كيفية اختيار مقياس التدفق الصحيح؟

لتحديد مقياس التدفق المناسب لتطبيق معين، يعد فهم حالة السائل الذي يتم قياسه أمرًا بالغ الأهمية: سائل أم غاز؟ الغازات قابلة للضغط ولا يمكن قياسها بمقاييس تدفق السائل. هذه معلومات أساسية يجب استيعابها منذ البداية. تركز هذه المقالة على كيفية اختيار مقياس التدفق لقياسات السائل.

بمجرد تحديد نوع السائل، يعد تقييم نظافته أمرًا ضروريًا. تحتوي السوائل القذرة على جزيئات صلبة وغالبا ما يشار إليها باسم الملاط، في حين أن السوائل النظيفة لا تحتوي على جزيئات. على سبيل المثال، أجهزة قياس التدفق ذات الأجزاء المتحركة التي تتلامس مع السائل، مثل أجهزة قياس التدفق الحجمي أو أجهزة قياس التدفق التوربيني، ليست مناسبة للسوائل القذرة لأن وجود جزيئات صلبة يجعلها أكثر عرضة للتآكل الميكانيكي أو الانسداد أو التآكل. ولذلك، فإن أجهزة قياس التدفق ذات الأجزاء المتحركة التي تتلامس مع السائل تكون مناسبة بشكل عام فقط للسوائل النظيفة. من ناحية أخرى، بالنسبة للسوائل التي تحتوي على شوائب، فإن أجهزة قياس التدفق غير التلامسية (مثل أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي (أجهزة قياس السرعة)، أو أجهزة قياس السرعة فوق الصوتية (أجهزة قياس السرعة)، أو أجهزة قياس التدفق الكتلي (Coriolis) هي أكثر ملاءمة. في حين أن أجهزة قياس التدفق هذه لها أيضًا بعض القيود، إلا أنها أكثر قدرة على التعامل مع الجسيمات.

هناك عامل آخر يجب مراعاته وهو توافق المواد المستخدمة في مكونات تلامس السائل مع مقياس التدفق (مثل أجسام الصمامات والأختام والتروس/الدوارات/الشفرات). تؤدي الأحماض والقلويات إلى تآكل المعادن، وبالتالي من المرجح أن تكون متوافقة مع اللدائن الحرارية؛ في حين أن بعض المركبات العضوية قد لا تكون مناسبة لللدائن الحرارية ولكنها قد تكون متوافقة مع المعادن.

إحدى العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها عند اختيار مقياس التدفق هي لزوجة السائل أو اتساقه. بمجرد تحديد السائل المراد قياسه، يمكن دراسة خصائصه المرتبطة بالتدفق-، مثل اللزوجة. يتم تعريف اللزوجة على أنها مقياس لمقاومة تدفق السوائل، أو الاحتكاك الداخلي للسائل، أي الكمية الناتجة عن احتكاك الجزيئات ببعضها البعض أثناء التدفق. هذه المعلمة مهمة في قياس التدفق لأنها تحدد درجة خلط السائل، وبالتالي تحديد تكرار القراءات.

على سبيل المثال، بالنسبة للسوائل ذات اللزوجة العالية (-الاتساق العالي)، يعد مقياس التدفق الحجمي (مثل مقياس التدفق ذو التروس البيضاوية) أكثر ملاءمة من مقياس التدفق التوربيني. وذلك لأن معظم-السوائل ذات اللزوجة العالية تكون صفائحية، وتتميز بحركة سلسة وثابتة. كما هو موضح في الشكل أدناه، فإن توزيع سرعة التدفق الصفحي يكون مكافئًا. ماذا يعني هذا؟ وهذا يعني أن سرعة التدفق داخل الأنبوب ليست موحدة. بسبب الاحتكاك بين السائل وجدار الأنبوب، تكون سرعة السائل أبطأ بالقرب من جدار الأنبوب وأسرع في وسط الأنبوب.

