قياس تدفق الغاز الطبيعي

تواجه الشركات تحدياتٍ جسيمة في التحكم بالعمليات وتحسين الكفاءة وإدارة التكاليف دون وجود سجلات دقيقة لتدفق الغاز، خاصةً في الصناعات التي يُستخدم فيها الغاز ويُعالَج على نطاق واسع في ظل ظروفٍ متفاوتة. ونظرًا لأهمية القياس الدقيق للغاز الطبيعي في تحسين الكفاءة والسلامة التشغيلية، بل وحتى الامتثال للوائح التنظيمية، فقد أصبح اختيار مقياس التدفق المناسب للغاز الطبيعي قرارًا استراتيجيًا، مما يُحدث آثارًا بعيدة المدى على الإنتاجية والامتثال البيئي وكفاءة التكلفة.

لماذا يعد قياس تدفق الغاز مهمًا في الصناعة؟

بالإضافة إلى الأسباب المذكورة أعلاه، يُسهم القياس الدقيق لتدفق الغاز في ضبط العملية برمتها، مما يُسهّل رصد أي تسريبات أو استهلاك مفرط. يُعدّ عرض تقارير مُفصّلة حول استخدام الغاز وانبعاثاته أمرًا بالغ الأهمية في العديد من الصناعات، حيث تُساعد القياسات الدقيقة أيضًا على الامتثال للمعايير التنظيمية المتعلقة بمتطلبات البيئة والسلامة.

علاوة على ذلك، تشير التقلبات الحادة في تدفق الغاز إلى انسدادات أو تسريبات، أو إلى ضرورة إجراء صيانة خاصة لتجنب المخاطر المحتملة. ثم اتخاذ الإجراءات اللازمة لحل هذه المشاكل إذا لزم الأمر.

المعلمات الهامة لمقاييس تدفق الغاز

هناك العديد من العوامل التي ينبغي أخذها في الاعتبار قبل اختيار مقياس تدفق الغاز المناسب، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر:

✤نوع الغاز

✤معلومات التدفق

✤الظروف البيئية

✤البيئة التشغيلية

✤الضغط ودرجة الحرارة

✤الأهداف المتوقعة

✤التركيب والصيانة

باستثناء النقاط المذكورة أعلاه، تستحق متطلبات الدقة اهتمامكم نظرًا لتفاوت هامش الخطأ المقبول. يُشترط الحد الأدنى من تحمّل الأخطاء في صناعات خاصة مثل التفاعلات الكيميائية وإنتاج الأدوية. كما أن الضغط ودرجات الحرارة هما العاملان الحاسمان في اختيار عدادات التدفق المناسبة. يجب أن تتحمل العدادات الظروف القاسية دون أن يؤثر ذلك على أدائها في تطبيقات الضغط العالي. وهذا يعني أن استمرارية موثوقية عدادات التدفق في مثل هذه الظروف أمر بالغ الأهمية لضمان تشغيل النظام على المدى الطويل.

التحديات في قياس تدفق الغاز

يتزايد استخدام الغاز الطبيعي، كمصدر طاقة نظيفة، وتتزايد نسبته في هيكل الطاقة سنويًا. ومع تطوير مشروع خط أنابيب الغاز غرب-شرق في الصين، يتوسع نطاق تغطية الغاز الطبيعي، مما يجعل قياس تدفقه خطوة أساسية.

حاليًا، يُستخدم قياس تدفق الغاز الطبيعي بشكل رئيسي في المعاملات التجارية، ويعتمد القياس في الصين بشكل رئيسي على القياس الحجمي. يُزوَّد الغاز الطبيعي بشكل عام بنوعين: الغاز الطبيعي عبر الأنابيب (PNG) والغاز الطبيعي المضغوط (CNG).

يتم تصنيع بعض العدادات وفقًا لمتطلبات محددة، مثل المتطلبات القصوىحجم منخفض وعالييضمن مقياس التدفق الذي يستوعب معدلات التدفق العادية والقصوى قراءات ثابتة ودقيقة. يُعدّ الحجم الصغير أو الكبير عاملاً آخر يستحق دراسةً خاصة لملاءمة كل مكون من مكونات مقياس التدفق.

مبدأ العمل

يعمل مقياس تدفق الغاز الطبيعي من خلال قياس كمية الغاز المُمرَّر عبر خط أنابيب. وبشكل عام، يرتبط معدل التدفق بسرعة الغاز ومساحة المقطع العرضي للأنبوب. ويعتمد الحساب على خوارزميات متطورة، حيث تتغير الخصائص الديناميكية للغاز الطبيعي باختلاف درجة الحرارة والضغط وتركيب السائل.

