أحد أهم أنواع عدادات التدفق في هذه القطاعات هو مقياس التدفق الحجمي. كما يوحي اسمها، تقيس هذه العدادات حجم السائل الذي يمر من خلالها، مما يوفر بيانات دقيقة وموثوقة للتطبيقات الصناعية المختلفة. في منشور المدونة هذا، سوف نتعمق في مقاييس التدفق الحجمياستكشاف ما هو التدفق الحجمي، والأنواع المختلفة لمقاييس التدفق الحجمي، وكيفية عملها، وكيفية اختيار المقياس المناسب لاحتياجاتك.
جدول المحتويات
ما هو التدفق الحجمي؟
يشير التدفق الحجمي إلى حجم السائل الذي يمر عبر أنبوب أو قناة أو قناة أخرى خلال فترة زمنية معينة. ويقاس عادةً بوحدات مثل لتر في الدقيقة (LPM) أو متر مكعب في الساعة (m³/h) أو جالون في الدقيقة (GPM). يعد قياس التدفق الحجمي أمرًا بالغ الأهمية في الصناعات التي يكون فيها الحفاظ على كمية دقيقة من السوائل ضروريًا لضمان الأداء الأمثل وجودة المنتج.
لا يأخذ التدفق الحجمي في الاعتبار ضغط المائع أو درجة حرارته؛ فهو يركز فقط على حجم المائع الذي يتحرك عبر منطقة محددة خلال فترة زمنية محددة. وهذا يجعله مختلفًا عن الأنواع الأخرى من قياس السريان التي قد تركز على التدفق الكتلي أو السرعة أو فروق الضغط.
منشور له صلة بالموضوع: فهم معدل التدفق الكتلي ومعدل التدفق الحجمي
ما هي مقاييس التدفق الحجمي؟
A مقياس التدفق الحجمي هو جهاز يستخدم لقياس حجم السائل (سائل أو غاز) أثناء تدفقه عبر أنبوب أو قناة. تقيس هذه العدادات مباشرة حجم السائل الذي يمر عبر المقياس عن طريق التقاط وإزاحة حجم معروف خلال كل دورة قياس. أثناء تدفق السائل عبر الجهاز، يسجل المقياس الإزاحة ويستخدمها لحساب معدل التدفق.
الميزة الرئيسية لمقاييس التدفق الحجمي هي الدقة. ونظرًا لأنها تقيس الحجم الفعلي للسائل، يمكنها توفير نتائج موثوقة ومتسقة للغاية. وهذا أمر ضروري للتطبيقات التي تكون فيها الدقة أمرًا بالغ الأهمية، مثل صناعة الأغذية والمشروبات، والمعالجة الكيميائية، وتصنيع الأدوية.
غالبًا ما يتم تفضيل مقاييس التدفق الحجمي على الأنواع الأخرى من مقاييس التدفق (مثل مقاييس السرعة أو مقاييس التدفق الكتلي) لأنها توفر قياسًا مباشرًا للحجم، مما يسهل معايرتها وصيانتها.
أنواع مقاييس التدفق الحجمي ومبادئ عملها
هناك عدة أنواع من مقاييس التدفق الحجمي، ولكل منها مبدأ عمل وتطبيقات فريدة من نوعها. وتشمل هذه الأنواع ما يلي مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي, مقاييس التدفق التوربيني, مقاييس تدفق الإزاحة الموجبة, مقاييس التدفق الدواميو مقاييس التدفق بالموجات فوق الصوتية. دعنا نستكشف كيفية عمل كل منها وما الذي يجعلها مناسبة للتطبيقات المختلفة.
1. مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي
مبدأ العمل:
تعمل عدادات التدفق الكهرومغناطيسي على مبدأ قانون فاراداي للحث الذي ينص على أن الجهد يُستحث عندما يتحرك موصل خلال مجال مغناطيسي. وفي حالة مقياس التدفق الكهرومغناطيسي، يعمل السائل كموصل. يولد المقياس مجالًا مغناطيسيًا في أنبوب التدفق، وعندما يتدفق السائل الموصل (مثل الماء أو الطين أو المواد الكيميائية) من خلاله، يتم حث جهد كهربي. يتناسب هذا الجهد طرديًا مع معدل التدفق، ويقيسه مقياس التدفق لحساب التدفق الحجمي.
