قياس تدفق الكتلة باستخدام تأثير كوريوليس
عدادات تدفق الكتلة كوريوليستُعدّ هذه التقنية قمة التكنولوجيا في قياس السوائل الصناعية. وتولي العديد من الصناعات، مثل النفط والغاز وإنتاج الأغذية والأدوية، أهمية بالغة للكفاءة والسلامة والدقة والتحكم في التكاليف. كما أن الفهم العميق لديناميكيات التدفق يُعدّ أحد أسباب شيوعها، حيث تقيس تدفق الكتلة مباشرةً بدلاً من الحسابات غير المباشرة القائمة على الضغط ودرجة الحرارة. ويُمثّل الجهاز الذي يُقدّم قراءات دقيقة في الوقت الفعلي، حتى في ظل ظروف جوية أو تشغيلية صعبة، نقلة نوعية حقيقية، لا سيما للصناعات التي تُعاني من التعامل مع متغيرات معقدة.
ما هو مقياس التدفق الكتلي؟
يُستخدم مقياس التدفق الكتلي لقياس معدل تدفق السوائل عبر الأنابيب دون تعطيل عملية التصنيع. فهو يقيس كتلة السوائل المتدفقة عبر الأنابيب في وحدة الزمن. ويُعتبر قياس التدفق الكتلي أساسًا جوهريًا في معظم تركيبات الوصفات، وتحديد توازن المواد، وإصدار الفواتير، ونقل الملكية في الصناعات ذات الصلة. وتُعدّ الموثوقية والدقة من أهم العوامل في هذه التطبيقات.
كيف يعمل مقياس التدفق الكتلي؟
تُستخدم تقنيتان مختلفتان في قياس الكتلة، وهما القياس بالقصور الذاتي والقياس الحراري. يُعرف مقياس القصور الذاتي الأول باسم مقياس تدفق كوريوليس، ويعتمد على تأثير كوريوليس. تتعرض السوائل المارة عبر الأنابيب لتسارع كوريوليس، مما يُحدث دورانًا ظاهريًا ميكانيكيًا داخل الأنبوب. وتعتمد قوة الانحراف المتولدة أثناء تدفق السائل على معدل تدفق الكتلة المقاس.
الأخيرمقياس التدفق الكتلي الحرارييقيس مقياس التدفق الحراري معدل تدفق الغازات والسوائل مباشرةً. وسواءً أكان ذلك عن طريق إضافة كميات محددة من الحرارة إلى التيار المتدفق أو الحفاظ على درجة حرارة ثابتة للمسبار، فإن مقياس التدفق الحراري يعمل بمستشعري حرارة وسخان كهربائي. تشرح الفقرة السابقة ذلك.كيف يعمل مقياس التدفق الكتلي الحراري.
ما هو مبدأ عمل مقياس التدفق الكتلي؟
تهدف عدادات تدفق الكتلة إلى قياس كتلة مادة تتدفق عبر نقطة معينة في وحدة الزمن. لكنها تختلف في التقنيات المستخدمة لإجراء قياسات دقيقة محددة، مثل القياس الحراري، وقياس كوريوليس، والقياس فوق الصوتي، أو قياس الدوامات.مقياس تدفق الكتلة كوريوليسيُعد أحد أكثر عدادات التدفق شيوعًا نظرًا لدقته وموثوقيته.
دقة ونطاق قياسات تدفق الكتلة
نظراً لدقتها العالية وقابليتها للتكرار، تُفضّل عدادات التدفق الكتلي في الصناعات التي تُولي أهمية بالغة للدقة. ويُشير نطاق قياس عدادات التدفق الكتلي إلى أقصى مدى يُمكنها قياسه. ويتناسب نطاق قياس عداد التدفق الكتلي عكسياً مع عدم دقته بشكل عام. ويعود سبب هذه العلاقة إلى حساسية مستشعرات كتم الإشارة المُجهزة بها عدادات التدفق واسعة النطاق، والتي لا تتمتع بنفس حساسية عدادات التدفق ضيقة النطاق ذات الحساسية العالية.
