ما هو مقياس تدفق الغاز متعدد المسارات بالموجات فوق الصوتية؟
كل متر مكعب من الغاز ينتقل بين مشغّل خط الأنابيب ومشتري الغاز ينتهي به المطاف في فاتورة. لذلك يُنتظر من المقاييس على خطوط النقل وفي محطات الاستلام عند مداخل المدن ومنشآت التخزين ألا تقتصر على عدم يقين منخفض، بل أن تقدم قياسًا يبقى مستقرًا لسنوات وقادرًا على الإبلاغ عن حالته الذاتية. ومقياس تدفق الغاز متعدد المسارات بالموجات فوق الصوتية نظام قياس بُني لهذا الغرض: جسم مقياس بمقطع كامل، وأزواج من المحوّلات مركّبة في الجسم، وإلكترونيات لمعالجة الإشارة.
يحدد المقياس سرعة الغاز عبر مقطع الأنبوب على عدة مسارات صوتية، ويحوّلها إلى تدفق حجمي فعلي عند ظروف التشغيل. وعند تزويد الإلكترونيات بالضغط ودرجة الحرارة وتركيب الغاز، يمكن كذلك حساب التدفق المصحح إلى الظروف القياسية والتدفق الكتلي وتدفق الطاقة داخل المقياس نفسه — ما يتيح له العمل كطبقة حساب موازية واحتياطية إلى جانب حاسوب التدفق.
الأجهزة المعروضة في هذه الصفحة مخصصة لقياس الغاز فقط: الغاز الطبيعي والغازات الهيدروكربونية والغازات الصناعية. وكلما زاد عدد مسارات المقياس زادت دقة الاستبانة التي يأخذ بها عينات مقطع السرعة؛ وقد صُمم الترتيب ذو المسارات الثمانية ليكتشف أثناء القياس المقاطعَ غير المتماثلة والدوامية التي تُحدثها عناصر واقعية مثل الأكواع والصمامات والأطوال المستقيمة القصيرة، وليعوّضها.
مبدأ زمن العبور والقياس الوتري بثمانية مسارات
في طريقة زمن العبور تكون الكمية المقاسة هي الزمن الذي تستغرقه نبضة صوتية لعبور الغاز من محوّل إلى المحوّل المقابل له. وعندما يتدفق الغاز ينتقل الصوت أسرع مع التدفق وأبطأ عكسه. ويقيّم المقياس هذا الفرق على ثمانية مسارات منفصلة في آن واحد:
1. توليد النبضات الصوتية: يتكون كل مسار قياس من زوج محوّلات مركّبين على جانبين متقابلين من جسم المقياس. وفي المجموع تتناوب 16 محوّلًا تعمل عند 125 kHz على إرسال النبضات الصوتية واستقبالها مع التدفق وعكسه، ويتحكم جهاز إرسال واحد في توليد النبضات وتوقيتها.
2. قياس فرق زمن العبور: تصل النبضة المنتقلة مع التدفق أبكر، وتتأخر النبضة المنتقلة عكسه. ويتناسب الفرق بين الزمنين مع متوسط سرعة الغاز على ذلك المسار، بينما يعطي تقييم الزمنين معًا سرعة الصوت في الغاز.
3. دمج المسارات الثمانية في قياس واحد: يدمج جهاز الإرسال السرعات المقاسة على المسارات الوترية الثمانية ليحسب متوسط سرعة الغاز عبر مقطع الأنبوب. وبضرب متوسط السرعة في مساحة المقطع الداخلي يُحصل على التدفق الحجمي الفعلي عند ظروف التشغيل.
4. التحويل إلى الظروف القياسية: يغذّي جهاز إرسال ضغط موصول بمأخذ الضغط على جسم المقياس، وقياس لدرجة الحرارة في الخط، الإلكترونياتِ عبر مدخلين معزولين 4–20 mA. وتُستخدم هذه البيانات مع تركيب الغاز لحساب الحجم المصحح والتدفق الكتلي وتدفق الطاقة.
5. مراقبة ذاتية مستمرة: تُراقب جودة الإشارة وسرعة الصوت ومقطع السرعة باستمرار على كل مسار، ويولّد الاتساق بين المسارات معلومات تشخيصية عن سلامة المحوّلات وعن ظروف التدفق معًا.
