يتم العثور على الطين في العديد من صناعات العمليات، وغالبًا ما يكون قياس معدلات تدفق الطين تحديًا بسبب مجموعة متنوعة من الأسباب، بما في ذلك التغيرات المستمرة في حجم وحجم الصلبان المحتجزة، والكثافة المتغيرة، والتدفق اللامائي، والسرعة العالية التي غالبًا ما تكون ضرورية للحفاظ على الصلبان المحتجزة في الحل.
تطبيقات قياس الطين الشائعة، التحديات
بعض التطبيقات الشائعة لقياس الطين والتحديات تشمل:
الورق والورق، مع تركيز نموذجي للصلبان بنسبة 3.6% عند مدخل آلة الورق في عملية الكبريت، وهي الأكثر شيوعًا لإنتاج اللب الكيميائي حيث تنتج أيضًا لبًا أقوى من عملية اللب الميكانيكي.
المعادن والتعدين بنسبة 5% إلى 8% من الصلبان في العديد من التيارات، بما في ذلك محتوى صلبان عالي يزيد عن 50% في خطوط نفايات مصنع تركيز النحاس.
حقن المواد الكيميائية للنفط والغاز والبتروكيماويات، حيث تضيف التفاعلات إلى إشارة التدفق الضوضائية.
تطبيقات الهيدروليك تتطلب دقة بنسبة 0.25% من مزج المياه والرمل المضخة إلى الآبار لتقليل تحديات البئر.
معالجة المياه ومعالجة مياه الصرف الصحي بالملح، حيث تولد القابلية الكهربائية العالية للملح، مع حوالي 10% من الصلبان، تباينًا عاليًا في قياس التدفق.
من الحسن حظه، أن معظم الطين يكون مائيًا وبالتالي سائلًا موصلًا، مما يجعلها مناسبة تمامًا لقياس التدفق غير التداخلي باستخدام مقياس التدفق المغناطيسي أو مقياس التدفق المغناطيسي. هذه التكنولوجيا للقياس هي واحدة من القليلة التي يمكنها قياس التدفق في تطبيقات التدفق الطويلة واللامائية.
يتكون مقياس التدفق المغناطيسي من جهاز إرسال وجهاز استشعار يقيسان معًا التدفق. يتم وضع جهاز استشعار المقياس المغناطيسي على خط الأنابيب ويقيس الجهد المولد من قبل السائل أثناء تدفقه من خلال الأنبوب. يأخذ الجهاز الإرسال الجهد الذي تم توليده بواسطة الجهاز الاستشعار، ويحول الجهد إلى قياس تدفق وينقل هذا القياس إلى نظام المضيف.
سواء كان قياس التدفق من اللب الخام أو المحاليل الملحية أو خام التعدين باستخدام مقياسات تدفق مغناطيسية، بما في ذلك تلك التي تحتوي على لوحة اصطدام لحماية البطانة والأقطاب للمتر، يمكن أن تؤدي الجسيمات في تيارات تدفق الطين إلى قراءات غير مستقرة. يمكن معالجة هذه المشكلات وغيرها من خلال اختيار دقيق للمقياس المناسب لكل تطبيق.
إدارة الإشارات غير المستقرة في قياس تدفق الطين
تتكرر قراءات مقياس التدفق المغناطيسي غير المستقرة وغير الدقيقة في كثير من الأحيان بسبب وجود حطام محتجز في السائل يؤثر على أجهزة الاستشعار الكهربائية ويسبب ذروات الفولتية، التي يتم تفسيرها بعد ذلك على أنها ذروات تدفق. يُستخدم أنبوب الألياف الزجاجية في العديد من الخدمات الكيميائية أو البرينية، ويميل إلى إنشاء تيار كهربائي كبير في التطبيق، وهو مثل مشكلة اصطدام الجسيمات، والتي تؤثر على سلامة القياس. عند استخدام مقياس تدفق مغناطيسي قياسي، تكافح هذه الإشارات الضوضائية التي يتم قياسها بواسطة الأقطاب للفصل بشكل مستمر ودقيق.
الطريقة التقليدية للتعويض عن هذا النوع من الضوضاء هي تمديد وقت التخميد لإشارة التدفق، والتي يتم ذلك في الجهاز الإرسال. نظرًا لطبيعة هذه الإشارات الطينية، فإنه ليس من غير المألوف رؤية أوقات التخميد تصل إلى 30 إلى 60 ثانية. تنتج هذه التقنية قيمة ثابتة لمعدل التدفق، ولكنها ليست جيدة للتحكم في الوقت الحقيقي. بالنسبة للعديد من عمليات التدفق، يكون وقت التوقف في العملية غالبًا أقل من ثانية واحدة، لذلك يعني التخميد إلى هذا الحد الكبير استجابة لتغيير حدث في دورات متعددة سابقة، مما يمكن أن يؤدي إلى تشغيل غير مستقر لنظام التحكم.
