كيف يعمل جهاز التحكم في تدفق الكتلة

تُعدّ وحدات التحكم في تدفق الكتلة (MFCs) أجهزةً أساسيةً تُستخدم في مختلف الصناعات لتنظيم معدل تدفق الغازات والتحكم فيه بدقة. بفضل تصميمها الفريد وتقنيتها المتقدمة، تلعب وحدات التحكم في تدفق الكتلة دورًا حيويًا في ضمان دقة وموثوقية قياسات تدفق الغاز. في هذه المقالة، سنتعمق في تفاصيل وحدات التحكم في تدفق الكتلة، ونستكشف تطبيقاتها ومكوناتها وتشغيلها ومعايرتها وصيانتها.

1. مقدمة إلى وحدات التحكم في تدفق الكتلة

II. مكونات وحدة التحكم في تدفق الكتلة

ثالثًا: مبدأ عمل وحدات التحكم في تدفق الكتلة

رابعًا: تطبيقات أجهزة التحكم في تدفق الكتلة

V. معايرة وصيانة وحدات التحكم في تدفق الكتلة

1. مقدمة إلى وحدات التحكم في تدفق الكتلة

تُستخدم وحدات التحكم في تدفق الكتلة على نطاق واسع في صناعات مثل الأدوية، والأغذية والمشروبات، والكيماويات، وأشباه الموصلات، والسيارات، والفضاء. وهي أساسية في العمليات التي تتضمن تنظيم تدفق الغاز، مما يضمن الأداء الأمثل وكفاءة العمليات. تقيس وحدات التحكم في تدفق الكتلة بدقة وتتحكم في معدل تدفق الغازات، مثل النيتروجين، والأكسجين، والهيدروجين، والأرجون، وغازات العمليات المختلفة.

II. مكونات وحدة التحكم في تدفق الكتلة

يتكون جهاز التحكم في تدفق الكتلة من عدة مكونات رئيسية تعمل معًا بسلاسة لتحقيق تحكم دقيق في التدفق. تشمل هذه المكونات:

١. مستشعر التدفق: يقيس هذا المستشعر معدل تدفق الغاز باستخدام تقنيات متنوعة، مثل القياس الحراري، أو قياس الضغط التفاضلي، أو قياس كوريوليس. لكل تقنية مزاياها، ويُختار بناءً على متطلبات التطبيق المحددة.

٢. صمام التحكم: يضبط صمام التحكم معدل تدفق الغاز بناءً على مُدخلات مُستشعر التدفق. يعمل باستخدام نظام تحكم مُرتد، حيث يُضبط موضع الصمام للحفاظ على معدل التدفق المطلوب.

٣. الإلكترونيات ودوائر التحكم: تُحوّل الإلكترونيات ودوائر التحكم في وحدة التحكم بالتدفق (MFC) إشارة معدل التدفق من مستشعر التدفق إلى صيغة رقمية. تتواصل هذه المكونات مع أنظمة أو أجهزة أخرى للتحكم في العمليات وأتمتتها.

٤. منافذ دخول وخروج الغاز: يدخل الغاز إلى وحدة الوقود متعدد المبادلات الحرارية (MFC) عبر منفذ دخول الغاز ويخرج عبر منفذ خروج الغاز. صُممت هذه المنافذ لضمان تدفق الغاز بسلاسة ودون انقطاع.

ثالثًا: مبدأ عمل وحدات التحكم في تدفق الكتلة

تعمل أجهزة التحكم في تدفق الكتلة على مبدأ قياس تدفق الكتلة الحرارية. فهي تستخدم الموصلية الحرارية للغازات لقياس معدل التدفق بدقة. ويمكن تلخيص مبدأ العمل على النحو التالي:

١. قياس تدفق الغاز: يتدفق الغاز عبر مسار تدفق وحدة الوقود السائل (MFC)، والذي يتكون من أنبوب جانبي أو أنبوب شعري. أثناء مروره عبر مسار التدفق، يلامس الغاز مستشعرًا ساخنًا أو عنصر تدفق.

٢. انتقال الحرارة: يمتص الغاز الحرارة من المستشعر الساخن، مما يُحدث تغيرًا في درجة حرارته. تعتمد درجة انتقال الحرارة على معدل تدفق الغاز وخواصه الحرارية.

