مقياس التدفق المتوازن

Thread Content

لقد قدم مقياس التدفق المتوازن تحسينات كبيرة على أجهزة التحكم في التدفق التقليدية، ويتميز بخصائص تنظيم التدفق المتوازن البارزة. يحتوي جهاز التقليل التقليدي على فتحة تدفق واحدة فقط، مما يؤدي إلى فقدان السائل لحالته المثالية بعد عملية التقليل ； أما مقياس التدفق المتوازن فلديه عدة فتحات وظيفية، مما يسمح بتنظيم تدفق السائل بأقصى قدر ممكن ليصبح سائلاً مثالياً، وبالتالي يتم استغلال مزايا مقياس التدفق القائم على فرق الضغط بشكل كامل. يمكن استخدام مقاييس التدفق المتوازنة في قياس جميع أنواع السوائل تقريبًا، وهي تمثل ثورة في تقنيات قياس التدفق. وفي الوقت الحالي، يتم استخدام هذه المقاييس على نطاق واسع في صناعات مثل النفط والكيماويات والصلب والطاقة الكهربائية والغاز الطبيعي ومعالجة المياه. مبدأ العمل: يُعد مقياس التدفق المتوازن جهازًا ثوريًا من نوع مقياسات التدفق القائمة على فرق الضغط. ويعمل وفق نفس المبدأ الذي تعمل به مقياسات التدفق الأخرى القائمة على فرق الضغط، أي استنادًا إلى مبدأ تحويل الطاقة داخل الأنابيب المغلقة؛ ففي حالة السوائل المثالية، يكون تدفق السائل في الأنبوب متناسبًا طرديًا مع جذر مربع فرق الضغط ； يمكن حساب معدل التدفق في الأنبوب باستخدام قيمة الضغط المختلف، وذلك وفقًا لمعادلة برنولي. مستشعر التدفق المتوازن هو جهاز تنظيم وتوجيه للتدفق على شكل قرص مسامي، يتم تركيبه في مقطع الأنبوب. يتم تحديد حجم وتوزيع كل فتحة فيه بناءً على صيغ رياضية خاصة وبيانات اختبارات، وتُسمى هذه الفتحات “الفتحات الوظيفية”. عندما يمر السائل عبر الثقوب الموجودة في القرص، فإن السائل يتم تنظيم تدفقه بشكل متوازن، وبالتالي يقل تكون التيارات الدوامية، مما يؤدي إلى تكوين سائل شبه مثالي. ومن خلال أجهزة قياس الضغط، يمكن الحصول على إشارات ضغط مستقرة، وباستخدام معادلة برنولي، يمكن حساب معدل التدفق الحجمي ومعدل التدفق الكتلي. 1. دقة القياس تبلغ 5 إلى 10 أضعاف دقة الصفيحات المستخدمة في القياسات القياسية.
2. ضوضاء التدفق تكون 1/15 من ضوضاء التدفق في الصفيحات المستخدمة في القياسات القياسية.
3. فقدان الضغط الدائم يكون 1/3 من فقدان الضغط في الصفيحات المستخدمة في القياسات القياسية.
4. سرعة استعادة الضغط أسرع بمقدار 2 مرة مقارنة بالصفيحات المستخدمة في القياسات القياسية.
5. يمكن أن يكون الطول الأدنى للقسم المستقيم من الأنبوب أقل من 0.5D.

