عدادات تدفق دوامة الغاز: المبادئ والتطبيقات والمزايا

2. مبدأ العمل

تعتمد عدادات تدفق الغاز الدوامي على ظاهرة تساقط الدوامات ، التي اكتشفها ثيودور فون كارمان. عندما يتدفق سائل (غاز أو سائل) عبر جسم سفلي (جسم ثابت في مسار التدفق)، تتساقط الدوامات بالتناوب من جانبي الجسم. يتناسب تردد هذه الدوامات طرديًا مع سرعة التدفق.

تتضمن المكونات الرئيسية لمقياس تدفق الدوامة الغازية ما يلي:

• الجسم المخادع : جسم غير انسيابي يعطل التدفق ويخلق دوامات.
• مستشعر الدوامة : يكتشف تردد تساقط الدوامة (غالبًا باستخدام أجهزة استشعار كهربائية أو فوق صوتية).
• محول التدفق : يحول تردد الدوامة إلى إشارة معدل تدفق (على سبيل المثال، 4-20 مللي أمبير، أو HART، أو الاتصالات الرقمية).

العلاقة بين تردد الدوامة ( f ) وسرعة التدفق ( v ) تعطى بواسطة:
$f = St \times \frac{v}{d}$ f=St×dv​
أين:

• St = رقم ستروهال (ثابت بلا أبعاد لجسم الخداع)
• د = قطر الجسم المنحدر

3. الميزات الرئيسية لمقاييس تدفق الغاز الدوامي

• نطاق قياس واسع : مناسب لمعدلات التدفق المنخفضة إلى العالية.
• دقة عالية : عادة ±1% من القراءة (اعتمادًا على الطراز والمعايرة).
• انخفاض الضغط : مقاومة تدفق ضئيلة، مما يقلل من استهلاك الطاقة.
• لا يوجد أجزاء متحركة : يقلل من متطلبات التآكل والصيانة.
• نطاق واسع من درجات الحرارة والضغط : يمكنه التعامل مع الغازات ذات درجات الحرارة العالية والضغط العالي.
• خيارات الاتصال الرقمية : تدعم HART، وModbus، وProfibus، وبروتوكولات أخرى للمراقبة عن بعد.

4. تطبيقات عدادات تدفق دوامة الغاز

تُستخدم مقاييس تدفق دوامة الغاز في العديد من الصناعات، بما في ذلك:

• قياس الغاز الطبيعي : لنقل الحراسة ومراقبة خطوط الأنابيب.
• إمداد الغاز الصناعي : قياس الهواء والنيتروجين والأكسجين والغازات الصناعية الأخرى.
• قياس تدفق البخار : في محطات الطاقة وأنظمة التدفئة.
• الصناعات الكيميائية والبتروكيماوية : لمراقبة تدفق الغاز في المفاعلات وخطوط الأنابيب.
• إدارة المباني وتكييف الهواء : قياس تدفقات غاز التهوية وتكييف الهواء.

5. مزايا عدادات تدفق الغاز الدوامي

✔ دقة عالية وإمكانية التكرار - توفر قياسات موثوقة حتى في الظروف الصعبة.
✔ صيانة منخفضة - عدم وجود أجزاء متحركة يعني تقليل التآكل والتلف.
✔ نسبة خفض واسعة - يمكنها قياس معدلات التدفق المنخفضة جدًا إلى المرتفعة جدًا.
✔ مقاومة للمواد الكيميائية والتآكل - متوفرة بمواد مثل الفولاذ المقاوم للصدأ، وHastelloy، وبطانات PTFE.
✔ سهولة التركيب والمعايرة - يمكن تركيبها في خطوط الأنابيب الموجودة مع الحد الأدنى من التعديلات.

6. القيود والاعتبارات

⚠ يتطلب سرعة تدفق دنيا - أقل من معدل تدفق معين، قد لا يحدث تساقط الدوامات بشكل موثوق.
⚠ حساس لاهتزازات الأنابيب - يمكن للاهتزازات الخارجية أن تتداخل مع اكتشاف الدوامات (على الرغم من أن النماذج الحديثة تحتوي على تعويض للاهتزاز).
⚠ غير مثالي للسوائل ذات اللزوجة العالية – مناسب بشكل أفضل للغازات والسوائل منخفضة اللزوجة.
⚠ تأثيرات درجة الحرارة والضغط - تتطلب تعويضًا عن القياسات الدقيقة في ظروف مختلفة.

7. مقارنة مع مقاييس التدفق الأخرى

8. الخاتمة

تُعد عدادات تدفق الغاز الدوامية حلاً متينًا وموثوقًا لقياس تدفق الغاز في التطبيقات الصناعية. دقتها العالية، وسهولة صيانتها، وقدرتها على تحمل الظروف القاسية تجعلها الخيار الأمثل لمراقبة تدفق الغاز الطبيعي والغازات الصناعية والبخار. ورغم وجود بعض القيود (مثل حساسية الاهتزازات)، إلا أن التطورات التكنولوجية قد قللت من هذه المشاكل، مما يجعلها خيارًا متعدد الاستخدامات وفعالًا من حيث التكلفة لتلبية احتياجات قياس التدفق الحديثة.