تطبيق مقياس مستوى السائل اللاصق خارجيًا بالموجات فوق الصوتية في مراقبة سلامة خزانات تخزين الأمونيا السائلة

١. مقدمة عن خصائص الأمونيا السائلة: تُعدّ الأمونيا مادة خام مهمة في عمليات الإنتاج الكيميائي. وهي غاز قابل للاشتعال ومادة سامة في الوقت نفسه. تذوب بسهولة في الماء لتكوين ماء الأمونيا في الظروف العادية من درجة الحرارة والضغط، ويمكن تسييلها بسهولة إلى سائل عديم اللون تحت الضغط. ولتسهيل التخزين والنقل، تعتمد الصناعة عادةً على درجة حرارة عادية وضغط عالٍ أو منخفض لتسييل الأمونيا. وتتلخص مخاطر الأمونيا فيما يلي: (١) خصائص الأمونيا الفيزيائية: عديمة اللون وذات رائحة نفاذة، صيغتها الجزيئية N₂H₃، وزنها الجزيئي 17.03، كثافتها النسبية 0.7714 غ/لتر، درجة انصهارها -77.7 درجة مئوية، درجة غليانها 33.35 درجة مئوية، ودرجة اشتعالها الذاتي 651.1 درجة مئوية، مما قد يتسبب في نشوب حريق أو انفجار في حال تعرضها لمصدر حريق. يتراوح حد انفجار خليط بخار الأمونيا السائلة والهواء بين 16% و25% (وأعلى تركيز قابل للاشتعال هو 17%). تذوب الأمونيا السائلة في الكلوروفورم والإيثر، وهي مذيب جيد للعديد من العناصر والمركبات. (2) من الخصائص الكيميائية للأمونيا السائلة أن محلولها المائي قلوي. تتفاعل الأمونيا السائلة مع بعض أنواع البلاستيك والمطاط والطلاءات. يصعب اشتعال الأمونيا السائلة عند تعرضها للحرارة أو النار المكشوفة، وخطورتها منخفضة، ولكن عندما يصل تركيز خليط الأمونيا والهواء إلى نطاق 16% إلى 25%، فإنه يحترق وينفجر عند تعرضه للنار المكشوفة. تزداد خطورتها في حال وجود الزيت أو مواد قابلة للاشتعال أخرى. لا يمكن للأمونيا السائلة أن تتواجد مع الأسيتالدهيد، والأكرولين، والبورون، والهالوجينات، وبيروكسيد الهيدروجين، وغيرها من المواد. (3) سمية الأمونيا السائلة: يتسلل غاز الأمونيا إلى جسم الإنسان عبر الجهاز التنفسي، وله تأثيرات قلوية مهيجة ومسببة للتآكل على الأغشية المخاطية والجلد، وقد يُسبب تحلل الأنسجة ونخرها، كما قد يُسبب توقفًا تنفسيًا انعكاسيًا وتوقفًا قلبيًا عند التركيزات العالية. يُمكن أن يُسبب ملامسة الأمونيا السائلة أو غاز الأمونيا عالي التركيز للعين حروقًا، وفي الحالات الشديدة، قد يحدث ثقب في القرنية. كما يُمكن أن يُسبب ملامسة الأمونيا السائلة للجلد حروقًا. عندما يصل تركيز الأمونيا في الهواء إلى 700 ملغم/م³، يُمكن أن يُصاب جسم الإنسان بالتسمم عن طريق الاستنشاق لمدة 30 دقيقة، وعندما يصل التركيز إلى 1750-4500 ملغم/م³، يُمكن أن يُهدد الحياة. (4) بالإضافة إلى ذلك، فإن الغاز المتكون أثناء تسرب الأمونيا السائلة والمزيج الناتج عن ذوبانها في الماء لهما آثار ضارة خطيرة على البيئة، ويُمكن أن يُسببا تلوثًا للمياه والتربة والغلاف الجوي. باختصار، يُشكل تسرب الأمونيا السائلة مخاطر جسيمة، ويُعد خزان تخزين الأمونيا السائلة مصدرًا رئيسيًا للخطر. في السنوات الأخيرة، تكررت حوادث التسمم الحاد الناجمة عن تسرب الأمونيا محليًا ودوليًا. لذا، يُعد رصد مستوى الأمونيا السائلة في خزان التخزين أمرًا بالغ الأهمية. 2. إدخال نظام تخزين الأمونيا السائلة الخارجي مقياس مستوى السائل يعتمد مقياس مستوى السائل الخارجي على مبدأ قياس المسافة بالسونار، حيث يستخدم مسبارًا خاصًا مُثبّتًا على الجدار الخارجي للحاوية لجمع إشارات السونار. ويعتمد النظام على تقنية معالجة موجات السونار المتطورة، ويستخدم خوارزمية خاصة من شركة شانشي كايدي لحساب مستوى السائل في الحاوية بدقة. تُعرض قيمة مستوى السائل المحسوبة محليًا، ويتم إرسال إشارة عن بُعد. يمكن للجهاز إرسال نتائج القياس إلى مركز التحكم عبر إشارة تناظرية (4-20) مللي أمبير، وواجهات HART وRS-485 وغيرها، كما يمكنه إجراء عمليات تصحيح الأخطاء عبر الإنترنت من خلال واجهات HART وRS-485 والأشعة تحت الحمراء وغيرها. كما هو موضح في الشكل 1، عند قياس مستوى السائل، يُصدر المسبار إشارة موجة سونار، ويلتقط المسبار إشارة الصدى بعد انعكاسها عن سطح السائل. تُعالج إشارة الصدى بواسطة خوارزمية خاصة لحساب الزمن t، ثم يحسب النظام ارتفاع مستوى السائل وفقًا للمعادلة. H=v×(t/2-tg/2)×αH: ارتفاع مستوى السائل، v: سرعة انتشار موجة السونار في السائل، t: الزمن المستغرق لموجة السونار من لحظة انطلاقها إلى لحظة عودتها، tg: زمن انتقال موجة السونار في جدار الخزان، α: معامل التصحيح. 3. مزايا استخدام مقاييس مستوى السائل الخارجية في تركيب خزانات تخزين الأمونيا السائلة: يتميز مقياس مستوى السائل الخارجي ثنائي الأسلاك باستهلاك منخفض للغاية للطاقة، ويتوافق مع معايير الأجهزة ثنائية الأسلاك في المجال الصناعي، مما يُبسط متطلبات التوصيلات الكهربائية في الموقع، ويُعزز السلامة ومقاومة الانفجار. 2. تقنية معايرة درجة الحرارة الحصرية: تُعد الأمونيا السائلة وسطًا يتغير فيه الكثافة بشكل كبير نسبيًا بتأثير درجة الحرارة. عندما يكون مستوى الأمونيا السائلة في خزان التخزين أقل من النصف، فإن استخدام وضع معايرة المجس الجانبي لن يُعطي معايرة صحيحة، مما يؤثر على دقة نتائج القياس. لا يتطلب مقياس مستوى السائل الخارجي، المصمم وفقًا لنمط معايرة درجة الحرارة في شركتنا، سوى تركيب مسبار قياس في قاع خزان التخزين، حيث يقوم بجمع بيانات درجة حرارة الأمونيا السائلة داخل الخزان في الوقت الفعلي (دون الحاجة إلى تركيب المسبار على الجانب). وبمعرفة درجة الحرارة الداخلية للخزان، يتم استخراج نتائج حساب سرعة الصوت للأمونيا السائلة عند هذه الدرجة من قاعدة بيانات النظام البرمجية، مما يضمن دقة عالية في نتائج القياس. لا يُحسّن نمط معايرة درجة الحرارة الدقة فحسب، بل يُتيح أيضًا معايرة كاملة النطاق في الوقت الفعلي، كما أن طريقة التركيب أبسط. فعلى وجه الخصوص، لا حاجة لتركيب مسابير على جانب الخزان الكروي، مما يُقلل بشكل كبير من عبء العمل على الفنيين في الموقع. 3. يتميز مقياس مستوى السائل الخارجي بدقة قياس فائقة، تصل إلى 1‰FS. وتُساهم وظائف مُدمجة، مثل وظيفة كبح الموجات الكاذبة عند الحد السفلي، وخوارزمية التحكم التلقائي في الطاقة، وخوارزمية التحكم التلقائي في معدل أخذ العينات، في تحسين دقة القياس بشكل كبير. في بعض الحالات العملية، تصل الدقة المطلقة إلى 1 سم. 4. تتيح خوارزمية التحكم التلقائي المتقدمة في الطاقة إمكانية تقليل المناطق العمياء أو حتى إلغائها تمامًا. فعند ارتفاع مستوى السائل، يتم استخدام طاقة أعلى، وعند انخفاضه، يتم استخدام طاقة أقل، ويتم التبديل التلقائي بين طاقة المجس. وهذا لا يزيد من نطاق القياس فحسب، بل يقلل أيضًا من منطقة القياس الميتة، مما يحقق قياسات دقيقة حتى بدون مناطق عمياء. 5. قياس مستوى السائل بدون تلامس، مما يضمن قياسًا آمنًا ودقيقًا، ويجعل التركيب والصيانة في غاية السهولة والراحة.