أولاً، يتمتع جهاز قياس التدفق هذا بدقة عالية وقدرة عالية على التكرار. فهو يحتوي على بنية متعددة الثقوب متماثلة، مما يسمح بتحقيق توازن في تدفق السائل، وبالتالي يقلل من الدوامات والاهتزازات وضوضاء الإشارات. كما أن استقرار تدفق السائل يزداد، مما يؤدي إلى زيادة الدقة بمقدار 5 إلى 10 أضعاف مقارنة بالصفيحات المستخدمة في القياسات القياسية، بينما تزداد قدرة التكرار بنسبة 54%، أي إلى 0.15%. ومن حيث الأداء الشامل، يعتبر جهاز قياس التدفق هذا من الأجهزة عالية الجودة. عند نسبة القياس 5:1، يمكن أن تصل الخطية إلى ±0.3% ； عند نسبة القياس 7:1، يمكن أن تصل الخطية إلى ±0.5% ； عند نسبة القياس 10:1، يمكن أن تصل درجة الخطية إلى ±1.0%. ثانيًا، تتطلب أجهزة استشعار التدفق ذات القسم المستقيم قيمة توازن منخفضة؛ وذلك لأن حقل التدفق مستقر، كما أن استعادة الضغط تحدث بسرعة تزيد عن الفتحات المستخدمة في أجهزة القياس بمقدار الضعف. ولذلك، فإن المتطلبات المتعلقة بالأقسام المستقيمة أقل، حيث يكون القسم المستقيم أمام الجهاز بطول 3D والقسم المستقيم خلفه بطول D واحد، ويمكن أن يكون الطول الأدنى أقل من 0.5D، مما يساعد في تقليل كمية الأقسام المستقيمة المطلوبة، خاصة في الأنابيب المصنوعة من مواد باهظة الثمن. ثالثًا، يقلل التصميم المتوازن ذو الثقوب المتماثلة من فقدان الضغط الدائم، حيث يقلل من قوى القص في التيار المضطرب وتكوّن الدوامات، مما يقلل من فقدان الطاقة الحركية. وفي نفس ظروف القياس، يقلل هذا التصميم من فقدان الضغط الدائم بمقدار 2.5 مرة مقارنة بالألواح المثقوبة، مما يوفر تكاليف كبيرة في استهلاك الطاقة أثناء التشغيل. إنه جهاز موفر للطاقة، ويستحق الترويج على نطاق واسع. رابعًا، التصميم المتوازن ذو الثقوب المتماثلة الذي يقاوم الأوساخ ولا يسمح بانسدادها، يقلل من قوى القص المتولدة عن التيارات المضطربة وتكوّن الدوامات، مما **يقلل من تكوّن مناطق الركود، ويضمن مرور المواد الملوثة بسهولة عبر الثقوب المتعددة، وبالتالي يقلل من فرص انسداد تلك الثقوب. خامساً، يمكن استبدال صفيحة الثقوب مباشرةً، حيث تتشابه طريقة استخدامها وشكلها مع صفيحة الثقوب الأصلية، لذا يمكن استبدالها مباشرةً دون الحاجة إلى أي تغييرات في الأنابيب أو تعديلات في الأجهزة المستخدمة. وهو ما يجعلها خيارًا مناسبًا جدًا لاستبدال صفائح الثقوب بمقاييس التدفق في عمليات تحسين قياس الطاقة في المصانع بأكملها. السادس: نطاق قياس التدفق واسع. ووفقًا لنتائج الاختبارات، فإن أداء مقياس التدفق المتوازن يسمح بأن تتراوح سرعة التدفق من الحد الأدنى إلى سرعة الصوت ； يمكن أن يكون الرقم الأدنى لعدد رينولدز أقل من 200، بينما يمكن أن يكون الرقم الأقصى لعدد رينولدز أكبر من 107 ； يمكن اختيار قيمة β بين 0.25 و0.90. سابعًا: الاستقرار على المدى الطويل جيد، وذلك بفضل انخفاض قوى القص في التيار المتدفق بشكل كبير، مما يقلل بدوره من الاحتكاك المباشر بين الوسط وأجزاء التحكم في التدفق. كما أن قيمة β تظل ثابتة على المدى الطويل، ولا توجد أجزاء متحركة في الجهاز بأكمله، ولذلك يمكنه الحفاظ على استقراره لفترات طويلة. ثامنًا: الوسائط ذات درجات الحرارة والضغط المرتفعة القابلة للقياس، مثل أجهزة التحكم في التدفق مثل الصفائح المثقوبة، فإن درجة الحرارة والضغط أثناء العمل يعتمدان على نوع ومستوى مواد الأنابيب والوصلات. يمكن أن تصل درجة الحرارة أثناء العمل إلى 850 درجة مئوية، بينما يمكن أن يصل الضغط إلى 42 ميجا باسكال. تاسعًا: الوسائط ذات الحالات المعقدة التي يمكن قياسها، وبفضل تصميمها الخاص، فإن لها خصائص مميزة. يمكن استخدامها في الحالات الغازية والسائلة، وفي أنواع مختلفة من الغازات المختلطة (مثل الغاز الطبيعي، والغاز الحيوي، والغاز الصناعي، إلخ)، بالإضافة إلى الغازات ذات درجات الحرارة المنخفضة (مثل الغاز الطبيعي المسال، والنيتروجين السائل، والأكسجين السائل، والأرجون السائل، والهيدروجين السائل، والكلور السائل، والإيثيلين المسال، والغاز البترولي المسال، إلخ). كما يمكن استخدامها في الوسائط الغازية-السائلة (مثل الهواء الرطب)، والمعاجين، وتيارات المياه متعددة الأطوار، وتيارات المياه المتذبذبة، بالإضافة إلى الوسائط المتأثرة بالتداخلات الكهرومغناطيسية، وكذلك في التيارات ذات الاتجاهين (لأن عدادات التدفق المتوازنة متماثلة تمامًا من الجانبين). التقييم