انتخاب و کاربرد فلومتر الکترومغناطیسی در اندازه‌گیری جریان فاضلاب

مقدمه

الزامات دقت و قابلیت اطمینان برای اندازه‌گیری و کنترل جریان فاضلاب در ایستگاه‌های تصفیه فاضلاب میدان‌های نفتی روز به روز بیشتر می‌شود. این مقاله به معرفی انتخاب، عملکرد و کاربرد فلومترهای الکترومغناطیسی می‌پردازد. ویژگی‌های آن را در انتخاب و کاربرد شرح دهید.

فلومترها یکی از معدود ابزارهایی هستند که استفاده از آنها دشوارتر از ساخت آنهاست. دلیل این امر این است که سرعت جریان یک کمیت پویا است و نه تنها اصطکاک ویسکوز در مایع در حال حرکت وجود دارد، بلکه پدیده‌های پیچیده جریان مانند گرداب‌های ناپایدار و جریان‌های ثانویه نیز در آن دخیل هستند. خود ابزار اندازه‌گیری تحت تأثیر عوامل زیادی مانند خط لوله، اندازه کالیبر، شکل (دایره، مستطیل)، شرایط مرزی، خواص فیزیکی محیط (دما، فشار، چگالی، ویسکوزیته، کثیفی، خورندگی و غیره)، وضعیت جریان سیال (وضعیت آشفتگی، توزیع سرعت و غیره) و تأثیر شرایط و سطوح نصب قرار می‌گیرد. با توجه به بیش از دوازده نوع و صدها نوع فلومتر در داخل و خارج از کشور (مانند فلومترهای حجمی، فشار تفاضلی، توربینی، مساحتی، الکترومغناطیسی، اولتراسونیک و حرارتی که به طور متوالی توسعه یافته‌اند)، چگونگی انتخاب منطقی عواملی مانند وضعیت جریان، الزامات نصب، شرایط محیطی و اقتصاد، فرض و اساس کاربرد خوب فلومترها است. علاوه بر اطمینان از کیفیت خود دستگاه، ارائه داده‌های فرآیند و اینکه آیا نصب، استفاده و نگهداری دستگاه منطقی است یا خیر نیز بسیار مهم است. این مقاله به معرفی انتخاب و کاربرد یک فلومتر الکترومغناطیسی می‌پردازد.

انتخاب فلومتر الکترومغناطیسی

با توسعه علم و فناوری، فناوری تشخیص خودکار نیز بسیار توسعه یافته است و ابزارهای تشخیص خودکار نیز به طور گسترده در تصفیه فاضلاب مورد استفاده قرار گرفته‌اند، به طوری که تصفیه‌خانه‌های فاضلاب نه تنها در نیروی انسانی و منابع مادی زیادی صرفه‌جویی می‌کنند، بلکه مهمتر از آن، می‌توانند به موقع تنظیمات لازم را در فرآیند انجام دهند. در این مقاله، کنتور الکترومغناطیسی هانگزو آسمیک به عنوان نمونه‌ای برای معرفی کاربرد ابزارهای تشخیص خودکار در تصفیه فاضلاب و برخی از مشکلات موجود در نظر گرفته شده است.

اصل ساختاری کنتور الکترومغناطیسی

یک ابزار تشخیص خودکار یکی از زیرسیستم‌های کلیدی در سیستم کنترل خودکار است. یک ابزار تشخیص خودکار عمومی عمدتاً از سه بخش تشکیل شده است: ① حسگر، که از سیگنال‌های مختلف برای تشخیص کمیت آنالوگ اندازه‌گیری شده استفاده می‌کند؛ ② فرستنده، که سیگنال آنالوگ اندازه‌گیری شده توسط حسگر را به یک سیگنال جریان 4-20 میلی‌آمپر تبدیل کرده و آن را به کنترل‌کننده منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) ارسال می‌کند؛ ③ نمایشگر، که نتایج اندازه‌گیری را به صورت بصری نمایش داده و نتایج را ارائه می‌دهد. این سه بخش به صورت ارگانیک با هم ترکیب شده‌اند و بدون هیچ بخشی، نمی‌توان آنها را یک ابزار کامل نامید. ابزار تشخیص خودکار به دلیل ویژگی‌های اندازه‌گیری دقیق، نمایش واضح و عملکرد ساده، به طور گسترده در تولید صنعتی مورد استفاده قرار گرفته است. علاوه بر این، ابزار تشخیص خودکار دارای رابط با میکروکامپیوتر داخلی است و بخش مهمی از سیستم کنترل خودکار است. به آن "چشم‌های یک سیستم کنترل اتوماسیون" گفته می‌شود.

