اندازه گیری جریان سیالات در صنعت بخش ۱

اندازه گیری جریان سیالات در صنعت بخش ۱

نویسنده : مهندس محمدحسن موحدی

 

یکی از مهم ترین کمیت هایی که میزان آن می تواند برای ما دارای اهمیت ویژه باشد، مقدار جریان سیالات است. اکنون که بحث واقعی سازی ارزش حامل های انرژی به عمل نزدیک شده و حتی عددهای اعشاری رقم قرائت شده کنتورها نیز ارزش مند شده است، آشنایی با روش های مختلف اندازه گیری جریان سیالات و ویژگی هر روش می تواند برای خواننده جالب توجه باشد.

در متن پیش رو سعی شده است فناوری ها و روش های مختلف اندازه گیری جریان سیالات تشریح شود.

از آن جایی که هر روش اندازه گیری معرفی شده مبتنی بر یک بحث علمی است، قبل از معرفی هر روش، مطالب پایه ای که اساس روش اندازه گیری بر آن استوار است را به زبان ساده بیان نموده سپس فناوری های مبتنی بر آن معرفی می گردد.

ویژگی ها، مزایا و معایب هر روش به عنوان مسیری برای قضاوت کارشناسان در انتخاب نوع حس گر متناسب با هر کاربرد نیز مطالبی است که در بخش انتهایی هر روش خواهد آمد. بعد از آشنایی با تمام روش های اندازه گیری و اطلاع یافتن از ویژگی ها، مزایا و معایب هر کدام امکان انتخاب دستگاه متناسب با کاربرد مورد نظر آسان می شود.

اما این دلیل نمی شود که در یک بخش مستقل با جمع بندی مطالب به مقوله مهم انتخاب تکنیک اندازه گیری و نوع دستگاه پرداخته نشود.

در بخش های پایانی این متن نیز به اندازه گیری جریان سیالات به قصد فروش پرداخته خواهد شد و تاحدودی نیز اشاره ای خواهیم داشت به محاسباتی که در بحث جبران سازی مقادیر اندازه گیری جریان نفت خام انجام می شود. بعد از آن نیز روش های معمول در صحت سنجی این گونه دستگاه ها به خواننده معرفی خواهد شد.

مبنای اغلب مطالبی که در ادامه خواهد آمد (به ویژه محاسبات بخش های پایانی) استانداردهای API بوده که در فهرست منابع این استانداردها به تفکیک خواهد آمد.

نظر به این که این نوشتار طولانی است، در هر شماره بخشی از آن به چاپ خواهد رسید و سعی ما بر این است که بحث شروع شده در هر بخش را به طور کامل ارایه دهیم و شماره ی بعد با بحث جدیدی شروع شود.

اما نکته مهم در سلسله مطالب اندازه گیری جریان این است که به یاری حق، در نظر است متن فوق به زودی به صورت یک جلد کتاب به علاقمندان تقدیم گردد، از این رو با اعتراف به کامل نبودن مفاد آن، رجاء واثق دارد که اساتید محترم، خوانندگان عزیز و تمامی صاحبان نظر هم چنان از یاری نمودن نگارنده در رفع نواقص احتمالی دریغ نخواهند نمود.

 

1. مقدمه

اندازه گیری به طور عام یکی از علومی است که علاوه بر علمی بودنِ مبنای آن، وجود ابتکار و خلاقیت بشر نیز باعث به وجود آمدن تنوع در فناوری و روش های آن و هم چنین گستردگی شاخص های مرتبط با آن شده است. اندازه گیری، بیان گر ویژگی یک عنصر یا یک پدیده است. برای اندازه گیری هر چیزی، به یک وسیله اندازه گیری و یک شاخص نیاز داریم.

برای مثال، در اندازه گیریِ دمای مایع یک ظرف، جرم یا وزن یک قطعه، ارتفاع یا بلندی یک ساختمان و … از ابزار و یا وسایلی خاص استفاده می شود. از خط کش مدرج یا متر برای اندازه گیری طول، دماسنج برای اندازه گیری دما، ساعت برای اندازه گیری زمان و بسیاری از ادوات دیگر برای اندازه گیری کمیت های مختلف استفاده می کنیم.

در این جا منظور از شاخص، واحد اندازه گیری برای سنجش است. برای مثال واحد اندازه گیری زمان ثانیه است که خود به واحدهای ریزتر میلی ثانیه و میکروثانیه تبدیل می شود.

