מד זרימה חיובי

מד זרימה בעל תזוזה חיובית: ניתוח מקיף של "חשבונאות" נוזלים מדויקת במיוחד

בתחום המטרולוגיה התעשייתית, מדידה מדויקת של זרימת נוזלים היא אבן הפינה של בקרת ייצור, ניהול אנרגיה והסדר סחר. מבין טכנולוגיות מדידת זרימה שונות, מדי זרימה PD ידועים כ"רואי חשבון מדויקים" במדידת נוזלים בשל עקרונות המדידה הישירים והאמינים שלהם, המתאימים במיוחד ליישומים הדורשים דיוק גבוה ומדיה בעלת ערך גבוה.

מאמרים קשורים:

• [ סקירה כללית של מד זרימה בעל תזוזה חיובית ]

מהו מד זרימה בעל תזוזה חיובית?

מד זרימה PD, המכונה גם מד זרימה בעל עקירה חיובית, הוא סוג של מד זרימה נפחי, והוא מבוסס על רעיון פשוט וקלאסי: חלוקה רציפה של הנוזל הנמדד (כגון דלק, סולר, שרף וכן הלאה) ליחידות "קטנות" ידועות בנפח קבוע, וחישוב קצב הזרימה הכולל על ידי ספירת מספר היחידות הללו.

דמיינו תהליך עתיק של שאיבת מים: באמצעות דלי בעל קיבולת סטנדרטית, מילויו שוב ושוב במים ושפיכתם החוצה. על ידי ספירת מספר הפעמים שהדלי מתמלא, ניתן לקבוע במדויק את נפח המים הכולל. מד הזרימה בעל תזוזה חיובית הוא האוטומציה והיישום המתמשך של תהליך זה.

מהו עקרון הפעולה של מד זרימה בעל תזוזה חיובית?

הפרדה: החלקים הנעים המדויקים (כגון רוטורים, בוכנות, גלגלי שיניים) בתוך תא המדידה של חיישן הזרימה יוצרים "תאי מדידה" נפחיים ידועים אחד או יותר עם המארז.

מילוי ופריקה: נוזל זורם פנימה, דוחף את החלקים הנעים להסתובב או להסתובב הדדית, וגורם לתא המדידה להתמלא ולפרוק את הנוזל מעת לעת.

ספירה: רישום מספר המחזורים (כגון סיבובים, זמני הדדיות) של חלקים נעים באמצעים מכניים, מגנטיים או פוטואלקטריים.

חישוב: הכפל את מספר הפעמים בנפח של תא מדידה יחיד כדי לקבל את קצב הזרימה המצטבר; על ידי ספירה ליחידת זמן, ניתן לקבל את קצב הזרימה המיידי.

בשל המדידה הישירה של נפח הנוזל, דיוקו כמעט ואינו מושפע משינויים בצפיפות הנוזל, בצמיגות, בחלוקת הלחץ ובמהירות הזרימה. זהו ההבדל המהותי ביותר בינו לבין מדי זרימה מהירים כמו טורבינות, מדי זרימה מערבולת ומדי אלקטרומגנטים.

סוגים עיקריים של מדי זרימה חיוביים

לפי שיטת היווצרות תא המדידה ומבנה החלקים הנעים, מדי זרימה נפחית מחולקים בעיקר לקטגוריות הבאות:

1. מד זרימה להילוכים אליפטיים או מד זרימה להילוכים סגלגלים

מבנה: המעטפת מצוידת בשני גלגלי שיניים אליפטיים משתלבים המניעים לסירוגין סיבוב תחת הפרש לחץ נוזל.

עבודה: תא מדידה בצורת סהר נוצר בין גלגל השיניים לבית. בכל סיבוב, נוזל נפלטו מארבעה תאי מדידה.

מאפיינים: קלאסי, עמיד, דיוק גבוה, מתאים במיוחד לנוזלים בעלי צמיגות בינונית עד גבוהה, כגון מוצרי נפט וחומרי גלם כימיים. ישנן דרישות מסוימות לניקיון הנוזל.

2. מד זרימה של שורשים

מבנה: זוג רוטורים של גלגלי מותן בצורת "8" ללא שיניים על פני השטח, המתוחזקים על ידי גלגלי שיניים סינכרוניים לסיבוב ללא מגע ובמהירות קבועה.

עקרון פעולה: דומה להילוכים אליפטיים, אך גלגל המותניים אינו בא במגע ישיר, וכתוצאה מכך פחות בלאי ויכול לעמוד בהפרשי לחצים גבוהים יותר.

מאפיינים: תא המדידה בעל נפח גדול יותר והוא מתאים למדידת זרימה גבוהה של נוזלים בעלי צמיגות נמוכה (כגון סולר וממסים) וגזים.

