إن الحاجة إلى القياس الدقيق والتحكم الدقيق في السوائل موجودة في كل مكان في عمليات التصنيع وفي مختبرات الأبحاث وأثناء تحويل المواد الخام إلى منتجات نهائية وأثناء التعبئة والتغليف.
يعمل القياس المستمر والتحكم والتحليل المستمر لتدفق السوائل باستخدام تقنيات القياس المناسبة على تحسين موثوقية العمليات الصناعية وأدائها ووقت تشغيلها، فضلاً عن الاستدامة البيئية والامتثال للمعايير واللوائح.
تتناول هذه المقالة التحديات المتزايدة والحلول الحديثة للتحكم في تدفق السوائل على أقطار الأنابيب الصغيرة.
إن تقنيات قياس تدفق السوائل الصناعية والتحكم فيها راسخة للتطبيقات التي تنطوي على أنابيب كبيرة، ولكن اتجاهات السوق المتسارعة تمثل تحديًا متميزًا وملحًا: قياس التدفق على الأنابيب الصغيرة.
وقد أدى التحرك نحو آلات أسرع وأصغر حجماً وأصغر حجماً وأقل تكلفة إلى زيادة الحاجة إلى قياس تدفق السوائل في الأنابيب ذات القطر الصغير والمتباعدة بكثافة. وتشمل الأمثلة على ذلك أشباه الموصلات والمستحضرات الصيدلانية والمستحضرات الصيدلانية الحيوية وعلوم الحياة ومعالجة الأغذية والتدفئة والتهوية وتكييف الهواء وأي تطبيق للمياه فائقة النقاء.
تتطلب التطبيقات في الأنابيب الصغيرة والأماكن الضيقة طريقة جديدة للقياس والعد، وليس فقط من حيث الحجم.
يبحث المصنعون عن تكنولوجيا تتسم بالدقة والكفاءة والفعالية من حيث التكلفة، مع سهولة الاستخدام، وانخفاض تكاليف التركيب أو انعدامها، والبيانات الموثوقة وانخفاض استهلاك الطاقة.
لقد أحدثت صناعة أشباه الموصلات ثورة في صناعة أشباه الموصلات من خلال تصغير تكنولوجيا التصنيع. تُستخدم السوائل ذات التدفق الدقيق في عمليات التنظيف والشطف والتبريد والطلاء وغيرها من العمليات الحيوية. على سبيل المثال، يتم تنفيذ عملية تبريد المعدات داخل الماكينة نفسها، باستخدام أنابيب صغيرة جدًا متباعدة بكثافة يصل قطرها إلى 10 مم.
في قطاع المستحضرات الصيدلانية، تنطوي عملية تصنيع الأدوية وإنتاجها بكميات كبيرة على تحديد جرعات دقيقة للغاية للمكونات المختلفة للوصفة. من الاختبارات المعملية إلى قياس الجرعات والخلط، يتم قياس عدة أنابيب للمواد المختلفة النشطة وغير النشطة التي يتكون منها المنتج النهائي.
يجب أن تكون هذه القياسات دقيقة للغاية لضمان أقصى قدر من الجودة والسلامة والكفاءة.
ويساعد التحكم في معدلات التدفق في أنابيب التدفئة والتهوية وتكييف الهواء على توفير الطاقة والمياه، فضلاً عن الامتثال للوائح البيئية. كما أن استعادة المكثفات من أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء وإعادة تدويرها هو إجراء آخر لتوفير التكاليف ومنع الهدر يشمل مضخات المكثفات المدمجة وأنظمة الإرجاع.
يعد منع الخسارة حاجة أساسية، مهما كان حجم الصناعة أو التطبيق. يعد الكشف المبكر عن تسربات الأنابيب في عمليات التصنيع في المنبع والمصب ضروريًا لإيقاف الانسكابات المكلفة بسرعة. يمكن أن يكشف القياس الدقيق لتدفق السوائل عن فقدان السوائل والأنابيب الفارغة.
الدقة العالية في قياس السوائل مطلوبة لضمان تعبئة منتجات السوائل التي يسلمها البائعون للمشترين بالحجم المتوقع. وسواء أكانت تعبئة قوارير اللقاحات أو توزيع المشروبات من النوافير يجب أن يكون مقياس التدفق المستخدم مصممًا لتلبية متطلبات الدقة المحددة.
