September 29, 2026
يمكن أن يكون قياس تدفق الهيدروجين أكثر صعوبة من قياس العديد من الغازات الصناعية التقليدية. يتمتع الهيدروجين بكثافة منخفضة جدًا، ويمكن أن تؤثر التغيرات في الضغط ودرجة الحرارة بشكل كبير على حالته الفيزيائية وتدفقه الحجمي.
لهذا السبب، يجب أخذ الضغط ودرجة الحرارة في الاعتبار عند اختيار وتكوين أمقياس تدفق الهيدروجين، خاصة عندما يلزم تحويل القيمة المقاسة إلى تدفق جماعي أو تدفق حجم قياسي.
الغاز قابل للانضغاط، لذلك يتغير حجمه عندما يتغير الضغط أو درجة الحرارة.
بالنسبة لنفس الكمية من الهيدروجين، يمكن أن يختلف حجم التشغيل المقاس باختلاف ظروف الضغط ودرجة الحرارة.
على سبيل المثال، سيشغل الهيدروجين الذي يتدفق عبر خط أنابيب عند ضغط مرتفع حجمًا أصغر بكثير من نفس الكمية من الهيدروجين عند ضغط أقل.
درجة الحرارة لها تأثير مماثل. مع تغير درجة حرارة الغاز، تتغير كثافته وحجمه أيضًا.
ولهذا السبب يتطلب قياس تدفق الغاز غالبًا معلومات الضغط ودرجة الحرارة عندما يتم التعبير عن القيمة النهائية كحجم قياسي أو طبيعي.
الهيدروجين هو أخف غاز وله كثافة أقل بكثير من الغاز الطبيعي في ظل ظروف مماثلة.
يمكن أن تخلق كثافته المنخفضة تحديات لقياس التدفق على أساس السرعة لأن الغاز قد يصل إلى سرعات عالية نسبيًا حتى عندما لا يكون معدل التدفق الكتلي كبيرًا بشكل خاص.
وهذا يجعل اختيار مبدأ القياس مهمًا.
اعتمادًا على التطبيق، يمكن النظر في تقنيات مثل كوريوليس، والدوامة، والكتلة الحرارية وطرق قياس تدفق الغاز الأخرى.
زيادة ضغط الغاز بشكل عام يؤدي إلى زيادة كثافة الغاز.
إذا قام مقياس التدفق بقياس التدفق الحجمي في ظل ظروف التشغيل الفعلية، فإن التغير في الضغط يغير العلاقة بين الحجم والكتلة.
ولذلك، إذا تغير الضغط بشكل كبير أثناء التشغيل، فلا يمكن ببساطة مقارنة حجم التشغيل المقاس بقيمة حجم قياسي ثابتة دون تطبيق التعويض المناسب.
ولذلك يمكن استخدام قياس الضغط مع مقياس التدفق أو كمبيوتر التدفق لحساب التدفق المصحح أو الطبيعي.
بالنسبة لأنظمة قياس الغاز، يجب تحديد تكوين القياس الفعلي وفقًا للمخرج المطلوب:
التدفق الحجمي الفعلي
تدفق الحجم القياسي
تدفق الحجم الطبيعي
التدفق الشامل
تغير درجة الحرارة أيضًا كثافة الغاز وحجمه.
مع ارتفاع درجة الحرارة، يتوسع الغاز بشكل عام. مع انخفاض درجة الحرارة، يتقلص الغاز.
إذا أبلغ نظام قياس تدفق الهيدروجين عن حجم قياسي، فيجب مراعاة درجة حرارة التشغيل عند تحويل التدفق المقاس إلى الظروف المرجعية.
وبالتالي يمكن دمج قياس درجة الحرارة في مقياس التدفق أو توفيره من خلال مستشعر درجة حرارة منفصل، اعتمادًا على تصميم النظام.
لا ينبغي دائمًا النظر إلى الضغط ودرجة الحرارة بشكل مستقل.
بالنسبة للغاز، تتأثر الكثافة بكل من الضغط ودرجة الحرارة.
يمكن تمثيل العلاقة المبسطة على النحو التالي:
الكثافة ∝ الضغط / درجة الحرارة
هذا تمثيل مبسط وقد تتطلب حسابات الغاز الفعلية عامل انضغاط، خاصة عندما تنحرف ظروف التشغيل بشكل كبير عن سلوك الغاز المثالي.
لذلك:
قياس التدفق → الضغط + درجة الحرارة + خصائص الغاز
قد تكون هناك حاجة للحصول على نتيجة أكثر وضوحًا للكتلة أو الحجم المرجعي.
هذا التمييز مهم بشكل خاص لتطبيقات الهيدروجين.
يمثل هذا الحجم الذي يشغله الهيدروجين عند الضغط الفعلي ودرجة الحرارة في خط الأنابيب.
وهذا يحول كمية الغاز المقاسة إلى ضغط ودرجة حرارة مرجعية محددة.
قد تستخدم الصناعات والعقود المختلفة شروطًا مرجعية مختلفة، لذلك يجب تحديد المعيار المحدد بوضوح.
قد يستخدم مقياس التدفق أو كمبيوتر التدفق مدخلات الضغط ودرجة الحرارة لإجراء هذا التحويل.
تقوم أجهزة قياس التدفق كوريوليس بقياس تدفق الكتلة مباشرة بدلاً من حساب الكتلة من التدفق الحجمي والكثافة.