٣. استشعار درجة الحرارة: يرصد المستشعر تغير درجة الحرارة، ويعمل كمقاوم حراري (ثرمستور) أو كاشف درجة حرارة مقاوم (RTD). يتناسب التغير في المقاومة الكهربائية طرديًا مع معدل تدفق الغاز.

٤. التحكم بالتغذية الراجعة: بناءً على معدل التدفق المُقاس، تضبط دائرة التحكم موضع صمام التحكم للحفاظ على معدل تدفق ثابت ودقيق. تضمن حلقة التحكم بالتغذية الراجعة هذه تحكمًا دقيقًا في التدفق.

رابعًا: تطبيقات أجهزة التحكم في تدفق الكتلة

تُستخدم أجهزة التحكم في تدفق الكتلة في مختلف الصناعات التي تتطلب التحكم الدقيق في تدفق الغاز. من بين التطبيقات الشائعة:

1. كروماتوغرافيا الغاز: تُستخدم كروماتوغرافيا الغاز على نطاق واسع في أنظمة كروماتوغرافيا الغاز للتحكم بدقة في تدفقات الغاز الناقل، مما يجعلها حيوية لتحليل العينات بدقة.

2. التصنيع الكيميائي: تلعب وحدات تصنيع المواد الكيميائية دورًا مهمًا في الصناعة الكيميائية، حيث تضمن التحكم الدقيق في الغازات المتفاعلة للحصول على أفضل إنتاجية وجودة للمنتج.

٣. معالجة أشباه الموصلات: تُعدّ خلايا الوقود النانوية (MFCs) أساسية في عمليات تصنيع أشباه الموصلات، مثل الترسيب والنقش وزرع الأيونات. فهي تُوفّر تحكمًا دقيقًا في غازات العملية الضرورية لتصنيع أشباه الموصلات.

4. مراقبة البيئة: تُستخدم وحدات التحكم بالغاز في أنظمة مراقبة البيئة للتحكم بدقة في تدفق غازات المعايرة للحصول على قياسات دقيقة لجودة الهواء.

5. البحث والتطوير: يتم استخدام وحدات التحكم بالتدفق على نطاق واسع في المختبرات ومرافق البحث للتحكم في تدفقات الغاز في التجارب والدراسات المختلفة.

V. معايرة وصيانة وحدات التحكم في تدفق الكتلة

لضمان الدقة والموثوقية، تتطلب وحدات تحكم تدفق الكتلة معايرة وصيانة دورية. تتضمن المعايرة مقارنة قراءات وحدة التحكم في تدفق الكتلة (MFC) بمعيار مرجعي، وإجراء التعديلات اللازمة عند الضرورة. من المهم إجراء المعايرة على فترات منتظمة أو عند انحراف أداء وحدة التحكم في تدفق الكتلة عن المواصفات المطلوبة.

تشمل الصيانة تنظيف وفحص وحدة التحكم في تدفق الغاز (MFC) لإزالة أي ملوثات أو انسدادات، مما يضمن تدفقًا سلسًا للغاز ويمنع تدهور الأداء مع مرور الوقت. تساعد الصيانة الدورية على إطالة عمر تشغيل وحدات التحكم في تدفق الغاز وتحسين أدائها.

في الختام، تُعدّ أجهزة التحكم في تدفق الكتلة أدوات أساسية للتحكم الدقيق في التدفق في مختلف الصناعات. يُعدّ فهم مكوناتها، ومبدأ عملها، وتطبيقاتها، ومتطلبات صيانتها أمرًا بالغ الأهمية لتحسين أدائها وضمان دقة قياسات تدفق الغاز.

في عالمنا اليوم، وصلت أجهزة قياس تدفق الكتلة كوريوليس من روزماونت إلى مستوى غير متوقع. وقد اكتسبت شعبية واسعة، وظهرت أنواع مختلفة من التنويعات في محتواها.

نساعد عملاءنا على إدارة سير عمل المستندات وزيادة الكفاءة من خلال أفضل أجهزة قياس تدفق الكتلة والخدمات. ندعم نمو وتطور موظفينا.

إن مشاكل مقياس كثافة الشوكة الرقمية ليست جديدة، إذ يتعين على كل واحد منا تقريبًا أن يمر بها في مرحلة ما من حياتنا وبعضنا لا يتخلص منها أبدًا. ومع تطوير تكنولوجيا مقياس التدفق الكهرومغناطيسي، أصبح لدينا الآن علاج مثالي لذلك.