مسارات متقاطعة في أربعة مستويات وتعويض الدوامية
رُتبت المسارات الثمانية في أربعة مواضع وباتجاهات متعاكسة. ويتيح هذا التخطيط المتقاطع أن تتعادل تأثيرات مقاطع السرعة غير المتماثلة بين المسارات، وأن تُحسب الدوامية في الأنبوب بصورة أدق. ونتيجة لذلك يقل تأثير اضطرابات التدفق الناتجة عن الأكواع أو الأطوال المستقيمة القصيرة أو تصاميم المحطات المدمجة في القياس؛ فينخفض الانحراف المرتبط بالتركيب، وتقل الحاجة إلى أطوال دخول طويلة أو مكيفات تدفق.
الثقة في القياس عبر مقارنة سرعة الصوت
يستطيع المقياس مقارنة سرعة الصوت التي يقيسها بقيمة نظرية في الزمن الحقيقي. وتُشتق القيمة النظرية بطريقة AGA 10 (2003) أو GERG-2008 (AGA 8، الجزء 2، 2017) مع إدخال الضغط ودرجة الحرارة وتركيب الغاز. ويمكن قراءة بيانات التركيب من جهاز كروماتوغرافيا غازية عبر Modbus. ويُعد الانحراف بين القيمتين مؤشرًا مبكرًا على احتمال وجود خلل في أحد المحوّلات أو في بيانات التركيب أو في قياسات الضغط ودرجة الحرارة.
القياس ثنائي الاتجاه وفقد الضغط
تعمل طريقة زمن العبور بصرف النظر عن اتجاه التدفق: فالمقياس يقيس في الاتجاهين ويحتفظ بمجاميع منفصلة للتدفق الأمامي والعكسي. وهذا يتيح القياس بمقياس واحد في مواقع مثل منشآت التخزين الجوفي، حيث يُحقن الغاز أو يُسحب حسب الموسم. ولأن الجسم ذا المقطع الكامل لا يضيّق التدفق لقياسه، لا يُحدث المقياس فقد ضغط إضافيًا — وهو عامل مهم لتكاليف الضغط والتشغيل.
يعطي قياس السرعة الحجم الفعلي عند ظروف التشغيل؛ أما قيم الحجم القياسي والطاقة المستخدمة في نقل الملكية فتعتمد مباشرة على جودة بيانات الضغط ودرجة الحرارة والتركيب. لذلك ينبغي التعامل مع المقياس كنظام واحد مع القياسات المساعدة في محطة القياس.
القدرات الفنية الرئيسية
· تصميم وتري بثمانية مسارات و16 محوّلًا: تأخذ ثمانية مسارات متعاكسة الاتجاه موزعة على أربعة مستويات عينات من مقطع السرعة باستبانة عالية، ويدمج جهاز إرسال واحد بيانات جميع المسارات.
· دقة عالية مع المعايرة: في المقاييس المعايرة بالتدفق تبلغ الدقة ±0.1% من القراءة، وقابلية التكرار ±0.05% من القراءة بين 1.5 و30.5 m/s. ويستوفي الأداء متطلبات AGA 9 (2017، الإصدار الثالث) وISO 17089.
· محوّلات غير ملامسة للغاز ومغلّفة بالمعدن: لا تلامس المحوّلات المغلّفة بالتيتانيوم غاز العملية مباشرة، بهدف تحقيق عمر خدمة طويل في الغازات المحمّلة بالزيت أو الغاز الرطب أو المكونات الأكّالة. وهي قياسية حتى DN900 واختيارية عند DN1050.
· استبدال المحوّلات تحت الضغط: يمكن سحب كبسولة المحوّل أحادية القطعة دون تنفيس ضغط الخط ودون أداة استخراج للضغط العالي، ويمنع التصميم غير الملامس للغاز انطلاق الغاز أثناء هذا العمل.
· تضخيم ميكانيكي للإشارة: تقوّي مصفوفة تضخيم ميكانيكية داخل المحوّل الإشارة الصوتية، وتحد من تأثيرات التوهين والارتداد الصوتي.