تطبيقات عدادات تدفق الغاز

إيجابيات وسلبيات أنواع عدادات تدفق الغاز

بالتأكيد، لا توجد تقنية أو جهاز قياس واحد قادر على تلبية جميع المتطلبات والشروط المهنية. تُستخدم حاليًا أربع تقنيات شائعة لقياس تدفق الغاز في العمليات الصناعية، ولكل منها نقاط قوة ونقاط ضعف. ومن الممكن تجنب الأخطاء المكلفة بعد فهم مزاياها وعيوبها.

أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسية رقم 1

يعمل مقياس التدفق الكهرومغناطيسي وفقًا لمبدأ قانون فاراداي للحث. يُولّد ملف كهرومغناطيسي داخل مقياس التدفق المغناطيسي مجالًا مغناطيسيًا، ثم تتمكن الأقطاب الكهربائية من رصد الجهد. يتغير المجال الكهرومغناطيسي بتأثير هذه القوى عند مرور السائل عبر الأنبوب. في النهاية، تُترجم هذه التغيرات إلى معدل تدفق.

الايجابيات	سلبيات
لا يتأثر بدرجة الحرارة أو الضغط أو الكثافة أو اللزوجة وما إلى ذلك.	لا تعمل في حالة عدم احتواء السوائل على موصلية كهربائية؛
ينطبق على السوائل التي تحتوي على شوائب (جسيمات وفقاعات)	يجب أن يكون الأنبوب قصيرًا ومستقيمًا؛
لا يوجد فقدان للضغط؛
لا يوجد أجزاء متحركة؛

مقياس تدفق الدوامة رقم 2

يعمل مقياس تدفق الدوامات بناءً على مبدأ تأثير فون كارمان. تتولد الدوامات تلقائيًا كتدفق يمر عبر جسم سفلي مزوّد بجسم سفلي عريض ومسطح. تتناسب سرعة التدفق طرديًا مع تردد الدوامات.

الايجابيات	سلبيات
هيكل بسيط بدون أجزاء متحركة؛	تكون عرضة للتدخل بواسطة الاهتزازات الخارجية؛
لا يتأثر بدرجة الحرارة أو الضغط أو الكثافة وما إلى ذلك؛	تؤدي صدمة سرعة السوائل إلى تقليل دقة القياس؛
متعدد الاستخدامات في قياس السوائل والغازات والأبخرة؛	قياس الوسط النظيف فقط؛
يسبب فقدان الضغط البسيط.	لا ينصح بقياس السوائل ذات رقم رينولدز المنخفض؛
	لا ينطبق على التدفق النبضي.

عدادات التدفق الحراري رقم 3

يمكن حساب فرق الحرارة بين مستشعري درجة الحرارة بعد تسخين التدفق السفلي. يوجد مستشعرا درجة حرارة على جانبي عنصر التسخين في قسم واحد من الأنبوب؛ حيث يُسخّن الغاز أثناء تدفقه عبر عنصر التسخين.

الايجابيات	سلبيات
لا يوجد أجزاء متحركة؛	لا ينصح باستخدامه لقياس تدفق السوائل؛
عملية موثوقة؛	غير قادر على تحمل درجات حرارة تزيد عن 50 درجة مئوية؛
دقة عالية؛
يمكن استخدامه لقياس التدفق في أي اتجاه.
نطاق الخطأ الإجمالي المنخفض؛

رقم 4مقاييس تدفق الكتلة كوريوليس

يتغير اهتزاز الأنبوب مع معدل تدفق الوسط. تلتقط أجهزة الاستشعار الموجودة عبر الأنبوب هذه التغيرات في الاهتزاز، ثم تُحوَّل إلى معدل تدفق.

الايجابيات	سلبيات
قياس تدفق الكتلة المباشرة؛	لا يوجد أجزاء متحركة؛
لا يتأثر بالضغط ودرجة الحرارة واللزوجة؛	تؤدي الاهتزازات إلى تقليل الدقة إلى حد ما؛
لا يتطلب أقسام مدخل ومخرج.	غالي

يتطلب اختيار مقياس تدفق الغاز المناسب الموازنة بين الدقة والمتانة والتكلفة لتلبية احتياجات التطبيق المحددة. فالاختيار المدروس لا يعزز الكفاءة التشغيلية فحسب، بل يدعم أيضًا الامتثال للوائح التنظيمية والسلامة. ومن خلال فهم أنواع العدادات المختلفة وملاءمتها لمختلف الظروف، يمكن للصناعات تحقيق الأداء الأمثل، وخفض التكاليف، وضمان موثوقية أنظمتها. ويؤدي الاختيار الصحيح في النهاية إلى تشغيل أقوى وأكثر مرونة، قادر على تلبية المتطلبات الحالية والتحديات المستقبلية.