السؤال الأول في قياس زيت الوقود هو: ماذا نقيس؟ هل هو الوقود الذي تحرقه غلاية أو محرك أو محطة كهرباء (الاستهلاك)، أم كمية المنتج الداخلة إلى المنشأة أو الخارجة منها (النقل)؟ في قياس الاستهلاك يُغذّى الوقود في الغالب عبر دائرة تدوير، ويُحسب الاستهلاك من الفرق بين قراءتي خطّي التغذية والإرجاع. أما في قياس النقل فيمر المنتج في اتجاه واحد عبر عدّاد واحد، وقد تُبنى الفواتير على الكمية المقاسة. وحتى إن استُخدمت تقنية العدّاد نفسها في المهمتين، فإن مصادر الخطأ ونهج التحقق وترتيب الوحدة تختلف.
يُتناول أثر اللزوجة العالية في اختيار العدّاد في صفحة وحدات قياس الزيوت الثقيلة، وترتيب التسخين على الوحدة في صفحة وحدات القياس المسخّنة. أما هذه الصفحة فتركّز على التمييز بين الاستهلاك والنقل، وعلى كيفية الوصول إلى صافي الاستهلاك في الأنظمة ذات خطَّي التغذية والإرجاع، وعلى الترشيح.
الاستهلاك مقابل النقل: مهمتان مختلفتان
الموضوع | قياس الاستهلاك (تغذية الغلايات والمحركات ومحطات الكهرباء) | قياس النقل (الاستلام والتسليم) |
الغرض | مراقبة الكفاءة، وتوزيع تكلفة الوقود، وتقارير الانبعاثات والطاقة | الفوترة، ومطابقة المخزون، والكمية المتفق عليها بين المورّد والمشتري |
الترتيب النموذجي | عدّاد على خط التغذية وآخر على خط الإرجاع؛ والاستهلاك هو الفرق بينهما | عدّاد واحد في تدفق أحادي الاتجاه مع وصلات تحقق عند الحاجة |
مصادر الخطأ الحاكمة | نسبة الإرجاع إلى الاستهلاك، وفرق الحرارة بين الخطين، والنبضات والتدفق العكسي، والهواء في خط الإرجاع | أداء العدّاد، وتصحيح الحرارة والكثافة، وفصل الغاز |
أساس الكمية | الكتلة غالبًا أو كمية قابلة للتحويل إلى طاقة | الحجم المرجعي أو الكتلة وفق العقد |
السياق التنظيمي | داخلي عادةً؛ وتنطبق قواعد المراقبة ذات الصلة إذا وُجد التزام بالإبلاغ | يتوقف خضوعه للمترولوجيا القانونية على التشريعات الوطنية |
كيف يُحسب صافي الاستهلاك في نظام تغذية بالتدوير؟
كثير من المحركات والمولدات والغلايات العاملة بالديزل أو الزيت الثقيل يُغذّى بالوقود بتدفق أكبر بكثير مما يُحرق، ويعود الفائض عبر خط الإرجاع. ووفقًا لورقة فنية صادرة عن أحد مصنّعي العدّادات، يبلغ تدفق التدوير عادةً نحو ثلاثة إلى أربعة أضعاف الاستهلاك الفعلي. ويُحسب الاستهلاك حينئذ بطرح قراءة عدّاد الإرجاع من قراءة عدّاد التغذية، وهو ما يُعرف بالقياس التفاضلي.
تكمن الصعوبة الأساسية في أن خطأي العدّادين يُنسبان إلى فرق صغير. ففي مثال حسابي من الورقة نفسها، يعطي عدّادان بدقة 0.5 % مع تغذية 6 000 l/h وإرجاع 4 000 l/h خطأً يقارب 2.5 % في الاستهلاك، وعندما يرتفع الإرجاع إلى 5 400 l/h، أي ينخفض الاستهلاك، يرتفع الخطأ إلى نحو 9.5 %. ومع عدّادين بدقة 0.1 % تصبح القيم في الحالتين نحو 0.5 % و1.9 %. هذه الأرقام توضيحية فقط، لكنها تبيّن بجلاء أهمية اختيار العدّاد في غلاية أو محرك يعمل عند حمل منخفض.