· حساب مدمج للحجم المصحح والكتلة والطاقة: تُحسب معدلات التدفق عند الظروف القياسية من بيانات الضغط ودرجة الحرارة والتركيب؛ ولأن سجلات الأرشيف تتضمن هذه القيم أيضًا، يمكن للمقياس أن يعمل كحاسب تدفق احتياطي.
· التحقق الموضعي من المقياس والتشخيص التنبؤي: تلخّص وظيفة التحقق حالة المقياس والعملية في نتيجة واحدة، وتُصدر تقارير PDF/XML وفق جدول شهري أو عند الطلب؛ ويدعم التشخيص التنبؤي الاستجابة السريعة للحالات غير الطبيعية.
· مجموعة شاملة من الإنذارات: إنذارات منفصلة للترسبات على جدار الأنبوب، والانسداد، ومقطع السرعة غير الطبيعي، ووجود السائل، والتدفق العكسي، مع دعم الإنذارات المثبّتة (latching) وتحديد أولويات الإنذارات.
· تسجيل بيانات قابل للتدقيق: تُحفظ السجلات الساعية 180 يومًا والسجلات اليومية خمس سنوات. ويسجّل سجل التدقيق اسم المستخدم الذي أجرى كل تغيير، ويقفل مفتاح عتادي للحماية من الكتابة التهيئةَ.
· مداخل ومخارج واتصال واسعة: ستة مخارج تردد/رقمية، ومخرج تناظري واحد، ومدخلان تناظريان معزولان للضغط ودرجة الحرارة، وModbus RTU/ASCII عبر RS-232/RS-485، وModbus TCP عبر Ethernet؛ وتضيف وحدة توسعة اختيارية منفذًا تسلسليًا آخر ومبدّل Ethernet بثلاثة منافذ.
· شاشة محلية اختيارية: يمكن لشاشة محلية بثلاثة أسطر أن تعرض بالتناوب حتى 10 قيم تُختار من بين 26 متغيرًا، بفاصل زمني قابل للضبط من 1 إلى 100 ثانية.
المواصفات الفنية
القيم أدناه بيانات نموذجية لمقياس تدفق الغاز بالموجات فوق الصوتية ذي المسارات الثمانية. ويجب تأكيد القيم التي تختلف حسب نوع المحوّل ومقاس الخط وفئة الضغط ومادة الجسم في مرحلة المشروع للتهيئة المختارة.
المعامل | البيانات الفنية |
مبدأ القياس | زمن العبور فوق الصوتي؛ 8 مسارات وترية، 16 محوّلًا؛ قياس ثنائي الاتجاه |
الوسط المقاس | الغاز الطبيعي والغازات الهيدروكربونية والغازات الصناعية (خدمة الغاز فقط) |
مقاس الخط | DN250 – DN1050 (10–42 in)؛ تُؤكَّد المقاسات فوق DN900 لكل مشروع |
الدقة | بالمعايرة بالتدفق: ±0.1% من القراءة على كامل النطاق المعاير · دون مكيف تدفق وبطول مستقيم 5D: OIML Class 0.5 |
قابلية التكرار | ±0.05% من القراءة (1.5–30.5 m/s) |
نطاق سرعة الغاز | اسميًا 0.5–30 m/s؛ أداء فوق المدى أعلى من 38 m/s في بعض المقاسات |
السرعات الانتقالية وفق AGA 9 / ISO 17089 | qmin 0.5 m/s · qt 3.048 m/s (DN250–DN600)، 2.591 m/s (DN750)، 2.29 m/s (DN900) · qmax 30.48 / 25.91 / 22.86 m/s (بالترتيب نفسه) |
ضغط التشغيل | 1.03–258.55 bar مع المحوّلات المغلّفة بالتيتانيوم؛ 6.89–275.79 bar مع خيارات المحوّلات الأخرى؛ تلزم حوامل محوّلات معزولة دون 6.89 bar |
درجة حرارة الغاز | −50 … +125 °C مع المحوّلات المغلّفة بالتيتانيوم؛ −50 … +100 °C أو −20 … +100 °C مع خيارات المحوّلات الأخرى |
