ما هو أداء مقاييس تدفق الأسيتيلين في قياس معدلات التدفق المختلفة وما الذي يسبب مشكلة تقييد التدفق؟

هل تعرف سبب وجود حالات أداء مختلفة في قياسات معدل التدفق المختلفة ولماذا يكون معدل التدفق محدودًا عند استخدام أجهزة قياس تدفق الأسيتيلين؟وقد قدم المحرر تحليلاً وتفاصيل حول النقاط التالية للجميع.دعونا نلقي نظرة معا ونرى ما هو حقا؟

في الوقت الحاضر، هناك أنواع عديدة من أجهزة قياس التدفق في الإنتاج الصناعي، والتي تعمل على أساس مبادئ قياس مختلفة، مثل المبادئ الميكانيكية، والمبادئ الحرارية، والمبادئ الكهربائية، والمبادئ البصرية.مقياس تدفق الأسيتيلين هو مقياس تدفق الحجم الذي يستخدم مبدأ شارع كارمان الدوامة لقياس معدل تدفق الحجم أو معدل تدفق الحجم القياسي أو معدل التدفق الجماعي للغاز أو البخار أو السائل.يستخدم بشكل أساسي لقياس تدفق السوائل المتوسطة لخطوط الأنابيب الصناعية، مثل الغازات والسوائل والبخار والوسائط الأخرى.الخصائص هي فقدان ضغط صغير، نطاق كبير، دقة عالية، ولا تتأثر تقريبًا بمعلمات مثل كثافة السائل والضغط ودرجة الحرارة واللزوجة عند قياس معدل التدفق الحجمي في ظل ظروف العمل.لا توجد أجزاء ميكانيكية متحركة، وبالتالي موثوقية عالية وصيانة منخفضة.يمكن أن تكون معلمات الأداة مستقرة لفترة طويلة.يستخدم مقياس تدفق الأسيتيلين مستشعر الضغط الكهرضغطي ذو الموثوقية العالية ويمكن أن يعمل ضمن نطاق درجة حرارة العمل من -20 درجة مئوية إلى +250 درجة مئوية.هناك إشارات قياسية تناظرية ومخرجات إشارة نبضية رقمية، وهي سهلة الاستخدام مع الأنظمة الرقمية مثل أجهزة الكمبيوتر.إنها أداة قياس متقدمة ومثالية نسبيًا.تتمتع أجهزة قياس تدفق الأسيتيلين بمزايا كبيرة في المبادئ الأساسية والهيكل والتركيب والصيانة وتكاليف التشغيل واستهلاك الطاقة، مما يجعلها واحدة من أفضل الخيارات للغازات والسوائل منخفضة اللزوجة في الوقت الحاضر.ومع ذلك، تواجه أجهزة قياس تدفق الأسيتيلين صعوبات فنية يجب التغلب عليها في جوانب معينة.بعد ذلك، سنستكشف بشكل أساسي بعض القيود في الكشف عن أجهزة قياس تدفق الأسيتيلين في ظل ظروف معدل التدفق المنخفض ومعدل التدفق المرتفع، ونقترح بعض الحلول وتأثيرات التنفيذ.

1. مزايا وعيوب أجهزة قياس تدفق الأسيتيلين

تتفوق أجهزة قياس تدفق الأسيتيلين على أجهزة قياس تدفق الفتحة التقليدية في العديد من التطبيقات.على سبيل المثال، هناك حوالي 20 نقطة إغلاق ثابتة في دائرة قياس واحدة لمقياس الجريان ذو الفتحة.وبالمقارنة، فإن نقاط الختم الثابتة لأجهزة قياس تدفق الأسيتيلين هي ثلاث نقاط فقط، مما يجعلها أقل عرضة للتسرب.أنها لا تتأثر بدرجة حرارة السائل، والضغط، والكثافة، وما إلى ذلك، ويبقى معامل التدفق دون تغيير لفترة طويلة.ومع ذلك، هناك أيضًا بعض المشكلات المتعلقة باستخدام أجهزة قياس تدفق الأسيتيلين.

