نظرة عامة

مقياس التدفق الذكي بالدوامة الدوّارة هو جهاز جديد لقياس تدفّق الغاز طورته وابتكرته شركتنا. يجمع هذا المقياس بين وظائف قياس التدفّق ودرجة الحرارة والضغط، ويتيح التعويض التلقائي لدرجة الحرارة والضغط ومعامل الانضغاط، وهو جهاز مثالي لقياس الغاز في صناعات البترول والكيمياء والطاقة والمعادن وغيرها.

ميزات المنتج

1. لا توجد أجزاء ميكانيكية متحركة، ولا تتعرض للتآكل بسهولة، وتعمل بثبات وموثوقية، وتمتاز بعمر افتراضي طويل، ولا تحتاج إلى صيانة خاصة أثناء التشغيل طويل الأجل؛

2. يعتمد على رقاقة كمبيوتر 16 بت، ذات درجة تكامل عالية، وحجم صغير، وأداء ممتاز، ووظائف قوية للجهاز بأكمله؛

3. مقياس التدفق الذكي يجمع بين مجس التدفق والمعالج الدقيق وحساسات الضغط والحرارة في جهاز واحد، ويستخدم تصميمًا مدمجًا داخليًا يجعل الهيكل أكثر كثافة، ويمكنه قياس تدفق السوائل وضغطها ودرجة حرارتها مباشرةً، كما أنه يتابع تلقائيًا ويعوض عن معاملات التصحيح والانضغاط في الوقت الحقيقي.

4. يُمكن لتقنية الكشف المزدوج أن تُحسّن بشكل فعّال شدة إشارة الكشف، وتُخفّض التداخل الناجم عن اهتزاز الأنابيب؛

5. اعتماد تقنية ذكية متقدمة محليًا للوقاية من الزلازل، مما يحد بفعالية من الإشارات التداخلية الناجمة عن الاهتزازات والتقلبات الضغطية؛

6. يُستخدم شاشة عرض بنظام المصفوفة الصينية، تتيح عرضًا لعدد كبير من الخانات، وتقدم قراءة مباشرة وسهلة، ويمكنها عرض مباشرةً التدفق الحجمي في حالة التشغيل، والتدفق الحجمي في الحالة القياسية، والكمية الإجمالية، بالإضافة إلى معلمات مثل ضغط الوسط ودرجة حرارته؛

7. تستخدم تقنية EEPROM، مما يجعل ضبط المعلمات سهلًا، ويمكن حفظها بشكل دائم، كما يمكن تخزين البيانات التاريخية لمدة تصل إلى سنة واحدة؛

8. يمكن للمحول إخراج نبضات ترددية وإشارة تناظرية بقياس 4 إلى 20 مللي أمبير، ويحتوي على واجهة RS485، ويمكنه الاتصال مباشرة بالكمبيوتر الدقيق، مع مسافة نقل تصل إلى 1.2 كيلومتر؛

9. إخراج إنذار لعدة معلمات فيزيائية، يمكن للمستخدم اختيار أي منها حسب الرغبة؛

10. يمكن تدوير رأس عداد التدفق بزاوية 360 درجة، وهو سهل التركيب والاستخدام؛

11. إشارات الضغط ودرجة الحرارة هي طريقة إدخال للمستشعرات، وتتميز بقابلية التبديل بينها؛

12. استهلاك الطاقة المنخفض للجهاز كله، يمكن تشغيله ببطارية داخلية أو بتوصيله بمصدر طاقة خارجي.

الاستخدام الرئيسي

يمكن استخدام مقياس التدفق الذكي بالدوران الحلزوني على نطاق واسع في قياس تدفقات الغازات المختلفة في صناعات النفط والكيمياء والطاقة والمعادن وتوزيع الغاز الطبيعي في المدن، وهو منتج مميز حالياً لقياس وتداول الغاز الطبيعي في حقول النفط والمدن.