يتميز التدفق المضطرب بالاضطراب ويحدث عادةً في السوائل ذات اللزوجة المنخفضة أو المخلخلة. إن توزيع سرعته "متطور بالكامل"، مما يعني أن سرعة السائل هي نفسها في جميع النقاط داخل الأنبوب. مقياس التدفق التوربيني هو نوع من أجهزة قياس السرعة التي تقيس سرعة السائل بشكل مباشر عن طريق قياس السرعة الزاوية للدوار، والتي تتناسب طرديًا مع سرعة السائل. تعد أجهزة قياس التدفق الحجمي أكثر ملاءمة للسوائل ذات-اللزوجة العالية أو معدل التدفق المنخفض--مثل العسل أو الشراب أو الزيت الثقيل. بالنسبة إلى اللزوجة المنخفضة-السوائل المخففة مثل المذيبات أو الماء، تعد أجهزة قياس سرعة التدفق خيارًا جيدًا.

لتحديد ما إذا كان السائل صفحيًا أم مضطربًا، يعد فهم كيفية حساب رقم رينولدز أمرًا بالغ الأهمية. يمكنك العثور على حاسبة أرقام رينولدز هنا. رقم رينولدز هو رقم بلا أبعاد يساعد في تحديد خصائص التدفق أو نمط السائل. إنها وظيفة كثافة السوائل واللزوجة. رقم رينولدز للجريان الصفحي أقل من 2300، ورقم رينولدز للجريان المضطرب أكبر من 2300.

علاوة على ذلك، تجدر الإشارة إلى أن اللزوجة تعتمد على درجة الحرارة. في السوائل، اللزوجة تتناسب عكسيا مع درجة الحرارة؛ أي أنه كلما ارتفعت درجة الحرارة، انخفضت اللزوجة. لذلك، من المهم مراعاة درجة حرارة تشغيل النظام أو التطبيق لفهم العلاقة بين تدفق السوائل ولزوجته.

هذه المعلمة لا تقل أهمية عن المعلمات السابقة، حيث يتم استخدامها لتحديد حجم مقياس التدفق المناسب للتطبيق. يشير معدل التدفق إلى حجم أو كتلة السائل الذي يتدفق/يتحرك في وحدة الزمن. يمكنك تحويل الكتلة إلى حجم باستخدام الكثافة (الحجم الذي تشغله وحدة كتلة السائل) أو الجاذبية النوعية (نسبة كثافة المادة إلى كثافة الماء، أو وزن لتر واحد من السائل مقسومًا على وزن نفس الحجم من الماء).

بمجرد فهم نطاق التدفق، يمكنك تقييم ما إذا كانت أجهزة قياس التدفق في القائمة المحددة يمكنها التعامل مع معدل التدفق المطلوب. هذه الخطوة لا تقل أهمية عن خطوة اختيار مقياس التدفق السابقة لأنها تحدد ما إذا كان مقياس التدفق سيعمل كما هو مصمم أم لا. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي اختيار مقياس تدفق صغير جدًا (بمعنى أن معدل التدفق يتجاوز أو يقترب من سعته القصوى) إلى تلف أو خلل في المكونات الداخلية لمقياس التدفق، وفي أسوأ الحالات، قد يتسبب في فشل مقياس التدفق بأكمله. من ناحية أخرى، إذا كان مقياس التدفق كبيرًا جدًا (بمعنى أن معدل تدفق النظام أقل أو قريبًا من الحد الأدنى لمقياس التدفق)، فسيؤدي ذلك إلى ضعف الدقة أو حتى عدم القدرة على قراءة/قياس معدل التدفق.

المعلمات الرئيسية الأخرى في اختيار مقياس التدفق هي درجة الحرارة والضغط. على غرار معدل التدفق، الذي يمثل سعة مقياس التدفق، تقيس معلمات درجة الحرارة والضغط قدرة مادة مقياس التدفق على تحمل قوى تدفق الحرارة والسوائل.

