اختيار وتطبيق مقياس التدفق الكهرومغناطيسي في قياس تدفق مياه الصرف الصحي

مقدمة

تتزايد متطلبات الدقة والموثوقية لقياس ومراقبة تدفق مياه الصرف الصحي في محطات معالجة مياه الصرف الصحي في حقول النفط. تُقدم هذه المقالة شرحًا لاختيار وتشغيل وتطبيق مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية، بالإضافة إلى وصف خصائصها في الاختيار والتطبيق.

تُعد عدادات التدفق من الأجهزة القليلة التي يصعب استخدامها أكثر من تصنيعها. ويرجع ذلك إلى أن معدل التدفق كمية ديناميكية، ولا يقتصر الأمر على الاحتكاك اللزج في السائل المتحرك، بل يشمل أيضًا ظواهر تدفق معقدة مثل الدوامات غير المستقرة والتدفقات الثانوية. يتأثر جهاز القياس نفسه بعوامل عديدة، مثل نوع الأنبوب، وحجم العيار، وشكله (دائري، مستطيل)، والظروف الحدودية، والخصائص الفيزيائية للوسط (درجة الحرارة، والضغط، والكثافة، واللزوجة، والاتساخ، والتآكل، إلخ)، وحالة تدفق السائل (حالة الاضطراب، وتوزيع السرعة، إلخ)، وتأثير ظروف ومستويات التركيب. في ظل وجود أكثر من اثني عشر نوعًا ومئات الأنواع من عدادات التدفق محليًا ودوليًا (مثل عدادات التدفق الحجمي، وعدادات الضغط التفاضلي، والتوربيني، والمساحة، والكهرومغناطيسي، والموجات فوق الصوتية، والحراري التي طُوّرت تباعًا)، فإن الاختيار المعقول لعوامل مثل حالة التدفق، ومتطلبات التركيب، والظروف البيئية، والاقتصاد، هو الأساس والأساس لتطبيق جيد لعدادات التدفق. بالإضافة إلى ضمان جودة الجهاز نفسه، يُعدّ توفير بيانات العملية، ومدى معقولية تركيبه واستخدامه وصيانته، أمرًا بالغ الأهمية. تُقدّم هذه المقالة شرحًا لاختيار مقياس التدفق الكهرومغناطيسي وتطبيقاته.

اختيار مقياس التدفق الكهرومغناطيسي

مع تطور العلوم والتكنولوجيا، تطورت تقنية الكشف التلقائي بشكل كبير، وأصبحت أجهزة الكشف التلقائي تُستخدم على نطاق واسع في معالجة مياه الصرف الصحي، مما يوفر في محطات معالجة مياه الصرف الصحي الكثير من الموارد البشرية والمادية، والأهم من ذلك، إمكانية إجراء التعديلات اللازمة على العملية في الوقت المناسب. ستتناول هذه المقالة مقياس التدفق الكهرومغناطيسي من شركة هانغتشو أسميك كمثال، لعرض تطبيق أجهزة الكشف التلقائي في معالجة مياه الصرف الصحي وبعض المشاكل الحالية.

المبدأ الهيكلي لمقياس التدفق الكهرومغناطيسي

جهاز الكشف التلقائي هو أحد الأنظمة الفرعية الرئيسية في نظام التحكم الآلي. يتكون جهاز الكشف التلقائي العام بشكل أساسي من ثلاثة أجزاء: 1- المستشعر، الذي يستخدم إشارات مختلفة للكشف عن الكمية التناظرية المقاسة؛ 2- المرسل، الذي يحول الإشارة التناظرية التي يقيسها المستشعر إلى إشارة تيار 4-20 مللي أمبير ويرسلها إلى وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)؛ 3- الشاشة، التي تعرض نتائج القياس بشكل حدسي وتوفر النتائج. يتم دمج هذه الأجزاء الثلاثة عضويًا، وبدون أي جزء، لا يمكن تسميتها جهازًا كاملاً. تم استخدام جهاز الكشف التلقائي على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي نظرًا لخصائصه المتمثلة في دقة القياس والعرض الواضح وسهولة التشغيل. علاوة على ذلك، يحتوي جهاز الكشف التلقائي على واجهة مع الكمبيوتر الصغير بداخله، وهو جزء مهم من نظام التحكم الآلي. يطلق عليه "عيون نظام التحكم الآلي".