1) نظرًا لأن الإشارة الأصلية لمقياس تدفق الأسيتيلين هي إشارة تردد، فإن مقياس تدفق الأسيتيلين هو في الواقع أداة رقمية.وطالما أنه يمكن أن يعمل بشكل صحيح، يجب ضمان دقته.ولكن بمجرد عدم القدرة على العمل بشكل صحيح، سيكون خطأ القياس الناتج كبيرًا جدًا، وحتى اتجاه تغيرات معدل التدفق لا يمكن الإشارة إليه، وهو غير قادر تمامًا على العمل.

2) يتناسب رفع الدوامة طرديا مع مربع معدل التدفق ويتناسب طرديا مع كثافة السائل.لذلك، عندما ينخفض ​​معدل التدفق، تضعف إشارة الدوامة بشكل حاد في علاقة من الدرجة الثانية، في حين أن إشارة الدوامة للغاز أقل بكثير من إشارة السائل.عند استخدامها للكشف عن تدفق الغاز، تكون إشارة الدوامة ضعيفة بسبب انخفاض الكثافة ومعدل التدفق، والذي يمكن غمره بسهولة في التداخل.لا يمكن لمقياس التدفق تحديد الدوامة بشكل صحيح، مما يؤدي إلى فشل القياس.

3) نظرًا لحساسية مستشعرات مقياس تدفق الأسيتيلين للكشف عن قوى الرفع الدوامة الصغيرة بمعدلات تدفق منخفضة، فإن هيكل المستشعر محدود بشكل مباشر.استجابة للقضايا المذكورة أعلاه، سيتم إجراء بعض المناقشات أدناه.

2. مبدأ العمل وهيكل مقياس الجريان الأسيتيلين

2.1 غالبًا ما يُرى مبدأ عمل أجهزة قياس تدفق الأسيتيلين في الحياة اليومية، مثل ظاهرة الشارع الدوامي.على سبيل المثال، يتأرجح العلم في مهب الريح بسبب دوامة الشارع الناتجة عن سارية العلم.كلما كانت الرياح أقوى، كلما زادت سرعة تأرجح العلم - يتناسب تردد التذبذب مع سرعة الرياح.يحتاج تصميم أرصفة الجسور والمداخن والمباني الشاهقة أيضًا إلى مراعاة القوة التدميرية للشوارع الدوامة.يشير مقياس تدفق الأسيتيلين إلى مبدأ ظاهرة الشارع الدوامة في الحياة اليومية، وذلك عن طريق إدخال عمود بالحجم والشكل المناسبين (أي مولد الشارع الدوامة) في خط الأنابيب.عندما يتدفق السائل خلاله، تتولد دوامات متناوبة على جانبي شارع الدوامة بعد حدوث الجسم، ويسمى هذا النوع من الدوامات بدوامة كارمن.تردد الدوامة يتناسب طرديا مع معدل التدفق.ويمكن تمثيلها بالمعادلة التالية: F=stv/d في المعادلة (1)، f هو تردد الدوامة؛V هي السرعة المتوسطة للسائل المتدفق عبر مولد الشارع الدوامي؛D هو عرض سطح التدفق لمولد الشارع الدوامة؛St هو رقم ستروهال، مع نطاق من القيم يتراوح من 0.14 إلى 0.27.عند القياس، يفترض عمومًا أن St=0.2.ومن ذلك، ومن خلال قياس تردد الدوامة، يمكن حساب متوسط ​​السرعة v للسائل المتدفق عبر مولد شارع الدوامة، ومن ثم يمكن حساب معدل التدفق q من المعادلة التالية: Q=vA.من بينها، A هي مساحة المقطع العرضي للسائل الذي يتدفق عبر جسم توليد الدوامة.

