تشرح هذه المقالة ما هي أجهزة قياس التدفق وما هي خصائصها. بالإضافة إلى ذلك، يتم عرض جميع أنواع أجهزة قياس التدفق. وأخيرًا، ستتمكن من رؤية بعض التوصيات لشراء مقياس التدفق المناسب.
ما هو مقياس التدفق؟
مقياس التدفق هو جهاز يقيس تدفق السائل. ببساطة، مقياس التدفق هو أداة تستخدم لقياس تدفق السائل.
يُطلق على مقياس التدفق أيضًا اسم مقياس التدفق أو مقياس التدفق أو مقياس السوائل .
تذكر أن معدل التدفق أو معدل التدفق الحجمي يتم تعريفه على أنه مقدار التدفق لكل وحدة زمنية يتدفق عبر قسم من الأنبوب.
أجهزة قياس التدفق هي أدوات شائعة الاستخدام في الحياة اليومية. على سبيل المثال، تقيس السيارة معدل التدفق الذي تعمل به باستخدام مقياس التدفق. وبالمثل، في الطب، يتم استخدام مقياس التدفق لقياس الحد الأقصى لكمية الهواء التي يمكن للشخص أن يزفرها.
ميزات مقياس التدفق
بمجرد أن عرفنا تعريف مقياس التدفق، سنرى الآن خصائص هذا النوع من أدوات القياس:
- يتم استخدام مقياس التدفق لقياس معدل التدفق للتيار. اعتمادًا على نوع مقياس التدفق، ستكون وظيفته قياس تدفق السائل أو الغاز.
- عادةً، تتكون أجهزة قياس التدفق من جهاز استشعار، يقوم بإنشاء إشارة بناءً على كمية التدفق، ورأس يقوم بمعالجة المعلومات وحساب التدفق.
- من الشائع أن تشتمل أجهزة قياس التدفق على مخرج إشارة كهربائية لنقل البيانات مباشرة إلى المعالج، مما يسمح بأتمتة العملية الصناعية.
- يمكن لبعض أجهزة قياس التدفق قياس خصائص الموائع أكثر من التدفق، مثل السرعة أو قوة الموائع أو درجة الحرارة.
- فقدان الضغط الناتج عن إدراج مقياس التدفق في الدائرة صغير جدًا.
- من السهل جدًا تركيب عدادات التدفق.
أنواع أجهزة قياس التدفق
هناك نوعان رئيسيان من أجهزة قياس التدفق: الميكانيكية والإلكترونية. وداخل كل نوع هناك اختلافات مختلفة:
- أجهزة قياس التدفق الميكانيكية:
- مقياس التدفق البصري
- مقياس التدفق محطم
- النزوح الإيجابي
- أجهزة قياس التدفق الإلكترونية:
- مطحنة الكترونية
- التوربينات الإلكترونية
- فرق الضغط
- مخروط على شكل حرف V
- مغناطيسي
- بواسطة دوامة
- بالموجات فوق الصوتية
- الفرق في درجة الحرارة
- كوريوليس
يتم شرح كل نوع من أجهزة قياس التدفق بمزيد من التفاصيل أدناه.
مقياس التدفق الميكانيكي البصري
يتكون مقياس التدفق الميكانيكي البصري من مخروط شفاف مقلوب مع كرة بلاستيكية. ويمكن أن يطلق عليه أيضًا مقياس الدوران .
يعد تشغيل هذا النوع من أجهزة قياس التدفق بسيطًا جدًا نظرًا لأن السائل يدفع الكرة إلى أعلى، وبالتالي كلما زاد تدفق السائل، زادت ارتفاع الكرة. تتم الإشارة إلى قيمة التدفق بالخط الذي يتزامن مع حد الكرة.
بشكل عام، فإنه يسمح لك بمعرفة معدل تدفق السوائل الغازية. دقة مقياس التدفق هذا محدودة نظرًا لأن القراءة تتم يدويًا.
مقياس التدفق الميكانيكي للمطحنة
يحتوي مقياس تدفق المطحنة الميكانيكية على مطحنة، كما يوحي الاسم، يتم وضعها في منتصف السائل. وبالتالي فإن السائل سوف يدور الكسارة، واعتمادًا على سرعة الإرسال، يمكننا العثور على معدل التدفق الخاص به.
تُستخدم هذه الأنواع من عدادات التدفق عادةً كعدادات مياه أو غاز في المنازل.
مقياس التدفق الحجمي
يتكون مقياس التدفق الحجمي من عدة أجزاء أبعادها معروفة بدقة. وبالتالي، فإن السائل سوف يملأ الغرف أثناء دورانه، وبهذه المعلومات سيكون من الممكن معرفة معدل تدفقه.
هناك اختلافات في هذا النموذج، يمكن أن تكون التروس، والمكابس، والدوارات، وما إلى ذلك. إنها مفيدة جدًا لقياس معدلات التدفق المنخفضة جدًا للسوائل والغازات.
مقياس تدفق الطاحونة الإلكترونية
يشبه تشغيل مقياس تدفق الطاحونة الإلكترونية ما رأيناه أعلاه مع مقياس التدفق الميكانيكي، والفرق الوحيد هو أن مقياس التدفق هذا يشتمل على مغناطيس دائم في أحد طرفيه.
وهكذا، عندما يدور المغناطيس، فإنه يولد مجالًا مغناطيسيًا، ثم عن طريق جهاز استشعار ودائرة إلكترونية، يتم تحويل الإشارة المدركة إلى قيمة لتدفق السائل.
