تُستخدم عدادات التدفق الكهرومغناطيسي على نطاق واسع في مختلف الصناعات لقياس التدفق بدقة، ولكنها مثل أي أداة تقنية، فهي حساسة للعوامل البيئية. يعد فهم هذه العوامل أمرًا بالغ الأهمية لضمان الأداء الأمثل ومنع الأعطال المحتملة. في هذه المدونة، سنستكشف العوامل البيئية الرئيسية التي يمكن أن تتسبب في أعطال أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي والأسباب الشائعة والنصائح العملية لاستكشاف الأعطال وإصلاحها.
جدول المحتويات
العوامل البيئية الرئيسية التي تؤدي إلى فشل مقياس التدفق الكهرومغناطيسي
1. المجالات المغناطيسية القوية
تعتمد قدرة عدادات التدفق الكهرومغناطيسي على مقاومة المجالات المغناطيسية على التصميم الهيكلي لجهاز الاستشعار. على سبيل المثال، إذا كان مبيت ملف الإثارة الخاص بالمستشعر مصنوعًا من مواد غير مغناطيسية (مثل الألومنيوم أو البلاستيك)، فإن قدرته على مقاومة تداخل المجال المغناطيسي تكون أضعف. أما إذا كان مصنوعًا من الفولاذ، فإنه يكون أقوى. من الناحية العملية، نادرًا ما يكون تداخل المجال المغناطيسي القوي نادرًا، حيث تحرص التركيبات عادةً على تجنب وضع جهاز القياس بالقرب من المجالات المغناطيسية القوية.
2. الموجات الكهرومغناطيسية القوية
يجب أن تتوافق عدادات التدفق الكهرومغناطيسي مع متطلبات التوافق الكهرومغناطيسي، بمعنى أنها يجب أن تعمل بشكل طبيعي في بيئة المجال الكهرومغناطيسي المشع المحددة دون التسبب في تدهور أداء الجهاز أو التسبب في تعطله. لقد واجهنا حالات تداخل من موجات الراديو القوية.
دراسة حالة
في محطة مياه في فوجيان، تم تركيب عدة أجهزة لقياس التدفق الكهرومغناطيسي، وأظهر أحدها تقلبات كبيرة في الإخراج. كشف الفحص في الموقع أن التركيب كان متوافقًا مع المتطلبات، مع وجود مستشعر التدفق والمحول على مسافة 50 مترًا متباعدين عن بعضهما البعض ومتصلين بكابل محمي داخل قناة معدنية. كما كان الجهاز نفسه يعمل بشكل طبيعي. ومع ذلك، تم قياس تداخل الوضع الشائع عند 1.7 فولت. كان الحل المبدئي هو عزل مستشعر التدفق كهربائيًا، مما أدى إلى خفض إشارة الوضع المشترك إلى 0.6 فولت، ولكن لم يتحسن تذبذب الخرج بشكل كبير.
كشف المزيد من التحليل عن وجود برج إرسال لاسلكي قوي قريب جدًا من مقياس التدفق. وللتأكد مما إذا كان مصدر التداخل ناتجًا عن ذلك، تم نقل المحول مؤقتًا إلى موضع يبعد 3 أمتار عن مستشعر التدفق، وتم تخفيض إشارة التداخل في الوضع المشترك إلى أقل من 0.1 مللي فولت. وعلى الرغم من أنها لا تزال مرتفعة إلى حد ما، إلا أن تشغيل الجهاز أصبح طبيعيًا. كان السبب الجذري للخلل هو أنه حتى مع وجود طبقات متعددة من كابلات الإشارة المحمية، لا تزال الموجات الكهرومغناطيسية تدخل إلى الجهاز.
يوضح هذا المثال أنه عندما يكون هناك تداخل كبير في الوضع الشائع بالقرب من تركيب مقياس التدفق الكهرومغناطيسي من النوع المنفصل، يجب اعتبار الموجات الراديوية القوية مصدرًا محتملاً للتداخل أثناء تحليل العطل. كان هذا خطأ نادرًا أثناء مرحلة التشغيل.
3. تيارات الأنابيب الشاردة
عندما يتم تأريض مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي بشكل صحيح، يمكنها تجنب معظم التيارات الشاردة في خط الأنابيب. ومع ذلك، في بعض الأحيان، حتى عند استخدام سلك سميك لربط مستشعر التدفق والتأريض المناسب، قد تظل التيارات الشاردة تؤثر على مقياس التدفق، مما يتطلب تدابير إضافية.
دراسة الحالة 1
في مصنع لصهر الألومنيوم في شاندونغ، تم استخدام مقياس كهرومغناطيسي DN80 لقياس الطين القلوي. كان جهاز استشعار التدفق مزودًا بحلقات تأريض مثبتة في كلا الطرفين، وتم تأريض جهاز الاستشعار بشكل صحيح. ومع ذلك، لم يعمل الجهاز بشكل صحيح حتى تم نقله لمسافة مترين، وتم تركيب نقطة تأريض ثانية لعزل التيار الشارد.
