قياس تدفق الغاز الطبيعي

تواجه الشركات تحديات هائلة في التحكم في العمليات وتحسين الكفاءة وإدارة التكاليف دون وجود سجلات دقيقة لتدفق الغاز، خاصة في الصناعات التي يتم فيها استخدام الغاز ومعالجته على نطاق واسع في ظل ظروف مختلفة. نظرًا لأن القياس الدقيق للغاز الطبيعي أمر بالغ الأهمية في تحسين الكفاءة والسلامة التشغيلية وحتى الامتثال التنظيمي، فقد تحول اختيار مقياس التدفق المناسب للغاز الطبيعي إلى قرار استراتيجي، مما يخلق تأثيرات بعيدة المدى على الإنتاجية والامتثال البيئي وكفاءة التكلفة.

ما أهمية قياس تدفق الغاز في الصناعة؟

بالإضافة إلى الأسباب المذكورة أعلاه، فإن القياس الدقيق لتدفق الغاز يترك العملية بأكملها تحت المراقبة، لذلك يمكن ملاحظة التسربات المحتملة والاستهلاك الزائد بسهولة. عرض تقرير مفصل يتعلق باستخدام الغاز ومسائل الانبعاثات في العديد من الصناعات، حيث تساعد القياسات الدقيقة أيضًا على الامتثال للمعايير التنظيمية التي تشير إلى متطلبات البيئة والسلامة.

علاوة على ذلك، تشير التقلبات العنيفة في تدفق الغاز إلى وجود انسدادات أو تسريبات أو إجراء صيانة خاصة للتخلص من المخاطر المحتملة. ومن ثم اتخاذ التدابير اللازمة لحل تلك المشاكل إذا لزم الأمر.

المعلمات الهامة لأجهزة قياس تدفق الغاز

يجب أخذ العديد من العوامل في الاعتبار قبل اختيار مقياس تدفق الغاز المناسب، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر:

✤نوع الغاز

✤معلومات التدفق

✤الظروف البيئية

✤بيئة التشغيل

✤الضغط ودرجة الحرارة

✤الأهداف المتوقعة

✤التركيب والصيانة

باستثناء النقاط المشار إليها أعلاه، فإن متطلبات الدقة تستحق اهتمامك بهامش الخطأ المتنوع المقبول. الحد الأدنى من التسامح مع الأخطاء مطلوب في الصناعات الخاصة مثل التفاعلات الكيميائية وإنتاج الأدوية. يعتبر الضغط ودرجات الحرارة من الحدود عند اختيار أجهزة قياس التدفق الصحيحة أيضًا. يجب أن تتحمل أجهزة القياس الظروف القاسية دون التأثير على الأداء في تطبيقات الضغط العالي. وهذا يعني أن الموثوقية المستدامة لأجهزة قياس التدفق في مثل هذه الظروف أمر بالغ الأهمية في تشغيل النظام على المدى الطويل.

التحديات في قياس تدفق الغاز

يتزايد استخدام الغاز الطبيعي، باعتباره أحد مصادر الطاقة النظيفة، حيث ترتفع نسبته في هيكل الطاقة سنويًا. ومع تطوير مشروع خط أنابيب الغاز بين الغرب والشرق في الصين، تتوسع تغطية الغاز الطبيعي، مما يجعل قياس تدفق الغاز الطبيعي خطوة أساسية.

حاليًا، يتم تطبيق قياس تدفق الغاز الطبيعي بشكل أساسي في التسويات التجارية، ويعتمد القياس في الصين بشكل أساسي على القياس الحجمي. يتم توريد الغاز الطبيعي بشكلين بشكل عام: الغاز الطبيعي عبر الأنابيب (PNG) والغاز الطبيعي المضغوط (CNG).

يتم تصنيع بعض العدادات ضمن متطلبات محددة، مثل المتطرفةحجم منخفض وعالي. ويضمن مقياس التدفق الذي يستوعب معدلات التدفق العادية والذروية قراءات ثابتة ودقيقة. يعد الحجم الصغير أو الكبير عاملاً آخر يستحق اهتمامًا خاصًا بملاءمة كل مكون من مكونات مقياس التدفق.

مبدأ العمل

يعمل مقياس تدفق الغاز الطبيعي من خلال قياس كمية الغاز المرسلة عبر خط الأنابيب. بشكل عام، معدل التدفق هو دالة لسرعة الغاز ومساحة المقطع العرضي للأنبوب. يتم إجراء الحساب باستخدام خوارزميات معقدة، حيث تختلف الخصائص الديناميكية للغاز الطبيعي باختلاف درجة الحرارة والضغط وتكوين السوائل.

