كيف وبأي طريقة يتم قياس تدفق الغاز: طرق القياس + نظرة عامة على جميع أنواع أجهزة قياس تدفق الغاز
مقياس التدفق هو جهاز لقياس حجم أو تدفق المادة بما في ذلك الغاز الطبيعي والغازات القابلة للاشتعال والغازات المسببة للتآكل ومنتجات فصل الهواء. يمكن إجراء حساب أحجام التدفق في المؤسسات الصناعية أو في الحياة اليومية دون مشاركة المتخصصين.
بعد ذلك، سنخبرك كيف وبأي كميات يتم قياس الغاز، وسنقدم وصفًا للأدوات المستخدمة لهذا الغرض، وننظر أيضًا في الطرق الرئيسية لتحديد تدفق الغاز.
محتوى المقال:
- الطريقة المباشرة لقياس استهلاك الغاز
- طرق القياس غير المباشرة
- تصنيف عدادات التدفق حسب مبدأ التشغيل
- النوع رقم 1 - أجهزة قياس التدفق النفاث ذاتية التوليد
- النوع رقم 2 - عدادات مقاييس التدفق الدوامي
- النوع رقم 3 - أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية
- النوع رقم 4 - أجهزة قياس تدفق الأسطوانة
- النوع رقم 5 - أجهزة الرفع
- النوع رقم 6 - أجهزة القياس الغشائية
- النوع رقم 7 - الأجهزة الدوارة
- النوع رقم 8 - أجهزة قياس التدفق التوربيني
- أدوات قياس كميات الغاز
- استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع
الطريقة المباشرة لقياس استهلاك الغاز
يتم حساب حجم الغاز بالمتر المكعب، أما وحدات الكتلة الأخرى، مثل الأطنان أو الكيلوجرامات، فهي أقل استخدامًا، عادةً للغازات المعالجة.
الطريقة المباشرة هي الطريقة الوحيدة التي توفر قياسًا مباشرًا لحجم الغاز المار عبره.
تشمل نقاط الضعف في الأدوات التي تحسب التدفق الحجمي أو الكتلي للمادة ما يلي:
- الأداء المحدود لأجهزة قياس التدفق في ظروف الغاز الملوث.
- هناك احتمال كبير للفشل بسبب انسداد التدفق الجزئي أو الصدمة الهوائية.
- ارتفاع تكلفة العدادات الدوارة مقارنة بالأجهزة الأخرى.
- أبعاد كبيرة للأجهزة.
المزايا العديدة لهذه الطريقة تفوق العيوب المذكورة، ولهذا السبب أصبحت أكثر انتشارًا من حيث عدد العدادات المثبتة.
وتشمل هذه القياسات المباشرة لحجم الغاز، وعدم الاعتماد على التشوهات في الرسم البياني لمعدل التدفق، سواء عند المدخل أو المخرج، مما يجعل من الممكن تقليل UUG. عرض النطاق يصل إلى 1:100. لهذا الغرض، يتم استخدام الأجهزة الغشائية والدوارة. يمكن استخدامها في الغرف المجهزة بغلايات من النوع النبضي.
طرق القياس غير المباشرة
تتضمن هذه الطرق، على سبيل المثال، حساب سرعة تدفق المادة عبر مساحة مقطع عرضي معينة. للحصول على نتائج أكثر دقة، من الضروري معادلة سرعة الغاز.
قياس تدفق الغاز عن طريق الضغط التفاضلي
تتمتع إحدى طرق تدفق الغاز الأكثر شيوعًا والتي تمت دراستها، والتي تعتمد على استخدام جهاز تقييد، بالعديد من المزايا، بما في ذلك بساطة آلية محول التدفق، والتي يهدف عملها إلى قياس انخفاض ضغط المادة المتدفقة عبر القيود المحلية في خط أنابيب الغاز. لا الحسابات المطلوبة عداد التدفق مواقف.