وصلات الفلنجات | RF وRTJ، فئات ANSI 300–2500 (PN 50–420)؛ فلنجات مدمجة ووصلات hub اختيارية |
مادة الجسم والفلنجات | فولاذ كربوني ASTM A350 LF2 (حتى −46 °C أو −50 °C)، فولاذ كربوني ASTM A105 (حتى −29 °C)، فولاذ مقاوم للصدأ ASTM A182 316/316L، فولاذ مقاوم للصدأ دوبلكس ASTM A182؛ الحد الأعلى +150 °C |
مكونات المحوّل | غلاف من التيتانيوم Grade 12، جسم من الفولاذ المقاوم للصدأ 316/316L أو سبيكة النيكل UNS N06625؛ حلقات O من NBR قياسيًا وFKM اختياريًا |
غلاف الإلكترونيات | ألومنيوم (قياسي؛ NEMA 4، IP66) أو فولاذ مقاوم للصدأ (اختياري؛ NEMA 4X، IP66)؛ قابل للتدوير 360° بخطوات 90° |
التغذية الكهربائية | 10.4–36 Vdc؛ نموذجيًا 8 W، وبحد أقصى 15 W |
المداخل/المخارج | 6 مخارج تردد/رقمية (TTL/مجمّع مفتوح)، مخرج تناظري واحد 4–20 mA، مدخلان تناظريان معزولان 4–20 mA (الحرارة، الضغط)، مدخل رقمي واحد |
الاتصال | RS-232/RS-485 Modbus RTU/ASCII (115 kbps)، Ethernet 100BaseT Modbus TCP؛ دعم واجهة HART للتهيئة |
الظروف المحيطة | درجة الحرارة المحيطة للإلكترونيات −40 … +60 °C (وفق وسم المنطقة الخطرة)؛ رطوبة نسبية حتى 95% دون تكثف؛ التخزين −40 … +85 °C |
الوزن | نحو 567 kg (DN250، PN 50) إلى 6,872 kg (DN900، PN 150) حسب مقاس الخط وفئة الضغط |
تُعطى فئات ضغط الجسم والفلنجات لنطاق −29 … +38 °C (مثلًا 51.1 bar لفئة PN 50 مع جسم من الفولاذ الكربوني)، وقد يكون الضغط المسموح أدنى عند درجات الحرارة الأعلى. وتستند جداول السعة إلى قطر داخلي Schedule 40 ودرجة حرارة 15 °C وتركيب نموذجي للغاز الطبيعي، وهي مخصصة لتحديد المقاس الأولي فقط.
المزايا الرئيسية
· محطة قياس أكثر إحكامًا: لأن الأداء المترولوجي يمكن استهدافه بطول مستقيم 5D ودون مكيف تدفق، ينخفض طول المحطة ووزنها وتكلفتها الرأسمالية، ويسهل تخطيطها في المحطات البحرية والحضرية محدودة المساحة.
· دون فقد ضغط إضافي: يقلل الجسم ذو المقطع الكامل والتصميم الذي لا يحتاج إلى مكيف تدفق تكاليفَ الضغط، ويلغي أعمال الصيانة الناتجة عن الانسداد الذي قد يحدث في مكيفات التدفق.
· حساسية منخفضة لتأثيرات التركيب: يعوّض التخطيط المتقاطع للمسارات الثمانية المقاطعَ غير المتماثلة والدوامية الناتجة عن الأكواع والصمامات، ما يساعد على بقاء القياس الميداني قريبًا من المعايرة المخبرية.
· صيانة دون انقطاع: إمكانية استبدال المحوّلات تحت الضغط دون أدوات خاصة تقلل الحاجة إلى تنفيس ضغط الخط أو إطلاق الغاز أو جدولة توقف غير مخطط له.
· قياس ثنائي الاتجاه بمقياس واحد: في التدفقات ثنائية الاتجاه مثل الحقن في التخزين والسحب منه، يمكن الاحتفاظ بمجاميع التدفق الأمامي والعكسي دون إنشاء خط قياس منفصل.
· قياس يُبلغ عن حالته الذاتية: تسهّل تشخيصات سرعة الصوت والمقطع والإشارة لكل مسار، مع إنذارات الترسبات والانسداد وكشف السائل، رصدَ التغيرات في جودة القياس قبل أن تنعكس على الفاتورة.