مصادر خطأ إضافية في القياس التفاضلي
· فرق الحرارة بين التغذية والإرجاع: يسخن الوقود عند نقطة الاستهلاك قبل عودته؛ وفي العدّادات الحجمية يؤدي عدم تصحيح اختلاف الكثافة بين الخطين إلى استهلاك خاطئ. وتشير الورقة ذاتها إلى أن فرقًا يصل إلى 10 °C قد ينشأ حتى في الخطوط المزوّدة بتتبع حراري. ويزول هذا الأثر بقياس الكتلة أو بتصحيح حراري مستقل لكل خط.
· النبضات والتدفق العكسي: تُحدث مضخات الحقن والصمامات والمضخات غير المنتظمة صدمات ضغط وتدفقًا عكسيًا قصيرًا. ويفيد في ذلك أن يسجّل العدّاد اتجاهي التدفق، وأن تُوضع الوحدة على مسافة مناسبة من مصادر النبض.
· اهتزاز الأنابيب: قد يؤثر اهتزاز المحركات والمضخات في العدّادات التي تقيس عبر اهتزازها الذاتي؛ فتُخطَّط دعامات الوحدة وموضع العدّاد وفقًا لذلك.
· الهواء في خط الإرجاع: في بعض الأنظمة تدخل فقاعات هواء من المحرك إلى خط الإرجاع، فيلزم فاصل هواء وموضع صحيح للعدّاد.
ويصف تقرير تطبيقي من إحدى محطات الكهرباء عدّاد تغذية وعدّاد إرجاع لكل غلاية، يُستخدمان لتقييم الكفاءة ولكشف التسرب بالمقارنة المتبادلة بين القراءتين. ويبيّن ذلك أن القياس التفاضلي قد يكشف عن سلامة نظام الوقود، لا عن كمية المحروق فحسب.
الكتلة أم الحجم؟
في زيت الوقود المستخدم ساخنًا يتغير الحجم تغيرًا ملحوظًا مع الحرارة. ولأن حسابات الكفاءة والمعدل الحراري تُجرى عادةً على أساس الكتلة، يُفضَّل في قياس الاستهلاك عدّاد يعطي الكتلة مباشرةً، أو قياس حجمي مدعوم بتصحيح موثوق للحرارة والكثافة. أما في قياس النقل فيحدد العقد الأساس، وقد يكون الحجم عند حرارة مرجعية أو الكتلة. وتقيس عدّادات كوريوليس الكتلة والكثافة والحرارة في آن واحد، بينما تقيس عدّادات الإزاحة الموجبة الحجم مباشرةً وتحتاج إلى بيانات حرارة وكثافة منفصلة للتحويل.
الترشيح: حماية العدّاد والموقد
تعرّف مواصفة وقود السفن ISO 8217 الوقودَ بحالته قبل خطوات الترسيب والطرد المركزي والترشيح والتسخين على متن السفينة، ما يدل على أن تنظيف الوقود المتبقّي قبل الاستخدام خطوة معتادة. وعلى اليابسة كذلك تضم وحدة قياس زيت الوقود مصفاة قبل العدّاد. وتحتاج عدّادات الإزاحة الموجبة إلى حماية بمصفاة من الجسيمات الصلبة، أما في عدّادات كوريوليس فالمصفاة تحمي المعدات اللاحقة في الأساس.
ولأن تغذية الاستهلاك لا يمكن قطعها، فإن المصافي المزدوجة القابلة للتبديل أو ترتيب التجاوز، ومراقبة فرق الضغط عبر المصفاة، وتسخين جسم المصفاة وعزله كالخط، كلها جزء من التصميم. فجسم المصفاة البارد قد يسبب في الوقود اللزج ارتفاعًا في فاقد الضغط يبدو كأنه انسداد سريع.
ملاحظة موجزة عن قياس النقل
استلام زيت الوقود بالصهاريج أو بخط الأنابيب، أو قياس المنتج الخارج من المنشأة، نظام قياس بعدّاد واحد. وفيه تُختار تقنية العدّاد وفق نطاق اللزوجة، ويُوفَّر تصحيح الحرارة والكثافة وفصل الغاز، ويُخطَّط أسلوب التحقق عند الاستخدام التجاري. وتتناول OIML R 117 أنظمة القياس فوق 1 000 mPa·s ضمن فئات دقة أوسع، أما المتطلبات الواجبة فتتبع التشريعات الوطنية. ويُعرض تبديل الدرجات والسجلات في تعبئة الصهاريج في صفحة أنظمة تعبئة صهاريج زيت الوقود.