وهذا يمكن أن يبسط القياس حيث يكون التدفق الجماعي هو المعلمة المطلوبة.
يمكن للعديد من أجهزة قياس كوريوليس الحديثة أيضًا توفير معلومات عن الكثافة ودرجة الحرارة.
ومع ذلك، لا تزال تطبيقات الهيدروجين تتطلب تقييمًا دقيقًا لما يلي:
نطاق التدفق
ضغط
درجة حرارة
حجم الأنابيب
التوافق المادي
اتصالات العملية
الدقة المطلوبة
متطلبات المنطقة الخطرة
ولذلك فإن كوريوليس ليس الخيار الصحيح تلقائيًا لكل تطبيق للهيدروجين.
يمكن أيضًا استخدام أجهزة قياس التدفق الدوامي لقياس الغاز، بما في ذلك الهيدروجين، اعتمادًا على التطبيق وتكوين جهاز القياس.
يحدد مبدأ الدوامة التدفق من تواتر الدوامات المتولدة حول جسم منحدر.
نظرًا لأن كثافة الغاز والضغط ودرجة الحرارة تؤثر على ظروف التشغيل، يجب فحص التطبيق مقابل نطاق قياس جهاز القياس.
يمكن أيضًا استخدام معلومات الضغط ودرجة الحرارة للتعويض أو التحويل عندما تكون القيم ذات الحجم القياسي أو الكتلة مطلوبة.
يمكن أن ينطوي ضغط الهيدروجين وتخزينه ونقله على ضغوط مرتفعة.
في هذه التطبيقات، يجب أن يكون جهاز إرسال الضغط ومقياس التدفق مناسبين لظروف التشغيل الفعلية.
تعد مادة مستشعر الضغط مهمة أيضًا لأن الهيدروجين يمكن أن يتخلل بعض المواد وقد يساهم في تدهور المواد المرتبطة بالهيدروجين.
ولذلك، ينبغي لنظام القياس أن يأخذ في الاعتبار كلاً من:
أداء القياس
و
توافق المواد
يجب اختيار أدوات الضغط ودرجة الحرارة والتدفق كنظام قياس كامل وليس كأجهزة مستقلة تمامًا.
قبل طلب عرض الأسعار، قم بتوفير:
الحالة الهيدروجينية: غازية أو سائلة
الحد الأدنى من التدفق
التدفق الطبيعي
الحد الأقصى للتدفق
ضغط التشغيل
الحد الأدنى والحد الأقصى للضغط
درجة حرارة التشغيل
الحد الأدنى والحد الأقصى لدرجة الحرارة
حجم الأنابيب
الناتج المطلوب: الكتلة أو الحجم
الشروط المرجعية إذا كان الحجم القياسي مطلوبًا
متطلبات الدقة
تصنيف المناطق الخطرة
اتصال العملية
بروتوكول الاتصالات
بالنسبة للهيدروجين السائل، فإن الظروف المبردة وإمكانية احتجاز الغاز تقدم اعتبارات قياس إضافية.
يمكن أن تساهم التغيرات الكبيرة في الضغط أو درجة الحرارة أو سرعة التدفق في قراءات غير مستقرة اعتمادًا على تقنية القياس.
يمكن أن تؤدي الظروف المرجعية غير الصحيحة أو فقدان تعويض الضغط ودرجة الحرارة إلى قيم تدفق محولة غير صحيحة.
قد يكون لتطبيقات الهيدروجين نطاق تشغيل واسع. يجب فحص العداد وفقًا لظروف التدفق الدنيا والقصوى.
يجب مراجعة أجهزة استشعار الضغط والأختام والمواد المبللة لخدمة الهيدروجين.
يمكن أن يؤدي انخفاض كثافة الغاز إلى سرعة عالية، مما قد يحد من نطاق التشغيل المناسب لبعض التقنيات القائمة على السرعة.
يعد الضغط ودرجة الحرارة عاملين مهمين في قياس تدفق الهيدروجين لأنهما يؤثران على كثافة الغاز وحجمه.
العلاقة الأساسية هي:
الضغط + درجة الحرارة ← كثافة الغاز ← علاقة الحجم / التدفق الكتلي
بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب حجمًا قياسيًا أو طبيعيًا، قد يكون من الضروري تعويض الضغط ودرجة الحرارة. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب تدفقًا جماعيًا مباشرًا، قد تعمل تقنية قياس التدفق الجماعي المناسبة على تبسيط نظام القياس.
يمكن استخدام كل من أجهزة قياس التدفق كوريوليس ودوامة لخدمة الهيدروجين، ولكن يجب أن يعتمد الاختيار النهائي على الضغط الفعلي ودرجة الحرارة ونطاق التدفق وحجم الأنبوب والدقة ومتطلبات التثبيت.
يمكننا توفير حلول قياس تدفق الهيدروجين من الشركات المصنعة مثلEndress+Hauser، KROHNE، Rosemount وغيرها من العلامات التجارية للأجهزة الصناعية، جنبا إلى جنب مع أجهزة إرسال الضغط ودرجة الحرارة.
إذا كنت تختار مقياس تدفق لغاز الهيدروجين، فقم بتوفير نطاق التدفق والضغط ودرجة الحرارة وحجم الأنبوب لمراجعة التكوين.