2.2 هيكل مقياس تدفق الأسيتيلين

يتكون الهيكل الأساسي لأجهزة قياس تدفق الأسيتيلين من جزأين: أجهزة الاستشعار والمحولات.يتضمن المستشعر مولد دوامة، ومكونات الكشف، وما إلى ذلك؛يشتمل المحول على دائرة تضخيم، ودائرة ترشيح وتشكيل، ودائرة تحويل D/A؛تشمل الأنواع الشائعة لمولدات الشوارع الدوامية الأعمدة الأسطوانية، والأعمدة على شكل حرف T، والأعمدة الرباعية، والمثلثة.حاليًا، يتم استخدامه على نطاق واسع، والتعليقات جيدة مع مولد الدوامة من نوع العمود الثلاثي.تشتمل مكونات الكشف على الرقائق الكهرضغطية، والثرمستورات، والموجات فوق الصوتية، والمكثفات التفاضلية لقياس الضغط.جزء المحول ذكي بشكل أساسي، ويتم تثبيت جميع شرائح المعالجات الدقيقة فيه.يمكن تركيب التدفق الدوامي مباشرة على خطوط الأنابيب، مع قابلية تبادل قوية، وحجم صغير، ودقة تشغيل عالية على المدى الطويل، مما يجعله مناسبًا لقياس معظم السوائل والأبخرة والغازات.

3. يعتمد تحديد التدفق الصغير وقياس معدل التدفق المنخفض على مبدأ أجهزة قياس تدفق الأسيتيلين.تتناسب قوة إشارة التدفق مع مربع معدل التدفق، أي أنه عندما ينخفض ​​معدل التدفق، ستنخفض إشارة الدوامة بشكل حاد في علاقة مربعة.

ويبين الشكل 2 تسجيل الشكل الموجي لإشارة الشارع الدوامة عندما يزيد معدل التدفق من الصفر.وفي ظل نفس الظروف، تكون قوة الدوامة الناتجة عن معدل تدفق غاز قدره 1 م/ث هي فقط 1/25 من ذلك عند معدل تدفق قدره 5 م/ث.لضمان اكتشاف معدلات التدفق الصغيرة، من الضروري أن يكون لديك حساسية عالية للغاية للكشف عن الاهتزاز الدوامي، مما يؤدي إلى تضخيم إشارة التدفق آلاف المرات، مما يجعل مقياس تدفق الأسيتيلين حساسًا للغاية لاهتزاز خطوط أنابيب البخار.عندما لا يكون هناك معدل تدفق، فإن الإشارة الفعلية هي إشارة تداخل الاهتزاز، وهي مشكلة كبيرة في التطبيق العملي لأجهزة قياس تدفق الأسيتيلين.يستخدم مكون الكشف في مقياس تدفق الأسيتيلين شرائح كهرضغطية للكشف عن التردد f للدوامة، وبالتالي الحصول على إشارة الجهد.تحتاج إشارة الجهد هذه إلى المرور عبر دائرة تضخيم وجهاز تشغيل لتحويل تردد الدوامة * * * إلى إشارة نبضية يمكن للجهاز عرضها.يتم إرسال إشارة النبض هذه مرة أخرى إلى جهاز أداة التحويل لتحويلها إلى معدل التدفق المقاس الذي يمكن عرضه.من بينها، يمكن تعديل عامل التضخيم A لمكبر الصوت وجهد عتبة الزناد.