3. מד זרימה בעל הילוך סלילי (מד זרימה דו-רוטורי)

מבנה: עיצוב ייחודי עם שני רוטורים ספירליים או מעוגלים.

עבודה: הרוטור שומר על מגע רציף במהלך הסיבוב, ויוצר תנועת הנעה חלקה וללא פעימות, בדומה לתהליך ההפוך של משאבת בורג.

מאפיינים: פעולה חלקה במיוחד, רעש נמוך, פעימות קטנות, יחס טווח רחב בהשוואה למד זרימה סגלגל, וללא דרישות למקטעי צינור ישרים במעלה ובמורד הזרם, מה שהופך אותו לבחירה אידיאלית עבור יישומים בעלי ביצועים גבוהים ואמינות גבוהה.

4. מד זרימה למגרד

מבנה: מגרד הזזה מותקן בחריץ הרדיאלי של הרוטור. תחת פעולת כוח צנטריפוגלי ולחץ נוזל, המגרד נמתח ומחליק בחוזקה כנגד הדופן הפנימית של תא המדידה.

עבודה: המגרד מפריד את הנוזל למספר תאים עצמאיים ודוחף אותו קדימה.

מאפיינים: דיוק גבוה, רעידות נמוכות, יכולת הסתגלות חזקה, יכולת להתמודד עם טווח מסוים של צמיגות וניקיון, נפוץ בשימוש במדידות מפתח כגון דלק תעופה ושמן גמור.

5. מד זרימה בוכנה/הדדית

מבנה: נוזל נמדד על ידי התנועה ההדדית של הבוכנה בתוך הצילינדר.

עבודה: הנוזל מניע את הבוכנה לנוע ומיתוג נתיב הזרימה נשלט על ידי מוט חיבור הארכובה או מנגנון קבוצת השסתומים כדי להשיג יניקה ופריקה רציפים.

מאפיינים: הוא יכול לשמור על דיוק גבוה במיוחד אפילו בקצבי זרימה נמוכים והוא מכשיר סטנדרטי עבור מתקני דלק, מעבדות ומדידת זרימות קטנות, אך המבנה שלו מורכב יחסית.

6. מד זרימה עם בוכנה סיבובית

מבנה: בוכנה מסתובבת מחורצת מסתובבת באופן אקסצנטרי בתא מדידה מעוצב במיוחד.

עבודה: סיבוב ותנועת הבוכנה מפרידה ופולטת את הנוזל.

מאפיינים: מבנה קומפקטי, עלות נמוכה, בשימוש נרחב במדי מים ביתיים, אירועים תעשייתיים קטנים למים ומדידת נוזלים בעלי צמיגות נמוכה.

יתרונות וחסרונות של מד זרימה חיובי

יתרונות:

דיוק מדידה גבוה במיוחד: זהו אחד מסוגי מדי הזרימה המדויקים ביותר הקיימים כיום, והוא משמש לעתים קרובות ככלי ייחוס לסגירת סחר ותמסורת סטנדרטית. הדיוק הגבוה ביותר יכול להגיע ל-± 0.2% או אף גבוה יותר.

המדידה אינה תלויה במאפייני הנוזל: אותו מד אינו רגיש לשינויי צמיגות, ויכול להסתגל לנוזלים בעלי טווח צמיגות רחב (מתאים במיוחד למוצרי נפט או נוזלים בעלי צמיגות גבוהה כמו דבש, נפט גולמי וביטומן ).

אין צורך במקטעי צינור ישרים קדמיים ואחוריים: עקרון המדידה שלו אינו מסתמך על פיזור מהירות זרימה מפותח במלואה, ודורש שטח התקנה נמוך, מתאים במיוחד למצבים עם שטח מוגבל.

טווח רחב: יחס הטווח הטיפוסי יכול להגיע ל-10:1, ודגמים בעלי ביצועים גבוהים אף רחבים יותר, כגון 20:1, המסוגלים למדוד במדויק קצבי זרימה קטנים וגדולים כאחד.

מדידה ישירה של נפח: ניתן להשיג נפח כולל מדויק ללא צורך בחיישני לחץ או טמפרטורה נוספים לצורך פיצוי צפיפות, והרכב המערכת פשוט.

חסרונות:

מד זרימה PD רגיש לניקיון המדיום : חלקיקים מוצקים וזיהומים עלולים להיתקע או לשחוק חלקים נעים מדויקים, ולגרום לתקלות או לירידה בדיוק. לכן, זכרו, תמיד למדוד נוזל נקי וטהור. בדרך כלל יש צורך להתקין מסנן מול מכשיר הזרימה PD, או שתוכלו לבחור במד זרימה קוריוליס אם חלקיקים בלתי נמנעים.

אובדן לחץ משמעותי: עקב הצורך של הנוזל להתגבר על התנגדות החלקים הנעים, מתרחש אובדן לחץ קבוע, אשר עולה עם הצמיגות.