هذا النوع من التشغيل غير المستقر غالبًا ما يؤدي إلى تذبذب في صمام التحكم، وتقليل الإنتاجية ووقت التوقف. حتى مع تطبيق التخميد في كل من الجهاز الإرسال ونظام التحكم، في كثير من الحالات لا تزال هناك الكثير من الضوضاء لتنظيم العملية بفعالية.
في مثال ورقي واحد، عندما كانت المشكلة في أسوأ حالاتها، اضطرت المنشأة إلى إيقاف التحكم التلقائي تمامًا وتحريك صمام التحكم يدويًا، مما أدى ليس فقط إلى أداء سيء، ولكن أيضًا إلى استخدام غير فعال لوقت المشغلين.
نهج أفضل لقياس معدل تدفق الطين
طريقة واحدة لتقليل تأثير الضوضاء هي زيادة الطاقة المتاحة للإشارة التي تولدها المستشعر، مثل زيادة الطاقة من 0.5 أمبير في التصاميم التقليدية إلى 2 أمبير في التصاميم الحديثة. ومع ذلك، تزيد زيادة قوة الإشارة فقط من جانب واحد من مشكلة القياس، وهو الإشارة الضاجة، دون التعامل بشكل كامل مع تحدي الحطام أو الذروة الناتجة عن العملية الأخرى.
من خلال تحليل أكثر من 200 عينة من الضوضاء في البيئات القاسية الحقيقية خلال عملية التطوير، واستغلال إمكانيات المعالجات الدقيقة المحسنة، تمكن فريق تطوير مقياس المغناطيسي من تحديد متطلبات لمعالجة رقمية أكثر تطورًا في المرسل، بما في ذلك المعالجة النشطة للإشارات لتحديد وتجاهل القيم الشاذة الناتجة عن اصطدام الجسيمات.
تكنولوجيا الداخل: تحسينات على مقياس تدفق المغناطيسي
يتم توفير هذا المرسل المتقدم مع عمليات شراء مقياس المغناطيسي الجديدة، ويمكن تركيبه على التثبيتات الحالية. يتضمن ثلاثة ملفات تعريف لضوضاء العملية، وترددين للملف، وضبط الصفر، وخمسة أوضاع معالجة إشارة معدة مسبقًا بناءً على وقت التقدير المتوسط، ومستوى ضوضاء العملية، وعامل/مستوى تحمل ضوضاء العملية، ووقت المسح، والحد الزمني للمتوسط الحسابي. كما يوجد وضع معالجة إشارة مخصص سادس قابل للتخصيص بالكامل يمكن أن يكون محددًا من قبل المستخدم بناءً على التطبيق. تتوفر الدعم الفني للمساعدة في ضبط الدقة وتطوير التكوينات المخصصة.
مستشعر العداد هو تصميم خالٍ من العوائق دون أجزاء متحركة، مما يجعله مثاليًا لقياس الطين الكاشط، حيث يقلل من الصيانة والإصلاح. عدم وجود أجزاء متحركة أو عوائق يعني أيضًا عدم وجود فشل ميكانيكي أو تراكم مواد، مما يوفر مستوى عالٍ من الموثوقية.
تكتسب التشخيصات المضمنة أهمية متزايدة في مختلف الصناعات. تنفيذ أجهزة القياس التي يمكنها توفير رؤى حول ظروف التثبيت وظروف العملية وصحة الجهاز هي عوامل رئيسية للصيانة التنبؤية. توفر قدرات التحقق الذكية للعدادات هذه التشخيصات مع تنبيهات فورية، تُخطر الصيانة بالمشاكل قبل أن تؤدي إلى أي مشاكل متعلقة بالعملية. تشمل التشخيصات إشارات للأنابيب الفارغة، والتدفق العكسي، وتشبع الأقطاب، فضلاً عن أخطاء التأريض والأسلاك، بالإضافة إلى مشاكل أخرى.
يتطلب نقل المتغيرات التشخيصية، والمتغيرات الثانوية التي يمكن اختيارها من قبل المستخدم (مثل درجة حرارة الإلكترونيات، والتدفق المجمع، أو أي من المتغيرات الأخرى المتاحة الـ 16)، ومعلومات أخرى إلى مضيف - مثل نظام التحكم أو إدارة الأصول - بروتوكول اتصال رقمي. HART (من FieldComm Group) هو خيار واحد، ويتم ترتيبه على إشارة قياس التدفق 4-20 مللي أمبير.
له الفائدة من كونه بروتوكول جهاز ميداني الأكثر استخدامًا في صناعات العمليات، لذا تدعم العديد من أنظمة الاستضافة البروتوكول. بالنسبة لأولئك الذين لا يفعلون ذلك، تتوفر محولات البروتوكول لتحويل إشارة HART إلى إشارات متعددة منفصلة و4-20 مللي أمبير، مما يضمن التوافق مع جميع أنظمة الاستضافة.