از طرفی با شنیدن عبارتِ اندازه گیری، یکی از سؤال هایی که ممکن است به ذهن شنونده خطور کند، این است که: «چرا به اندازه گیری نیاز داریم؟» عبارت معروفی منسوب به «مندلیف» شیمی دان بزرگ روسی است که بیان می دارد:

«علم از آنجا شروع می شود که اندازه گیری شروع می شود.»

یا دیگر اندیشمندان اعتقاد دارند:

«اندازه گیری، پذیرفته شده ترین و دقیق ترین روش برای توصیف ویژگی های یک پدیده است.» هم چنین با استناد به این بیان که: «ارزش یابی و قضاوت هنگامی قابل اعتماد است که برای سنجش از شاخص معتبری استفاده شود» ما را بر آن می دارد تا با تکنیک های مختلف در عرصه اندازه گیری آشنا شویم.

تعاریف یاد شده، تعاریف آکادمیک بوده و شاید پاسخ کنجکاوی خواننده آن در صنعت را به طور شفاف ندهد. با توجه به عنوان این نوشتار، سؤال خود را تا حدودی تغییر داده و جهت دار می کنیم، که «چرا در صنعت به اندازه گیری جریان سیالات نیاز می باشد؟» برای پاسخ ابتدا یادآوری می کنیم که در صنعت به دو منظور اندازه گیری کمیت ها انجام می شود.

اصلی ترین خواسته ما از اندازه گیری در صنعت «کنترل آن کمیت می باشد.» مثلاً در یک فرآیند شیمیایی عمل تجزیه مولکولی یا جداسازی دو عنصر شیمیایی از یکدیگر که در محیطی تحت فشار و دمای بالا و با حضور کاتالیزور انجام می شود، فشار و دمای این رآکتور باید روی مقدار مطلوب کنترل شود تا در آن محیط شرایط و امکان جداسازی دو عنصر به سادگی فراهم باشد.

همان گونه که شکل ۱ نیز نشان می دهد، برای حصول نتیجه مناسب در یک کنترل حلقه بسته، لازم است عنصر تحت کنترل به طور مداوم اندازه گیری شود. یعنی، زمانی که بخواهیم یک کمیتی را تحت کنترل در آوریم، مجبور هستیم ابتدا آن کمیت را اندازه گیری کرده، آن را با مبنا (یا شاخص) مقایسه کنیم و سپس تمهیداتی را برای اصلاح انحراف احتمالی این کمیت از مقدار مطلوب پیدا کنیم (شکل ۱).

 

اندازه گیری جریان سیالات در صنعت بخش 1 , اندازه گیری , دیاگرام بلوکی کنترل کننده مدار بسته , دستگاه های اندازه گیری کیفیتشکل ۱ – دیاگرام بلوکی کنترل کننده مدار بسته

 

اما بدون شک، اندازه گیری جریان سیالات خواست گاهی فراتر از اهداف یاد شده دارد. یکی از اهداف بسیار مهم اندازه گیری (به طور عام) به کارگیری روش های متنوع در صنعت به قصد تحت کنترل در آوردن متغیرها است، ولی دلیلی مهم تر برای ارتقای روزافزون روش ها و فناوری های متنوع موجود «همانا به کارگیری روش های بسیار دقیق در اندازه گیری جریان سیالات به قصد فروش است». چرا که در کاربرد اندازه گیری جریان سیالات به قصد فروش بحث مبادله کالا با پول مطرح بوده و زمانی که اندازه گیری در حوزه ی انرژی و به ویژه تبادل نفت خام، گاز و یا فرآورده های نفتی باشد اهمیت موضوع دوچندان خواهد شد.

اما در صنعت هدف دیگری نیز از اندازه گیری وجود دارد، و آن نمایش میزان کمیت مورد نظر در اتاق کنترل است به طوری که بهره بردار بتواند با خواندن آن روی نحوه عملکرد واحد عملیاتی خود اشراف کامل داشته باشد. این منظور معمولاً با اهداف کنترل خودکار هیچ گونه مغایرتی ندارد، ولی بیشتر به تصمیم گیری بهره بردار کمک می نماید و در حلقه های کنترلی خودکار نیز نقش مستقیم ندارد.

