ما هي الشروط التي يجب مراعاتها عند اختيار مقياس تدفق الضغط التفاضلي؟

شروط التركيب

إن تطبيق الوثيقة القياسية (GB / T 2624 أو ISO 5167) في معامل التدفق الخارجي ومعامل التمدد، يجب استخدامه مع جهاز الخنق القياسي لتحقيق التشابه الهندسي والديناميكيات المشابهة لظروف التركيب في الموقع، وذلك لتحقيق عاملين مهمين متشابهين، لذلك، يجب إيلاء اهتمام كافٍ لتركيب جهاز الخنق.

في ظروف التركيب، غالبًا ما يواجه مُحدد الطول اللازم للأنبوب المستقيم قبل وبعد صمام الخانق صعوبةً في تحديد الطول المناسب. ويتطلب مقياس التدفق في صمام الخانق وجود جزء طويل من الأنبوب المستقيم. بالإضافة إلى ذلك، فإن أنواع صمامات إيقاف التدفق الميدانية أكثر تنوعًا بكثير مما هو مذكور في الوثائق القياسية، وخاصةً ما يُسمى بصمام إيقاف التدفق المُركب (حيث تكون المسافة بين نوعين من صمامات إيقاف التدفق قصيرة جدًا)، مما يجعل حل المشكلة أكثر تعقيدًا. ووفقًا للمعيار GB/T 2624-93 (أو ISO 5167-1)، يُمكن في مثل هذه الحالات إضافة مُعدِّل تدفق لحل المشكلة، ولكن إضافة مُعدِّل التدفق تتطلب جزءًا مستقيمًا طويلًا جدًا من الأنبوب (حوالي 42D). في هذه الحالة، تتوفر الخيارات التالية: استخدام صمام خانق يتطلب طولًا أقصر للأنبوب المستقيم، مثل صمام فنتوري التقليدي أو أي أنبوب تدفق آخر؛ أو استخدام معايرة التدفق الفعلي لتحديد معامل التدفق الخارج في ظروف ميدانية، والتي يُمكن إجراؤها إما بشكل مباشر أو غير مباشر.

لقد تحدثنا سابقًا عن أن خط التوجيه يمثل نقطة ضعف في مرشح جسيمات الديزل (DPF) ذي الصمام الخانق. في السنوات الأخيرة، ساهم ظهور مرشح جسيمات الديزل ذي الصمام الخانق المتكامل في حل هذه المشكلة بشكل أفضل. على سبيل المثال، في قياس تدفق البخار في فصل الشتاء في شمال الصين، غالبًا ما يتم عزل خط التوجيه لحمايته من التجمد، وقد تم اللجوء إلى مرشح جسيمات الديزل المتكامل لحل هذه المشكلة. يتوفر معظم مقياس التدفق بنوعين: متكامل ومنفصل، ولكل منهما خصائصه المميزة، ويتم اختيار النوع المناسب وفقًا للظروف الفعلية، وينطبق هذا على مرشح جسيمات الديزل ذي الصمام الخانق. يجب أن يتكيف جهاز إرسال الضغط التفاضلي لمرشح جسيمات الديزل المتكامل مع الظروف البيئية القاسية للموقع، وفي بعض الحالات، مثل اهتزاز خط الأنابيب أو التداخل الكهرومغناطيسي القوي، يكون النوع المنفصل أفضل.

الظروف البيئية

يتكون مرشح جسيمات الديزل (DPF) من جزأين: جهاز إرسال الضغط التفاضلي و جهاز إرسال مؤشر التدفق ، تحتوي على معالجات دقيقة ومكونات إلكترونية، ومتطلباتها للظروف البيئية هي نفسها متطلبات الأجهزة الإلكترونية العامة، والتي تمت مناقشتها في فصول أخرى من هذا الكتاب ولن يتم تكرارها هنا.

العوامل الاقتصادية

تشمل العوامل الاقتصادية تكلفة الاستحواذ، وتكلفة التركيب، وتكلفة التشغيل، وتكلفة المعايرة، وتكلفة الصيانة، وقطع الغيار.

(1) تكلفة الشراء

تُعدّ تكلفة اقتناء أجزاء الكشف الخاصة بمرشح جسيمات الديزل (DPF) منخفضة نسبيًا، ولكن تكلفة الجزأين المتبقيين، وهما جهاز إرسال فرق الضغط وجهاز عرض التدفق، ليست بالضرورة منخفضة. إضافةً إلى ذلك، قد يلزم شراء بعض المعدات المساعدة، مثل المكثفات، وجامعات الغاز، وأجهزة الترسيب، والعوازل، والتي يجب أخذها في الحسبان أيضًا.

(2) تكاليف التركيب

يُعد تركيب مرشح الجسيمات من النوع المنفصل أكثر صعوبة، ويتطلب بشكل أساسي تركيب أنابيب إشارة الضغط التفاضلي والمعدات المساعدة، أما بالنسبة للوسائط المتسخة المسببة للتآكل مثل نظام العزل، فإن التكلفة تكون أعلى.

(3) تكاليف التشغيل

بالنسبة لقياس خطوط الأنابيب ذات الأقطار الكبيرة، قد يكون استهلاك الطاقة الناتج عن تكاليف التشغيل رقماً كبيراً، بالطبع، مثل اختيار صمام خانق منخفض فقدان الضغط (فنتوري كلاسيكي، وما إلى ذلك) وهو أيضاً وسيلة لتقليل التكاليف، ولكن يجب مراعاة اقتناء أجهزة الخنق وتكاليف الشراء المرتفعة بعناية.