انتخاب فلومتر الکترومغناطیسی

در تولید میدان نفتی، به دلیل نیازهای فرآیند تولید، مقدار زیادی فاضلاب روغنی تولید می‌شود و ایستگاه تصفیه فاضلاب باید جریان فاضلاب را کنترل کند. در طرح‌های قبلی، بسیاری ازجریان‌سنج‌هااز فلومترهای گردابی و فلومترهای روزنه ای استفاده شده است. با این حال، در کاربردهای عملی، مشخص شده است که مقدار نمایش جریان اندازه گیری شده انحراف زیادی از جریان واقعی دارد و با تغییر به فلومتر الکترومغناطیسی، این انحراف تا حد زیادی کاهش می یابد.

با توجه به ویژگی‌های فاضلاب با تغییرات جریان زیاد، ناخالصی‌ها، خوردگی کم و رسانایی الکتریکی خاص، فلومترهای الکترومغناطیسی انتخاب خوبی برای اندازه‌گیری جریان فاضلاب هستند. این دستگاه دارای ساختار جمع و جور، اندازه کوچک و نصب، بهره‌برداری و نگهداری راحت است. به عنوان مثال، سیستم اندازه‌گیری از طراحی هوشمندی برخوردار است و آب‌بندی کلی آن تقویت شده است، بنابراین می‌تواند در محیط‌های سخت به طور عادی کار کند.

در ادامه، مقدمه‌ای مختصر در مورد اصول انتخاب، شرایط نصب و اقدامات احتیاطی آمده است.فلومترهای الکترومغناطیسی.

انتخاب کالیبر و برد

کالیبر فرستنده معمولاً مشابه کالیبر سیستم لوله‌کشی است. اگر قرار است سیستم لوله‌کشی طراحی شود، کالیبر را می‌توان بر اساس محدوده جریان و نرخ جریان انتخاب کرد. برای فلومترهای الکترومغناطیسی، نرخ جریان 2-4 متر بر ثانیه مناسب‌تر است. در موارد خاص، اگر ذرات جامد در مایع وجود داشته باشد، با توجه به فرسودگی، می‌توان نرخ جریان معمول ≤ 3 متر بر ثانیه را انتخاب کرد. برای سیال مدیریتی که به راحتی قابل اتصال است، می‌توان سرعت جریان ≥ 2 متر بر ثانیه را انتخاب کرد. پس از تعیین سرعت جریان، کالیبر فرستنده را می‌توان بر اساس qv=D2 تعیین کرد.

برد فرستنده را می‌توان بر اساس دو اصل انتخاب کرد: یکی اینکه مقیاس کامل دستگاه بیشتر از حداکثر مقدار جریان مورد انتظار باشد؛ دیگری اینکه جریان عادی بیشتر از 50٪ از مقیاس کامل دستگاه باشد تا از دقت اندازه‌گیری خاصی اطمینان حاصل شود.

انتخاب دما و فشار

فشار و دمای سیالی که فلومتر الکترومغناطیسی می‌تواند اندازه‌گیری کند، محدود است. هنگام انتخاب، فشار عملیاتی باید کمتر از فشار کاری مشخص شده فلومتر باشد. در حال حاضر، مشخصات فشار کاری فلومترهای الکترومغناطیسی تولید داخل عبارتند از: قطر کمتر از 50 میلی‌متر و فشار کاری 1.6 مگاپاسکال.

کاربرد در تصفیه خانه فاضلاب

ایستگاه تصفیه فاضلاب عموماً از کنتور الکترومغناطیسی HQ975 تولید شده توسط شانگهای هواکیانگ استفاده می‌کند. از طریق بررسی و تجزیه و تحلیل وضعیت کاربرد ایستگاه تصفیه فاضلاب بیلیو شماره ...، در مجموع 7 کنتور جریان شامل کنتورهای شستشوی معکوس، آب بازیافتی و کنتورهای جریان خارجی دارای قرائت نادرست و آسیب هستند و سایر ایستگاه‌ها نیز مشکلات مشابهی دارند.

وضعیت فعلی و مشکلات موجود

پس از چند ماه کارکرد، به دلیل اندازه بزرگ کنتور جریان آب ورودی، اندازه‌گیری کنتور جریان آب ورودی دقیق نبود. اولین تعمیر و نگهداری مشکل را حل نکرد، بنابراین جریان آب فقط با تحویل آب خارجی قابل تخمین است. پس از یک سال کارکرد، کنتورهای جریان دیگر دچار صاعقه و تعمیرات شدند و قرائت‌ها یکی پس از دیگری نادرست بودند. در نتیجه، قرائت همه کنتورهای جریان الکترومغناطیسی هیچ مقدار مرجعی ندارد. گاهی اوقات حتی پدیده معکوس یا بدون کلمه وجود دارد. تمام داده‌های تولید آب، مقادیر تخمینی هستند. حجم آب تولیدی کل ایستگاه اساساً در حالت عدم اندازه‌گیری است. سیستم حجم آب در گزارش‌های مختلف داده، یک مقدار تخمینی است و فاقد حجم و تصفیه واقعی آب دقیق است. دقت و صحت داده‌های مختلف را نمی‌توان تضمین کرد، که این امر دشواری مدیریت تولید را افزایش می‌دهد.

