة عن التكوين غير الصحيح لا تزال قيمة غير صحيحة.

التأريض والضوضاء الكهربائية

تتطلب أجهزة القياس المغناطيسية تأريضًا صحيحًا أو معادلة محتملة وفقًا لتصميمها. يجب توجيه كابلات الإشارة وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة وفصلها عن مصادر التداخل الكهربائي حيثما يكون ذلك مطلوبًا.

الاهتزاز والإجهاد الميكانيكي

يمكن أن يؤثر الاهتزاز الخارجي على قياس كوريوليس والدوامة، بينما قد يؤدي ضعف دعم الأنابيب إلى الضغط على أجهزة القياس المضمنة. يمكن للمضخات النابضة أيضًا إنشاء تدفق سريع التغير يتجاوز قدرة الاستجابة للأداة المحددة.

الأعراض الشائعة والأسباب المحتملة والفحوصات

المعايرة والتحقق والفحص الصفري

هذه الأنشطة مترابطة، لكنها غير قابلة للتبادل.

معايرة

تقوم المعايرة بمقارنة إشارة جهاز القياس مع معيار مرجعي في ظل ظروف خاضعة للرقابة وتوثيق العلاقة بين القيم المشار إليها والقيم المرجعية.

يصف NIST أنظمة معايرة تدفق السائل التي تحدد التدفق المرجعي باستخدام قياس الجاذبية الديناميكي، حيث يتم قياس كتلة الماء المتراكمة بمرور الوقت. انظر الوصف الرسمي للNIST معيار تدفق السائل.

لا تقوم المعايرة بتصحيح جهاز القياس تلقائيًا ما لم يتم إجراء التعديل وتوثيقه بشكل منفصل.

تَحَقّق

يتحقق التحقق مما إذا كان جهاز القياس يستمر في الأداء ضمن معيار القبول المحدد. وقد يستخدم مقياسًا رئيسيًا، أو تشخيصات مضمنة-، أو مرجعًا محمولاً، أو مُثبتًا، أو توازن عملية، أو طريقة أخرى معتمدة.

يمكن للمقارنة الميدانية تحديد اختلاف كبير، ولكن استنتاجها محدود بسبب عدم اليقين وجودة التثبيت لكل من جهاز القياس قيد الاختبار والمرجع.

فحص الصفر

يقوم الفحص الصفري بتقييم التدفق المشار إليه عند إنشاء حالة عدم التدفق المطلوبة-. الإجراء الصحيح خاص بالتقنية- والطراز-.

بالنسبة للعديد من أجهزة قياس السوائل، تتطلب عملية التصفير أنبوبًا ممتلئًا تمامًا مع ثبات السائل. لا يعتبر الأنبوب الفارغ مرجع تدفق صفري - صالحًا تلقائيًا. يمكن أن تؤدي الصمامات، أو الحمل الحراري، أو التسرب، أو الاهتزاز، أو الغاز المحبوس إلى جعل حالة التدفق الواضحة - غير مناسبة.

لمزيد من خطوات التحضير، قم بمراجعة الموقعمعلومات معايرة مقياس التدفق.

كم مرة يجب معايرة مقياس التدفق؟

لا يوجد فاصل عالمي. يجب أن يأخذ الجدول الزمني بعين الاعتبار:

• مخاطر العملية
• المتطلبات التنظيمية أو متطلبات العملاء
• قيمة القياس
• الانجراف التاريخي
• حالة السوائل
• تكنولوجيا العدادات
• شدة التشغيل
• نتائج التحقق السابقة
• عدم اليقين المطلوب

إن الفاصل الزمني القائم على المخاطر- والمدعوم بالسجل الموثق أكثر قابلية للدفاع من تطبيق فترة ثابتة واحدة على كل متر.

المفاهيم الخاطئة الشائعة حول أجهزة قياس التدفق

"جميع أجهزة قياس التدفق تقيس السرعة"

لا يفعلون ذلك. تقوم أجهزة قياس كوريوليس بقياس تدفق الكتلة مباشرة، وتقوم أجهزة قياس الإزاحة الإيجابية بحساب الأحجام المعروفة، وتقوم أجهزة قياس الكتلة الحرارية بتقييم انتقال الحرارة.

"المقياس ذو المواصفات الأعلى دقة هو الأفضل دائمًا"

لا يمكن للمواصفات المخبرية العالية أن تعوض السوائل غير المتوافقة، أو الحجم الرديء، أو الأنابيب المستقيمة غير الكافية، أو ظروف الطور غير المستقرة، أو التكوين غير الصحيح.

"حجم الأنبوب يكفي لاختيار متر"

يتطلب الاختيار أيضًا الحد الأدنى والعادي والحد الأقصى من التدفق والضغط ودرجة الحرارة وخصائص السوائل والتركيب والمواد والمخرجات المطلوبة وأهداف الأداء.

"المشبك-جهاز القياس ليس له متطلبات تثبيت"

تتجنب المستشعرات الخارجية قطع الأنابيب، لكن البيانات الدقيقة للأنابيب، وإعداد السطح، والاقتران الصوتي، وموضع المستشعر، والتباعد، وملف التدفق، وتشخيصات الإشارة لا تزال ضرورية.

"القراءة المستقرة يجب أن تكون دقيقة"

أخطاء التكوين، والإزاحة الصفرية، والطلاء، وافتراضات الكثافة، وعامل K-غير الصحيح، وأبعاد الأنابيب الرديئة، وانحياز المعايرة، كلها يمكن أن تنتج قيمًا مستقرة ولكنها غير صحيحة.

الأسئلة المتداولة

خاتمة

يقوم مقياس التدفق بتحويل الاستجابة الفيزيائية الناتجة عن تحريك السائل إلى قياس تدفق قابل للاستخدام. قد تكون الاستجابة هي فرق الضغط، أو الجهد المستحث، أو زمن الانتقال الصوتي، أو تردد الدوامة، أو سرعة الدوار، أو الحجم المزاح، أو نقل الحرارة، أو حركة الأنبوب -الاهتزازية.

يساعد فهم مبدأ العمل في تفسير سبب أداء إحدى التقنيات بشكل جيد في تطبيق معين وضعف أداءها في تطبيق آخر. يجب أن يأخذ الاختيار النهائي أيضًا في الاعتبار السائل، وهدف القياس، ونطاق التدفق، والضغط، ودرجة الحرارة، والتركيب، وفقدان الضغط، والمواد، والدقة، والترتيب، والمخرجات، والمعايرة، وتكلفة دورة الحياة.

قبل اختيار الطراز، قم بإعداد بيانات التطبيق الكاملة ومقارنة ظروف التشغيل بالمواصفات المؤكدة من قبل الشركة المصنعة. بالنسبة للتقييم الخاص بالمشروع-، أرسل معلومات العملية من خلالنموذج الاستفسار عن مقياس التدفق.