كيفية اختيار نطاق قياس التدفق المناسب؟
عند اختيار مقياس تدفق مناسب للتطبيقات العملية، ينبغي مراعاة عوامل مثل نوع السائل، ونطاق التدفق، والدقة، ودرجة الحرارة، والضغط. يُعد نطاق التدفق أول ما يجب تحديده قبل اختيار النطاق الكامل المناسب. يُفضل استخدام مقاييس التدفق الكتلي ذات النطاق الصغير للحصول على دقة أعلى في حال كان نطاق التدفق ضيقًا. إضافةً إلى ذلك، تُعد درجة الحرارة والضغط المحيطان من العوامل المؤثرة على الدقة النهائية. في حال ارتفاع درجة الحرارة والضغط، يُفضل اختيار مقياس تدفق كتلي يتحمل درجات الحرارة والضغط العالية.
توفر عدادات تدفق الكتلة كوريوليس من لونميتر دقة تتراوح بين 0.05% و0.1% ضمن نطاق تدفق كتلة يصل إلى 100:1. ويتميز نطاق قياس الأنابيب المنحنية باتساع أكبر من نطاق قياس الأنابيب المستقيمة. يتكون الخطأ الكلي للعداد من خطأ القاعدة وخطأ انزياح الصفر، وهو ناتج انحراف إشارة الخرج غير المنتظمة عند انعدام التدفق. ويُعد خطأ انزياح الصفر السبب الرئيسي للخطأ، حيث يُمثل عادةً ما بين 1% و2% من معدل التدفق المقاس.
تُوضح بعض الشركات المصنعة الدقة الإجمالية كنسبة مئوية من معدل التدفق للتدفقات العالية، ونسبة مئوية من معدل التدفق بالإضافة إلى خطأ الانحراف الصفري. من الضروري مراجعة المواصفات عند إجراء مقارنة لتجنب أي تلاعب.
تطبيقات وقيود عدادات التدفق الكتلي
تتأثر عدادات التدفق الكتلي بالمتغيرات البيئية والقراءات والحسابات؛ وقد يؤدي تصحيح الخطأ إلى تلف محتمل للمعدات، وانخفاض الكفاءة، وتراجع الدقة. فيما يلي بعض المشاكل التي قد تواجه عدادات التدفق الكتلي:
رقم 1: قد ينخفض الضغط إذا زادت سرعة التدفق للكشف؛
تُعد عدادات كوريوليس رقم 2 أغلى ثمناً من عدادات التدفق الأخرى، ولا يمكن استخدامها مع الأنابيب ذات الأحجام الكبيرة.
رقم 3: قد يتسبب تكثف الرطوبة في الغازات المشبعة في انخفاض القراءات وما يصاحب ذلك من تآكل.
رقم 4: سيؤثر تراكم الطلاء أو المواد على المستشعر على كفاءة نقل الحرارة.
على الرغم من ارتفاع تكلفتها الأولية، إلا أن مزاياها طويلة الأمد من حيث الدقة، وقلة الصيانة، والمتانة، تجعل عدادات تدفق الكتلة من نوع كوريوليس حلاً مثالياً في العديد من الصناعات. وتجعلها القياسات المباشرة والموثوقة للكتلة والكثافة ودرجة الحرارة متعددة الاستخدامات في قطاعات متنوعة، من النفط والغاز إلى الأغذية والمشروبات.
لا تترددوا في الاتصال بنا واستشارة خبرائنا لاختيار عدادات التدفق الكتلي المناسبة إذا كنتم تبحثون عن مصنّع موثوق لعدادات التدفق الكتلي من نوع كوريوليس. أو يمكنكم ببساطة طلب عرض سعر مجاني مع تحديد متطلباتكم.
تاريخ النشر: ٢٤ أكتوبر ٢٠٢٤