· ازدواجية في الحساب: يمكن لقيم الحجم المصحح والطاقة المحسوبة داخل المقياس أن تكون مرجعًا مستقلًا للتحقق المتبادل من نتائج حاسوب التدفق.
· نطاق سعة واسع: تتيح المقاسات من DN250 إلى DN1050 ونطاق السرعة 0.5–30 m/s إنشاء محطات عالية السعة بعدد أقل من خطوط القياس المتوازية.
التطبيقات على امتداد سلسلة الغاز الطبيعي
يُستخدم مقياس تدفق الغاز بالموجات فوق الصوتية ذو المسارات الثمانية في النقاط التي تنتقل فيها ملكية الغاز الطبيعي في طريقه من الإنتاج إلى المستخدم النهائي، أو حيث تُراقب كميات كبيرة. ومن المواقع النموذجية:
نقل الملكية على خطوط النقل
أداة القياس الرئيسية في نقاط التسليم والاستلام عالية الحجم على خطوط نقل الغاز الطبيعي. وتُعد الدقة العالية والاستقرار طويل الأمد والاعتمادات المترولوجية متطلبات أساسية لقياس تُبنى عليه الفواتير.
محطات الاستلام عند مداخل المدن (City Gate)
يُستخدم في نقاط التسليم والاستلام عند الانتقال من شبكة النقل إلى شبكة التوزيع. ويسهّل تخطيط الأنابيب المدمج استيعاب المقياس في المساحة المحدودة للمحطات الحضرية.
منشآت تخزين الغاز الجوفية
عند مداخل التخزين ومخارجه، يمكن بفضل القياس ثنائي الاتجاه مراقبة التدفقات التي ينعكس اتجاهها بين فترتي الحقن والسحب بمقياس واحد.
محطات معالجة الغاز
يُستخدم لمراقبة كميات الغاز الخام والمعالج عند مداخل المحطة ومخارجها. ويهدف تصميم المحوّل غير الملامس للغاز إلى حماية عمر المحوّلات في الغازات التي قد تحمل زيتًا أو سوائل.
مداخل الغاز في محطات الكهرباء
يُستخدم على خطوط الدخول في محطات الكهرباء العاملة بالغاز لمراقبة استهلاك الوقود ومحتواه من الطاقة، ويمكن حساب تدفق الطاقة باستخدام بيانات التركيب.
إنتاج الغاز البري والبحري
يُستخدم لقياس غاز البيع والنقل بين المنشآت في مواقع الإنتاج البرية والبحرية، ويلائم تصميم المحطة المدمج حدود المساحة والوزن على المنصات.
اختيار مقياس تدفق الغاز بالموجات فوق الصوتية ومتطلبات تركيبه
لا يقتصر اختيار عداد الغاز فوق الصوتي على المقياس نفسه، بل يشمل بالقدر نفسه تخطيط أنابيب محطة القياس وقياساتها المساعدة. والعناوين التالية هي المدخلات الرئيسية للتقييم الفني:
ظروف الغاز والعملية
· تركيب الغاز ومصدر بيانات التركيب (قيمة ثابتة أو جهاز كروماتوغرافيا غازية متصل)
· التدفق الأدنى والاعتيادي والأقصى؛ والحجم عند الظروف القياسية وظروف التشغيل
· نطاق ضغط التشغيل؛ وهل يوجد تشغيل بضغط منخفض دون 6.89 bar
· درجة حرارة الغاز ودرجة حرارة التصميم الدنيا
· احتمال وجود زيت أو غاز رطب أو سوائل محمولة أو مكونات أكّالة (مثل H₂S)
حدود السعة والسرعة
· السرعات الانتقالية qmin وqt وqmax لمقاس الخط المختار
· حدود السرعة عند الضغط المنخفض: في مقاييس DN400–DN500 تبلغ 15.2 m/s عند 345 kPag و30.5 m/s عند 689 kPag فما فوق؛ وتسري حدود أدنى في DN600 وما فوقها
· في المقاييس DN300 وما دونها تلزم حوامل محوّلات معزولة ونوع محوّل ملائم للتشغيل عند 0–689 kPag
· جدول سماكة الأنبوب (Schedule) والقطر الداخلي الناتج عنه
· متطلب التدفق أحادي الاتجاه أو ثنائي الاتجاه
تخطيط الأنابيب وتكييف التدفق
· طول مستقيم لا يقل عن 5D عند مدخل المقياس للتركيب دون مكيف تدفق
· تخطيط تركيب اختياري مع مكيف تدفق؛ ويمكن تكييف أطوال أنابيب أخرى لكل مشروع