اختيار مقياس التدفق الكهرومغناطيسي

في إنتاج حقول النفط، تُنتج كميات كبيرة من مياه الصرف الصحي الزيتية نتيجةً لاحتياجات عملية الإنتاج، ويجب على محطة معالجة مياه الصرف مراقبة تدفقها. في التصاميم السابقة، كان هناك العديد من...عدادات التدفقتُستخدم مقاييس التدفق الدوامية ومقاييس التدفق الفتحية. ومع ذلك، في التطبيقات العملية، وُجد أن قيمة عرض التدفق المقاسة تختلف بشكل كبير عن التدفق الفعلي، ويُقلل هذا الانحراف بشكل كبير باستخدام مقياس تدفق كهرومغناطيسي.

نظراً لخصائص مياه الصرف الصحي ذات التغيرات الكبيرة في التدفق، والشوائب، وانخفاض التآكل، والتوصيل الكهربائي الجيد، تُعدّ مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية خياراً مثالياً لقياس تدفق مياه الصرف الصحي. فهي تتميز بهيكل مدمج، وحجم صغير، وسهولة التركيب والتشغيل والصيانة. على سبيل المثال، يعتمد نظام القياس على تصميم ذكي، كما أن الختم العام مُعزز، مما يسمح له بالعمل بشكل طبيعي في البيئات القاسية.

فيما يلي مقدمة موجزة لمبادئ الاختيار وشروط التثبيت والاحتياطات اللازمةمقاييس التدفق الكهرومغناطيسية.

اختيار العيار والمدى

عادةً ما يكون عيار جهاز الإرسال مطابقًا لعيار نظام الأنابيب. عند تصميم نظام الأنابيب، يُمكن اختيار العيار وفقًا لنطاق التدفق ومعدله. بالنسبة لعدادات التدفق الكهرومغناطيسية، يُعد معدل التدفق بين 2 و4 أمتار/ثانية الأنسب. في حالات خاصة، إذا كانت هناك جزيئات صلبة في السائل، ومع مراعاة التآكل والتلف، يُمكن اختيار معدل التدفق الشائع ≤ 3 أمتار/ثانية. بالنسبة لسائل الإدارة سهل التركيب، يُمكن اختيار سرعة تدفق ≥ 2 متر/ثانية. بعد تحديد سرعة التدفق، يُمكن تحديد عيار جهاز الإرسال وفقًا للمعادلة qv=D2.

يمكن اختيار نطاق المرسل وفقًا لمبدأين: الأول هو أن يكون النطاق الكامل للجهاز أكبر من قيمة التدفق الأقصى المتوقعة؛ والثاني هو أن يكون التدفق الطبيعي أكبر من 50% من النطاق الكامل للجهاز لضمان دقة قياس معينة.

اختيار درجة الحرارة والضغط

ضغط ودرجة حرارة السوائل التي يمكن لمقياس التدفق الكهرومغناطيسي قياسها محدودان. عند الاختيار، يجب أن يكون ضغط التشغيل أقل من ضغط التشغيل المحدد لمقياس التدفق. حاليًا، مواصفات ضغط التشغيل لمقاييس التدفق الكهرومغناطيسية المُنتجة محليًا هي: قطر أقل من 50 مم، وضغط تشغيل 1.6 ميجا باسكال.

تطبيق في محطة معالجة مياه الصرف الصحي

تستخدم محطة معالجة مياه الصرف الصحي عادةً مقياس التدفق الكهرومغناطيسي HQ975 من إنتاج شركة شنغهاي هوا تشيانغ. بعد دراسة وتحليل تطبيق محطة معالجة مياه الصرف الصحي في بيليو، تبين أن 7 عدادات تدفق، بما في ذلك عدادات الغسيل العكسي، وعدادات إعادة تدوير المياه، وعدادات التدفق الخارجية، تعاني من قراءات غير دقيقة وتلف، كما تعاني محطات أخرى من مشاكل مماثلة.

الوضع الحالي والمشاكل القائمة

بعد عدة أشهر من التشغيل، ونظرًا للحجم الكبير لمقياس تدفق المياه الواردة، كان قياس مقياس تدفق المياه الواردة غير دقيق. لم تحل الصيانة الأولى المشكلة، لذلك لا يمكن تقدير تدفق المياه إلا عن طريق توصيل المياه الخارجي. بعد عام واحد من التشغيل، عانت عدادات التدفق الأخرى من ضربات البرق والإصلاحات، وكانت القراءات غير دقيقة واحدة تلو الأخرى. ونتيجة لذلك، فإن قراءات جميع عدادات التدفق الكهرومغناطيسية ليس لها قيمة مرجعية. في بعض الأحيان تكون هناك ظاهرة عكسية أو لا توجد كلمات. جميع بيانات إنتاج المياه هي قيم تقديرية. إن حجم مياه الإنتاج للمحطة بأكملها في حالة عدم قياس بشكل أساسي. إن نظام حجم المياه في تقارير البيانات المختلفة هو قيمة تقديرية، ويفتقر إلى حجم المياه الفعلي الدقيق والمعالجة. لا يمكن ضمان دقة ومصداقية البيانات المختلفة، مما يزيد من صعوبة إدارة الإنتاج.