المزايا:
- دقة عالية للسوائل الموصلة.
- لا توجد أجزاء متحركة، مما يقلل من البلى والتلف ومتطلبات الصيانة.
- يعمل بشكل جيد مع السوائل المتسخة أو الكاشطة.
- مناسبة لمجموعة واسعة من الصناعات مثل معالجة المياه والأغذية والمشروبات والمعالجة الكيميائية.
القيود:
- يتطلب أن يكون السائل موصلًا (مثل الماء أو الأحماض أو الملاط).
الميزات:
- بطانة PU أو PFA أو ETFE أو FEP: مقاومة ممتازة للمواد الكيميائية والتآكل
- مجموعة واسعة من مواد القطب الكهربائي
- يمكن تخصيص الألوان والمظهر حسب الطلب
- متوفر أيضًا في تركيبات خاصة بالعميل
- لا توجد أجزاء متحركة، لا يوجد تآكل، لا يوجد فقدان للضغط
- قياس موثوق به بدقة ثابتة
2. أجهزة قياس التدفق التوربيني
مبدأ العمل:
تقيس عدادات التدفق التوربينية معدل التدفق من خلال الكشف عن سرعة دوران التوربينات الموضوعة في مسار تدفق السائل. عندما يمر السائل عبر المقياس، يتسبب ذلك في دوران ريش التوربين. تتناسب السرعة التي يدور بها التوربين تناسبًا طرديًا مع سرعة السائل، ومن خلال معرفة مساحة المقطع العرضي للأنبوب وسرعة دوران التوربينات، يمكن حساب معدل التدفق الحجمي.
المزايا:
- دقة عالية للسوائل النظيفة منخفضة اللزوجة.
- مثالية للتطبيقات في مجالات النفط والغاز والأدوية والصناعات الغذائية.
- تصميم بسيط نسبيًا وفعال من حيث التكلفة للعديد من التطبيقات.
القيود:
- غير مناسب للسوائل عالية اللزوجة أو الملاط بسبب خطر تلف التوربينات.
- يمكن أن تتأثر الدقة بالتغيرات في درجة حرارة السائل أو ضغطه.
الميزات:
- مصممة خصيصاً للاستخدامات ذات التدفق المنخفض
- يمكن تخصيص الألوان والمظهر حسب الطلب
- متوفر أيضًا في تركيبات خاصة بالعميل
- تتوفر الإنجليزية والإسبانية والفرنسية ولغات أخرى عند الطلب لشاشات LCD.
- تتم معايرة كل مقياس تدفق وتعيين رقم تسلسلي فريد يتوافق مع جميع بيانات المعايرة.
3. مقاييس تدفق الإزاحة الإيجابية
مبدأ العمل:
تعمل مقاييس التدفق بالإزاحة الموجبة عن طريق التقاط حجم معلوم من السائل وحساب عدد مرات إزاحة هذا الحجم أثناء تدفق السائل عبر المقياس. تستخدم هذه المقاييس عادةً غرفًا أو مكابس تملأ وتفرغ بالسائل مع كل دورة، مما يسمح للمقياس بقياس التدفق الحجمي مباشرةً.
تشمل بعض الأنواع الشائعة من عدادات التدفق بالإزاحة الموجبة عدادات المكبس الدوارة، وعدادات التروس، وعدادات الحجاب الحاجز. يتضمن كل تصميم آلية تحبس حجمًا دقيقًا من السائل وتقيس عدد مرات إزاحة هذا الحجم لحساب معدل التدفق.
المزايا:
- دقيقة للغاية، خاصة بالنسبة لمعدلات التدفق المنخفضة.
- يقيس التدفق الحجمي الحقيقي، بغض النظر عن خصائص المائع مثل الضغط أو درجة الحرارة أو اللزوجة.
- يمكنها التعامل مع مجموعة متنوعة من السوائل، بما في ذلك الزيوت والمواد الكيميائية والسوائل عالية اللزوجة.