· في المقاييس ثنائية الاتجاه يُعامل الجانبان كمدخلين ويُستخدم تكييف التدفق لتحقيق النتائج المثلى
· طول أنبوب إضافي قدره 3D للوصلات الإضافية مثل مسبار أخذ العينات أو بئر الاختبار
· الموقع الموصى به لنقطة قياس الحرارة ووصلة الضغط على جسم المقياس (NPT مقاس ½ بوصة أو من نوع الماصة)
المواد وفئة الضغط
· فئة الضغط ANSI/PN ونوع وجه الفلنجة (RF، RTJ، فلنجة مدمجة، hub)
· مادة الجسم والحاجة إلى فولاذ كربوني مختبر بالصدم
· تصميم مطابق لـ NACE ومتطلبات NORSOK أو PED
· مادة حلقات O للمحوّلات (NBR أو FKM) ومتطلبات الطلاء/الدهان
الإلكترونيات والتكامل والاعتمادات
· توصيل التردد أو Modbus RTU/ASCII أو Modbus TCP بحاسوب التدفق ونظام SCADA
· الحاجة إلى قراءة التركيب من جهاز كروماتوغرافيا غازية عبر Modbus التسلسلي أو TCP
· اعتماد المنطقة الخطرة: ATEX/IECEx أو UL/cUL أو INMETRO أو EAC
· الاعتماد المترولوجي: OIML أو MID أو موافقات الطراز الخاصة بكل دولة
· نوع مدخل الكابل (NPT مقاس ¾ بوصة أو M20) والحاجة إلى شاشة محلية
في مقاسات الخطوط الأصغر أو مع مقاربات مختلفة لنقل الملكية، يمكن كذلك النظر في حلول فرق الضغط مثل أنظمة القياس بلوحات الفتحة؛ ويجب اختيار التقنية بموازنة نطاق التدفق والضغط ومساحة المحطة ومتطلبات المترولوجيا القانونية معًا.
معايير المترولوجيا والسلامة والتصميم
نلخّص أدناه معايير المترولوجيا والمناطق الخطرة والتصميم الميكانيكي المحددة للمقياس، وتُختار بعض الاعتمادات ضمن تهيئة الطلب.
المعيار / الاعتماد | النطاق والوصف |
ISO 17089-1:2010 / AGA 9 (الإصدار الثالث، 2017) | متطلبات الأداء لعدادات الغاز فوق الصوتية متعددة المسارات؛ والمقياس محدد ليستوفيها أو يتجاوزها. |
OIML R 137-1&2 (2012) | فئة الدقة Class 0.5؛ وتتحقق دون مكيف تدفق وبطول دخول 5D. |
MID 2014/32/EU (MI-002) | Class 1.0 وفق توجيه أدوات القياس في الاتحاد الأوروبي. |
AGA 10 (2003) / GERG-2008 (AGA 8، الجزء 2، 2017) | طرق تشتق سرعة صوت نظرية من ضغط الغاز ودرجة حرارته وتركيبه، لتُقارن بالقيمة المقاسة. |
ATEX وIECEx | نوع الحماية Ex db ia IIB T4 Gb؛ ودرجة حرارة محيطة بين −40 °C و+60 °C. |
UL / cUL | Class I، Division 1 (المجموعتان C وD) للمواقع الخطرة. |
NEMA 4 / 4X وIP66 | NEMA 4 للغلاف الألومنيوم، وNEMA 4X للغلاف من الفولاذ المقاوم للصدأ؛ وIP66 وفق EN 60529 لكليهما. |
PED وEMC وعلامة CE | علامة CE تغطي توجيه معدات الضغط (عند الطلب) والتوافق الكهرومغناطيسي. |
NACE وNORSOK | تصميم مطابق لـ NACE، ويمكن استيفاء متطلبات NORSOK عند الطلب. ويبقى اختيار المواد الملائمة للخدمة من مسؤولية المستخدم. |
الاعتمادات الخاصة بالدول | INMETRO (البرازيل)، وEAC (الاتحاد الاقتصادي الأوراسي)، وتسجيل CRN الكندي، وخيارات موافقات الطراز المترولوجية للصين والبرازيل ومنطقة EAC. |
فئات فلنجات ANSI ومواد ASTM | فلنجات بفئات ضغط ANSI 300–2500؛ ومواد مطروقة ASTM A350 LF2 وA105 وA182 للجسم والفلنجات. |
تخص قائمة الاعتمادات المقياس نفسه وهي للعلم؛ أما متطلبات المترولوجيا القانونية المطبقة على محطة القياس ككل، ولوائح قياس الغاز الطبيعي في بلد المشروع، فيجب تقييمها لكل مشروع بالتعاون مع الفريق الهندسي في TLY Enerji.