على الرغم من وجود قاعدة علمية وتقنية كاملة، فإن طريقة القياس هذه لها عدة عيوب كبيرة - نطاق قياس صغير، والذي، حتى مع مراعاة أجهزة استشعار الضغط متعددة النطاق، لا يتجاوز قيمة 1:10.
المقاومة الهيدروليكية في خطوط أنابيب الغاز زيادة الحساسية لجدول التغييرات فيمتوسط سرعات على طول عمق أو عرض التدفق عند مدخل الحجاب الحاجز.يجب أن يكون طول المقاطع المستقيمة أمام أجهزة التضييق 10 أقطار على الأقل من هيكل الأنبوب.
طريقة عالية السرعة لتحديد التكاليف
يتم استخدام محولات نوع التوربينات لهذه الطريقة. وتتمتع هذه الأجهزة بعدة مزايا، منها صغر الحجم والوزن، وسعرها المناسب في فئتها.
هذه الأجهزة ليست حساسة للصدمات الهوائية. نطاق قيم قياس التدفق يصل إلى 1:30، وهو ما يتجاوز بشكل كبير نفس المؤشر لأجهزة التقييد.
تشمل العيوب الحساسية، وإن كانت غير مهمة، لتشوهات التدفق عند مدخل ومخرج الجهاز، وانحراف نتائج قياس تدفقات الغاز النابضة. بمعدلات تدفق منخفضة تتراوح من 8 إلى 10 م3/h، أجهزة قياس التدفق غير فعالة.
طريقة القياس بالموجات فوق الصوتية
شعبية أجهزة قياس التدفق الصوتية التي تقيس كمية الغاز, وخاصة في المحاسبة التجارية، وقد ازدادت مع تطور الإلكترونيات الدقيقة. لا تحتوي مقاييس التدفق الصوتية على أجزاء متحركة أو أجزاء بارزة في التدفق، مما يزيد بشكل كبير من موثوقيتها.
يتم إجراء القياس على نطاق واسع من القيم نظرًا لقدرة الجهاز على العمل لفترة طويلة من مصدر الطاقة المدمج. لا تفي الأجهزة المنزلية بجميع المتطلبات اللازمة، لأنه من أجل تجنب تأثير تشوهات تدفق الغاز على نتائج الحساب، من الضروري استخدام أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية متعددة الحزم حصريًا.
تصنيف عدادات التدفق حسب مبدأ التشغيل
تختلف أجهزة قياس التدفق في عدة عوامل، بما في ذلك الضغط ونوع الغاز المستخدم وظروف درجة الحرارة. يجب اختيار الجهاز حسب ظروف الاستخدام والمهام المعينة.
تتكون أدوات القياس من أجزاء مثل محول الطاقة المسؤول عن الضغط التفاضلي وعنصر التوصيل ومقياس الضغط.
النوع رقم 1 - نفث الحبر مولد ذاتي أجهزة قياس التدفق
هذا النوع من أجهزة قياس التدفق، المصمم أيضًا لقياس تدفق الغاز الطبيعي، له العديد من الخصائص المميزة. الجهاز مغطى بردود فعل سلبية، ويعتمد تردد التوصيلات النفاثة على تدفق الغاز.
يتم استخدام العدادات المنتجة على أساس عدادات التدفق النفاث للمحاسبة التجارية دون فحص أولي.
مقياس التدفق النفاث مولد ذاتي النوع عرضة للانسداد، ومن عيوبه أيضًا عدم استقرار معدل التحويل.
هذه الأجهزة لها عيوب مشابهة للأجهزة الدوامية:
- الاعتماد على تشويه الرسم البياني للسرعة، بشرط استخدامه مع أجهزة التضييق؛
- خسائر الضغط الهائلة لا رجعة فيها.
- الجزء الرئيسي من مقياس التدفق له أبعاد ضخمة.
- عدم استقرار كبير في معدل التحويل.
مزايا مولد ذاتي لا تختلف مقاييس التدفق عن جهاز الدوامة، باستثناء القدرة على العمل مع الغازات الملوثة.لم تجد أجهزة قياس التدفق هذه استخدامًا عمليًا واسع النطاق في المحاسبة التجارية.