القيود:
- الأجزاء الميكانيكية التي يمكن أن تتآكل مع مرور الوقت، مما يؤدي إلى الحاجة إلى الصيانة الدورية.
- ليست مثالية لمعدلات التدفق العالية جداً أو للسوائل ذات المواد الصلبة العالقة.
الميزات:
- دقة عالية تصل إلى ± 0.1 ± 0.%، وضغط معالجة عالٍ يصل إلى 110 بار (1595 رطل لكل بوصة مربعة)
- مستقر في الجري بصوت منخفض
- أداء جيد ضد التداخل وعمر خدمة طويل
- قابلية تطبيق قوية لتغيرات اللزوجة
- متوفرة أيضًا في التركيبات الخاصة بالعميل
- تتم معايرة كل مقياس تدفق وتعيين رقم تسلسلي فريد يتوافق مع جميع بيانات المعايرة.
4. أجهزة قياس التدفق الدوامي
مبدأ العمل:
تعمل مقاييس السريان الدوامي على مبدأ شارع الدوامة الدوامة Kármán، حيث يقوم السائل الذي يمر فوق جسم مخادع (عائق أسطواني أو مستطيل في مسار السريان) بإنشاء دوامات على جانبي الجسم. يتناسب تردد تسليط الدوامة مع سرعة السريان. ومن خلال قياس تردد الدوامات، يمكن للمقياس حساب معدل السريان الحجمي للسائل.
وغالبًا ما تستخدم هذه العدادات مستشعرات مثل البلورات الكهرضغطية أو محولات الطاقة فوق الصوتية لاكتشاف الدوامات وتحويل البيانات إلى قياس دقيق للتدفق.
المزايا:
- يمكن قياس كل من السوائل والغازات.
- لا توجد أجزاء متحركة، مما يجعلها منخفضة الصيانة.
- يعمل بشكل جيد للتدفق النظيف والمستقر مع السوائل ذات اللزوجة المنخفضة إلى المتوسطة نسبياً.
- مناسب لمجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية مثل مراقبة تدفق البخار والغاز والسوائل.
القيود:
- ليست مثالية لمعدلات التدفق المنخفضة بسبب صعوبة اكتشاف تردد الدوامة.
- يمكن أن يتأثر بالتغيرات في لزوجة المائع أو كثافته.
الميزات:
- للاستخدامات ذات درجات الحرارة العالية حتى +400 درجة مئوية / +750 درجة فهرنهايت
- يمكن تخصيص الألوان والمظهر حسب الطلب
- متوفر أيضًا في تركيبات خاصة بالعميل
- تتوفر الإنجليزية والإسبانية والفرنسية ولغات أخرى عند الطلب لشاشات LCD.
- تتم معايرة كل مقياس تدفق وتعيين رقم تسلسلي فريد يتوافق مع جميع بيانات المعايرة.
5. أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية
مبدأ العمل:
تستخدم أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية الموجات الصوتية لقياس تدفق السوائل. هناك نوعان رئيسيان: وقت العبور و دوبلر أجهزة قياس بالموجات فوق الصوتية.
- عدادات وقت العبور بالموجات فوق الصوتية تعمل عن طريق إرسال إشارات فوق صوتية في أعلى المائع وأسفله عبر المائع. يُستخدم الفرق في الوقت الذي تستغرقه الموجات الصوتية في كل اتجاه لحساب سرعة التدفق، ومن هنا يُشتق معدل التدفق الحجمي.
- مقاييس دوبلر بالموجات فوق الصوتية قياس الانزياح الترددي للموجات الصوتية المنعكسة عن الجسيمات أو الفقاعات في المائع. يوفر هذا التحول بيانات عن سرعة التدفق ويتيح حساب معدل التدفق.
المزايا:
- لا توجد أجزاء متحركة، لذا فهي لا تحتاج إلى صيانة تقريباً.
- غير متطفلة، حيث يمكن تركيبها خارجياً على الأنبوب.
- مناسبة لمجموعة كبيرة من السوائل، بما في ذلك السوائل النظيفة والمتسخة والعجائن والغازات.
- دقيقة للغاية، خاصة في تطبيقات مثل معالجة المياه وخطوط أنابيب الغاز والمصانع الكيميائية.