كما هو مبين في الشكل 3. في الشكل 3، جهد إشارة الدخل هو E، ويتم تحويل إشارة الضوضاء إلى طرف إدخال الجهد كـ V، ويتم إخراج جهد العتبة U كـ u من خلال مكبر الصوت، ويكون عامل التضخيم لمكبر الصوت هو A. بما أن u=AU، فإن تغيير A أو U له نفس التأثير.كما هو مبين في الشكل 4. لجعل إشارة الخرج للمشغل إشارة صالحة، من الضروري جعل إشارة الإدخال الصالحة u للمشغل أكبر بكثير من إشارة الضوضاء.ولذلك، فإن الشروط اللازمة للتشغيل الطبيعي لأجهزة قياس تدفق الأسيتيلين هي: E>u>V.عند قياس معدل التدفق المنخفض والسوائل ذات معدل التدفق الصغير باستخدام أجهزة قياس تدفق الأسيتيلين، بناءً على التحليل أعلاه، من الضروري زيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء، ومحاولة زيادة الإشارة الفعالة لمعدل تدفق الإدخال، وتقليل السعة من إشارة التداخل الناتجة عن الاهتزاز الميكانيكي.ولذلك، يمكن تعديل الشكل الهيكلي للسائل المقاوم لتمكين المستشعر من استقبال تردد نبض الدوامة بشكل أفضل، مما يمكن أن يزيد بشكل كبير من سعة الإشارة الفعالة.هناك طريقة أخرى أكثر عملية وفعالية وهي تثبيت زوج من البلورات الكهرضغطية المتناظرة على طرفي مولد الدوامة، واستخدام مستشعر كهرضغطية تفاضلي لاستشعار الإشارة، واستخدام دائرة تضخيم تفاضلية لتضخيم الإشارة، كما هو موضح في الشكل 4. نظرًا لحقيقة أن التداخل الناتج عن الاهتزاز الميكانيكي في الدائرة يمارس نفس القوة على البلورتين الكهرضغطية، وتتولد دوامات المائع بالتناوب على جانبي مائع الحجب، يتم تضخيم الإشارة الناتجة عن التداخل من خلال التضخيم التفاضلي ، وتلغي إشارات الاهتزاز الميكانيكية ويقلل بعضها البعض بسبب نفس التأثير.ومع ذلك، يتم إضافة وتعزيز إشارات تدفق البلورات الكهرضغطية المعاكسة.ونتيجة لذلك، يتم تقليل تداخل إشارات الاهتزاز الميكانيكية بشكل كبير.

4. عادة ما يُعتقد أن الحد من معدل التدفق العالي وقياس معدل التدفق العالي هو أن معدل تدفق البخار في خط الأنابيب لا يتجاوز 60m/s.عند اختيار مقياس التدفق، يكون نطاق 60 م/ث كافيًا.ومع ذلك، عند استخدام تحليل الطيف في الوقت الفعلي عبر الإنترنت، فقد وجد أن خطوط الأنابيب التي تقل عن 80 غالبًا ما يكون لها معدلات تدفق عالية تزيد عن 80 م / ث.ما يقرب من نصفها لديها معدلات تدفق عالية تتجاوز 100m/s، وأكثر من ذلك، يمكن أن يصل معدل التدفق إلى 180m/s.عندما يكون معدل تدفق الأسيتيلين العام مرتفعًا جدًا، فمن الصعب تقدير حجم معدل التدفق الفائق بسبب ظاهرة موجة التسرب الشديدة.كما هو موضح في الشكل 5، فإن ظاهرة موجة التسرب تقلل من معدل التدفق بنسبة 44.3%.واستجابة لهذه الظاهرة تم اعتماد التحليل الطيفي + الترشيح الديناميكي لتحسين تقلبات الإشارة والقضاء على ظاهرة 'موجات التسرب'.يمكن تحليل الإشارة من المجال الزمني ومجال التردد.تعتمد صورة الإشارة في المجال الزمني على المحور الزمني باعتباره المحور الأفقي؛تعتمد صورة إشارة مجال التردد على قيمة التردد كمحور أفقي.يركز تحليل المجال الزمني للإشارات بشكل أساسي على الانطباع البديهي للإشارة، مثل فترة الإشارة، وسعة الإشارة عند نقطة زمنية معينة، وما إلى ذلك. يستخدم تحليل مجال التردد للإشارات تحويل فورييه للتحويل X (ر) إلى X (و).لن يتم تكرار طريقة التحويل المحددة هنا.ويشير الطيف الترددي للإشارة إلى حجم مكوناتها عند ترددات مختلفة، مما يوفر صور مجال تردد أكثر تحديدًا وثراءً من صور المجال الزمني.في راسم الذبذبات Pico Scope، يمكن استخدام وظيفة تحليل الطيف لمراقبة طيف الإشارة.عادةً ما تكون تصفية الإشارة طريقة شائعة الاستخدام في معالجة الإشارات.الغرض الرئيسي من تصفية الإشارة هو الحصول على الإشارة المطلوبة وتصفية الإشارات التي لا تلبي المتطلبات التجريبية.عادة ما تكون هناك عدة طرق، بما في ذلك التمرير المنخفض، والتمرير العالي، وتمرير النطاق، وإيقاف النطاق.في التطبيقات العملية، عادة ما يكون تصميم دائرة ترشيح لتصفية الدائرة.في الاختبار والقياس، غالبًا ما يكون من الضروري تصفية الفوضى في الإشارة.حاول التخلص من العوامل المؤثرة قدر الإمكان، وقم بإجراء تحليل الطيف في الوقت الفعلي مباشرةً على الإشارة الأولية لمستشعر الأسيتيلين للحصول على قيمة معدل التدفق بمعدلات تدفق عالية جدًا.كما هو مبين في الشكل 6.