أوجدت التوجيهات المحلية الجديدة التي تهدف إلى التحكم في استهلاك المياه في المناطق المعرضة للجفاف الحاجة إلى أجهزة قياس التدفق للمستهلكين. وستمكن مراقبة الاستهلاك المنزلي للمياه المستهلكين من اتخاذ خطوات لتجنب العقوبات المفروضة على الاستهلاك المفرط.
تعتبرالمياه فائقة النقاء، أي المياه المنقاة وفقًا لأعلى المعايير، عنصرًا أساسيًا في قطاعات مثل تصنيع أشباه الموصلات والمنتجات الصيدلانية.
ونظرًا لإزالة جميع الملوثات، فإن المياه فائقة النقاء ليس لها موصلية يمكن قياسها أو اكتشافها بواسطة جهاز قياس التدفق من النوع الكهرومغناطيسي. وفي المقابل، تُعد طريقة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية القائمة على وقت العبور مثالية بسبب خصائص المياه فائقة النقاء.
تقيس مقاييس التدفق بالموجات فوق الصوتية سرعة التدفق في الأنابيب. ومقارنةً بمقاييس التدفق الكهرومغناطيسي ومقاييس التدفق الكتلي ومقاييس التدفق التوربيني وغيرها، فإن أكبر ميزة لقياس تدفق السوائل بالموجات فوق الصوتية هي أنها غير تطفلية تمامًا.
جميع التقنيات الأخرى أغلى بكثير، لأنه لا يتعين عليك شراء مقياس التدفق فحسب، بل عليك أيضًا أن تدفع أجور عمال اللحام الذين يأتون لقطع الأنابيب ولحام الشفاه وما إلى ذلك.
مع حلول الموجات فوق الصوتية مثل جهاز S-Flow من Fuji Electric، يمكنك القياس مباشرةً بالقرب من المعدات الاستهلاكية، وتثبيت الجهاز حول الأنبوب وبدء القياس دون توقف ودون تعديل الأنبوب. إنه حل منخفض التكلفة للغاية.
ويستخدم هذا النهج الجديد أجهزة قياس صغيرة ومدمجة لدمج القياسات داخل معدات التصنيع بدلاً من خارجها.
بالإضافة إلى المزايا الرئيسية للتصميم غير المتطفل، صُممت هذه العدادات المثبتة على المشبك خصيصًا للأنابيب الصغيرة والأماكن الضيقة وتأتي قياسية بدقة ± 2.0%. وهي أصغر بكثير من التقنيات التقليدية، حيث يتم دمج مستشعر التدفق وجهاز الإرسال لتوفير المساحة.
وهي خفيفة الوزن وصغيرة الحجم، ويسهل تركيبها على الأنابيب الموجودة داخل آلات الإنتاج، بينما لا تزال تعمل، ودون الحاجة إلى الشحوم أو تعديل الأنابيب أو تعديل المسافة بين أجهزة الاستشعار.
عدادات تدفق السوائل بالموجات فوق الصوتية من هذا النوع مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات بأقطار أنابيب صغيرة تصل إلى 6 مم ولمجموعة واسعة من مواد الأنابيب والسوائل. يتم عرض معدلات التدفق عالية الدقة بسرعة بفضل معالجة الإشارات الرقمية باستخدام طريقة زمن العبور، مع زمن استجابة يبلغ 0.5 ثانية.
وبفضل مستشعر درجة الحرارة المدمج الاختياري، يمكن قياس التدفق ودرجة الحرارة في وقت واحد. تجني المصانع عددًا من الفوائد، بما في ذلك الوفورات في المعدات والطاقة والتسرب، بالإضافة إلى تحسينات في عملية الإنتاج والامتثال.
يتيح مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية S-Flow قياس تدفق السوائل بدقة، حتى على أقطار الأنابيب الصغيرة. استنادًا إلى تقنية الموجات فوق الصوتية المتقدمة والتصميم المبتكر لدينا، يضمن مقياس التدفق S-Flow الأداء الأمثل لعملياتك الصناعية.
هل تواجه مشكلة في قياس معدلات تدفق سوائل العمليات الصناعية على أقطار الأنابيب الصغيرة؟
يوفر مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية S-Flow حلاً فعالاً.
يمكن لقياساته الدقيقة ووظائفه القوية التعامل مع أكثر قياسات السوائل تعقيدًا، مما يضمن سير عملياتك الصناعية بسلاسة وكفاءة.