در تولید روزانه، پس از اینکه دستگاه اندازه‌گیری دچار مشکل شد، پرسنل اندازه‌گیری ایستگاه و معدن بارها آن را به بخش مربوطه گزارش دادند و بارها برای تعمیر با سازنده تماس گرفتند، اما هیچ تاثیری نداشت و خدمات پس از فروش ضعیف بود. قبل از رسیدن به محل، لازم بود بارها با پرسنل تعمیر و نگهداری تماس گرفته شود. نتایج ایده‌آل نیست.

با توجه به دقت پایین و نرخ بالای خرابی دستگاه اصلی، برآورده کردن الزامات شاخص‌های اندازه‌گیری مختلف پس از تعمیر و نگهداری و کالیبراسیون دشوار است. پس از تحقیقات و مطالعات فراوان، واحد کاربر درخواست اسقاط را ارائه می‌دهد و بخش ذیصلاح اندازه‌گیری و کنترل خودکار واحد مسئول تأیید آن است. فلومترهای الکترومغناطیسی HQ975 که به عمر مفید مشخص شده نرسیده‌اند، اما عمر مفید طولانی دارند، آسیب جدی دیده‌اند یا فرسوده شده‌اند، اسقاط و به‌روزرسانی می‌شوند و انواع دیگر فلومترهای الکترومغناطیسی طبق اصول انتخاب فوق و مطابق با تولید واقعی جایگزین می‌شوند.

بنابراین، انتخاب معقول و استفاده صحیح از فلومترهای الکترومغناطیسی برای اطمینان از دقت اندازه‌گیری و افزایش طول عمر دستگاه بسیار مهم است. انتخاب فلومتر باید بر اساس الزامات تولید، با شروع از وضعیت واقعی عرضه محصول دستگاه، با در نظر گرفتن جامع ایمنی، دقت و صرفه اقتصادی اندازه‌گیری و تعیین روش دستگاه نمونه‌برداری جریان و نوع دستگاه اندازه‌گیری با توجه به ماهیت و جریان سیال اندازه‌گیری شده و مشخصات آن باشد.

انتخاب صحیح مشخصات دستگاه نیز بخش مهمی از تضمین عمر مفید و دقت دستگاه است. باید به انتخاب مقاومت فشار استاتیک و دما توجه ویژه‌ای شود. فشار استاتیک دستگاه، درجه مقاومت فشار است که باید کمی بیشتر از فشار کاری محیط اندازه‌گیری شده، عموماً ۱.۲۵ برابر، باشد تا از عدم نشتی یا حادثه جلوگیری شود. انتخاب محدوده اندازه‌گیری عمدتاً انتخاب حد بالایی مقیاس دستگاه است. اگر خیلی کوچک انتخاب شود، به راحتی دچار اضافه بار شده و به دستگاه آسیب می‌رساند. اگر خیلی بزرگ انتخاب شود، مانع دقت اندازه‌گیری می‌شود. عموماً ۱.۲ تا ۱.۳ برابر حداکثر مقدار جریان در عملکرد واقعی انتخاب می‌شود.

خلاصه

در میان انواع کنتورهای جریان فاضلاب، کنتور الکترومغناطیسی عملکرد بهتری دارد و کنتور جریان گلوگاهی طیف وسیعی از کاربردها را داراست. تنها با درک عملکرد مربوط به کنتورها می‌توان کنتور را انتخاب و طراحی کرد تا الزامات دقت و قابلیت اطمینان اندازه‌گیری و کنترل جریان فاضلاب برآورده شود. بر اساس اطمینان از عملکرد ایمن دستگاه، برای بهبود دقت و صرفه‌جویی در انرژی دستگاه تلاش کنید. به همین دلیل، نه تنها انتخاب یک دستگاه نمایشگر که الزامات دقت را برآورده کند، بلکه انتخاب یک روش اندازه‌گیری معقول با توجه به ویژگی‌های محیط اندازه‌گیری شده نیز ضروری است.

به طور خلاصه، هیچ روش اندازه‌گیری یا دبی‌سنجی وجود ندارد که بتواند با سیالات و شرایط جریان مختلف سازگار شود. روش‌ها و ساختارهای مختلف اندازه‌گیری نیاز به عملیات اندازه‌گیری، روش‌های استفاده و شرایط استفاده متفاوتی دارند. هر نوع مزایا و معایب منحصر به فرد خود را دارد. بنابراین، بهترین نوع که ایمن، قابل اعتماد، اقتصادی و بادوام باشد، باید بر اساس مقایسه جامع روش‌های مختلف اندازه‌گیری و ویژگی‌های ابزار انتخاب شود.