أنظمة القياس الدفعي للكيماويات

يتحقق الإيقاف الدقيق عند الكمية المستهدفة في نقل الكيماويات بأمرين تنفذهما وحدة التحكم الدفعي (Batch Controller): خفض معدل التدفق تدريجيًا كلما اقتربت الدفعة من هدفها، وحساب الكمية الزائدة التي ستمر أثناء إغلاق الصمام مسبقًا. فالوحدة تتعلم من التجاوز (Overrun) المقيس في الدفعات السابقة وتصدر أمر الإغلاق قبل الهدف بقليل، بينما يُختار العدّاد بحيث يبقى ضمن مدى قياسه في المرحلة الأخيرة منخفضة التدفق. وعند انتهاء النقل تُجمع في سجل دفعة واحد معرّف الوصفة والكمية المستهدفة والمنفذة والحرارة والكثافة ووقت البدء والانتهاء والإنذارات.

يُشرح الموقع العام لوحدة التحكم الدفعي في سلسلة تعبئة الصهاريج في صفحة أنظمة تعبئة الصهاريج. أما هذه الصفحة فتتناول عمليات نقل الكيماويات المرتبطة بوصفات، والعوامل التي تحدد دقة الإيقاف وجودة السجل.

أين يُستخدم القياس الدفعي في الكيماويات؟

·         تعبئة الصهاريج أو الحاويات: نقل الكمية المطلوبة إلى الصهريج أو وعاء النقل كاملة دون نقص أو زيادة.

·         تغذية العملية وفق وصفة: إدخال المادة الخام إلى المفاعل أو خزان الخلط بالكمية المحددة في الوصفة؛ والخطأ هنا يفسد المنتج نفسه.

·         النقل بين الخزانات: نقل كمية محددة من خزان التخزين إلى الخزان اليومي أو خزان التحضير ومطابقتها مع المخزون.

الكمية المستهدفة: كتلة أم حجم؟

تُعرَّف وصفات الكيماويات في الغالب بالكتلة. ويقيس عدّاد التدفق الكتلي بتأثير كوريوليس معدل التدفق الكتلي والكثافة والحرارة في آن واحد، ويحسب الحجم من الكتلة والكثافة، فيمكن في الدفعات القائمة على الكتلة استخدام هدف كتلي مباشرة دون أي تحويل. أما مع العدّاد الحجمي فيلزم تحويل الحجم المقيس إلى كتلة أو إلى حجم عند الظروف المرجعية باستخدام الكثافة والحرارة، ومدخلات هذا التحويل تؤثر بدورها في دقة الدفعة. وأما تعريف الكمية التي يقوم عليها البيع فتتناوله صفحة أنظمة قياس نقل ملكية الكيماويات.

ما الذي يخل بدقة الإيقاف؟

لا يتوقف التدفق لحظة صدور أمر الإغلاق. وإذا تغيّر هذا الفارق من دفعة إلى أخرى تعذّر بلوغ الهدف. وفيما يلي أهم العوامل وسبل الحد منها:

الإغلاق المرحلي وتعويض التجاوز

في التحكم الدفعي على مرحلتين يجري النقل بمعدل مرتفع، ثم يُخفض المعدل عندما تتبقى كمية محددة، وتُستكمل الكمية الأخيرة بمعدل منخفض. وتحسب وحدات تحكم دفعي كثيرة متوسط التجاوز المقيس في الدفعات الأخيرة وتعيد تحديد نقطة إغلاق الصمام تلقائيًا. وتكون هذه الطريقة فعالة حين تستقر الظروف؛ أما عند تغيير المنتج أو حدوث فرق حراري واضح فينبغي تصفير القيمة المكتسبة أو الاحتفاظ بها منفصلة لكل منتج. ولأن الإغلاق المفاجئ للصمام قد يسبب طرقًا هيدروليكيًا في الخط، تُحدَّد سرعة الإغلاق مع مراعاة سلامة الخط لا دقة الإيقاف وحدها.

دقة العدّاد في مرحلة التدفق المنخفض

يجب أن يبقى التدفق المنخفض في المرحلة الأخيرة داخل المدى الذي يقيس فيه العدّاد بدقة. ففي عدّادات كوريوليس تحدد استقرارية الصفر الدقة عند التدفقات المنخفضة: كلما انخفض التدفق ازدادت نسبة استقرارية الصفر إلى التدفق وارتفع الخطأ النسبي. ولذلك فإن خفض التدفق أكثر من اللازم لزيادة حدة الإيقاف قد يُفقد القياس دقته. ويُختار معدل المرحلة البطيئة مع مراعاة أداء التدفق المنخفض المذكور في صحيفة بيانات العدّاد.

محتوى الخط وتبديل المنتج وتفريغ الخط

في نقل الكيماويات كثيرًا ما يُفرَّغ الخط بين الدفعات أو يُغسل لمنتج آخر. ومن منظور القياس ينحصر الأمر في سؤال واحد: ما الحجم الذي يبقى بين ما يسجله العدّاد وما يصل فعلًا إلى نقطة الوصول؟ ينبغي أن يُحدَّد صراحةً في الوصفة وفي منطق التحكم هل يكون الخط ممتلئًا عند بدء الدفعة، وهل يُفرَّغ الجزء بين العدّاد ونقطة الوصول بالنيتروجين أو بطريقة أخرى عند انتهائها. أما كمية المنتج أو المذيب المستخدمة في الغسل فتُسجَّل منفصلة ولا تُخلط بكمية الدفعة.

