مقياس الكثافة المدمج
تشمل أجهزة قياس الكثافة التقليدية الأنواع الخمسة التالية:مقاييس كثافة الشوكة الرنانة, مقياس كثافة كوريوليس, مقاييس كثافة الضغط التفاضلي, مقاييس كثافة النظائر المشعة، وأجهزة قياس الكثافة بالموجات فوق الصوتيةدعونا نتعمق في مزايا وعيوب أجهزة قياس الكثافة عبر الإنترنت.
1. مقياس كثافة الشوكة الرنانة
المقياس كثافة الشوكة الرنانةيعمل هذا الجهاز وفق مبدأ الاهتزاز. يشبه هذا العنصر المهتز شوكة رنانة ذات سنين. يهتز جسم الشوكة بفضل بلورة كهرضغطية موجودة عند جذر السن. ويتم الكشف عن تردد الاهتزاز بواسطة بلورة كهرضغطية أخرى.
من خلال دائرة إزاحة الطور والتضخيم، يهتز جسم الشوكة بتردد الرنين الطبيعي. وعندما يتدفق السائل عبر جسم الشوكة، يتغير تردد الرنين تبعًا للاهتزاز، بحيث تقوم وحدة المعالجة الإلكترونية بحساب الكثافة بدقة.
| المزايا | العيوب |
| جهاز قياس الكثافة سهل التركيب ولا يحتاج إلى صيانة. يمكنه قياس كثافة خليط يحتوي على مواد صلبة أو فقاعات. | يفشل مقياس الكثافة في العمل بشكل مثالي عند استخدامه لقياس المواد التي تكون عرضة للتبلور والتقشر. |
التطبيقات النموذجية
بشكل عام، يُستخدم مقياس الكثافة ذو الشوكة الرنانة على نطاق واسع في صناعات البتروكيماويات والأغذية والمشروبات والأدوية والكيمياء العضوية وغير العضوية، بالإضافة إلى معالجة المعادن (مثل الطين والكربونات والسيليكات وغيرها). ويُستخدم بشكل أساسي للكشف عن الفواصل بين المنتجات في خطوط الأنابيب متعددة المنتجات في هذه الصناعات، مثل تركيز نقيع الشعير (في مصانع الجعة)، والتحكم في تركيز الأحماض والقواعد، وتركيز السكر في عمليات التكرير، والكشف عن كثافة المخاليط المُحَرَّكة. كما يُمكن استخدامه للكشف عن نقطة نهاية المفاعل وواجهة الفاصل.
2. مقياس الكثافة عبر الإنترنت من كوريوليس
المقياس كثافة كوريوليستعتمد هذه الطريقة على قياس تردد الرنين للحصول على كثافة دقيقة للسائل المار عبر الأنابيب. يهتز أنبوب القياس بتردد رنين ثابت، ويتغير هذا التردد بتغير كثافة السائل. لذا، فإن تردد الرنين دالة لكثافة السائل. إضافةً إلى ذلك، يمكن قياس معدل تدفق الكتلة داخل خط أنابيب مغلق مباشرةً استنادًا إلى مبدأ كوريوليس.
| المزايا | العيوب |
| يستطيع مقياس الكثافة المدمج من نوع كوريوليس الحصول على ثلاث قراءات في آن واحد: معدل التدفق الكتلي، والكثافة، ودرجة الحرارة. كما أنه يتميز عن غيره من مقاييس الكثافة بدقته وموثوقيته العالية. | سعره مرتفع نسبياً مقارنةً بأجهزة قياس الكثافة الأخرى. وهو عرضة للتلف والانسداد عند استخدامه لقياس المواد الحبيبية. |
التطبيقات النموذجية
في صناعة البتروكيماويات، يُستخدم هذا الجهاز على نطاق واسع في تكرير النفط، ومزج الزيوت، والكشف عن مستوى التداخل بين الزيت والماء. كما أنه ضروري لمراقبة كثافة المشروبات الغازية، مثل عصير العنب والطماطم، وشراب الفركتوز، بالإضافة إلى الزيوت الصالحة للأكل، والتحكم بها في عمليات التصنيع الآلي للمشروبات. وإلى جانب التطبيقات المذكورة في صناعة الأغذية والمشروبات، يُستخدم هذا الجهاز أيضًا في معالجة منتجات الألبان، والتحكم في نسبة الكحول في صناعة النبيذ.
في مجال المعالجة الصناعية، يُستخدم هذا المنتج في اختبار كثافة اللب الأسود، واللب الأخضر، واللب الأبيض، والمحاليل القلوية، واليوريا الكيميائية، والمنظفات، والإيثيلين جليكول، والأحماض والقواعد، والبوليمرات. كما يُستخدم في استخراج المحلول الملحي، والبوتاس، والغاز الطبيعي، وزيوت التشحيم، والمستحضرات الصيدلانية الحيوية، وغيرها من الصناعات.