ونظرًا لسهولة توافقه مع الأجهزة الإلكترونية الرقمية، أجهزة قياس تدفق الأسيتيلين هي أداة قياس متقدمة ومثالية نسبيًا.يتناسب رفع الدوامة بشكل مباشر مع مربع معدل التدفق ويتناسب بشكل مباشر مع كثافة السائل.لذلك، عندما يكون هناك معدل تدفق صغير، معدل تدفق منخفض، أو معدل تدفق كبير، معدل تدفق مرتفع، يتم طرح متطلبات أعلى لأجهزة قياس تدفق الأسيتيلين.تستكشف هذه المقالة هذه المشكلة وفقًا لذلك.من أجل تمكين أجهزة قياس تدفق الأسيتيلين من قياس معدلات التدفق المنخفضة ومعدلات التدفق الصغيرة قدر الإمكان، من الضروري تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء باستخدام أجهزة الاستشعار الكهرضغطية التفاضلية ودوائر التضخيم التفاضلية لزيادة سعة التدفق الفعال إلى الحد الأقصى إشارة وتقليل سعة إشارات تدخل الاهتزاز الميكانيكية.ولمعالجة مسألة موجات التسرب الناجمة عن ارتفاع معدلات التدفق وارتفاع معدلات التدفق، تم اعتماد التحليل الطيفي وطرق التصفية الديناميكية لتقليل موجات التسرب قدر الإمكان.يوضح الشكل 7 إشارة المستشعر وإشارة خرج مكبر الصوت لمقياس الجريان عند عدم معالجتها.يُظهر الجزء العلوي من الشكل 7 (أ) إخراج الإشارة الأصلية بواسطة المستشعر، ويُظهر الجزء السفلي إشارة خرج مكبر الصوت؛ويبين الشكل 7 (ب) العرض الموسع.يوضح الشكل 8 إشارة المستشعر وإخراج إشارة خرج مكبر الصوت بواسطة مقياس الجريان المعالج.يُظهر الجزء العلوي من الشكل 8 (أ) إخراج الإشارة الأصلية بواسطة المستشعر، ويُظهر الجزء السفلي إشارة خرج مكبر الصوت؛ويبين الشكل 8 (ب) العرض الموسع.

هذا كل ملخص ووصف المحتوى أعلاه.لا أعرف ما رأي الجميع في ذلك؟أرحب بالجميع للاتصال أو المشاركة معي عبر الإنترنت في أي وقت.لمزيد من المعلومات، يمكنك النقر على النافذة المنبثقة في الزاوية اليمنى السفلية لمزيد من الاستفسار معي.ولمزيد من المعلومات يمكنك الدخول إلى موقع الشركة (www.kunkendao.com).