لا شك في أن مؤشر المستوى المخصص يُحقق فوائد. وتشهد معنويات السوق قوة، لا سيما في ضوء تزايد استخدام مؤشر المستوى المخصص على مستوى العالم.

تهدف شركة قوانغدونغ كايدي لتكنولوجيا الطاقة المحدودة إلى تعزيز قيمة عملائها من خلال تقديم منتجات وخدمات وحلول عالية الجودة بطرق مبتكرة وفعّالة من حيث التكلفة. وستحقق الشركة هذه المهمة من خلال وضع أعلى معايير الخدمة والموثوقية والسلامة والتحكم في التكاليف في قطاعنا.

على الرغم من أن تكلفة مبادرات الاستدامة هذه كمقياس للمستوى قد تكون مرتفعة، إلا أن تسخير قوة سلسلة التوريد الأخلاقية لجذب المستهلكين الواعين يمكن أن يكون خطوة ذكية من الناحيتين الأخلاقية والمالية.

كما يوفر مقياس المستوى العديد من مؤشرات المستوى المخصصة الأخرى التي قد تكون مفيدة للمصنعين.

شركة قوانغدونغ كايدي لتكنولوجيا الطاقة المحدودة، التي تساهم بنفسها في تطوير مقياس المستوى لإنشاء تطبيقات أكثر فائدة.