كيفية إجراء معايرة دقيقة لمقياس تدفق الكتلة

مقدمة:

تُعد المعايرة الدقيقة لمقياس تدفق الكتلة جانبًا أساسيًا من قياس التدفق في العديد من الصناعات، بما في ذلك النفط والغاز، والمعالجة الكيميائية، والتصنيع. تُستخدم مقاييس التدفق لقياس معدل تدفق السوائل والغازات والأبخرة في عملية ما، وتُعد المعايرة ضرورية لضمان دقتها وموثوقيتها. تتضمن عملية المعايرة مقارنة ناتج مقياس التدفق قيد الاختبار بمعيار مرجعي. ستقدم هذه المقالة لمحة عامة عن عملية معايرة مقياس تدفق الكتلة، بما في ذلك أنواع مقاييس التدفق والمعايير المستخدمة، والخطوات اللازمة لإجراء معايرة دقيقة.

ما هو معايرة مقياس تدفق الكتلة؟

المعايرة هي عملية تحديد دقة وموثوقية مقياس التدفق بمقارنة ناتجه بمعيار مرجعي. تقيس عدادات تدفق الكتلة معدل تدفق كتلة السائل المار عبر أنبوب، بدلاً من معدل تدفق الحجم. يُعد معدل تدفق الكتلة مقياسًا أكثر دقة لأنه لا يتأثر بتغيرات الكثافة أو درجة الحرارة أو الضغط. تضمن المعايرة أن يُقدم مقياس التدفق قياسات دقيقة وقابلة للتكرار ضمن نطاقه المحدد، وهو أمر بالغ الأهمية للتحكم في العملية وسلامتها.

أنواع أجهزة قياس تدفق الكتلة:

هناك عدة أنواع من مقاييس تدفق الكتلة، بما في ذلك مقاييس كوريوليس، والمقاييس الحرارية، ومقاييس الضغط التفاضلي. لكل نوع مزاياه وعيوبه، ويعتمد اختيار النوع المناسب لكل تطبيق على المتطلبات الخاصة به.

مقاييس تدفق كوريوليس:

تقيس عدادات تدفق كوريوليس التدفق عن طريق اكتشاف التواء أو انحناء الأنبوب المهتز الناتج عن مرور السائل عبره. يتناسب مقدار الالتواء مع معدل تدفق الكتلة. تتميز عدادات تدفق كوريوليس بدقة عالية، ويمكنها قياس معدلات تدفق تتراوح بين 0.1 و10,000 كجم/ساعة بدقة ±0.1%. عيبها الرئيسي هو تكلفتها وحجمها، مما يحد من استخدامها في التطبيقات التي تكون فيها المساحة والميزانية محدودة.

مقاييس التدفق الحراري:

تقيس عدادات التدفق الحراري التدفقَ بتسخين عنصر استشعار وقياس فقدان الحرارة الناتج عن مرور السائل فوقه. يتناسب معدل فقدان الحرارة طرديًا مع معدل تدفق الكتلة. تُعد عدادات التدفق الحراري غير مكلفة نسبيًا، ويمكنها قياس معدلات تدفق تتراوح بين بضعة غرامات في الساعة وآلاف الكيلوجرامات في الساعة بدقة ±1%. عيبها الرئيسي هو حساسيتها لتغيرات درجة حرارة السائل وتركيبه.

أجهزة قياس التدفق ذات الضغط التفاضلي:

تقيس عدادات التدفق ذات الضغط التفاضلي التدفقَ عن طريق رصد انخفاض الضغط عبر تضييق في مسار التدفق، مثل صفيحة الفتحة. يتناسب انخفاض الضغط طرديًا مع معدل تدفق الكتلة. تُستخدم عدادات التدفق ذات الضغط التفاضلي على نطاق واسع في العديد من الصناعات، وهي منخفضة التكلفة نسبيًا. يمكنها قياس معدلات تدفق تتراوح بين بضعة لترات في الدقيقة ومئات الأمتار المكعبة في الدقيقة بدقة ±1%. عيبها الرئيسي هو حساسيتها لتغيرات كثافة السوائل ولزوجتها، مما قد يؤثر على دقة القياس.

معايير المعايرة:

معايير المعايرة هي أجهزة تُستخدم كمرجع لمقياس التدفق قيد الاختبار. تُعاير هذه المعايير عادةً بواسطة مختبر وطني للمعايير أو مختبر معايرة معتمد، ويمكن تتبع دقتها وفقًا للمعايير الوطنية أو الدولية. النوعان الرئيسيان من معايير المعايرة المستخدمة في مقاييس تدفق الكتلة هما: الوزني والحجمي.

المعايير الوزنية:

تستخدم معايير الجاذبية ميزانًا لقياس كتلة السائل المار عبر مقياس التدفق أثناء المعايرة. يُحسب معدل تدفق الكتلة بقسمة الكتلة المقاسة على الفترة الزمنية. تتميز معايير الجاذبية بدقة عالية وتوفر معيارًا مرجعيًا قابلًا للتتبع. عيبها الرئيسي هو تعقيدها وتكلفتها، مما يحد من استخدامها في مختبرات المعايرة عالية المستوى.