يناقش قسم اللزوجة في هذه المقالة العلاقة بين درجة الحرارة ولزوجة السوائل. وبما أن اللزوجة هي دالة لدرجة الحرارة، يجب أن تؤخذ درجة الحرارة في الاعتبار بنفس طريقة اللزوجة عند اختيار مقياس التدفق. علاوة على ذلك، تعد درجة حرارة التشغيل أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة للمكونات التي تتصل بالوسائط -في مقياس التدفق (خاصة السدادات)، حيث أن السدادات لها حدود لدرجة الحرارة، وبعض المواد لا يمكنها تحمل درجات الحرارة القصوى أو درجات الحرارة المرتفعة لفترة طويلة. وأخيرًا، تساعد درجة الحرارة في تحديد ما إذا كان يمكن تركيب الأداة الإلكترونية مباشرة على مقياس الجريان أو تتطلب التثبيت عن بعد، حيث أن المكونات الإلكترونية لها أيضًا قيود على درجة الحرارة.

يحدد الضغط قدرة مقياس التدفق على تحمل قوى السوائل المتحركة. يجب ألا يتجاوز ضغط التشغيل المطبق الحد الأقصى لضغط التشغيل المسموح به لمقياس التدفق المحدد، وإلا فقد يسبب خطرًا.

يشتمل تصنيف ضغط مقياس الجريان على عامل أمان لمنع ارتفاع الضغط الصغير من التسبب في فشل مقياس الجريان. يمكن أن يتسبب الضغط الزائد في تشوه مقياس الجريان، وبمرور الوقت، عندما تصل مرونة مادة مقياس الجريان إلى الحد الأقصى، قد تنخفض دقة القياس.

لتجنب أخطاء القياس والمخاطر المحتملة، يجب التأكد من عدم تجاوز درجة حرارة النظام والضغط المطبق النطاق المسموح به لمقياس التدفق. تؤثر درجات الحرارة المرتفعة على مقاومة ضغط مقياس الجريان، مما يؤدي إلى زيادة ليونة المعدن وقابليته للتمدد. يتطابق الحد الأقصى للضغط المقدر لمقياس التدفق مع أعلى درجة حرارة مصنفة له.

قد تتطلب بعض التطبيقات أجهزة قياس تدفق عالية الدقة{{0}، مثل تلك المستخدمة في القياس أو المعاملات التجارية (تحصيل الرسوم من المستهلكين بناءً على القراءات). يمكن أن تؤدي القراءات غير الدقيقة إلى خسائر مالية أو مشاكل في جودة المنتج. لذلك، يعد اختيار مقياس التدفق الذي يلبي متطلبات الدقة للعملية أمرًا بالغ الأهمية.

تشير دقة قياس التدفق إلى مدى قرب القيمة المقاسة للجهاز/الأداة من معدل التدفق الفعلي. يمكن التعبير عن الدقة كنسبة مئوية من الحجم الكامل أو نسبة مئوية من القراءة. تعني دقة المقياس الكامل- أو دقة النطاق أن خطأ مقياس التدفق يظل ثابتًا عبر نطاق التدفق بأكمله. على سبيل المثال، جهاز قياس التدفق بنطاق تدفق يبلغ 100 لتر/دقيقة ودقة مقياس -كاملة تبلغ 1% سيكون به خطأ قدره 1 لتر/دقيقة سواء كانت القراءة 10 لتر/دقيقة أو 100 لتر/دقيقة. ومن ناحية أخرى، يتم حساب نسبة دقة القراءة على أساس القراءة الفعلية. مقياس التدفق الذي يبلغ نطاقه 10-100 لتر/دقيقة ودقة قراءة تبلغ 1% سيكون به خطأ قدره 1 لتر/دقيقة عند 100 لتر/دقيقة وخطأ قدره 0.5 لتر/دقيقة عند 50 لتر/دقيقة. ولذلك، فمن الواضح أنه في نطاق التدفق المنخفض، يكون مقياس التدفق المحسوب على أساس دقة القراءة أكثر دقة من المحسوب على أساس الدقة الكاملة.

تقيس التكرارية قدرة الجهاز على إنتاج نفس النتيجة أو القراءة في ظل ظروف مماثلة، ولا علاقة لها بدقة مقياس التدفق. وكما يقول المثل، "يمكنك الحصول على تكرارية عالية دون دقة عالية، ولكن لا يمكنك الحصول على دقة عالية دون تكرارية عالية". التكرار يشبه ترتيب الأسهم على الهدف؛ قد تتجمع جميعها معًا، لكن من الأفضل أن تكون أقرب إلى نقطة الهدف بدلاً من الحواف.