النوع رقم 2 - عدادات مقاييس التدفق الدوامي
هناك عدة نقاط قوة للأجهزة منها دقة القياسات، عدم الحساسية للأوساخ والصدمات الهوائية، سهولة التشغيل، كما أن الجهاز لا يحتوي على أجزاء متحركة.
هناك أيضًا عيوب كبيرة معروفة لاستخدام هذا النوع من مقاييس التدفق - زيادة الحساسية للاهتزازات الميكانيكية وفقدان الضغط. قطر دائرة الانبوب يجب أن يكون في حدود 15-30 سم.
النوع رقم 3 - أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية
يتمتع الجهاز، المعروف أيضًا باسم الجهاز الصوتي، بالعديد من المزايا التي لا يمكن إنكارها:
- نقص المقاومة الهيدروليكية
- لا يحتوي الجهاز على أجزاء متحركة، مما يعزز موثوقيته؛
- زيادة قوة الآلية.
- العمل بسرعة.
يعتمد هذا النوع من أجهزة قياس التدفق على تحديد الفرق في زمن انتقال الإشارة.
تقوم أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية، الموجودة قطريًا بالنسبة لبعضها البعض، بوظائف جهاز الاستقبال والباعث. استخدام قنوات متعددة يعوض عن تشوه ملف تعريف التدفق.
النوع رقم 4 - أجهزة قياس تدفق الأسطوانة
تُستخدم هذه الفئة من الأجهزة عادةً للبحث المختبري. يؤدي الضغط المتولد أثناء دوران الأسطوانة إلى امتلاء الأقسام بالغاز ثم تفريغها لاحقًا.
يتناسب عدد دورات الأسطوانة مع الوحدات المكعبة للغاز، ويتم نقل المؤشر إلى قرص هيكل العد. تتمتع مقاييس التدفق الأسطوانية بدقة قياس عالية.
النوع رقم 5 - استرفاع الأجهزة
يدور الجزء المتحرك من جهاز مقياس سرعة الدوران في محامل، والسرعة تساوي تدفق الغاز الحجمي. يتم تحويل سرعة الحركة الدائرية إلى إشارة كهربائية باستخدام محول ثانوي، وتنعكس النتائج على المؤشر.
استرفاع هناك طلب على هذه الأجهزة لأغراض القياس التجاري لاستهلاك الغاز الطبيعي، سواء للأغراض المنزلية أو لأغراض المرافق.
النوع رقم 6 - أجهزة القياس الغشائية
تم إصدار براءة اختراع لتصنيع أحد أكثر أجهزة قياس الغاز شيوعًا في النصف الثاني من القرن التاسع عشر في إنجلترا.
يعتمد مبدأ تشغيل مقياس التدفق الميكانيكي على تغيير موضع أغشية الغرفة المتحركة في لحظة دخول الغاز. تحدث حركة بديلة أثناء مدخل ومخرج المادة.
يتم تشغيل جهاز العد بواسطة نظام علب التروس والرافعات. تحتوي الآليات على مجموعة واسعة من قيم القياس - تصل إلى 1:100.
النوع رقم 7 - الأجهزة الدوارة
في جهاز من النوع الميكانيكي، يوجد دواران في غرفة القياس، ويبدأان في التحرك تحت ضغط المادة.تقع الأجزاء الدوارة في زوايا قائمة لبعضها البعض، ويتم إصلاح موقعها الأولي باستخدام عجلات المزامن.
تتناسب كمية الغاز مع عدد دورات الدوارات. بمساعدة أداة التوصيل المغناطيسي وعلبة التروس، يتم نقل دوران الدوار إلى جهاز العد المسؤول عن تراكم حجم المادة التي تم تمريرها.
تشمل المزايا الرئيسية لأجهزة قياس التدفق الدوارة دقة القياس العالية وضغط الجهاز ومجموعة واسعة من قياسات التدفق. ومن عيوبها ضجيج الآلية وتكلفتها العالية وحساسيتها للعوامل الخارجية بما في ذلك التلوث.