بعد تشغيل المقياس لبعض الوقت، عادت تذبذبات إشارة الخرج للظهور مرة أخرى. بعد استبعاد احتمال وجود تذبذبات في التدفق والتأكد من أن العداد نفسه في حالة جيدة، كان يُعتقد في البداية أن العداد كان معطلاً. بعد مراقبة الوضع لعدة أيام، تبين أن تذبذبات الإخراج لم تحدث إلا أثناء النوبة النهارية. أدى هذا الدليل إلى اكتشاف أن العطل ناتج عن اللحام الكهربائي الذي تم إجراؤه على خط الأنابيب نفسه، بعيدًا عن مستشعر التدفق الكهرومغناطيسي.
دراسة حالة 2
في أحد مرافق المياه في تشجيانغ، تم تركيب عدادين للتدفق الكهرومغناطيسي DN900. كان أحدهما يعمل بشكل طبيعي، بينما شهد الآخر تذبذبات تصل إلى 50% FS كل ساعة إلى ساعتين. اعتقد المستخدم أن كلا العدادين كان لهما ظروف تشغيل متشابهة وأن العطل ناتج عن العداد نفسه. كشفت عمليات الفحص في الموقع أنه تم تركيب قسمين بطول 0.5 متر من الأنابيب الفولاذية المبطنة بالأسمنت وغير المؤرضة جيدًا في أعلى وأسفل مستشعر التدفق مباشرةً، ثم تم تركيب أنابيب فولاذية مبطنة بالأسمنت. كانت التوصيلات الكهربائية والتأريض كلها صحيحة، وتم استبعاد نبض تدفق خط الأنابيب.
كانت المسافة بين المحول وجهاز الاستشعار حوالي 10 أمتار. وكان بالقرب من المحول محول ثلاثي الأطوار تبلغ قدرته عدة مئات من كيلو فولت أمبير، ويقع على بعد مترين من المحول و8 أمتار من جهاز الاستشعار.
تم تحليل العطل باحتمالين: (1) التداخل من المجال المغناطيسي للمحول عالي الطاقة، و(2) التداخل من التيارات الشاردة في خط الأنابيب. وللتحقق مما إذا كانت المشكلة ناتجة عن تداخل المجال المغناطيسي، تم إيقاف تشغيل المحول، ولكن نظرًا لتعقيد إغلاق المحول، تم اعتماد نهج من خطوتين. كانت الخطوة الأولى هي التحقق من تداخل التيار الشارد في خط الأنابيب. وبدون تطبيق تيار الإثارة، تم قياس الجهد بين القطبين ووجد أنه جهد تيار متردد مشوه بقيمة ذروة إلى ذروة تبلغ 1 فولت. وهذا يؤكد أن المقياس تأثر بالتيارات الشاردة، على الرغم من أن التأريض كان في مكانه الصحيح.
وتمثل الحل في عزل مستشعر التدفق الكهرومغناطيسي كهربائيًا، إلى جانب قسمي الأنبوب الفولاذي القصيرين، عن خط الأنابيب، مما يضمن أن يكون مستشعر التدفق في نفس الجهد الكهربائي للسائل. بعد هذا التعديل، بدأ المقياس يعمل بشكل طبيعي، مما أدى إلى التخلص من تأثير المجال المغناطيسي للمحول. تم قياس تيار التداخل عند 60mAAC، مع تدفق التيار إلى أعلى التيار من مستشعر التدفق.
يمكن تطبيق هذا الحل أيضًا على خطوط الأنابيب ذات تيارات الحماية الكاثودية، حيث يعمل كطريقة للتخلص من تداخل تيار خط الأنابيب.
4. التغييرات المحتملة الأرضية
يمكن أن تؤثر التغيرات في الجهد الأرضي على قياسات التدفق. على سبيل المثال، يمكن أن تتسبب انخفاضات الجهد على خطوط التأريض بسبب المعدات الأخرى في حدوث تغيرات في الجهد الأرضي لمقياس التدفق الكهرومغناطيسي، مما قد يتداخل مع القياسات، خاصةً عندما يكون هناك تداخل كبير في الوضع المشترك.
5. دخول الرطوبة
غالبًا ما يتم تركيب عدادات التدفق الكهرومغناطيسي المستخدمة في صناعات إمدادات المياه والصرف الصحي في حفر العدادات تحت مستوى سطح الأرض، والتي يمكن أن تكون مغمورة بمياه الأمطار التي لم يتم تصريفها أو حتى تركها مغمورة لفترات طويلة. حتى عندما تكون الضميمة ذات تصنيف حماية IP67 (محكم الغبار والغمر قصير المدى) أو IP68 (محكم الغبار والغمر المستمر)، يمكن أن تدخل الرطوبة في كثير من الأحيان بسبب حشيات الصندوق الطرفي غير محكمة الغلق، أو حلقات الإغلاق غير المثبتة بشكل صحيح، أو عدم تطابق أقطار الكابلات الخارجية.