المعايير الحجمية:

تستخدم المعايير الحجمية وعاءً مُعايرًا لقياس حجم السائل المار عبر مقياس التدفق أثناء المعايرة. يُحسب معدل التدفق الحجمي بعد ذلك بقسمة الحجم المُقاس على الفترة الزمنية. تُعد المعايير الحجمية أقل دقة من المعايير الوزنية، ولكنها أبسط وأقل تكلفة في الاستخدام. عيبها الرئيسي هو حساسيتها لتغيرات كثافة السائل ودرجة حرارته.

عملية المعايرة:

تتضمن عملية معايرة أجهزة قياس تدفق الكتلة عادةً الخطوات التالية:

1. تأكد من أن مقياس التدفق نظيف وفي حالة عمل جيدة

2. قم بتوصيل مقياس التدفق بمعيار المعايرة

3. اضبط مقياس التدفق ليتوافق مع معيار المعايرة

4. سجل بيانات المعايرة

5. احسب دقة مقياس التدفق وعدم اليقين

الخطوة 1: تأكد من أن مقياس التدفق نظيف وفي حالة عمل جيدة:

قبل بدء عملية المعايرة، من الضروري التأكد من نظافة مقياس التدفق وخلوه من الشوائب وصلاحيته للعمل. أي تراكم أو رواسب فيه قد تؤثر على دقته وتُقلل من عمره الافتراضي. يُعد التنظيف الشامل لمقياس التدفق قبل المعايرة أمرًا بالغ الأهمية لضمان دقة نتائج المعايرة وإمكانية تكرارها.

الخطوة 2: توصيل مقياس التدفق بمعيار المعايرة:

يُوصَل مقياس التدفق المُختَبَر بمعيار المعايرة، إما بتوصيله مباشرةً بالمعيار أو باستخدام محولات أو خراطيم. من الضروري التأكد من توصيل مقياس التدفق بشكل صحيح وآمن لمنع أي تسريبات أو فقدان للضغط أثناء عملية المعايرة. يجب أن يكون معيار المعايرة مناسبًا لنوع ونطاق مقياس التدفق المُختَبَر.

الخطوة 3: ضبط مقياس التدفق ليتوافق مع معيار المعايرة:

يُضبط مقياس التدفق بعد ذلك ليتوافق مع معيار المعايرة. قد تشمل هذه التعديلات تغيير إعدادات الصفر والامتداد، أو تعديل الإلكترونيات الداخلية، أو ضبط المكونات الميكانيكية. تهدف هذه التعديلات إلى جعل خرج مقياس التدفق مطابقًا لخرج معيار المعايرة قدر الإمكان.

الخطوة 4: تسجيل بيانات المعايرة:

أثناء عملية المعايرة، يُسجَّل مُخرَج عداد التدفق بمعدلات تدفق متعددة، عادةً ما تمتد ضمن النطاق المُحدَّد له. يجب أن تتضمن بيانات المعايرة معدلات التدفق المُعايرة، ومُخرَج عداد التدفق، ومُخرَج معيار المعايرة. كما يجب أن تتضمن البيانات أي تعديلات أُجريت على مُخرَج عداد التدفق ومعيار المعايرة.

الخطوة 5: حساب دقة وعدم اليقين في مقياس التدفق:

تُستخدم بيانات المعايرة لحساب دقة مقياس التدفق وعدم اليقين. الدقة هي الفرق بين ناتج مقياس التدفق ومخرج معيار المعايرة، معبرًا عنه كنسبة مئوية من ناتج معيار المعايرة. عدم اليقين هو درجة الشك أو الخطأ المرتبطة بدقة القياس. عادةً ما يشمل عدم اليقين مساهمات معيار المعايرة ومقياس التدفق وإجراء القياس.

خاتمة:

تُعد معايرة مقياس تدفق الكتلة الدقيقة أمرًا أساسيًا لضمان التحكم في العمليات والسلامة في العديد من الصناعات. تتضمن عملية المعايرة مقارنة خرج مقياس التدفق قيد الاختبار بمعيار مرجعي لتحديد دقته وموثوقيته. هناك عدة أنواع من عدادات تدفق الكتلة، بما في ذلك عدادات كوريوليس والحرارية والضغط التفاضلي، ولكل منها مزاياها وعيوبها. توفر معايير المعايرة، بما في ذلك المعايرة الوزنية والحجمية، مرجعًا يمكن تتبعه لمقياس التدفق قيد الاختبار. تتضمن عملية المعايرة عادةً التحقق من نظافة مقياس التدفق وحالة عمله، وتوصيله بمعيار المعايرة، وضبطه ليتوافق مع معيار المعايرة، وتسجيل بيانات المعايرة، وحساب دقة مقياس التدفق وعدم اليقين فيه. تضمن المعايرة الدقيقة لمقياس تدفق الكتلة أن توفر عدادات التدفق قياسات دقيقة وقابلة للتكرار على نطاقها المحدد، وهو أمر بالغ الأهمية للتحكم في العمليات والسلامة.