في الإنتاج اليومي، بعد تعطل الجهاز، أبلغ موظفو المحطة وقياس المناجم الإدارة المختصة بذلك عدة مرات، وتواصلوا مع الشركة المصنعة لإصلاحه، لكن دون جدوى، وكانت خدمة ما بعد البيع سيئة. تطلب الأمر التواصل مع فريق الصيانة عدة مرات قبل الوصول إلى موقع الحادث، ولم تكن النتائج مثالية.

نظرًا لضعف دقة الجهاز الأصلي وارتفاع معدل أعطاله، يصعب تلبية متطلبات مؤشرات القياس المختلفة بعد الصيانة والمعايرة. بعد العديد من التحقيقات والدراسات، تُقدم وحدة المستخدم طلبًا للإلغاء، وتتولى إدارة القياس والتحكم الآلي المختصة في الوحدة الموافقة. يتم إلغاء وتحديث عدادات التدفق الكهرومغناطيسية HQ975 التي لم تصل إلى العمر الافتراضي المحدد، ولكنها تعاني من عمر افتراضي طويل أو تلف خطير أو تدهور بسبب الشيخوخة، ويتم استبدال أنواع أخرى من عدادات التدفق الكهرومغناطيسية وفقًا لمبادئ الاختيار المذكورة أعلاه، بما يتوافق مع الإنتاج الفعلي.

لذلك، يُعدّ الاختيار المدروس والاستخدام الصحيح لمقاييس التدفق الكهرومغناطيسية أمرًا بالغ الأهمية لضمان دقة القياس وإطالة عمر الجهاز. ينبغي أن يستند اختيار مقياس التدفق إلى متطلبات الإنتاج، بدءًا من الوضع الفعلي لتوريد منتجات الجهاز، مع مراعاة شاملة لسلامة ودقة وفعالية القياس، وتحديد طريقة أخذ عينات التدفق ونوع جهاز القياس وفقًا لطبيعة وتدفق السائل المقاس ومواصفاته.

يُعدّ اختيار مواصفات الجهاز بدقة عاملاً أساسياً لضمان دقته وعمره الافتراضي. يجب إيلاء اهتمام خاص لاختيار مقاومة الضغط الساكن ودرجة الحرارة. يُعرّف الضغط الساكن للجهاز بأنه درجة مقاومة الضغط، والتي يجب أن تكون أعلى قليلاً من ضغط التشغيل للوسط المقاس، وعادةً ما تكون 1.25 مرة، لضمان عدم حدوث أي تسرب أو حوادث. يعتمد اختيار نطاق القياس بشكل أساسي على اختيار الحد الأقصى لمقياس الجهاز. فإذا كان صغيراً جداً، فسيؤدي ذلك إلى زيادة الحمل عليه وإتلافه؛ أما إذا كان كبيراً جداً، فسيؤثر ذلك على دقة القياس. وبشكل عام، يُختار هذا النطاق بما يتراوح بين 1.2 و1.3 مرة من أقصى قيمة تدفق في التشغيل الفعلي.

ملخص

من بين جميع أنواع عدادات تدفق مياه الصرف الصحي، يتميز عداد التدفق الكهرومغناطيسي بأداء أفضل، بينما يتميز عداد التدفق الخانق بمجموعة واسعة من التطبيقات. فقط من خلال فهم خصائص كل عداد تدفق، يمكن اختيار عداد التدفق وتصميمه لقياس تدفق مياه الصرف الصحي والتحكم فيه، مع تلبية متطلبات الدقة والموثوقية. لضمان التشغيل الآمن للجهاز، نسعى جاهدين لتحسين دقته وتوفيره للطاقة. لذلك، من الضروري ليس فقط اختيار جهاز عرض يلبي متطلبات الدقة، بل أيضًا اختيار طريقة قياس مناسبة وفقًا لخصائص الوسط المقاس.

باختصار، لا توجد طريقة قياس أو مقياس تدفق يتكيف مع مختلف السوائل وظروف التدفق. تتطلب طرق وهياكل القياس المختلفة عمليات قياس مختلفة، وطرق استخدام، وظروف استخدام مختلفة. لكل نوع مزاياه وعيوبه الخاصة. لذلك، ينبغي اختيار أفضل نوع آمن وموثوق واقتصادي ومتين بناءً على مقارنة شاملة لطرق القياس المختلفة وخصائص الأجهزة.