بالنسبة لمستشعرات التدفق المثبتة على الأرض، إذا لم يكن غطاء الصندوق الطرفي محكم الغلق بشكل صحيح، يمكن أن تنجذب الرطوبة من خلال تغيرات درجة الحرارة، مما يؤدي إلى التكثيف. إذا كان مدخل كابل الصندوق الطرفي غير محكم الإغلاق بشكل صحيح، يمكن أن يدخل الماء والرطوبة بسهولة. هذه الأنواع من المشكلات شائعة.
في البناء، يتم أحيانًا قطع الكابلات عن طريق الخطأ ثم إعادة توصيلها باستخدام شريط لاصق. قد لا تتسبب هذه المشكلة في حدوث عطل أثناء التشغيل الأولي، ولكن مع مرور الوقت، ومع تلف الشريط اللاصق، يمكن أن تتدهور الرطوبة مما يقلل من عزل الكابلات.
يمكن أن يقلل دخول الماء والرطوبة في الصندوق الطرفي من قوة العزل ومقاومة العزل، مما يتسبب في عدم إخراج حلقة إشارة التدفق أي إشارة تدفق، وقد تتعرض حلقة ملف الإثارة لانحراف أو عدم استقرار في نقطة الصفر. في مثل هذه الحالات، يمكن استخدام السيليكون أو مواد منع التسرب الأخرى لإغلاق نقاط التوصيل.
يمكن أيضًا أن تسحب العلب الواقية لملف الإثارة غير المحكم الإغلاق الرطوبة بسبب تأثير التنفس. إذا كانت درجة حرارة السائل أقل من درجة حرارة الغرفة، يمكن أن يتشكل التكثيف على الجدار الخارجي لأنبوب القياس، ويمكن أن يتشكل الصقيع إذا كانت درجة الحرارة أقل من 0 درجة مئوية، مما يتسبب في حدوث قصر في حلقة إشارة التدفق ويجعلها غير فعالة.
دراسة حالة
في محطة مياه في كايفنغ، يقيس أحد مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي DN200 المياه من النهر الأصفر، بينما يقيس مقياس آخر DN900 المياه الجوفية. تم توصيل مقياسين للتدفق DN1000 بالتوازي لقياس المياه النهائية. بعد عامين من التشغيل العادي، اكتُشف أن تدفق المياه النهائية الخارجة كان أعلى من التدفق الداخل بمقدار 10%-15%. عند الفحص، لم يلاحظ أي خلل في تشغيل العداد. تم إجراء اختبار مقارنة باستخدام مقياس تدفق محمول بالموجات فوق الصوتية، وتبين أن إشارة الخرج من عدادي تدفق المياه النهائية كانت أعلى من المتوقع. عندما تم فحص نقاط الصفر، أظهرت انحرافًا كبيرًا. استنادًا إلى الخبرة، تم الحكم على أن العطل كان على الأرجح بسبب دخول المياه إلى الصندوق الطرفي أو الرطوبة التي تؤثر على ملف الإثارة، مما أدى إلى انخفاض العزل.
بعد مسح الرطوبة واستخدام مجفف الشعر لتجفيف الصندوق الطرفي، تمت استعادة المقاومة الأرضية لحلقة ملف الإثارة من 5-6 ميجاوات إلى عدة عشرات من الميجاوات، وعاد الانحراف عند نقطة الصفر إلى وضعه الطبيعي.
كان سبب العطل هو أن العزل المنخفض لحلقة ملف الإثارة خلق مقاومة عزل كبيرة ومقاومة داخلية للإشارة، مما تسبب في حدوث تداخل كبير في الوضع الشائع. لم يتمكن مضخم الواجهة الأمامية للمحول من كبح هذا التداخل، مما أدى إلى حدوث انزياح في نقطة الصفر للمحول.
الخاتمة
على الرغم من أن أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي موثوقة للغاية في مجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية، إلا أنها قد تكون عرضة للعوامل البيئية التي تؤثر على أدائها. يمكن أن تؤدي المشكلات الرئيسية مثل المجالات المغناطيسية القوية، والتداخل الكهرومغناطيسي، والتيارات الشاردة في خطوط الأنابيب، والتغيرات في الجهد الأرضي، ودخول الرطوبة إلى خلل أو قياسات غير دقيقة إذا لم تتم إدارتها بشكل صحيح.
تُعد ممارسات التركيب الفعالة، مثل ضمان التأريض المناسب، واستخدام التدريع للموجات الكهرومغناطيسية، وإحكام إغلاق الموصلات ضد الرطوبة، أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على دقة المقياس وطول عمره. من خلال فهم هذه التأثيرات البيئية والتخفيف من حدتها، يمكن للمستخدمين تقليل احتمالية حدوث أعطال تشغيلية بشكل كبير وضمان قياسات تدفق متسقة وموثوقة في الظروف الصعبة.
اترك تعليقاً