חיישן הזרימה כולל חלקים נעים: המבנה המכני מורכב, ישנם חלקים נעים בפנים, ויש בלאי מכני הדורש תחזוקה שוטפת, כיול ושימון (שימון עצמי או שימון חיצוני).

לא מתאים לקטרים גדולים: המבנה ואובדן הלחץ מגבילים את יישומו על צינורות בקוטר גדול (בדרך כלל גדולים מ-DN300, 12 אינץ' ).

רעידות ורעש אפשריים: במיוחד כאשר גלגלי שיניים או רוטורים משתלבים, עלולים להתרחש פעימות ורעש במערכת.

יישומים אופייניים של מדי זרימה חיוביים

עם יתרונותיהם הייחודיים, מדי זרימה נפחית ממלאים תפקיד חיוני בתחומים הבאים:

1. תעשיית הנפט והפטרוכימיה

מסירת מסחר: יישוב מדויק של קנייה ומכירה של חומרים יקרים כגון נפט גולמי, נפט מזוקק (בנזין, סולר) וגז פחמימני נוזלי (LPG) וכו', בדרך כלל באמצעות מדי זרימה בעלי גלגלי שיניים אובליים, מדי זרימה דו-רוטוריים ומדי זרימה בעלי מגרדת.

בקרת תהליכים: מינון וטעינה/משלוח של מוצרים בעלי צמיגות גבוהה כגון שמן סיכה, שמן עובש , גריז , דלק, אספלט וכו'.

מאמרים קשורים:

• [ מד זרימת גלגל שיניים סגלגל למדידת זרימת סולר ]
• מד זרימת נפט גולמי
• מד זרימת דלק
• מד זרימה חיובי לדלקים ושמנים

2. תעשיות כימיות ותרופות

מדיום בעל צמיגות גבוהה: מדידת אצווה ומילוי של שרף, פולימר , ציפוי, קסילם, ממס, תמצית, סירופ וכו'.

מדי ניקיון גבוה/קורוזיביים: מדי זרימה העשויים מחומרים מיוחדים כגון נירוסטה משמשים למדידת חומרי גלם כימיים.

3. תעשיית המזון והמשקאות

מדידה סניטרית: מילוי כמותי וייצור מרכיבים למזונות כגון שוקולד, ריבה, שמן מאכל, מוצרי חלב, בירה, משקאות וכו'. R

מוצר קשור:

• [ מד זרימת תזוזה חיובית סניטרי ]

4. תחומים מרכזיים נוספים

תעופה וחלל: תדלוק ובדיקה מדויקים של דלק למטוסים.

ספינה: ניהול תדלוק וצריכת דלק ימי.

מעבדה: משמשת כשולחן סטנדרטי או לניסויי מחקר מדעיים בעלי זרימה קטנה ומדויקת.

מד זרימה חיובי בפחות מ-1,000 דולר

מחירם של מדי זרימה מסוג PD מושפע מגורמים שונים, כולל חומר (כגון ברזל יצוק, אלומיניום, פלדה יצוקה או נירוסטה), גודל קוטר הצינור (למדי זרימה מסוג PD בגודל 1 אינץ' ו-8 אינץ' יש מחיר שונה לחלוטין) ודירוג לחץ (לחץ סטנדרטי של 16 בר, אם אתם זקוקים ללחץ גבוה יותר של 580 psi, זה יעלה יותר). הפרש המחירים משמעותי בתצורות ותנאי הפעלה שונים. Silverinstruments.com, הידועה במד הזרימה האיכותי שלה, מציעה אפשרויות חסכוניות ללקוחות עם תקציבים מוגבלים אך צרכים ברורים על ידי הצעת דגמים של מדי זרימה נפחית שניתן לתמחר מתחת ל-1,000 דולר תוך הבטחת ביצועים אמינים.

מַסְקָנָה

כטכנולוגיית מדידה בוגרת וקלאסית, מדי זרימה נפחית עדיין מחזיקים במעמד יציב בתחום מדידת הזרימה השואף לדיוק ואמינות גבוהים. למרות מגבלותיהם, כגון דרישות גבוהות לניקיון המדיום ונוכחות חלקים נעים, הם נותרים פתרון מועדף שאין לו תחליף בתרחישים ספציפיים כגון טיפול בנוזלים בעלי צמיגות גבוהה, ביצוע התחשבנויות מסחריות ושטח התקנה מוגבל. עם התקדמות מדעי החומרים והטכנולוגיה האלקטרונית, מדי זרימה נפחית מודרניים ממשיכים להשתפר מבחינת עמידות בפני שחיקה, אבחון עצמי, דיגיטציה ויכולות תקשורת, מה שמבטיח ש"מדידת דיוק נוזלים" זו תמשיך למלא את ערכה הליבה שאין לו תחליף בתהליך הבינה התעשייתית העתידי.