(4) رسوم المعايرة

من مزايا مرشح جسيمات الديزل (DPF) توفير تكاليف معايرة قطع الاختبار، ما يُجنّب المُصنِّع والمستخدم عناء معايرة التدفق الفعلي، وهذه ميزة بالغة الأهمية. وبالطبع، يجب مراعاة الجزأين المتبقيين من تكلفة معايرة مرشح جسيمات الديزل، فهما سهلان ورخيصان نسبيًا.

(5) الصيانة

قطع اختبار مرشح جسيمات الديزل (DPF) تكلفتها أقل للصيانة، أما القطعتان المتبقيتان فلهما تكاليف صيانة معينة.

(6) قطع الغيار

تتميز أجهزة قياس ضغط مرشح جسيمات الديزل (DPF) وشاشات العرض بتعدد استخداماتها، مما يسمح للمؤسسات الكبيرة والمتوسطة الحجم التي تستخدم عددًا كبيرًا من عدادات التدفق بالتركيز على اختيار مواصفات طرازات محددة لتوفير قطع الغيار. في السنوات الأخيرة، ساهم الترويج لأجزاء الخانق ذات القيمة الثابتة في التخلص من مشكلة العدد غير المناسب لأجهزة الخانق، كما سهّل شراء قطع الغيار اللازمة، مما يقلل من عدد قطع الغيار المطلوبة.

يمكن أن يؤدي الحساب الشامل للتكاليف المذكورة أعلاه إلى تحديد اقتصادياتها بدقة أكبر.

مبادئ اختيار أجهزة الخنق القياسية

إن قطعة الاختبار لجهاز DPF المختنق هي بالطبع جهاز الخنق القياسي، ومن أجل اختيار جهاز الخنق القياسي الأنسب، ينبغي مراعاة الجوانب التالية عند الاختيار:

1) قيود قطر الأنبوب، ونسبة القطر، ونطاق رقم رينولدز؛

2) دقة القياس؛

3) فقدان الضغط المسموح به؛

4) الحد الأدنى المطلوب لطول مقطع الأنبوب المستقيم؛

5) الحساسية للتآكل والتآكل والتلوث في الوسط المقاس؛

6) مدى تعقيد الهيكل وسعره؛

7) سهولة التركيب؛

8) استقرار الاستخدام على المدى الطويل.

وفقًا للجوانب المذكورة أعلاه، يمكن تلخيص مبادئ اختيار جهاز الخانق القياسي على النحو التالي.

تخضع أجهزة الخنق القياسية، بمختلف أنواعها، والمطبقة على قطر الأنبوب ونسبة القطر ونطاق رقم رينولدز، لقيود معينة في المعيار الوطني GB/T 2624-93 (أو المعيار الدولي ISO 5167-1) الذي يتضمن أحكامًا تفصيلية، مثل: قياس تدفق الصفيحة ذات الفتحة يمكن تطبيقها على نطاق أوسع من أقطار الأنابيب مقارنة بالفوهة وفوهة فنتوري، حيث أن أنبوب فنتوري الكلاسيكي يقع بين أنواع مختلفة من نطاقات أقطار الأنابيب ذات الاختلافات الكبيرة وما إلى ذلك.

تُحدد دقة أنواع أجهزة الخنق القياسية المختلفة من خلال عدم اليقين في معامل التدفق الخارجي بالنسبة لمعامل التمدد، وذلك عند ثبات دقة قياس فرق الضغط والكثافة. يتباين عدم اليقين في معامل التدفق الخارجي لأجزاء الخنق المختلفة تبايناً كبيراً، حيث يكون أقل ما يمكن مقارنةً بمعامل التدفق الخارجي للوحة الفتحة، بينما يكون أكبر ما يمكن في محيط أجزاء الخنق (الفوهات، فنتوري). ويعود سبب كبر حجم أجزاء الخنق إلى رداءة جودة قاعدة البيانات المُستخدمة في حساب معادلات معامل التدفق الخارجي الواردة في المعيار. مع ذلك، فإن المعايرة الفردية لأجزاء الخنق المحيطية تُحقق أيضاً درجة عالية من الدقة.

عند نفس فرق الضغط، يكون فقدان الضغط في جهاز فنتوري الكلاسيكي وفوهة فنتوري حوالي 1/4-1/6 من فقدان الضغط في صفيحة الفتحة المزودة بفوهة، في حين أن فقدان الضغط في الفوهة عند نفس معدل التدفق ونفس قيمة β يكون 30-50% فقط من فقدان الضغط في صفيحة الفتحة.

بالنسبة لنفس نوع مانع التدفق ونسبة القطر، فإن طول المقطع المستقيم اللازم لفنتوري كلاسيكي أصغر بكثير من طول صفيحة الفتحة والفوهة.

إن قياس سهولة حدوث انسداد الخانق، والتآكل، وتشوه الوسط المقاس، ومحيط الخانق، أفضل بكثير من قياس تدفق صفيحة الفتحة .

في مراحل المعالجة والتصنيع والتركيب، تزداد تكلفة أبسط أنواع الفوهات، بدءًا من الفوهة العادية، مرورًا بفوهة فنتوري، وصولًا إلى فوهة فنتوري الكلاسيكية الأكثر تعقيدًا. وكلما زاد قطر الأنبوب، ازداد هذا الفرق وضوحًا.

يسهل إخراج صفيحة الفتحة للتحقق من جودة أجزاء الخانق (باستخدام جهاز خانق صفيحة الفتحة القابل للاستبدال)، أما الفوهة وفنتوري فيتطلبان قطع السائل وإزالة الأنبوب للتحقق، وهذا يسبب المزيد من المتاعب.

جهاز الخنق ذو القطر الصغير (DN50-DN100)، يأخذ حجم منفذ الضغط ويأخذ ضغط موقع التأثير بشكل كبير، ثم يكون لاستخدام ضغط غرفة الحلقة مزايا معينة.