النوع رقم 8 - أجهزة قياس التدفق التوربيني
الجهاز من النوع الميكانيكي له شكل قطعة من الأنابيب، ويوجد داخل مقياس التدفق توربين بعمود ودعامات متحركة. يتحرك جهاز الطاقة بسبب مرور المادة عبر غرفة القياس.
سرعة حركة الآلية تساوي سرعة التدفق واستهلاك الغاز. ينعكس الحجم المتراكم على آلية العد، ويتم النقل إليه ميكانيكيًا باستخدام علبة التروس أو نظام التروس.
بالإضافة إلى تلك المذكورة، هناك أجهزة أخرى، ولكنها تستخدم عادة في البحث العلمي. إنهم لا يشاركون عمليا في المجال التجاري.
وننصحك أيضًا بقراءة مقالتنا الأخرى التي تحدثنا فيها بالتفصيل عن كيفية اختيار عداد الغاز لمنزلك. مزيد من التفاصيل - اذهب إلى وصلة.
أدوات قياس كميات الغاز
تنقسم أجهزة قياس تدفق الغاز إلى عدة فئات بناءً على طريقة الحساب. وتستخدم السرعة لتحديد العدد الحجمي للوسط قيد الدراسة. لا تحتوي هذه الأجهزة على غرف قياس. الجزء الحساس هو المكره (عرضي أو محوري)، والذي يتم دفعه إلى الدوران بواسطة تدفق المادة.
العدادات الحجمية أقل اعتمادًا على نوع المنتج. وتشمل عيوبها تعقيد التصميم والسعر المرتفع والأبعاد المثيرة للإعجاب. يتكون الجهاز من عدة غرف قياس وله تصميم أكثر تعقيدًا. ينقسم هذا النوع من الأجهزة إلى عدة أنواع - المكبس والشفرة والعتاد.
هناك تصنيف آخر معروف لأجهزة قياس كمية الغاز، والذي يتضمن ثلاثة أنواع من الأجهزة: الدوارة والأسطوانة والصمام.
تتميز العدادات الدوارة بإنتاجية عالية. يعتمد عملهم على حساب عدد دورات الشفرات داخل الجهاز، ويتوافق المؤشر مع حجم الغاز. وتشمل مزاياها الرئيسية المتانة والاستقلال عن الكهرباء وزيادة المقاومة للأحمال الزائدة على المدى القصير.
تتكون عدادات الطبل من مبيت وآلية عد وأسطوانة بغرف قياس. مبدأ تشغيل جهاز قياس استهلاك الغاز هو تحديد عدد دورات الأسطوانة التي تدور بسبب اختلاف الضغط. وعلى الرغم من دقة الحسابات، إلا أن هذا النوع من الأجهزة لم يجد استخدامًا واسع النطاق نظرًا لحجمه الضخم.
ويعتمد مبدأ تشغيل النوع الأخير من العدادات، والمعروف باسم عدادات الصمامات، على حركة قسم متحرك، والذي يتأثر بفارق ضغط المادة. يتكون الجهاز من عدة أجزاء - آلية العد وتوزيع الغاز، فضلا عن السكن. لها أبعاد كبيرة، لذلك يتم استخدامها بشكل رئيسي في الحياة اليومية.
استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع
سيتم مناقشة كيفية عمل مقاييس تدفق الغاز الدوامي في الفيديو التالي:
يعد قياس تدفق الغاز أحد المهام الرئيسية في الإنتاج. يقدم سوق أجهزة قياس التدفق عددًا كبيرًا من الأجهزة ذات التصميمات المختلفة ومبادئ التشغيل التي تناسب أيضًا الاحتياجات المنزلية. وبمساعدتهم، يمكنك تحديد أي كمية تقريبًا من السائل أو الغاز، دون الحاجة إلى تثبيت معياري خاص للمعايرة.
يمكنك استكمال موادنا بمعلومات مثيرة للاهتمام حول موضوع المقالة أو طرح الأسئلة أو المشاركة في المناقشة. اترك تعليقاتك في الكتلة أدناه.