القيود:
- تتطلب مقاييس زمن العبور سائلًا نظيفًا ومتجانسًا للحصول على قراءات دقيقة.
- يمكن أن تكون أغلى من الأنواع الأخرى من مقاييس التدفق.
- مقيدة بحجم الأنبوب وسُمك الجدار في بعض الحالات.
كيفية اختيار مقياس التدفق الحجمي المناسب
يعتمد اختيار مقياس التدفق الحجمي المناسب على عدة عوامل، بما في ذلك خصائص المائع والدقة المطلوبة وبيئة التشغيل والاستخدام المحدد. فيما يلي بعض الاعتبارات الرئيسية لمساعدتك في اختيار أفضل مقياس تدفق لاحتياجاتك.
1. نوع السائل وخصائصه
- اللزوجة: قد لا تتدفق السوائل عالية اللزوجة بسهولة من خلال عدادات معينة مثل العدادات التوربينية أو الدوامة. مقاييس تدفق الإزاحة الموجبةومع ذلك، فهي مثالية لمثل هذه السوائل.
- التوصيلية: لـ مقاييس التدفق الكهرومغناطيسييجب أن يكون السائل موصلًا (مثل الماء أو الأحماض). أما السوائل غير الموصلة فتتطلب نوعًا مختلفًا من مقاييس التدفق.
- المواد الصلبة العالقة: إذا كان السائل يحتوي على جسيمات أو مواد صلبة، فإن مقياس تدفق الإزاحة الإيجابية أو مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية (حسب الطبيعة الصلبة) سيكون خيارًا أفضل.
2. نطاق التدفق
- إذا كنت بحاجة إلى قياس كل من معدلات التدفق المنخفضة جدًا والمرتفعة جدًا، فاختر مقياس تدفق ذي نطاق تدفق واسع، مثل مقاييس الموجات فوق الصوتية.
3. متطلبات الدقة
- للتطبيقات التي تتطلب دقة عالية, مقاييس تدفق الإزاحة الموجبة غالبًا ما تكون الخيار الأفضل نظرًا لقياسها الحجمي المباشر. بالنسبة للاحتياجات الأقل دقة، فإن الدوامة أو التوربينات قد يكفي العداد.
4. الصيانة والمتانة
- إذا كنت تبحث عن حل قليل الصيانة، ففكر في الدوامة, بالموجات فوق الصوتيةأو مقياس التدفق الكهرومغناطيسي، وجميعها لا تحتوي على أجزاء متحركة.
- بالنسبة للظروف القاسية أو التعامل مع السوائل، قد تكون عدادات الإزاحة الموجبة أو العدادات التوربينية أفضل، ولكن ضع في اعتبارك أن مكوناتها الميكانيكية قد تتطلب صيانة مع مرور الوقت.
5. بيئة التطبيق
- ضغط التشغيل ودرجة الحرارة: تأكد من أن مقياس التدفق المختار يمكنه التعامل مع نطاقات درجة الحرارة والضغط النموذجية للمعالجة الخاصة بك.
- مساحة التركيب: قد تكون بعض عدادات التدفق، مثل الموجات فوق الصوتية أو الكهرومغناطيسية، أكثر ملاءمة لمساحات التركيب الضيقة حيث يمكن تركيبها خارجيًا في بعض الأحيان.
تعد مقاييس التدفق الحجمي أدوات لا غنى عنها للعديد من الصناعات، حيث توفر قياسات دقيقة وموثوقة لتدفق السوائل. سواء أكنت تتعامل مع الماء أو المواد الكيميائية أو الزيوت أو الغازات، فإن اختيار النوع المناسب من مقاييس التدفق الحجمي - سواء كان الكهرومغناطيسية, التوربينات, الإزاحة الإيجابية, الدوامةأو مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية-يعتمد على فهم الخصائص الفريدة للاستخدام والسائل الخاص بك.
من خلال النظر بعناية في خصائص السوائل ونطاق التدفق ومتطلبات الدقة والظروف البيئية، يمكنك اختيار أفضل مقياس تدفق حجمي لضمان الأداء الأمثل والكفاءة وطول العمر الافتراضي في عملياتك.
اترك تعليقاً