الهيكل والمبادئ العملية

هيكل مقياس التدفق

يتكون مقياس التدفق من السبعة أجزاء الأساسية التالية (الشكل 1):

1. جسم حدوث الدوامة

مصنوع من سبائك الألومنيوم، ويحتوي على شفرات لولبية بزاوية معينة، مثبتة في الجزء الأمامي من القسم المتقلص للغلاف، مما يجبر السائل على توليد تدفق دوّار قوي.

2. الهيكل

يحتوي على شفة ويتميز بمسار سائل ذي شكل معين. واعتمادًا على ضغط التشغيل المختلف، يمكن استخدام سبائك الألومنيوم المصبوبة أو الفولاذ المقاوم للصدأ كمواد للهيكل.

3. عداد التدفق الذكي مع جهاز حساب التراكم (يرجى الاطلاع على المخطط في الشكل 3)

يتكون من قناة تناظرية للاستشعار بدرجة الحرارة والضغط، وقناة رقمية للاستشعار بالتدفق، بالإضافة إلى وحدة معالجة دقيقة، ودائرة تشغيل شاشة الكريستال السائل، ودوائر مساعدة أخرى، ومزود بواجهة لإخراج الإشارات الخارجية.

4. مستشعر درجة الحرارة

باستخدام مقاومة البلاتين Pt100 كعنصر حساس للحرارة، تتناسب قيمة المقاومة مع درجة الحرارة ضمن نطاق درجات حرارة محدد.

5. مستشعر الضغط

باستخدام دارة جسر سيليكون منتشرة ذات تأثير ضغط كعنصر حساس، فإن مقاومة أضلاع الجسر تتغير بشكل متوقع تحت تأثير الضغط الخارجي. لذلك، وتحت تأثير تيار تحفيز معين، يتناسب فرق الجهد بين طرفي المخرجين طرديًا مع الضغط الخارجي.

6. مستشعرات الكريستال البيزوكهربائية

يتم تثبيته في الحلق بالقرب من الجزء الممتد للغلاف، ويمكنه اكتشاف إشارة التردد الناتجة عن دوران الدوامة.

7. مزيل الدوار

مثبت في الجزء الخارجي من الغلاف، ويتمثل دوره في القضاء على تيارات الدوامة لتقليل تأثيرها على أداء الأجهزة اللاحقة.

مبدأ العمل

يشبه المقطع المجري لمستشعر التدفق الخطّ الشكلي لأنبوب فينتوري (الشكل 2). تُثبَّت مجموعة من شفرات التوجيه الحلزونية على جانب المدخل؛ وعندما يدخل السائل إلى مستشعر التدفق، تُجبر شفرات التوجيه السائل على توليد تيار دوامي شديد. وعندما يدخل السائل إلى قسم التوسّع، يتأثر التيار الدوامي بتأثير التدفّق العائد، فيبدأ بالدوران الثانوي، مما يؤدي إلى ظاهرة الحركة التذبذبية الدوامية الشبيهة بحركة الجيروسكوب. وتتناسب تردد هذه الحركة التذبذبية طرديًا مع حجم التدفق، ولا تتأثر بالخصائص الفيزيائية لكثافة السائل. وبفضل قياس عنصر الاستشعار لتردد الحركة التذبذبية الدوامية الثانوية للسائل، يمكن الحصول على خطية جيدة ضمن نطاق واسع من معدلات التدفق. يتم بعد ذلك تضخيم الإشارة بواسطة مكبر مسبق، ثم ترشيحها وتشكيلها لتصبح إشارة نبضية تتناسب طرديًا مع سرعة التدفق، ثم تُرسل مع إشارات الاستشعار الأخرى مثل درجة الحرارة والضغط إلى المعالج الدقيق لإجراء عمليات التكامل، وأخيرًا تُعرض النتائج المقاسة (معدل التدفق اللحظي، والتدفق التراكمي، بالإضافة إلى بيانات درجة الحرارة والضغط) على شاشة الكريستال السائل.