مقياس كثافة الشوكة الرنانة
مقياس كثافة كوريوليس
3. مقياس كثافة الضغط التفاضلي
يستخدم مقياس كثافة الضغط التفاضلي (مقياس كثافة الضغط التفاضلي) فرق الضغط عبر مستشعر لقياس كثافة السائل. ويعتمد هذا المقياس على مبدأ إمكانية الحصول على كثافة السائل من خلال قياس فرق الضغط بين نقطتين.
| المزايا | العيوب |
| يُعد مقياس كثافة الضغط التفاضلي منتجًا بسيطًا وعمليًا وفعالًا من حيث التكلفة. | يُعتبر هذا الجهاز أقل دقة من أجهزة قياس الكثافة الأخرى فيما يتعلق بالأخطاء الكبيرة والقراءات غير المستقرة. ويتطلب تركيبه استيفاء متطلبات رأسية صارمة. |
التطبيقات النموذجية
صناعة السكر والنبيذ:استخلاص العصير، والشراب، وعصير العنب، وما إلى ذلك، ودرجة الكحول GL، وواجهة الإيثان والإيثانول، وما إلى ذلك؛
صناعة الألبان:الحليب المكثف، اللاكتوز، الجبن، الجبن الجاف، حمض اللاكتيك، إلخ؛
التعدين:الفحم، والبوتاس، والمحلول الملحي، والفوسفات، وهذا المركب، والحجر الجيري، والنحاس، إلخ؛
تكرير النفط:زيوت التشحيم، والمواد العطرية، وزيت الوقود، والزيوت النباتية، وما إلى ذلك؛
معالجة الأغذية:عصير الطماطم، عصير الفاكهة، الزيت النباتي، حليب النشا، المربى، إلخ؛
صناعة اللب والورق:اللب الأسود، اللب الأخضر، غسل اللب، المبخر، اللب الأبيض، الصودا الكاوية، إلخ؛
الصناعة الكيميائية:حمض، صودا كاوية، يوريا، منظف، كثافة البوليمر، إيثيلين جليكول، كلوريد الصوديوم، هيدروكسيد الصوديوم، إلخ؛
صناعة البتروكيماويات:الغاز الطبيعي، وغسل النفط والغاز بالماء، والكيروسين، وزيت التشحيم، والسطح الفاصل بين الزيت والماء.
مقياس الكثافة بالموجات فوق الصوتية
رابعاً: مقياس كثافة النظائر المشعة
يُجهز مقياس كثافة النظائر المشعة بمصدر إشعاع نظائري. يستقبل كاشف الإشعاع إشعاعه المشع (مثل أشعة غاما) بعد مروره عبر سُمك معين من الوسط المراد قياسه. ويتناسب توهين الإشعاع طرديًا مع كثافة الوسط، نظرًا لثبات سُمكه. ويمكن حساب الكثافة داخليًا بواسطة الجهاز.
| المزايا | العيوب |
| يمكن لجهاز قياس الكثافة الإشعاعية قياس معايير مثل كثافة المادة الموجودة في الحاوية دون اتصال مباشر بالجسم المراد قياسه، وخاصة في درجات الحرارة العالية والضغط والتآكل والسمية. | سيؤدي التآكل والتقشر على الجدار الداخلي لخط الأنابيب إلى حدوث أخطاء في القياس، كما أن إجراءات الموافقة معقدة في حين أن الإدارة والتفتيش صارمان. |
يستخدم على نطاق واسع في البتروكيماويات والكيماويات والصلب ومواد البناء والمعادن غير الحديدية وغيرها من المؤسسات الصناعية والتعدينية للكشف عن كثافة السوائل والمواد الصلبة (مثل مسحوق الفحم المنقول بالغاز) وملاط الخام وملاط الأسمنت وغيرها من المواد.
ينطبق على المتطلبات الإلكترونية للمؤسسات الصناعية والتعدينية، وخاصة لقياس الكثافة في ظل ظروف عمل معقدة وقاسية مثل الخشونة والصلابة والتآكل الشديد ودرجة الحرارة العالية والضغط العالي.
خامساً: مقياس الكثافة/التركيز بالموجات فوق الصوتية
يقيس مقياس الكثافة/التركيز بالموجات فوق الصوتية كثافة السائل بناءً على سرعة انتقال الموجات فوق الصوتية فيه. وقد ثبت أن سرعة الانتقال ثابتة عند كثافة أو تركيز محددين عند درجة حرارة معينة. وتؤثر التغيرات في كثافة وتركيز السوائل على سرعة انتقال الموجات فوق الصوتية المقابلة.
تعتمد سرعة انتقال الموجات فوق الصوتية في السوائل على معامل المرونة وكثافة السائل. لذا، فإن أي اختلاف في سرعة انتقال الموجات فوق الصوتية في السائل عند درجة حرارة معينة يعني تغيراً مماثلاً في التركيز أو الكثافة. وباستخدام هذه المعطيات ودرجة الحرارة الحالية، يمكن حساب الكثافة والتركيز.
| المزايا | العيوب |
| إن الكشف بالموجات فوق الصوتية مستقل عن العكارة واللون والتوصيلية للوسط، ولا عن حالة التدفق والشوائب. | سعر هذا المنتج مرتفع نسبيًا، كما أن قراءاته عرضة للانحراف بسبب وجود فقاعات في القياس. وتؤثر قيود الدائرة الكهربائية والظروف البيئية القاسية في الموقع أيضًا على دقة القراءات. لذا، يحتاج هذا المنتج إلى تحسين دقته. |
التطبيقات النموذجية
يُستخدم هذا الجهاز في الصناعات الكيميائية والبتروكيميائية والنسيجية وأشباه الموصلات والصلب والأغذية والمشروبات والأدوية وصناعة النبيذ وصناعة الورق وحماية البيئة وغيرها. ويُستخدم بشكل أساسي لقياس تركيز أو كثافة المواد التالية وإجراء عمليات الرصد والتحكم ذات الصلة: الأحماض والقلويات والأملاح؛ المواد الخام الكيميائية ومختلف المنتجات النفطية؛ عصائر الفاكهة والشراب والمشروبات والوورت؛ مختلف المشروبات الكحولية والمواد الخام المستخدمة في صناعتها؛ مختلف الإضافات؛ تحويل مسار نقل النفط والمواد؛ فصل وقياس الزيت عن الماء؛ ومراقبة مختلف مكونات المواد الرئيسية والمساعدة.
تاريخ النشر: 20 ديسمبر 2024