يجب على المستخدمين البحث عن مجموعة من مقياس المغناطيسي مع مجموعة واسعة من الأحجام، مثل 3 - 36 بوصة (80 - 900 مم)، بدقة ±0.25% كإعداد قياسي وتكوينات خيار الدقة العالية ±0.15%، للتعامل مع معظم التطبيقات.
تقنية القياس المتقدمة في العمل: تطبيق مواد التعبئة
قبل تثبيت مقياس تدفق الملاط، كان إشارة التدفق من المتر تتراوح بين قيم تصل إلى 150 لتر/دقيقة وقيم تصل إلى 10 لتر/الدقيقة. بعد تثبيت مقياس تدفق الملاط الجديد، تم تقليل التقلب من 15 إلى ثلاث ثوانٍ فقط. عندما يتم دمج هذا مع قدرات معالجة الإشارات في المرسل، ينتج ذلك إشارة أكثر استقرارًا بكثير، مع القياسات المرصودة أكثر تمثيلًا للتدفق الفعلي للملاط.
التحكم في العملية المحسن الناتج عن تحسين قراءة تدفق الملاط، لم يدعم فقط اكتشاف التغييرات الهامة في العملية، ولكن أيضًا ساعد الشركة على تجنب إعادة العمل بسبب تغذيات المواد غير الصحيحة، التي أثرت على جودة مواد التعبئة.
تطبيق ثانٍ في صناعة اللب، هذه المرة في السويد، كان يعاني من تذبذب العملية الزائد. بالإضافة إلى التآكل الزائد على صمام التحكم نتيجة للتحريك المتكرر، كان من الضروري الانتقال من التحكم المغلق إلى التحكم اليدوي في العديد من الحالات. بتثبيت مقياس تدفق الملاط المغناطيسي الجديد في هذه المطحنة السويدية، تمكن العاملون في المصنع من تشغيل العمل بشكل مستمر في وضع التحكم التلقائي المغلق، مما أدى إلى زيادة الإنتاجية وتقليل استخدام المواد الخام وتقليل اضطرابات العملية.
تكنولوجيا القياس المتقدمة في العمل: تطبيق التعدين
تحقيق تحسينات مماثلة يمكن العثور عليها في صناعات أخرى، بما في ذلك منجم ذهب في أمريكا الجنوبية حيث تم تثبيت مقياس تدفق الملاط على خط توزيع العصير المعدني. قبل التثبيت، لم يكن من الممكن تحقيق التوازن التلقائي للحمولة المتداولة (نسبة المواد الخشنة المعادة إلى المطحنة مقارنة بالمواد الدقيقة) وكان يجب القيام بذلك يدويًا لمراعاة العوامل التعديلية. كانت هذه التعديلات اليدوية غالبًا غير صحيحة أو لم يتم إجراؤها في الوقت المناسب، مما أدى إلى إعادة العمل بشكل كبير. كما جعل التباين الواسع في تدفق الملاط من الصعب إدارة درجة الحموضة للعملية، مما أدى إلى الحاجة إلى تقليل الإنتاج لأسباب السلامة. بعد تثبيت مقياس تدفق الملاط المغناطيسي، أصبح الاستجابة الفورية لتغييرات معدل التدفق متاحًا الآن. وهذا يقلل من الإعادة المطلوبة ويزيد من الإنتاجية، وذلك بفضل أداء التوازن الكتلي التلقائي الذي يتم الآن تنفيذه في الوقت الحقيقي.
تحسين متقدم في مقياس المغناطيسي يحسن الدقة والقابلية للتحكم والإنتاجية
يمكن العثور على قصص نجاح مماثلة - مع تحسينات كبيرة في الدقة والقابلية للتحكم والإنتاجية - في أي صناعة حيث يتم ملاحظة إشارات مقياس التدفق الضجيجية، خاصة مع الملاط. على الرغم من أن قياس تدفق الملاط ما زال يشكل تحديًا، خاصة في البيئات عالية التوصيل أو الكاشطة عند استخدام قراءة التدفق للتحكم المغلق، يمكن معالجة معظم هذه التطبيقات باستخدام تكنولوجيا المقياس المغناطيسي الحديثة.
استخدام هذا النوع من التكنولوجيا المتقدمة بطريقة قابلة للتكوين والتخصيص يوفر تقليلًا للتباين في قراءات التدفق، مما يمكن العاملين من تشغيل مصانعهم بشكل أقرب إلى الحدود التشغيلية. كما يوفر تحكمًا مغلقًا تلقائيًا محسنًا، واستقرارًا أفضل للعملية وزيادة في الإنتاجية، بالإضافة إلى تقليل التآكل على المعدات عبر مجموعة واسعة من أنظمة التدفق والملامح والنطاقات.