سجل الدفعة وإمكانية التتبع

في نقل الكيماويات وفق الوصفات لا يقل السجل أهمية عن القياس نفسه. ويتضمن سجل الدفعة النموذجي ما يلي:

·         معرّف الوصفة أو الطلب والمنتج ونقطة الوصول

·         الكمية المستهدفة والكمية المنفذة والفرق بينهما

·         متوسط الحرارة والكثافة وطريقة التحويل إن وُجدت

·         وقت البدء والانتهاء والانقطاعات والإنذارات

·         معامل العدّاد المستخدم وسجل تغييرات المعاملات

·         موافقة المشغّل وبيانات العينة عند وجودها

تستطيع وحدات التحكم الدفعي حفظ العمليات مع ختم بالتاريخ والوقت ونقل هذه البيانات إلى أنظمة DCS أو SCADA أو الأنظمة المؤسسية. وفي التطبيقات التي تستند إليها الفوترة أو وثائق الجودة يُطلب عادةً أيضًا سجل تدقيق يبيّن من غيّر أي معامل ومتى.

إسهام TLY Enerji

يمكن أن تقدّم TLY Enerji في عمليات النقل الدفعي للكيماويات دعمًا هندسيًا في اختيار العدّاد وصمام التحكم، ودمج وحدة التحكم الدفعي في بنية PLC أو DCS القائمة في المنشأة، وتصميم مسار التسجيل والتقارير، إضافة إلى التركيب في الموقع والاختبار والتشغيل. وتُحدَّد حدود المسؤولية في منطق التحكم في بداية المشروع وفق البنية الأتمتية القائمة.

المعلومات المطلوبة لتصميم نظام القياس الدفعي

·         نطاق أحجام الدفعات والانحراف المقبول عند الإيقاف

·         هل الهدف كتلة أم حجم وكيف تُعرَّف الوصفة

·         قائمة المنتجات ونطاقات اللزوجة والحرارة

·         معدل النقل وأقصى زمن مسموح به للنقل

·         هل يبقى الخط ممتلئًا أم يُفرَّغ بين الدفعات وطريقة الغسل والتفريغ

·         النظام الذي ستُنقل إليه السجلات ومحتوى التقارير المطلوب

صفحات ذات صلة

·         وحدات قياس الكيماويات: اختيار تقنية العدّاد المستخدم في القياس الدفعي ومواده.

·         أنظمة النقل الدفعي للمذيبات: الحفاظ على نقاء المذيب إلى جانب الكمية.

·         أنظمة القياس الدفعي لزيت التحلل الحراري: التتبع في منتج تختلف جودته بين الدفعات.

·         أنظمة قياس نقل ملكية الكيماويات: هل تقوم الكمية المبيعة على الكتلة أم الحجم.

·         أنظمة حقن الإضافات في محطات الكيماويات: إضافة كمية الإضافات إلى سجل الدفعة.

أسئلة شائعة حول القياس الدفعي

لماذا يتغير الانحراف عن الهدف من دفعة إلى أخرى؟

بعد أمر الإغلاق يستغرق الصمام وقتًا حتى ينغلق، والكمية التي تمر خلاله تتوقف على معدل التدفق لحظة الإغلاق ولزوجة المنتج وحرارته وتسلسل المضخة والصمام. وكلما تغيرت هذه الظروف تغيّر التجاوز معها. ويحد من هذا التفاوت الإغلاق المرحلي، وقيم التعويض الخاصة بكل منتج، والحفاظ على حالة الخط نفسها في كل دفعة.

هل تصلح قيمة تعويض واحدة لجميع المنتجات؟

في الغالب لا. فالتعويض يعتمد على متوسط التجاوز المقيس في الدفعات الأخيرة، وتفقد هذه القيمة معناها عند الانتقال إلى منتج مختلف في اللزوجة أو الكثافة. والاحتفاظ بقيمة تعويض لكل منتج، أو إعادة بدء التعلم عند كل تبديل، يحد من الانحراف في الدفعات الأولى بعد التغيير.

إلى أي حد يمكن خفض تدفق المرحلة الأخيرة لتحسين دقة الدفعة؟

حتى الحد الأدنى الذي يظل العدّاد يقيس عنده بدقة. ففي عدّادات كوريوليس خصوصًا تحدد استقرارية الصفر الدقة عند التدفقات المنخفضة، ويكبر الخطأ النسبي كلما انخفض التدفق. والنزول دون هذا الحد قد يجعل الإيقاف أكثر حدة، لكنه يقلل موثوقية الكمية المقيسة. ويُحدَّد معدل المرحلة البطيئة مع صحيفة بيانات العدّاد وهدف زمن النقل.

هل يدخل النيتروجين أو منتج الغسل المستخدم لتفريغ الخط في القياس؟

هذا قرار يجب اتخاذه مسبقًا وتثبيته في الوصفة ومنطق التحكم. فتفريغ الجزء بين العدّاد ونقطة الوصول من عدمه يؤثر مباشرة في الكمية المسلَّمة. أما المنتج أو المذيب المستخدم في الغسل فيُسجَّل منفصلًا عن كمية الدفعة، وإلا اختلت كمية الوصفة ومطابقة المخزون.