مقياس تدفق الدوران هو معدات قياس تدفق شائعة ، تستخدم على نطاق واسع في العمليات الصناعية لقياس تدفق الغاز والسائل والبخار.فيما يلي شرح مفصل لمبدأ عملها، الهيكل، ظروف التشغيل، المشاكل المحتملة، تعويض درجة الحرارة والضغط والأجهزة المطلوبة عند قياس البخار المشبعة أو البخار المفرط الحرارة.
1كيف يعمل
تعتمد مقاييس تدفق الدوران على مبدأ شارع الدوران كارمان: عندما يتدفق السائل عبر جسم غير متماثل (يسمى مولد الدوران) ، يتم تشكيل دوامات بديلة أسفل النهر منه ،التي يتم إنشاؤها وإطلاقها بتردد محددتردد توليد الدوران يتناسب مع معدل تدفق السائل، لذلك يمكن حساب معدل تدفق السائل عن طريق الكشف عن تردد هذه الدوران.أساليب الكشف الشائعة تشمل أجهزة استشعار بييزو كهربائية أو أجهزة استشعار سعة لتسجيل تردد الدوران.
2الهيكل
الهيكل الأساسي لمقياس تدفق الدوران يتضمن:
مولدات الدوامات: عادة أعمدة مثلثية أو نظارات، تستخدم لتشويش السائل وخلق دوامات.
• أجهزة الاستشعار: أجهزة تستخدم للكشف عن ترددات الدوران، مثل أجهزة الاستشعار الكهربائية أو السعة.
أنبوب قياس التدفق: يتم تثبيت مولد دوامة ومسبار يتدفق فيه السائل من خلال هذا القسم.
• وحدة معالجة الإشارة: يتم تحويل الإشارة التي يجمعها المسبار إلى بيانات السرعة أو التدفق.
3ظروف التشغيل
مقاييس تدفق الدوران مناسبة لقياس السوائل التالية:
• الغاز: مثل الهواء، النيتروجين، الغاز الطبيعي، الخ
• السائل: مثل الماء، الزيت، الخ
البخار: مثل البخار المشبعة والبخار المفرط الحرارة.
ملاحظة عند استخدام:
• متطلبات قطاع الأنابيب المستقيم: لضمان قياس دقيق،عادة ما يكون من الضروري الحفاظ على قطاع أنابيب مستقيم طويل بما فيه الكفاية قبل وبعد مقياس تدفق الدوران لتجنب اضطرابات مجال التدفق.
• نطاق سرعة السائل: قياسات تدفق الدوران مناسبة لمعدلات تدفق متوسطة إلى عالية.
• ظروف الحرارة والضغط:يجب اختيار مواد وأجهزة استشعار تدفق الدوران المناسبة وفقًا لظروف العمل المحددة للتكيف مع بيئات ذات درجة حرارة أو ضغط أعلى.
4المشاكل الشائعة
قد تواجه مقياس تدفق الدوران المشاكل التالية أثناء الاستخدام:
تأثيرات الاهتزاز: يمكن أن تتداخل اهتزازات الأنابيب مع دقة الإشارة ، مما يؤدي إلى بيانات قياس غير صحيحة.
حساسية معدل تدفق منخفض: عند معدلات تدفق منخفضة ، قد لا تكون إشارة الدوران الناتجة واضحة بما فيه الكفاية ، مما يقلل من دقة القياس.
القياس والتآكل: يمكن أن يؤثر القياس أو التآكل على الجدار الداخلي من أنبوب القياس على أداء واستقرار القياس من مولد الدوران.
• حجب المواد الغريبة: المواد الغريبة التي تعيق أنبوب القياس، سوف تسبب أخطاء القياس
5تعويض درجة الحرارة والضغط عند قياس البخار المشبعة والبخار المفرط الحرارة
عند قياس تدفق البخار المشبعة أو المفرطة الحرارة،تعويض درجة الحرارة والضغط مهم لضمان أن نتائج التدفق المقاس تعكس تدفق الكتلة أو تدفق الحجم في الظروف الفعلية.
• البخار المشبعة: كثافة البخار المشبعة لها علاقة ثابتة مع درجة الحرارة والضغط، لذلك يمكن حساب الكثافة عن طريق قياس الضغط أو درجة الحرارة.
• البخار المفرط الحرارة: نظرًا لأن درجة حرارته وضغطه مستقلان نسبيًا ، يجب قياس درجة الحرارة والضغط في وقت واحد لحساب الكثافة.
طريقة التعويض:
تعويض الحرارة: الحصول على درجة حرارة السائل في الوقت الحقيقي عن طريق تثبيت جهاز استشعار درجة الحرارة.
• تعويض الضغط: الحصول على ضغط السائل في الوقت الحقيقي عن طريق تثبيت جهاز إرسال ضغط.
حساب التدفق: يتم إدخال بيانات درجة الحرارة والضغط في أجهزة حاسبة التدفق أو الأنظمة الآلية لتعويض الكثافة في الوقت الحقيقي لحساب معدلات تدفق الكتلة الدقيقة.