نهج TLY Enerji في هندسة قياس الغاز
لا يأتي عدم اليقين في نقطة نقل الملكية من المقياس وحده؛ فتخطيط الأنابيب وتكييف التدفق وقياس الضغط ودرجة الحرارة وتركيب الغاز وسلسلة الحساب كلها تشكّل النتيجة. لذلك تتعامل TLY Enerji مع مقياس تدفق الغاز بالموجات فوق الصوتية كجزء من محطة القياس الكاملة: نتحقق من مقاس المقياس وحدود السرعة مقابل مقطع التدفق والضغط لديكم، ونقيّم الحاجة إلى الأطوال المستقيمة ومكيف التدفق مع تخطيط المحطة.
وخلال المشروع نقدّم دعمًا هندسيًا لتخطيط القياسات المساعدة وتوصيل جهاز الكروماتوغرافيا الغازية، والتكامل مع حاسوب التدفق ونظام SCADA، وإعداد وثائق المشروع، والتشغيل التجريبي. وفي مرحلة التشغيل نعمل مع فرق مواقعكم على تفسير اتجاهات التشخيص وتقارير التحقق، للمساعدة على رصد التغيرات في جودة القياس مبكرًا.
· تحليل مقطع التدفق وتحديد مقاس المقياس
· تقييم تخطيط الأنابيب وتكييف التدفق
· تكامل قياسات الضغط ودرجة الحرارة والتركيب
· تصميم الاتصال مع حاسوب التدفق ونظام SCADA
· التشغيل التجريبي ودعم تفسير بيانات التشخيص
الأسئلة الشائعة
كيف يعمل مقياس تدفق الغاز بالموجات فوق الصوتية؟
تتناوب أزواج من المحوّلات المركّبة متقابلة على جسم المقياس على إرسال نبضات صوتية مع التدفق وعكسه. وتصل النبضة المنتقلة مع التدفق أبكر، ويتناسب الفرق بين زمني العبور مع متوسط سرعة الغاز على ذلك المسار. ثم تُدمج سرعات المسارات الثمانية في متوسط السرعة عبر مقطع الأنبوب، وبضربه في مساحة المقطع يُحصل على التدفق الحجمي الفعلي.
ماذا يضيف تصميم المسارات الثمانية إلى القياس؟
لأن المسارات الثمانية مرتبة في أربعة مواضع وباتجاهات متعاكسة، تُؤخذ عينات مقطع السرعة باستبانة أعلى. ويوازن هذا التخطيط تأثيرات المقطع غير المتماثل بين المسارات، ويتيح حساب الدوامية بصورة أدق. لذلك يقل تأثير الاضطرابات الناتجة عن الأكواع أو الصمامات أو الأطوال المستقيمة القصيرة، ويمكن استهداف أداء OIML Class 0.5 بطول مستقيم 5D ودون مكيف تدفق.
ما طول الأنبوب المستقيم الذي يحتاجه مقياس تدفق الغاز بالموجات فوق الصوتية؟
في التخطيط الموصى به دون مكيف تدفق يكفي طول مستقيم لا يقل عن 5D عند مدخل المقياس، ويمكن أيضًا استخدام تخطيط مع مكيف تدفق عند الرغبة. وفي المقاييس ثنائية الاتجاه يُعامل الجانبان كمدخلين ويوصى بتكييف التدفق لتحقيق النتائج المثلى. وقد يلزم طول إضافي قدره 3D للوصلات الإضافية مثل مسبار أخذ العينات أو بئر الاختبار. ويجب أن يستند التخطيط النهائي إلى ترتيب المحطة.