الشكل 2

المعلمات التقنية والوظائف الرئيسية

مواصفات عداد التدفق والمعايير الأساسية ومؤشرات الأداء

مؤشرات الأداء الكهربائي

مصدر الطاقة للعمل:

أ. مصدر طاقة خارجي: +24 فولت تيار مستمر ±15%، ذبذبة أقل من 5%، متوافق مع إخراج 4 إلى 20 مللي أمبير، وإخراج نبضات، وإخراج إنذار، وواجهة RS-485، وغيرها؛

ب. مصدر الطاقة الداخلي: بطارية ليثيوم واحدة بجهد 3.6 فولت (ER26500). عند انخفاض الجهد إلى أقل من 3.0 فولت، يظهر مؤشر انخفاض الجهد.

استهلاك الطاقة الكلي للجهاز:

أ. مصدر الطاقة الخارجي: <2 وات؛

ب. مصدر طاقة داخلي: متوسط استهلاك الطاقة 1 مللي وات، ويمكن استخدامه بشكل مستمر لأكثر من عامين.

طريقة إخراج النبضات:

أ. إشارة نبض التشغيل: يتم تضخيم وإخراج إشارة نبض التشغيل التي يكتشفها مستشعر التدفق مباشرةً عبر عازل بصري، مع مستوى عالٍ ≥20 فولت ومستوى منخفض ≤1 فولت؛

ب. إشارة نبضة المعايرة، مصممة لتُستخدم مع جهاز التحكم في صمامات بطاقة IC، تبلغ سعة المستوى العالي ≥2.8 فولت، وسعة المستوى المنخفض ≤0.2 فولت، ويمكن ضبط نطاق الحجم الذي يمثله كل نبضة على النحو التالي: 0.001 م³ إلى 100 م³. عند اختيار هذه القيمة وحدها، يجب الانتباه إلى ما يلي: ينبغي أن تكون تردد إشارة نبضة المعايرة ≤900 هرتز.

ج. إشارة نبضة المعايرة، يتم تضخيمها وعزلها بواسطة محاور ضوئية، وتكون المستوى العالي ≥20 فولت، والمستوى المنخفض ≤1 فولت.

الاتصال RS-485 (مع عزل ضوئي) يتيح الميزات التالية: باستخدام واجهة RS-485، يمكن الاتصال مباشرةً بجهاز الحاسوب الأعلى أو بالعداد الثانوي، لنقل بيانات درجة حرارة وضغط الوسط، بالإضافة إلى معدل التدفق الحجمي القياسي والكمية الحجمية القياسية بعد تعويض درجة الحرارة والضغط؛ إشارة تيار قياسية من 4 إلى 20 مللي أمبير (مع عزل ضوئي) تتناسب طرديًا مع معدل التدفق الحجمي القياسي، حيث تقابل 4 مللي أمبير قيمة 0 م³/ساعة، وتقابل 20 مللي أمبير أقصى معدل تدفق حجمي قياسي (يمكن ضبط هذه القيمة في القائمة الرئيسية الأولى). النمط: نظام ثنائي الأسلاك أو ثلاثي الأسلاك، ويستطيع عداد التدفق التعرف تلقائيًا على وحدة التيار المُركبة وتقديم النتائج بشكل صحيح.

إخراج إشارة التحكم:

أ. إشارة إنذار الحد الأدنى (LP): عزل ضوئي، إنذار بمستويات كهربائية عالية ومنخفضة، يمكن ضبط مستوى الإنذار، جهد التشغيل +12V إلى +24V، أقصى تيار حمل 50mA؛

ب. إشارة إنذار الحد الأعلى (UP): عزل ضوئي، إنذار بمستويات كهربائية عالية ومنخفضة، يمكن ضبط مستوى الإنذار، جهد التشغيل +12 فولت إلى +24 فولت، أقصى تيار حمل 50 مللي أمبير؛

ج. إخراج إنذار إغلاق الصمام (端 BC، يستخدم مع وحدة التحكم ببطاقة IC): إخراج دارة البوابة المنطقية، يكون الإخراج العادي عند مستوى منخفض، بسعة ≤0.2 فولت؛ بينما يكون مستوى إخراج الإنذار عاليًا، بسعة ≥2.8 فولت، مع مقاومة حمل ≥100 كيلو أوم.