مقياس تدفق التوربينات الإلكترونية
تشبه طريقة قياس التدفق لمقياس تدفق التوربينات الإلكتروني الطريقة السابقة. إنه توربين ذو مكونات مغناطيسية يدور بشكل متناسب مع شدة التدفق.
بحيث يولد التوربين مجالاً مغناطيسياً بكثافة أكثر أو أقل حسب معدل التدفق. ومن ثم يكون مستشعر تأثير هول مسؤولاً عن تحويل الإشارة المغناطيسية وتوفير قيمة معدل التدفق.
مقياس تدفق الضغط التفاضلي
يقيس مقياس تدفق الضغط التفاضلي تدفق السوائل من فرق الضغط في خط الأنابيب. يقلل الأنبوب المذكور قطر قسمه ثم يعود إلى حجمه الأولي، بحيث يقلل السائل من ضغطه في قسم المخرج.
وبالتالي، كلما زاد فرق الضغط بين المدخل والمخرج، زاد تدفق السائل.
يعد هذا النوع من أجهزة قياس التدفق من أكثر الأنواع استخدامًا.
مقياس التدفق المخروطي على شكل حرف V
يستخدم مقياس التدفق V-Cone نفس مبدأ مقياس التدفق السابق لتحديد قيمة التدفق، أي أنه يعتمد على فرق الضغط الناتج بين قسمين من الأنبوب. ومع ذلك، في هذه الحالة يتم وضع مخروط مركزي داخل الأنبوب.
هذا النوع من أجهزة قياس التدفق دقيق للغاية ويمكن تطبيقه على مجموعة واسعة من السوائل.
مقياس التدفق المغناطيسي
يتكون تشغيل مقياس التدفق المغناطيسي من تطبيق مجال مغناطيسي على الأنبوب وقياس فرق الجهد بين قسمين. يقوم مقياس التدفق بعد ذلك بحساب معدل التدفق من المعلومات المجمعة.
من مميزات هذا النوع من أجهزة قياس التدفق أنه يتطلب القليل من الصيانة، على العكس من ذلك، لا يمكن استخدامه إلا في السوائل ذات التوصيل الكهربائي.
مقياس التدفق الدوامي
في مقياس التدفق الدوامي، يعتمد حساب التدفق على توليد الدوامات، ولهذا السبب سمي بهذا الاسم.
في هذه الحالة، يتم إعاقة مرور السائل بواسطة جسم بحيث تتولد دوامات أثناء دورانه في الأنبوب (تأثير فون كارمان). من التردد الذي يتم إنشاء الدوامات به ومساحة سطح القسم، يقوم مقياس التدفق بحساب معدل تدفق السائل.
يتميز هذا النوع من أجهزة قياس التدفق بالدقة العالية والصيانة المنخفضة.
مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية
يقيس مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية التدفق من خلال مقارنة الوقت الذي تستغرقه إشارتان بالموجات فوق الصوتية لقطع نفس المسافة ولكن في الاتجاه المعاكس. وبالتالي فإن الفرق بين المرتين سيكون أكبر مع زيادة معدل تدفق الأنبوب.
تعتمد دقة هذا النوع من أجهزة قياس التدفق بشكل كبير على خصائص التدفق.
مقياس تدفق درجة الحرارة التفاضلية
يقيس مقياس التدفق التفاضلي لدرجة الحرارة معدل تدفق التدفق بناءً على فرق درجة الحرارة بين نقطتين. لأنه إذا لم يكن هناك اختلاف في درجة الحرارة فهذا يعني أن السائل لا يتحرك، ولكن كلما زاد الفرق، زاد معدل تدفق السائل.
باستخدام هذا النوع من أجهزة قياس التدفق، لا يمكن معرفة معدل تدفق السائل فحسب، بل يمكن أيضًا معرفة اتجاه تدفق السائل.
مقياس التدفق كوريوليس
يحسب مقياس التدفق كوريوليس التدفق من قوى القصور الذاتي الناتجة عندما يتحرك جسيم في جسم دوار بالنسبة إلى الجسم المذكور، وبالتالي يظهر تسارع كوريوليس.
كيفية اختيار مقياس التدفق
وأخيرا، سنرى بعض التوصيات لاختيار مقياس التدفق الأنسب لكل حالة. وينبغي أن تؤخذ الجوانب التالية في الاعتبار:
- خصائص السوائل – بطبيعة الحال، من المهم مراعاة خصائص السوائل عند اختيار مقياس التدفق. على سبيل المثال، لا يمكن استخدام مقياس التدفق الكهرومغناطيسي إذا لم يكن للسائل خصائص مغناطيسية. وينبغي أيضًا الأخذ في الاعتبار ما إذا كان السائل سيحتوي على مواد صلبة عالقة، حيث قد تتلف بعض أجهزة قياس التدفق.
- تدفق العمل : من الواضح أن قيمة تدفق العمل يجب أن تكون ضمن نطاق عمل مقياس التدفق. ويفضل أيضًا أن يكون معدل تدفق العمل في المنطقة الوسطى من نطاق مقياس التدفق، حتى لا يجهد الجهاز.
- التطبيق – يمكن أن تكون معرفة الغرض من قياس التدفق مفيدة. على سبيل المثال، إذا لم تكن بحاجة إلى دقة عالية، فيمكنك شراء مقياس تدفق أرخص وبالتالي توفير الميزانية.
- ظروف العمل : كلما زادت المعلومات المتوفرة لديك حول قياس التدفق، كلما كان ذلك أفضل. لذا فإن معرفة درجة حرارة وضغط السائل أو نوع التثبيت سيساعدك على اتخاذ القرار.