ما المعايير والاعتمادات المطبقة على نقل الملكية؟
يستوفي المقياس متطلبات الأداء في AGA 9 (2017، الإصدار الثالث) وISO 17089. وعلى الصعيد المترولوجي يحمل اعتمادي OIML R 137 Class 0.5 وMID 2014/32/EU (MI-002) Class 1.0، مع خيارات موافقات طراز خاصة بالصين والبرازيل ومنطقة EAC. أما في تطبيقات القياس لأغراض نقل الملكية في بلد التركيب، فيجب تقييم اللوائح ومتطلبات الاعتماد الخاصة بمحطة القياس ككل بشكل منفصل.
هل يمكن استخدام مقياس تدفق الغاز بالموجات فوق الصوتية لقياس السوائل؟
لا. المقياس المعروض في هذه الصفحة مصمم لقياس الغاز الطبيعي والغازات الهيدروكربونية والغازات الصناعية، وليس له أداء محدد لقياس السوائل. ويهدف إنذار كشف السائل فيه إلى تنبيه المشغّل إلى وجود سائل غير مرغوب فيه في خط الغاز. ولقياس التدفق في خطوط السوائل يجب النظر في تقنيات أخرى ملائمة للمائع والعملية.
هل يمكن استبدال المحوّلات والخط تحت الضغط؟
نعم. مع المحوّلات المغلّفة بالتيتانيوم وغير الملامسة للغاز، يمكن سحب الكبسولة أحادية القطعة دون تنفيس ضغط الخط ودون أداة استخراج للضغط العالي. ولأن المحوّل لا يلامس غاز العملية، لا ينطلق أي غاز أثناء هذا العمل. ويمكن ترقية المقاييس المزودة بأنواع محوّلات أقدم إلى هذا النوع. ويجب تخطيط إجراء الصيانة بما يتوافق مع قواعد السلامة المهنية في الموقع.
كيف تُحسب سعة المقياس؟
في تحديد المقاس الأولي، تُضرب السعة القياسية عند السرعة القصوى لمقاس الخط وضغط التشغيل المعنيين في نسبة السرعة المطلوبة إلى السرعة القصوى. فمثلًا، إذا كانت سعة مقياس DN250 عند 4,500 kPag نحو 280 ألف Sm³/h عند 30.5 m/s، فإن سعته عند 21 m/s تبلغ نحو 192.7 ألف Sm³/h. وتستند هذه القيم إلى تركيب نموذجي للغاز ومرجع 15 °C، ويجب إجراء تحديد المقاس الدقيق قبل الطلب.
هل يستطيع مقياس تدفق الغاز بالموجات فوق الصوتية حساب تدفق الطاقة؟
نعم. باستخدام مدخلي الضغط ودرجة الحرارة وبيانات تركيب الغاز، تستطيع إلكترونيات المقياس حساب الحجم المصحح والتدفق الكتلي وتدفق الطاقة. ويمكن قراءة بيانات التركيب من جهاز كروماتوغرافيا غازية للعمليات عبر اتصال Modbus تسلسلي أو TCP. وفي حسابات نقل الملكية تُستخدم هذه القيم عمومًا احتياطًا لنتائج حاسوب التدفق ووسيلة للتحقق المتبادل منها.
ما وظائف التشخيص المتاحة؟
يمكن مراقبة سلامة المحوّلات وأشكال موجات الإشارة ومقطع السرعة ومقارنة سرعة الصوت لكل مسار. وتغطي الإنذارات الترسبات على جدار الأنبوب والانسداد والمقطع غير الطبيعي وكشف السائل والتدفق العكسي. وتلخّص وظيفة التحقق الموضعي حالة المقياس والعملية في نتيجة واحدة، وتُصدر تقارير PDF/XML وفق جدول شهري أو عند الطلب. وتُحفظ السجلات الساعية 180 يومًا والسجلات اليومية خمس سنوات.