علاوة على ذلك، فإن الخطية هي عامل مهم آخر يصف أداء مقياس التدفق. فهو يقيس قدرة مقياس التدفق على الحفاظ على الدقة المحددة عبر نطاق التدفق المحدد بالكامل. يتم التعبير عنه عادةً كنسبة خطأ في نطاق تدفق مقياس التدفق. إذا تم رسم معدل التدفق الفعلي مقابل معدل التدفق المشار إليه، فيجب أن ينتج مقياس التدفق ذو الخطية الجيدة خطًا مستقيمًا. ومن الناحية المثالية، ينبغي أن يوفر مقياس التدفق مخرجات خطية عبر نطاق التدفق بأكمله. ومع ذلك، في التطبيقات العملية، يمكن لعوامل مثل الاحتكاك والانزلاق وفرق الضغط، بسبب مبادئ ديناميكيات الموائع، أن تبطئ أو حتى تمنع مقياس التدفق من قياس تدفق الموائع، اعتمادًا على سرعة الموائع وخصائص التدفق.

في هذه المرحلة، يجب أن تكون قد قمت بتضييق نطاق اختيارك لمقياس التدفق أو تحديد جهاز مناسب. الآن، لتحقيق الأداء الأمثل والدقة المطلوبة، من الضروري التأكد من فهم مقياس التدفق وتثبيته بشكل صحيح.

يعد تكوين الأنابيب أحد العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها عند تركيب مقياس التدفق. يعد هذا أمرًا بالغ الأهمية لأنه يجب دائمًا ملء مقياس التدفق بالسائل لتوفير قياسات دقيقة. علاوة على ذلك، يعد اتجاه الأنبوب مهمًا أيضًا، لتحديد ما إذا كان يجب تركيب مقياس التدفق أفقيًا أو رأسيًا. إذا تم تركيبه عموديًا، فيجب أن يتدفق السائل من الأسفل إلى الأعلى لضمان امتلاء مقياس التدفق دائمًا بالسائل، مما يمنع تراكم الهواء بالداخل.

تتطلب عدادات التدفق مقاطع أنابيب مستقيمة في اتجاه المنبع وفي اتجاه مجرى النهر للحصول على ملف تعريف ثابت للسرعة. وهذا أمر بالغ الأهمية لأن ملفات تعريف السرعة غير المنتظمة تؤثر على دقة وتكرار مقياس التدفق. قد لا تحتوي المنشآت الحالية على مساحة أو مرافق كافية لاستيعاب أقسام الأنابيب المستقيمة المطلوبة؛ ولذلك، يمكن استخدام تنظيم التدفق كبديل لتحقيق الاستقرار في ملف السرعة عن طريق القضاء على الدوامة والاضطرابات.

وأخيرًا، يعد الالتزام الصارم باتجاه تركيب مقياس التدفق أمرًا مهمًا أيضًا. على سبيل المثال، يجب تركيب عدادات التدفق ذات التروس البيضاوية بحيث يكون عمود الدوار في وضع أفقي؛ وإلا فإن وزن الدوار سوف يضغط على محمل الدفع الصغير الذي يدعم الجزء السفلي من الدوار ويفصله عن الجزء السفلي من غرفة القياس. سيؤدي هذا إلى تآكل المحمل المبكر والاحتكاك بين الدوار وأسفل غرفة القياس. مثال جيد آخر هو أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي، والتي يجب تركيبها بزاوية طفيفة (الساعة 1 أو الساعة 2) لمنع تراكم الرواسب على أقطاب الاستشعار السفلية. بعض أجهزة قياس التدفق أحادية الاتجاه، مثل أجهزة قياس التدفق الميكانيكية ذات التروس البيضاوية، ويجب تشغيلها في الاتجاه المشار إليه بواسطة سهم التدفق؛ في حين أن أجهزة قياس تدفق التروس الإلكترونية البيضاوية وأجهزة قياس تدفق التوربينات ثنائية الاتجاه ويمكن تركيبها في خط الأنابيب من أي اتجاه. للحصول على إرشادات التثبيت التفصيلية لمقياس التدفق، يرجى قراءة دليل التعليمات قبل التثبيت.