6الأجهزة المطلوبة
من أجل تحقيق تعويض دقيق لدرجة الحرارة والضغط ، عادة ما تكون الأجهزة التالية مطلوبة:
• جسم مقياس تدفق الدوران: مجهز بواجهة خروج إشارة قياسية.
أجهزة استشعار درجة الحرارة (مثل العاملات الحرارية أو المقاومات الحرارية): تستخدم لقياس درجة حرارة البخار.
• جهاز نقل الضغط: يستخدم لقياس ضغط البخار.
أجهزة حاسبة التدفق أو أنظمة DCS / PLC: تستخدم لاستقبال إشارات درجة الحرارة والضغط والتدفق وإجراء حسابات التعويض.
7إضافة:
لماذا يتطلب تعويض درجة الحرارة والضغط عند قياس البخار المشبعة أو المفرطة الحرارة
يتطلب تعويض درجة الحرارة والضغط عند قياس البخار المشبوع أو المفرط الحرارة ، أساسا لأن كثافة البخار تختلف بشكل كبير مع درجة الحرارة والضغط.بدون تعويض، يمكن لمقياسات تدفق الدوران قياس تدفق الحجم فقط، ولتحديد التحكم الدقيق في العملية وحساب الطاقة، نحتاج عادة إلى معرفة تدفق الكتلة أو تدفق الحجم القياسي. إليك السبب:
1تغير كثافة البخار
• البخار المشبعة: في الحالة المشبعة، هناك ارتباط صارم بين درجة حرارة وضغط البخار. أي تغيير في درجة الحرارة أو الضغط يؤدي إلى تغيير في الكثافة،لذلك يمكن استخلاص الكثافة عن طريق قياس المعلمومع ذلك، لا يزال من الضروري الحصول على الكثافة في الوقت الحقيقي للتعويض بسبب تغيير ظروف العمل.
• البخار المفرط الحرارة: درجة الحرارة والضغط تختلفان بشكل مستقل، ولا يمكن تحديد الكثافة ببساطة من خلال معيار واحد.من الضروري قياس كل من درجة الحرارة والضغط لحساب كثافة البخار.
2نوع التدفق وهدف القياس
• تدفق الحجم: يقيس مقياس تدفق الدوران بشكل مباشر تدفق الحجم للسائل، أي الحجم عبر القسم المقاس في وحدة الوقت.هذه القيمة لا تعكس مباشرة الكتلة عند درجات حرارة وضغوط مختلفة.
معدل تدفق الكتلة: هذه الكمية أكثر فائدة في التحكم في العملية وحساب الطاقة لأنها تتعلق بالكتلة الفعلية للسائل. عند حساب معدل تدفق الكتلة،يجب أن تستخدم الصيغة:
• تعويض الكثافة: من خلال قياسات درجة الحرارة والضغطيتم حساب الكثافة في الوقت الحقيقي وتعويضها لضمان أن النتيجة المقاسة هي معدل تدفق الكتلة الدقيق أو معدل تدفق الحجم القياسي.
3.احتياجات حساب طاقة البخار
في العديد من التطبيقات الصناعية، وخاصة تلك التي تنطوي على تسخين البخار أو المعدات التي تعمل بالبخار، فإن نقل الطاقة من البخار هو المفتاح.إن إنتالبي (حجم الحرارة) للبخار يرتبط مباشرة بدرجة حرارته وضغطهبدون تعويض، لا يمكن استخدام البيانات المقدمة من مقياس التدفق بدقة لحسابات الطاقة.
• تعويض الوقت الحقيقي يوفر معايير الحالة الحقيقية للبخار لتحقيق ميزان طاقة أكثر دقة والتحكم.
4.التغيرات الديناميكية في ظروف العمل الفعلية
قد تتغير درجة الحرارة والضغط في نظام البخار بمرور الوقت، مثل في ظل ظروف الحمل العالي أو المنخفض، وهذا التقلب سيؤدي إلى تغيير كثافة البخار. لذلك،لضمان قياسات دقيقة، هذه التغيرات تحتاج إلى أن يتم التقاطها وتعويضها ديناميكيا.
الاستنتاج
تعويض درجة الحرارة والضغط ضروري لقياس البخار المشبوع والمتسخ لأنها يمكن أن:
• تدفق الحجم الذي يقاس بواسطة مقياس التدفق المصحح هو تدفق الكتلة.
• يوفر بيانات تدفق البخار أكثر دقة لتحكم العملية.
• ضمان دقة حسابات الطاقة وكفاءة العملية.
من خلال قياس درجة الحرارة والضغط في الوقت الحقيقي ودمج هذه البيانات لحسابات الكثافة، فمن الممكن تعويض التغيرات في كثافة البخار،جعل القياسات أكثر موثوقية ودقة.
الاستنتاج
يستخدم مقياس تدفق الدوران على نطاق واسع في الصناعة بسبب بنيته البسيطة وسهولة الصيانة ومدى التطبيقات الواسع. عند قياس البخار المشبوع والمتسخ،تعويض درجة الحرارة والضغط أمر ضروري لضمان دقة وموثوقية بيانات التدفق.
شكراً لكِ