إسهام TLY Enerji
في قياس استهلاك زيت الوقود ونقله، تقدّم TLY Enerji دعمًا هندسيًا في اختيار تقنية العدّاد المناسبة، وتوريد العدّادات والأجهزة، والتركيب والتشغيل، ونقل بيانات القياس إلى أنظمة PLC أو SCADA لإعداد التقارير. وتُحدَّد الواجهة مع مورّد الموقد أو المحرك أو الغلاية وحدود نطاق التوريد في بداية المشروع.
المعلومات المطلوبة للتقييم
· غرض القياس: الاستهلاك أو النقل أو كلاهما
· عدد نقاط الاستهلاك ونطاق الحمل لكل منها، بما فيه الاستهلاك عند الحمل المنخفض
· تدفق التدوير وحرارة التغذية والإرجاع
· درجات الوقود مع بيانات اللزوجة والكثافة
· مخطط نظام الوقود القائم وأنواع المضخات ومصادر نبضات الضغط
· المخرَج المطلوب (كتلة أو حجم مرجعي أو طاقة) ونظام إعداد التقارير
صفحات ذات صلة
· وحدات قياس الزيوت الثقيلة: أثر اللزوجة في تقنية العدّاد وفاقد الضغط.
· وحدات القياس المسخّنة: تجنّب النقاط الباردة في العدّادات والمصافي.
· أنظمة تعبئة صهاريج زيت الوقود: تعبئة درجات متعددة وتبديل المنتج والسجلات.
· أنظمة التتبع الحراري: الحفاظ على الحرارة في خطَّي التغذية والإرجاع.
· وحدات التعبئة لأغراض نقل الملكية: التحقق والسجلات في قياس السوائل للبيع.
أسئلة حول قياس زيت الوقود
هل يمكن قياس استهلاك محرك أو غلاية من زيت الوقود بعدّاد واحد؟
إذا وصل الوقود إلى المستهلك مباشرةً دون تدوير فعدّاد واحد يكفي. أما في أنظمة التدوير ذات خط الإرجاع فإما أن يُستخدم عدّادان على التغذية والإرجاع، أو يُرتَّب نظام الوقود بحيث يعود خط الإرجاع إلى التغذية بعد العدّاد، فيُقاس الاستهلاك بعدّاد واحد. وتتوقف إمكانية الخيار الثاني على تصميم نظام الوقود وعلى متطلبات مصنّع المعدات.
لماذا قد يكبر الخطأ في القياس التفاضلي إلى هذا الحد؟
لأن تدفقين كبيرين يُقاسان ثم يُحسب الفرق الصغير بينهما. فقد يكون الخطأ المطلق لكل عدّاد صغيرًا بالنسبة إلى تدفقه، لكن مجموع الخطأين حين يُنسب إلى قيمة استهلاك صغيرة يصبح نسبةً كبيرة. وكلما كبر تدفق الإرجاع مقارنةً بالاستهلاك، أي كلما انخفض الحمل، اشتد هذا الأثر.
كيف يُعالَج فرق الحرارة بين التغذية والإرجاع؟
العدّادات التي تقيس الكتلة لا تتأثر مباشرةً بفرق الكثافة. أما مع العدّادات الحجمية فيجب قياس حرارة كل خط على حدة وتصحيح الكثافة. ويقلّل التتبع الحراري فرق الحرارة لكنه لا يلغيه، لأن الوقود يسخن عند نقطة الاستهلاك، ولذلك يبقى التصحيح ضروريًا.
ما نوع المصفاة المناسبة قبل عدّاد زيت الوقود؟
تُحدَّد فتحة الشبكة وفق توصية مصنّع العدّاد وحاجة المعدات اللاحقة. وفي خطوط الاستهلاك التي لا يمكن قطع تغذيتها يُنصح بترتيب مزدوج أو بخط تجاوز مع مراقبة فرق الضغط. كما أن تسخين جسم المصفاة وعزله يمنع ما يبدو انسدادًا في الوقود اللزج.