للحصول على مقياس تدفق يعمل بكامل طاقته، فإن الخيار الأخير الذي يجب اختياره هو كيفية تحويل مقياس التدفق للتدفق إلى تنسيق بيانات قابل للاستخدام. ويعتمد هذا على الغرض من بيانات التدفق: التحكم في العملية، أو إعداد الفواتير، أو إعداد التقارير التنظيمية، أو المراقبة. هل يجب تسجيل التدفق أو الدفعة أو التدفق التراكمي يدويًا أو إلكترونيًا على مسجل البيانات أو نظام التحكم؟

أولاً، نحتاج إلى تحديد ما إذا كان العداد بحاجة إلى التثبيت محليًا. إذا كان الأمر كذلك، فيجب مراعاة درجة حرارة بيئة التطبيق، ويجب أن تتوافق درجة الحرارة هذه مع حدود درجة حرارة المكونات الإلكترونية. بالنسبة للتثبيتات عن بعد، من المهم تحديد ما إذا كانت طريقة الإرسال تناظرية أم رقمية، حيث أن بعض الأجهزة قد لا توفر كلا الخيارين. بالإضافة إلى ذلك، يجب التأكد من إمداد الطاقة في موقع التثبيت، كما يجب تقييم شاشة العرض المحددة لتحديد ما إذا كانت تدعم طاقة التيار المستمر -ذاتية التشغيل أو التي تعمل بالحلقة-أو الطاقة الخارجية. إذا لم يكن هناك مصدر طاقة في الموقع، فيمكن اعتبار أجهزة قياس التدفق الميكانيكية أو أجهزة قياس التدفق الإلكترونية التي تعمل بالبطارية-بدائل.

عند اختيار شاشة عرض إلكترونية لتتوافق مع مقياس التدفق، تأكد من أن متطلبات إشارة دخل الشاشة تتوافق مع مواصفات إشارة مقياس التدفق. على سبيل المثال، يجب أن تكون شاشة العرض قادرة على استقبال تردد أو نبضات مقياس التدفق في الثانية؛ وبخلاف ذلك، قد تكون هناك حاجة إلى محول أو ملحقات أخرى. ويجب أخذ هذه العوامل في الاعتبار أثناء عملية الاختيار لتجنب التعديلات غير الضرورية والمكلفة.

قد تتطلب بعض تطبيقات السوائل معدات ذات شهادات ذات صلة. على سبيل المثال، تتطلب أجهزة قياس التدفق الإلكترونية الموجودة في بيئات الغاز القابلة للاشتعال شهادة التشغيل الآمن. اعتمادًا على المنطقة التي سيتم استخدام مقياس التدفق فيها، يجب استيفاء متطلبات شهادة المنطقة الخطرة المقابلة. في أوروبا، هذه الشهادة هي ATEX؛ في أمريكا الشمالية، قد يكون FM أو CSA؛ وفي بلدان أخرى، قد تكون هناك حاجة إلى شهادة IEC. يتحمل القائمون على التركيب والمشغلون مسؤولية ضمان امتثال مقياس التدفق والعداد للوائح المناطق الخطرة الوطنية. قد تتضمن الشهادات الأخرى شهادة مكتب المقاييس (للقياس والفوترة) أو شهادات خاصة بالصناعة-، مثل تلك المطبقة على صناعة الأغذية والمشروبات.

أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية

تستخدم أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية الموجات فوق الصوتية لحساب معدل التدفق في الأنبوب. يمكن استخدامها لقياس مجموعة واسعة من السوائل، بما في ذلك الماء والغاز الطبيعي والزيوت المعدنية والمواد الكيميائية والسوائل التي تحتوي على شوائب.

