استكشاف أخطاء أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي وإصلاحها: تأثير الملوثات الغازية والصلبة - دراسات حالة

تُستخدم مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية لدقتها وموثوقيتها، ولكن يمكن أن يتأثر أداؤها بعوامل مثل فقاعات الغاز وتراكم الرواسب ورواسب الجسيمات الصلبة. يمكن أن تؤدي هذه المشكلات إلى قراءات غير مستقرة، أو انخفاض دقة القياس، أو حتى تعطل الجهاز بمرور الوقت. تحلل هذه المقالة التحديات النموذجية التي تواجهها أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي، مدعومة بدراسات حالة، وتقدم رؤى وحلولاً احترافية للحفاظ على التشغيل الدقيق والموثوق في ظل الظروف الصعبة.

جدول المحتويات

السوائل التي تحتوي على غازات

إن وجود الغازات الذائبة في السوائل لا يؤثر على قياس التدفق، ولكن الغازات الحرة (أي فقاعات الغاز) يمكن أن تؤثر على القياسات وقد تسبب أعطالًا. هناك ثلاثة مصادر رئيسية للغازات الحرة في خط أنابيب سائل:

لم يتم تطهير الهواء بالكامل من خط الأنابيب.
الهواء أو الغاز الذي يتم سحبه من خارج نظام خط الأنابيب.
الغازات الذائبة التي تتحول إلى فقاعات غازية حرة.

في الصناعات التحويلية، غالبًا ما يتذبذب ضغط ودرجة حرارة السوائل في خطوط الأنابيب. عندما ينخفض الضغط أو ترتفع درجة الحرارة، يمكن أن تتحول الغازات الذائبة إلى فقاعات غازية حرة. على سبيل المثال، عندما يظل سائل أقل من درجة حرارة الغرفة ثابتًا في خط الأنابيب لفترة من الوقت (مثل أثناء الإغلاق)، قد يتحول الهواء المذاب إلى فقاعات غازية. وعلى العكس من ذلك، عندما يبقى سائل أعلى من درجة حرارة الغرفة في خط أنابيب مغلق ويبرد تدريجيًا، يمكن أن يخلق ظروف تفريغ محلية، مما يؤدي إلى تكوين فقاعات غازية من الهواء المذاب أو التبخير.

وغالبًا ما تتسبب فقاعات الغاز هذه في تدفق غير مستقر في مرحلة بدء تشغيل العملية عند إعادة تشغيل النظام. ويمكن أن يظهر ذلك على شكل تذبذب في التدفق، ولكن عادة ما يستقر النظام بعد التشغيل لفترة من الوقت. بالإضافة إلى ذلك، عندما يكون صمام التحكم مغلقًا تقريبًا، قد يميل السائل إلى التبخير، مما يؤدي إلى تكوين فقاعات.

انقر هنا لعرض تفاصيل مشكلات مقياس التدفق الكهرومغناطيسي الناجمة عن احتباس الغاز أو ابتلاع الغاز في خطوط الأنابيب.

السوائل التي تحتوي على أطوار صلبة

قد تتسبب السوائل التي تحتوي على جسيمات صلبة، مثل المساحيق أو المواد الحبيبية أو الألياف، في العديد من المشكلات:

ضوضاء الطين.
تلوث سطح القطب الكهربائي.
طبقات ترسيب موصلة أو عازلة على الأقطاب أو البطانات.
تآكل أو ترسب على البطانة، مما يغير من منطقة التدفق.

دراسة حالة: تأثير الدائرة القصيرة الموصلة للترسبات الموصلة

إذا ترسبت مواد موصلة على سطح البطانة العازلة لمقياس التدفق الكهرومغناطيسي، فإن إشارة قياس التدفق ستحدث دائرة قصيرة، مما يتسبب في تعطل الجهاز. ونظرًا لأن المواد الموصلة تتراكم تدريجيًا بمرور الوقت، فإن هذا العطل لا يحدث عادةً أثناء التشغيل ولكن بعد فترة من التشغيل.

استخدمت ورشة أدوات مصنع محركات الديزل في مصنع محركات الديزل مقياس تدفق كهرومغناطيسي DN80 مم لقياس تدفق إلكتروليت الملح المشبع والتحكم فيه لتحسين كفاءة القطع في عملية كهروكيميائية. في البداية، عملت الأداة بشكل جيد. ومع ذلك، بعد شهرين من الاستخدام المتقطع، بدأ قياس التدفق في الانخفاض حتى اقتربت الإشارة من الصفر. عند الفحص، تم العثور على طبقة رقيقة من الصدأ الأصفر على سطح البطانة العازلة. بعد التنظيف، عادت الأداة إلى التشغيل الطبيعي. كان الصدأ الأصفر ناتجًا عن ترسب كمية كبيرة من أكسيد الحديد من الإلكتروليت.

وقد لوحظ هذا العطل بعد تشغيل النظام لفترة من الوقت. على الرغم من أنه ليس عطلًا شائعًا، إلا أن هذا النوع من تأثير الدائرة القصيرة يمكن أن يحدث أيضًا إذا كان هناك تآكل شديد في خطوط الأنابيب المعدنية، مما يؤدي إلى ترسب الصدأ. إذا بدأ مقياس التدفق في إظهار قراءات طبيعية ثم انخفضت تدريجيًا بمرور الوقت، فيجب اعتبار هذا النوع من الأعطال سببًا محتملاً.

دراسة حالة: مشكلات الرواسب في أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي

في محطة معالجة المياه في شانغهاي، يتم ضخ المياه الخام من نهر هوانغبو على بعد حوالي 30 كيلومترًا في أعلى النهر إلى المحطة من خلال خطي أنابيب DN600 مم. في عام 1991، بدأت المحطة في استخدام مقياسين للتدفق الكهرومغناطيسي DN600 مم لقياس تدفق المياه، وكان كل شيء يعمل بشكل طبيعي. ومع ذلك، بحلول عام 1993، بدأت قراءات التدفق تظهر انخفاضًا. وبعد إزالة الأعطال في الأجزاء المفتوحة من الجهاز، اشتبه في وجود مشكلة في مقياس التدفق. في عام 1997، أتيحت فرصة لفحص الحالة الداخلية لمقياس التدفق، وتبين أن الرواسب قد تراكمت على الجدران الداخلية لأنبوب القياس، حيث تجاوزت سماكة الطبقة الأكثر سمكًا 10 مم. كانت أسطح القطب الكهربائي مغطاة أيضًا بالرواسب، متداخلة مع الرواسب المحيطة. بعد التنظيف، عاد مقياس التدفق للعمل بشكل طبيعي مرة أخرى.

تسلط هذه الحالة الضوء على أنه في أنظمة قياس المياه الخام، ستتراكم الرواسب حتمًا على الجدران الداخلية لأنبوب القياس بمرور الوقت. ويعتمد تأثيرها على قياس التدفق على مدة التشغيل. في هذه الحالة، تسبب تراكم الرواسب بعد ثلاث سنوات في انخفاض ملحوظ في دقة قياس التدفق. لذلك، يجب تنظيف مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية المستخدمة لقياس المياه الخام من الأنهار والبحيرات بانتظام. كما أن مقاييس التدفق الأخرى، مثل مقاييس التدفق بالموجات فوق الصوتية والفنتوري، تواجه أيضًا انخفاضًا في مساحة التدفق بسبب تراكم الرواسب، مما قد يؤثر على دقة القياس. في هذه الحالة، أدت الرواسب التي يبلغ سمكها 10 مم في أنبوب DN600 مم إلى تباين في قراءات التدفق بمقدار 1.2%-2.5%.