طرق قياس الضغط البخاري

لقد شهدت السنوات الأخيرة اهتمامًا كبيرًا بإنتاج الطاقة واستخدامها، وأثر ارتفاع أسعار النفط الخام على العديد من جوانب اقتصادنا، مثل ارتفاع أسعار البنزين ووقود الطائرات وتكاليف زيت التدفئة .

قياس تدفق البخار

تعتبر قياسات ضغط البخار وتدفقه ذات أهمية بالغة نظرا لاستخدام البخار على نطاق واسع كمصدر للطاقة في إنتاج الكهرباء. وفي المحطات الحالية، يتم الحصول على الحرارة من مصادر متنوعة تشمل مصادر الوقود مثل الفحم والغاز الطبيعي والزيت، بالإضافة إلى مصادر الحرارة الأخرى مثل الوقود النووي والنفايات المهدرة والطاقة الشمسية والطاقة الحرارية الأرضية .

يتم تحرير الطاقة الحرارية في مصادر الحرارة هذه ، إما من خلال الاحتراق أو من خلال عملية مماثلة ، ويتم نقل الحرارة إلى الماء والتي تولد البخار ، وفي كثير من الحالات يتم استخدام هذا البخار لتشغيل مولد كهربائي ، ومع ارتفاع تكاليف الطاقة تتطلع العديد من الشركات إلى زيادة الكفاءة في الطاقة وتوليد الطاقة ، ونتيجة لذلك نجد المزيد من الاهتمام لقياس تدفق البخار ، وذلك عن طريق عدة طرق نذكرها في النقاط الآتية :

طرق لقياس الضغط البخاري

طريقة مقاييس التدفق التفاضلية الضغط pressure flowmeters

تمثل أجهزة تدفق البخار أكثر من نصف مبيعات أجهزة قياس التدفق المستخدمة في تطبيقات تدفق البخار. تتمتع أجهزة إرسال تدفق البخار التي تباع لقياس الضغط البخاري بالعديد من المزايا والعيوب المميزة لأجهزة إرسال تدفق البخار التي تباع لقياس تدفق السوائل والغازات. وتشمل العيوب انخفاض الضغط والتداخل مع تدفق الهواء والتآكل مع مرور الوقت .

توفر هذه الأجهزة أيضاً بعض المزايا الرائعة عندما يتعلق الأمر بقياس تدفق البخار ، فهي غير مكلفة نسبياً وتوفر تركيبًا مباشرًا ، كما تعد أكثر الطرق قياسًا وأفضل دراسة لفهم ضغط البخار ، كما أن أجهزة إرسال تدفق البيانات المتعددة المتغيرات قادرة على قياس أكثر من متغير واحد للعمل ، مثل الضغط التفاضلي وضغط العملية ودرجة الحرارة مما يتيح بدوره قياس تدفق الكتلة .

طريقة مقاييس التدفق الدوامة Vortex flowmeters

تتمتع مقاييس التدفق الدوامة ببعض المزايا مقارنة بأنواع أخرى من مقاييس الضغط البخاري التكنولوجية الحديثة عندما يتعلق الأمر بقياس ضغط البخار. ولا يزال قياس تدفق الغاز استخداما نسبيا جديدا، حيث تم استخدام عدادات الجريان لقياس ضغط البخار، في حين تم استخدام عدادات الموجات فوق الصوتية لعدة سنوات لقياس تدفق الغاز. وبالتالي، جهاز قياس ضغط البخار يعد تطبيقا جديدا نسبيا .

البخار هو السائل الأكثر صعوبة في القياس ، ويرجع ذلك إلى ارتفاع الضغط وارتفاع درجة حرارة البخار ولأن معايير القياس تختلف مع نوع البخار ، تشمل الأنواع الرئيسية للبخار البخار الرطب والبخار المشبع والبخار المحمص ، وغالبًا ما يتم قياس البخار في محطات المعالجة ولتوليد الطاقة ، بالإضافة إلى قدرتهم على تحمل درجات الحرارة والضغط المرتفعة للعمليات ، فإن عدادات الدوامة توفر نطاقًا واسعًا مما يتيح قياس ضغط البخار بسرعات مختلفة .

طريقة مقاييس التدفق المتغيرة في المنطقة Variable-area flowmeters

تستخدم مقاييس المساحة المتغيرة ، والتي تسمى أيضًا مقاييس الدوران استخدامًا محدودًا لتطبيقات البخار ، وأحد أسباب ذلك هو أن العديد منهم ليس لديهم إشارة إخراج ويجب قراءتها يدويًا ، وسبب آخر للاستخدام المحدود لمقاييس التدفق ذات المساحة المتغيرة هو أنها تتميز بدقة منخفضة ، تحتوي العديد من عدادات المساحة المتغيرة على مستويات دقة غير مناسبة عمومًا للقياسات في محطات المعالجة والطاقة ، وتتميز تلك المقاييس بكونها منخفضة التكلفة ، لذلك فهي مناسبة جيدًا للقياسات غير الحرجة حيث لا تكون الدقة العالية ضرورية .

طريقة مقاييس التدفق المستهدفة Target flowmeters

على الرغم من أنه يمكن استخدام مقاييس التدفق المستهدفة في التطبيقات السائلة والغازية والبخارية، إلا أن استخدامها الأساسي يتم في قياس ضغط البخار. يمكن لمقاييس التدفق المستهدفة قياس البخار المشبع والبخار المسخن، وإذا كانت القطعة عرضة للتآكل، فيمكن تعويض ذلك بإعادة المعايرة. كما أن المقاييس المستهدفة لا تحتوي على أجزاء متحركة ويمكنها تحمل ضغوط تصل إلى 15000 وحرارة تصل إلى 500 درجة فهرنهايت .

طريقة مقاييس التدفق التوربيني Turbine flowmeters

تستخدم مقاييس التدفق التوربيني على نطاق واسع في تطبيقات السوائل والغازات، ولكن استخدامها محدود جدا في قياس ضغط البخار. وتتعلق إحدى المشكلات الرئيسية بتأثير التكثيف على دقة القياس. عندما يحدث التكثيف في تدفق السائل، يتحول السائل إلى مزيج من البخار والماء، مما يخلق تدفقا ثنائي الطور. ويمكن أن يتسبب المكثف في أضرار للشفرات ويؤثر على دقة القياس .

طريقة مقاييس التدفق كوريوليس Coriolis flowmeters

يمكن تصنيف مقاييس التدفق كوريوليس كتقنية ناشئة لقياس ضغط البخار ، ومثل عدادات التوربينات ، تواجه عدادات كوريوليس صعوبة في معالجة التكثيف في البخار ، وعندما يتكثف البخار تُخلق قطرات الماء تدفقًا ثنائي الطور وهو مزيج من البخار والماء ، وبالتالي يتداخل وجود الماء مع دقة قياس التدفق .

يمكن أن تعمل مقاييس التدفق كوريوليس لقياس التدفق بالبخار الجاف ، ومع ذلك نظرًا لأن البخار يتأثر بسهولة بالتغيرات في درجة الحرارة والضغط ، يمكن أن تتغير ظروف تدفق البخار بسرعة كبيرة ، لا تزال هناك بعض التحديات التقنية أمام مقاييس كوريوليس لحلها قبل أن تكون عدادات كوريوليس جزءًا رئيسيًا من الحل لقياس ضغط البخار .