المزايا: لا تحتوي أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية على أجزاء متحركة، لذا فهي لا تتطلب أي صيانة تقريبًا. كما أن هذه العدادات اقتصادية أيضًا، ويرجع ذلك أساسًا إلى سهولة تركيبها وتشغيلها. علاوة على ذلك، لا تتأثر نتائج القياس بالتقلبات الشديدة في درجات الحرارة أو التغيرات في اللزوجة أو الكثافة أو الضغط. لا تعيق أجهزة قياس التدفق هذه تدفق السوائل، لذا يمكن استخدامها مع السوائل الصحية، والسوائل المسببة للتآكل، والسوائل الكاشطة.

العيوب: ومع ذلك، هناك عامل مهم هو ترتيب أجهزة الاستشعار في مقياس التدفق: فهي حساسة للتلوث وقد تتطلب تنظيفًا منتظمًا.

الدقة: يعد القياس بالموجات فوق الصوتية مبدأ قياس دقيقًا وغير مدمر-. توفر مستشعرات التدفق بالموجات فوق الصوتية قياسًا دقيقًا للتدفق لمجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك التحكم في العمليات، وإدارة الموارد المائية، ومشاريع المياه الجوفية، وصناعات الطاقة والكيماويات والأغذية والمشروبات والأدوية والمعادن والتعدين ولب الورق والورق والنفط والغاز.

أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي

يحدد هذا النوع من أجهزة قياس التدفق معدل التدفق عن طريق قياس التغيرات في المجال المغناطيسي داخل الأنبوب. تستخدم هذه الأنواع من عدادات المياه قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي، مما يولد مجالًا مغناطيسيًا عن طريق تنشيط ملف حول الأنبوب.

المزايا: مثل أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية، لا تعيق أجهزة الاستشعار الكهرومغناطيسية تدفق السوائل. يقع المستشعر داخل مبيت الجهاز: وبالتالي، من السهل صيانة الأنابيب الداخلية، كما يتم تقليل خطر تلوث المستشعر إلى حد كبير. لا تتأثر دقة القياس باللزوجة ودرجة الحرارة والضغط، ويستجيب المستشعر بحساسية للتغيرات السريعة في معدل التدفق.

العيوب: يتطلب معرفة (تقريبية) بموصلية السائل. على سبيل المثال، مياه الأمطار لديها الموصلية أقل من مياه الشرب. إذا كانت الموصلية منخفضة للغاية، فقد تكون القياسات غير دقيقة أو حتى مستحيلة.

الدقة: ما هو مقياس التدفق الأكثر دقة؟ الجواب هو مقياس التدفق الكهرومغناطيسي، للأمام بفارق كبير.

توفر أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي دقة قياس أعلى من أي نوع آخر من أجهزة قياس التدفق لأنها تقيس السرعة ومعدل التدفق في وقت واحد. يعد هذا النوع من أجهزة قياس التدفق مثاليًا لقياس السوائل الموصلة مثل الماء أو الأحماض أو السوائل المسببة للتآكل.

التأثير على الدقة

تعد القراءة المتأنية للتفاصيل أمرًا بالغ الأهمية لمطالبات الدقة (أو المواصفات) للأدوات مثل أجهزة قياس التدفق. تنخفض الدقة عادةً بشكل ملحوظ عند معدلات التدفق المنخفضة. على سبيل المثال، إذا ادعى جهاز ما بدقة تبلغ 0.5% من المقياس الكامل، فيجب إدراك أن الدقة الفعلية ستنخفض عندما تكون ظروف التشغيل أقل من إعداد المقياس الكامل.

هناك طريقة أخرى للتعبير عن الدقة وهي تعريفها بأنها ±0.5% من القراءة، على سبيل المثال، ضمن نطاق محدد من نطاق مقياس التدفق. اعتمادًا على الاستخدام المقصود لمقياس التدفق، قد تكون هذه الدقة الاسمية ضئيلة أو يمكن أن تختلف بشكل كبير. بالنسبة لأجهزة قياس التدفق المستخدمة في إعداد الفواتير أو الأغراض الأخرى المرتبطة بالإيرادات-، يمكن أن يكون للدقة تأثير مالي كبير.

لنفترض أن مقياس التدفق ذو العجلة المجدافية يدعي دقة تبلغ ± 0.5٪. افترض أيضًا أن هذه نسبة مئوية من النطاق الكامل، وأن النطاق الكامل هو 50 قدمًا في الثانية (قدم/ثانية). إذا كنت تستخدم معدل تدفق قدره 6 أقدام/ثانية (شائع في محطات معالجة مياه الصرف الصحي)، فستكون الدقة الفعلية بعيدة عما تتوقعه:

0.005 × 50 f/s=±0.25 قدم/ثانية

إذا تم تطبيق هذه الدقة على معدل تدفق قدره 6 قدم/ثانية، فإن الدقة الفعلية هي:

±0.25 / 6 قدم/ثانية=±0.0417، أو 4.17%

إن مقارنة مقياس التدفق الكهرومغناطيسي بدقة 0.5% من القراءة بمقياس تدفق دوبلر بدقة 0.5% من المقياس الكامل يؤدي إلى نتائج مماثلة.

تنشأ مشكلة شائعة عندما تستخدم المدن أو البلديات نوعين مختلفين من مقاييس التدفق. لنفترض أن أحد أجهزة قياس التدفق عبارة عن مقياس تدفق مغناطيسي عالي الدقة- موجود في غرفة قياس، ويستخدم لمراقبة معدل تدفق النفايات السائلة في محطة معالجة مياه الصرف الصحي؛ والآخر هو مقياس الجريان دوبلر يستخدم لمراقبة معدل التدفق المؤثر. تميل دقة مقاييس الجريان الدوبلر إلى الانخفاض مع انخفاض معدل التدفق. حتى مقاييس التدفق المغناطيسي عالية الدقة- لها حدود قراءة عالية ومنخفضة للغاية ولن تعمل تحتها بدقة.

التكرار

وفي كثير من النواحي، تعد التكرار أكثر أهمية من الدقة. إذا كانت قراءة الجهاز غير صحيحة باستمرار (غير دقيقة ولكن قابلة للتكرار)، فيمكن تعديلها للحصول على القراءة الصحيحة. ومع ذلك، إذا كانت قراءة الجهاز غير مستقرة، فلا يمكن لأي قدر من المعايرة تصحيح قراءاتها الخاطئة.

تستخدم العديد من الأدوات الميدانية اليوم تقنيات موازنة القوة (تحويل قراءات العملية إلى قوى تعمل على مستشعرات القوة)، مثل البلورات الكهرضغطية، وأجهزة الاستشعار السعوية، ومقاييس الضغط. تعمل هذه التقنيات على مبدأ أنه حتى لو تم توليد إشارة كهربائية عند مخرج الجهاز، فإن الجهاز لن يزيح بعد تطبيق القوة. في الوقت الحالي، لا تعتمد بعض أجهزة قياس التدفق والمستوى والكيمياء على مبدأ موازنة القوة؛ بالنسبة لهذه الأجهزة، يظل فحص قابليتها للتكرار أمرًا بالغ الأهمية. تشير الزيادة المستمرة في التكرار إلى وجود خلل محتمل في الأداة.

في حين أن المعايرة يمكن أن تحسن دقة الجهاز، إلا أن قابلية التكرار يتم تحديدها بشكل عام من خلال تصميم الجهاز.

نطاق القياس وعدم اليقين

كما ذكرنا سابقًا، يجب أخذ نطاق القياس للأداة في الاعتبار أثناء مرحلتي الاختيار والتحجيم في تصميم المصنع. يجب أن تكون أجهزة قياس التدفق المثبتة قادرة على قراءة نطاقات التدفق المختلفة المطلوبة لموقع تركيبها. كحد أدنى، يجب أن تستوفي متطلبات الدقة/التكرار لكل معدل تدفق للتطبيق.

إحدى المشاكل الأكثر شيوعًا في معدات الأجهزة هي المبالغة في نطاق التدفق. هل تسمع غالبًا أن مقياس التدفق يمكنه قراءة معدلات التدفق من 1 إلى 100 قدم/ثانية، مما يعطي الوهم بأنه يمكنه قراءة معدلات التدفق بدقة عبر النطاق بأكمله؟

ما يتم التغاضي عنه غالبًا هو أن دقة مقياس التدفق تبلغ نسبة نطاقها 10:1. وهذا يعني أن مقياس التدفق الذي يتراوح نطاقه من 0 إلى 30 Mgd يتمتع بدقة حقيقية عبر النطاق بأكمله الذي يتراوح بين 3 إلى 30 Mgd. أقل من 3 Mgd، تنخفض دقة مقياس التدفق.

علاوة على ذلك، فإن الأنواع المختلفة من أجهزة قياس التدفق لها نسب نطاق مختلفة عبر نطاق التدفق بأكمله. على سبيل المثال، يستخدم مقياس التدفق الفنتوري عادةً جهازي إرسال لقياس التدفق. وذلك لأن مقياس التدفق الفنتوري المزود بجهاز إرسال واحد يمكنه قياس معدلات التدفق بدقة عبر النطاق بأكمله بنسبة نطاق 6:1. لذلك، إذا نظرنا إلى النطاق من 0 إلى 30 مليجرام يوميًا، فإن دقة مقياس التدفق تنخفض إلى أقل من 5 ملي جرام يوميًا. يُطلق على النطاق الذي تلبي فيه الأداة متطلبات الخطية لعدم اليقين اسم "النطاق". يشير "عدم اليقين" إلى نطاق القيم الذي تقع ضمنه القيمة الحقيقية باحتمال محدد. عند مستوى ثقة 95%، يعني عدم اليقين بنسبة ±1% أنه من بين 100 قراءة، يكون نطاق خطأ الجهاز ضمن ±1% لـ 95 قراءة.

يحدث خطأ شائع آخر أثناء اختيار المعدات. في معالجة مياه الصرف الصحي البلدية، من الشائع افتراض وجود نسبة صفر من المواد الصلبة في مياه الصرف الصحي.

يستفسر بعض الأشخاص عن دقة مقياس التدفق أو مقياس المستوى أو جهاز قياس الضغط، وعند سماع قيمة منخفضة، يفترضون أن جميع المكونات المتعلقة بمقياس التدفق هذا لها نفس الدقة. ومع ذلك، فإن دقة مقياس التدفق لا تمثل دقة نظام التدفق بأكمله. يمكن للصيغة الرياضية التي تسمى الجذر التربيعي (RMS) تحديد دقة النظام بأكمله بشكل صحيح. على سبيل المثال، يقوم مقياس التدفق الكهرومغناطيسي الذي يسجل التدفق محليًا بإرسال إشارات تناظرية إلى محطة عمل المشغل عبر وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC).

يجب فحص دقة كل مكون على حدة:

مقياس الجريان الكهرومغناطيسي (±0.5%)

جهاز إرسال مقياس الجريان الكهرومغناطيسي (±0.5%)

كابل التوصيل بالمسجل (±0.01%)

كابل التوصيل إلى كتلة طرفية لوحة التحكم المحلية (±0.01%)

بطاقة الإدخال/الإخراج (I/O) PLC (±0.4%).

كل مكون في النظام له خطأ في القياس وعدم اليقين، مما يؤثر بشكل جماعي على الدقة الإجمالية للنظام. وفي التطبيقات العملية، قد يحتوي نظام التحكم على المزيد من المكونات.

لاستخدام طريقة الجذر التربيعي المتوسط ​​(RMS)، قم أولاً بتربيع كل قيمة للحصول على 0.000025 و0.000025 و0.00000001 و0.00000001 و0.000016. ثم قم بإضافة هذه القيم المربعة معًا. وأخيرًا، خذ الجذر التربيعي للمجموع. دقة النظام بأكمله تقريبًا ±0.00813، أو ±0.813%، وليس 0.5%. تنطبق معادلة الدقة هذه على أي دائرة كيميائية أو ضغط أو مستوى أو درجة حرارة أو تدفق واحدة.