تطبيقات عدادات تدفق الغاز

إيجابيات وسلبيات أنواع أجهزة قياس تدفق الغاز

ومن المؤكد أنه لا توجد تقنية أو جهاز قياس واحد يمكنه تلبية جميع المتطلبات والشروط المهنية. يتم استخدام أربع تقنيات شائعة لقياس تدفق الغاز في المعالجة الصناعية في الوقت الحاضر، وتتميز بنقاط القوة والقيود المقابلة. من الممكن منع الأخطاء المكلفة بعد فهم مزاياها وعيوبها.

رقم 1 أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي

يعمل مقياس التدفق الكهرومغناطيسي على مبدأ قانون فاراداي للحث. يولد الملف الكهرومغناطيسي داخل مقياس التدفق المغناطيسي مجالًا مغناطيسيًا ومن ثم تكون الأقطاب الكهربائية قادرة على اكتشاف الجهد. يتغير المجال الكهرومغناطيسي بهذه القوى عندما يمر السائل عبر الأنبوب. في النهاية، سيتم ترجمة هذه التغييرات إلى معدل التدفق.

الايجابيات	سلبيات
لا تتداخل مع درجة الحرارة والضغط والكثافة واللزوجة وما إلى ذلك.	لا تعمل في حالة عدم احتواء السوائل على موصلية كهربائية؛
ينطبق على السوائل ذات الشوائب (الجسيمات والفقاعات)	مطلوب أنبوب مستقيم قصير.
لا فقدان الضغط.
لا توجد أجزاء متحركة.

رقم 2 مقياس التدفق الدوامي

يعمل مقياس التدفق الدوامي وفقًا لمبدأ تأثير فون كارمان. سيتم إنشاء الدوامات تلقائيًا كتدفق يمر عبر جسم منحدر، وهو مجهز بجسم منحدر أمامي مسطح وعريض. سرعة التدفق تتناسب مع تردد الدوامات.

الايجابيات	سلبيات
هيكل بسيط دون أجزاء متحركة؛	تكون عرضة للتداخل مع الاهتزازات الخارجية.
لا يتأثر بدرجة الحرارة والضغط والكثافة وغيرها؛	صدمة سرعة السوائل تقلل من دقة القياس؛
متعدد الاستخدامات في قياس السوائل والغازات والأبخرة.	قياس المتوسطة النظيفة فقط؛
يسبب فقدان الضغط تافهة.	لا ينصح بقياسات السوائل ذات رقم رينولدز المنخفض؛
	لا ينطبق على تدفق النبض.

رقم 3 عدادات التدفق الحراري

يمكن حساب فرق الحرارة بين جهازي استشعار لدرجة الحرارة بعد تسخين التدفق النهائي. تم تجهيز جهازي استشعار لدرجة الحرارة على جانبي عنصر التسخين في قسم واحد من الأنبوب؛ سيتم تسخين الغاز أثناء تدفقه عبر عنصر التسخين.

الايجابيات	سلبيات
لا توجد أجزاء متحركة.	لا يُنصح باستخدامه لقياس تدفق السائل؛
عملية موثوقة.	غير قادر على تحمل درجات الحرارة التي تزيد عن 50 درجة مئوية؛
دقة عالية
ينطبق على قياس التدفق في أي اتجاه.
نطاق خطأ إجمالي منخفض؛

رقم 4أجهزة قياس التدفق الشامل كوريوليس

يتغير اهتزاز الأنبوب مع معدل تدفق الوسط. يتم التقاط مثل هذه التغييرات في الاهتزاز بواسطة أجهزة استشعار عبر الأنبوب ثم تحويلها إلى معدل تدفق.

الايجابيات	سلبيات
قياس التدفق الجماعي المباشر؛	لا توجد أجزاء متحركة.
لا يتداخل مع الضغط ودرجة الحرارة واللزوجة.	الاهتزازات تقلل الدقة إلى حد ما؛
لا توجد أقسام مدخل ومخرج مطلوبة.	غالي

يتضمن اختيار مقياس تدفق الغاز المناسب تحقيق التوازن بين الدقة والمتانة والتكلفة بما يتناسب مع الاحتياجات المحددة للتطبيق. لا يؤدي الاختيار المستنير إلى تعزيز الكفاءة التشغيلية فحسب، بل يدعم أيضًا الامتثال التنظيمي والسلامة. ومن خلال فهم أنواع العدادات المختلفة ومدى ملاءمتها للظروف المختلفة، يمكن للصناعات تحقيق الأداء الأمثل، وخفض التكاليف، وضمان موثوقية أنظمتها. يؤدي اتخاذ الاختيار الصحيح في النهاية إلى عملية أقوى وأكثر مرونة يمكنها تلبية المتطلبات الحالية والتحديات المستقبلية.