د. إخراج إنذار انخفاض جهد البطارية (端 BL، يستخدم في وحدة التحكم ببطاقة IC): إخراج دارة البوابة المنطقية، الإخراج الطبيعي منخفض الجهد بسعة ≤0.2 فولت؛ إخراج الإنذار عالي الجهد بسعة ≥2.8 فولت، مقاومة الحمل ≥100 كيلو أوم؛

الاختيار والتركيب

اختيار مقياس التدفق

يجب مراعاة مبدأين رئيسيين أثناء عملية اختيار النوع، هما: أولاً، ضمان سلامة الإنتاج؛ وثانيًا، ضمان دقة الاستخدام. ولتحقيق ذلك، لا بد من تطبيق ثلاثة معايير للاختيار، وهي: التدفقات القصوى والدنيا والمعتادة على المدى القريب والبعيد (تُستخدم بشكل رئيسي لتحديد القطر الاسمي للأجهزة)، والضغط التصميمي للوسط المراد قياسه (يُستخدم بشكل رئيسي لتحديد الفئة الضغطية الاسمية للأجهزة)، والضغط التشغيلي الفعلي (يُستخدم بشكل رئيسي لتحديد الفئة الضغطية لمستشعرات الضغط في الأجهزة).

أ. عندما يكون معدل التدفق المُقاس معروفًا كمعدل تدفق حجمي في ظروف التشغيل، يمكن اختيار القطر الاسمي المناسب مباشرةً وفقًا لنطاق التدفق الوارد في الجدول؛

ب. عندما تكون كمية التدفق المُقاسة معروفة كتدفق حجمي في ظروف المعايرة، يجب أولاً تحويل التدفق الحجمي في ظروف المعايرة QN إلى تدفق حجمي في الظروف التشغيلية Qv، ثم اختيار القطر الاسمي المناسب وفقًا لنطاق التدفق الوارد في جدول المعلمات التقنية.

ج. عندما يكون كلا مقياس التدفق ذي القطرين قادرًا على تغطية أدنى وأعلى معدلات التدفق الحجمي، في حدود الفقد في الضغط المسموح به، ينبغي اختيار القطر الأصغر قدر الإمكان؛

د. لا تجعل التدفق الأدنى الفعلي Qmin أدنى من الحد الأدنى لتدفق مقياس التدفق ذي القطر الاسمي المختار؛

هـ. في حال وجود متطلبات خاصة لحدود التدفق والضغط الاسمي، يمكن طلب المنتج وفق اتفاقية.

صيغة حساب الاختيار هي كما يلي:

في المعادلة: تُشير T وP وPa إلى المعاني المذكورة أعلاه، ويُمثل Q معدل التدفق الحجمي، وQn يُمثل معدل التدفق الحجمي القياسي، وتُدرج قيم Z/Zn في الجدول 2. ونظرًا لكبر خطوة الحساب، فإن البيانات الواردة في الجدول هي فقط للإشارة، وقد تم حساب بيانات الجدول بافتراض كثافة نسبية حقيقية للغاز الطبيعي Gr = 0.600، مع اعتبار الكسور المولية لكل من النيتروجين وثاني أكسيد الكربون متساوية عند 0.00. وعندما يكون ضغط الوسط أقل من 0.1 ميجاباسكال، يُمكن تقدير Z/Zn بقيمة 1.

عرض المصنع

عرض الشرف

أسلوب العرض