در صنایع فرآیندی، چهار کمیتی که بیشتر در معرض اندازه گیری و کنترل قرار دارند شامل: دما، فشار، سطح مایع و جریان سیالات می شود. اندازه گیری چهار کمیت فوق بنا بر دو دلیل یاد شده در صنعت امری است مستمر. اما جریان سیالات به یک دلیل عمده دیگر نیز ممکن است انجام شود.

گرچه ما در محیط کار یا محل سکونت خود به طور روزمره با اندازه گیری جریان سیالات سر و کار داریم (کنتور گاز شهری یا کنتور آب مصرفی) اما در صنعت نیز اندازه گیری جریان به قصد فروش محصول و یا محاسبات موازنه جرم (موازنه بین جرم خوراک و محصولات فرآیندی در یک واحد تولیدی) رواج داشته و دستگاه هایی که به این منظور استفاده می شود باید دارای درستی یا صحت، دقت و توانایی های فوق العاده بیشتری باشد.

در این نوشتار سعی شده است آن دسته از دستگاه های اندازه گیری جریان سیالات که در صنعت نفت کاربرد بیشتری دارند را معرفی نماییم. ذکر این موضوع خالی از لطف نیست که معمولاً اندازه گیری جریان برای هر سه حالت مایعات، گازها و جامدات (پودر یا گرانول مانند سیمان و پودر PVC) و حتی سیالات چندفاز (معمولاً دوفاز) انجام می شود.

ولی در این متن بر اندازه گیری جریان مایعات و تا حدودی هم جریان گازها تأکید خواهد شد. اندازه گیری جریان جامدات مورد نظر ما نبوده و در مورد جریان دوفاز (مخلوطی از مایع و گاز) نیز تنها اشاره ای مختصر خواهیم داشت.

تعریف اندازه گیری – طبق تعریف، اندازه گیری یا تعیین اندازه یک کمیت، یعنی نمایاندن آن کمیت به وسیله عددی که نشان می دهد چند بار یک واحد معین و معلوم به نام یکا، در کمیت مورد اندازه گیری تکرار شده است.

سؤال: آیا کیفیت را هم می توان اندازه گیری کرد؟

پاسخ: بله، در واحدهای فرآیندی کیفیت نیز اندازه گیری می شود. تعدادی از این دستگاه ها عبارتند از:

  • Gas Chromatograph
  • PH Meter
  • O2 Meter
  • Cl2 Meter
  • Conductivity Meter
  • Density Meter
  • Viscosity Meter
  • Velosity meter
  • Speed Meter
  • Dew Point Meter ( Moisture Meter )

بدیهی است دستگاه های اندازه گیری کیفیت یا خصوصیت شیمیاییِ عناصر که در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند به همین چند قلم ختم نمی شود.
واحد اندازه گیری – در تعریف اندازه گیری اشاره ای شد به «یکا» که منظور از آن، همان واحد اندازه گیری است. در اندازه گیری هر کمیتی، واحد یا یکای آن قبل از اندازه گیری مشخص و خروجی دستگاه متناسب با آن مدرج می شود.

در علوم مهندسی از معتبرترین و معروف ترین واحدهای اندازه گیری یعنی همان دستگاه واحدهای اندازه گیری بین المللی (یا SI) استفاده می شود. صرف نظر از این که واحدها در چه دستگاهی تعریف شده اند، این یکاها باید حداقل دارای دو ویژگی زیر باشند:

۱. همیشه در دسترس باشد.

۲. با توجه به شرایط، تغییر نکند (ثابت باشد).

ادامه دارد

نمایش بخش دوم این مقاله از لینک زیر

اندازه گیری جریان سیالات در صنعت بخش ۲

درباره محمدحسن موحدی

دبیر انجمن مهندسان کنترل و ابزاردقیق ایران

بررسی بیشتر

اندازه گیری جریان سیالات در صنعت بخش ۳

اندازه گیری جریان سیالات در صنعت بخش ۳ نویسنده : مهندس محمدحسن موحدی با فرض …

۴ نظرات

  1. باسلام وتشکر تبریک سال جدید تشکر از موضوعات و دروس مهمی که از شما یاد گرفتم اگر ممکن هست درباره ابزاردقیق کنرل pdfو کلیپ اموزشی بگذارید که منت بر سر من و جویندگان علم میشو

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *