عداد التدفق: ما هو و أنواع عدادات التدفق

جهاز قياس التدفق هو جهاز يستخدم لقياس معدل تدفق المواد الصلبة أو السوائل أو الغازات. يمكن أن تقوم أجهزة قياس التدفق بذلك بشكل خطي أو غير خطي أو حجمي أو على أساس الوزن. وتُعرف أجهزة قياس التدفق أيضًا باسم معاير التدفق أو مؤشرات التدفق أو أجهزة قياس السوائل.

أنواع أجهزة قياس التدفق

تشمل الأنواع الرئيسية لأجهزة قياس التدفق:

1. أجهزة قياس التدفق الميكانيكية

2. أجهزة قياس التدفق البصرية

3. أجهزة قياس التدفق في القنوات المفتوحة

أجهزة قياس التدفق الميكانيكية

أجهزة قياس التدفق ذات الإزاحة الإيجابية

تقوم هذه الأجهزة بقياس معدل التدفق عن طريق قياس حجم السائل المار عبرها. ويشمل العملية الفعلية إلقاء السائل في حاوية معينة لمعرفة معدل تدفقه. وهذا مشابه جداً للحالة التي نسمح فيها للماء بأن يملأ دلوًا حتى مستوى محدد مسبقًا، ثم يتم السماح له بالتدفق خارجًا.

يمكن لهذه أجهزة قياس التدفق قياس التدفقات المتقطعة أو معدلات التدفق الصغيرة وهي مناسبة لأي سائل بغض النظر عن لزوجته أو كثافته. يمكن اعتبار أجهزة قياس التدفق ذات الإزاحة الإيجابية متينة لأنها لا تتأثر بالتلاطم في الأنابيب.

تندرج تحت هذه الفئة أجهزة قياس التدفق ذات القرص المائل، وأجهزة قياس التدفق ذات المكبس المتبادل، وأجهزة قياس التدفق ذات المكبس الدوار أو المكبس المتأرجح، وأجهزة قياس التدفق ثنائية الدوار مثل أجهزة قياس التدفق ذات العجلات، وأجهزة قياس التدفق ذات العجلات البيضاوية (الشكل 1)، وأجهزة قياس التدفق ذات العجلات الحلزونية.

أجهزة قياس التدفق الكتلية

توفر هذه الأجهزة للمستخدم تقديرًا لمعدل التدفق عن طريق قياس كتلة المادة المارة عبرها. عادة ما تُستخدم هذه الأجهزة الكتلمية في الصناعات الكيميائية حيث يكون القياس على أساس الوزن ضروريًا مقارنة بالتحليل الحجمي.

تندرج تحت هذه الفئة أجهزة قياس التدفق الحرارية (الشكل 2a) وأجهزة قياس التدفق كوريوليس (الشكل 2b). في حالة الأجهزة الحرارية، يقوم تدفق السائل بتبريد الاستشعار الذي يتم تسخينه إلى درجة معينة. يمكن استشعار فقدان الحرارة واستخدامه لتحديد معدل تدفق السائل. من ناحية أخرى، تعمل أجهزة قياس التدفق كوريوليس على مبدأ قانون كوريوليس حيث يؤدي تدفق السائل عبر الأنبوب المذبذب إلى تغيير في التردد أو الازاحة الطورية أو السعة، مما يعطي قياسًا لمعدل تدفقه.

أجهزة قياس التدفق بضغط الفرق

في أجهزة قياس التدفق بضغط الفرق، يتم قياس التدفق عن طريق قياس الانخفاض في الضغط أثناء مرور السائل عبر العقبات التي يتم إدخالها في المسار الذي يتدفق فيه. هذا لأن كلما زاد تدفق السائل عبر الأنابيب، سيكون هناك انخفاض أكبر في الضغط عبر التضيق (الشكل 3)، والذي يمكن تسجيله بواسطة الأجهزة. من خلال هذا، يمكن حساب معدل التدفق لأنه سيكون متناسبًا مع الجذر التربيعي لانخفاض الضغط (معادلة برنولي).

تعتبر أجهزة قياس التدفق ذات اللوحة المنفذة، وأجهزة قياس التدفق ذات فوهة التدفق، وأجهزة قياس التدفق ذات الأنبوب، وأجهزة قياس التدفق ذات أنبوب التجربة، وأجهزة قياس التدفق ذات المرفق، وأجهزة قياس التدفق ذات الهدف، وأجهزة قياس التدفق ذات أنبوب دال، وأجهزة قياس التدفق ذات المخروط، وأجهزة قياس التدفق ذات أنبوب فنتوري، وأجهزة قياس التدفق ذات التدفق الطبقي، وأجهزة قياس التدفق ذات المنطقة المتغيرة (روتا متر) بعض الأمثلة على أجهزة قياس التدفق بضغط الفرق.

أجهزة قياس التدفق بالسرعة

تقدير أجهزة قياس التدفق بالسرعة لمعدل تدفق السوائل عن طريق قياس سرعة السائل الذي يتدفق عبرها. هنا تعطي سرعة السائل قياسًا مباشرًا لمعدل تدفقه لأنهما متناسبان بشكل مباشر. يمكن قياس السرعة بعدة طرق منها استخدام التوربين (الشكل 4).

اعتمادًا على الطريقة المستخدمة لاكتشاف السرعة، لدينا أنواع مختلفة من أجهزة قياس التدفق بالسرعة مثل جهاز قياس التدفق بالتوربين، وجهاز قياس التدفق بنوع فوتكس شيدنج، وجهاز قياس التدفق بنوع بيتوتوب، وجهاز قياس التدفق بنوع البروبيلر، وجهاز قياس التدفق بنوع الوحدة الدوارة أو عجلة بيلتون، وجهاز قياس التدفق بنوع النفث الواحد وجهاز قياس التدفق بنوع النفث المتعدد.

يحتاج قياس معدل تدفق السوائل في البيئات الخطرة، بما في ذلك تلك الموجودة في التعدين، لأجهزة قياس التدفق غير الغازية. تعتبر أجهزة قياس التدفق بنظام صدى الصوت، والتي هي نوع من أجهزة قياس التدفق بالسرعة، مناسبة لهذا النوع من المتطلبات. بالإضافة إلى ذلك، تعتبر أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية وأجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسية أيضًا جزءًا من أجهزة قياس التدفق بنوع السرعة.

أجهزة قياس التدفق البصرية

تعمل أجهزة قياس التدفق البصرية على مبدأ البصريات أي أنها تقيس معدل التدفق باستخدام الضوء. عادةً ما تستخدم مجموعة تتكون من شعاع ليزر وكاشفات ضوئية. هنا، تشتت جزيئات الغاز المتدفق عبر الأنابيب شعاع الليزر لإنتاج نبضات يتم التقاطها بواسطة المستقبل (الشكل 5). ثم يتم تحديد الوقت بين هذه الإشارات كما سيعرف الشخص المسافة التي ستكون عليها كاشفات الضوء منفصلة، مما يؤدي إلى قياس سرعة الغاز.

نظرًا لأن هذه الأجهزة تقيس السرعة الفعلية للجزيئات المكونة للغازات، فإنها لا تتأثر بالظروف الحرارية والتغيرات في تدفق الغاز. لذلك، فهي قادرة على توفير بيانات تدفق دقيقة للغاية حتى عندما تكون البيئة أقل ملاءمة، مثل وجود درجة حرارة وضغط عالية، ورطوبة عالية، وما إلى ذلك.

أجهزة قياس التدفق في القنوات المفتوحة

تستخدم أجهزة قياس التدفق في القنوات المفتوحة لقياس معدل تدفق السائل الذي يمر عبر قناة لها سطح حر. تندرج تحت هذه الفئة أجهزة قياس التدفق بنوع الواير وأجهزة قياس التدفق بنوع الفلوم (الشكل 6) التي تستخدم أجهزة ثانوية مثل الفقاعات أو العوامات لقياس عمق السائل عند نقطة معينة. يمكن الحصول على معدل تدفق السائل من هذا العمق.

من ناحية أخرى، في حالة قياس التدفق في القنوات المفتوحة باستخدام اختبار الصبغة، يتم استخدام كمية محددة مسبقًا من الصبغة أو الملح لتغيير تركيز التيار المتدفق للسائل. يوفر التخفيف الناتج قياسًا لمعدل تدفق السائل. بعد ذلك، يجب ملاحظة أن الدقة التي تحتاج إليها أجهزة قياس التدفق للعمل تتحدد بواسطة التطبيق الذي يتم استخدامه. على سبيل المثال، عندما نريد مراقبة تدفق الماء عبر أنبوب في حديقتنا، سيكون كافيًا استخدام جهاز قياس التدفق ذو الدقة المنخفضة مقارنة بأجهزة قياس التدفق التي ستستخدم عندما نحتاج إلى مراقبة تدفق قاعدة كيميائية. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب الأمر ملاحظة أن أجهزة قياس التدفق، عند استخدامها مع صمامات التدفق، يمكنها تنفيذ الإجراءات التحكمية بنجاح.

ما هو جهاز قياس المياه؟

يعتبر جهاز قياس المياه نوعًا من أجهزة قياس التدفق المستخدمة لمراقبة معدل تدفق المياه عبر أنبوب. هناك اثنان من الأساليب الشائعة لقياس تدفق المياه: الإزاحة والسرعة. تشمل التصميمات الشائعة للإزاحة متر المكبس المتأرجح ومتر القرص المائل. أما التصميمات القائمة على السرعة فتشمل أجهزة قياس التدفق بنوع النفث الواحد والعديد من النفثات وأجهزة قياس التدفق بالتوربين.

أنواع أجهزة قياس المياه

يمكن تصنيف أجهزة قياس المياه إلى أنواع مختلفة اعتمادًا على الآلية التي يتم بها قياس تدفق المياه.

جهاز قياس تدفق المياه بنوع العجلة

عادةً ما تكون جميع أجهزة قياس المياه السكنية من نوع الإزاحة الإيجابية. يمكن أن تكون هذه أجهزة قياس بنوع العجلة (الشكل 1) أو نوع المكبس المتأرجح أو القرص المائل. هنا، يتم إدخ