تطبيق مقياس الكثافة عبر الإنترنت في محطات تحضير الفحم

لا يحتوي مقياس كثافة الملاط ذو الضغط التفاضلي المتصل بالإنترنت على مصدر إشعاع، ويمكنه قياس وعرض قيمة كثافة الوسط مباشرةً في الوقت الفعلي. يتميز مقياس كثافة السوائل بخصائص مقاومة الاهتزاز، وانخفاض هامش الخطأ في القياس، وسهولة الصيانة، وغيرها. يعتمد مقياس كثافة السوائل التقليدي ذو الضغط التفاضلي على مبدأ أرخميدس، الذي ينص على أن الضغط الناتج عن عمود سائل بارتفاع معين يتناسب طرديًا مع كثافة السائل، أي: P = ρgh. حيث P هو ضغط عمود السائل، وρ هي كثافة السائل، وg هو تسارع الجاذبية الأرضية المستخدم في القياس، وh هو ارتفاع عمود السائل.

يتكون جزء الضغط في مقياس كثافة السائل المتصل بالإنترنت من جهازي إحكام إغلاق غشائيين وجهاز إرسال فرق الضغط. يقوم جهاز إحكام الإغلاق، من ارتفاعات مختلفة في خط الأنابيب، بتمرير أنبوب الضغط مباشرةً إلى جهاز إرسال الضغط. يقوم عنصر الاستشعار في جهاز إرسال الضغط بتحويل فرق الضغط إلى إشارة جهد. تُمرر إشارة الجهد عبر الجهاز الطرفي وفقًا لقيمة فرق الضغط حتى مسافة رأسية معينة لحساب كثافة الوسط، ثم تُحوّل في النهاية إلى إشارة تيار كهربائي تتراوح بين 4 و20 مللي أمبير، وتُرسل إلى وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC).

في محطات معالجة الفحم، يكون معدل تدفق المواد المعلقة في الأنابيب سريعًا جدًا، مما قد يُسبب أخطاءً كبيرة في القياس وعدم استقرار، أو حتى عدم إمكانية القياس. لذا، من الضروري التحكم في معدل التدفق. وللتحكم في معدل التدفق، يُمكن النظر في تركيب نظام تحويل جانبي، مما يُسهل اختيار مقياس كثافة كيميائي رقمي ذي قطر أنبوب صغير ويُوفر تكاليف المواد. يتميز مقياس كثافة الملاط السائل بوجود مسافة كافية بين حجرة القياس والحجاب الحاجز، مع لحام قوس كهربائي مُتوهج. لا تقتصر فوائد هذا التصميم على حماية الحجاب الحاجز من التآكل المباشر لضمان عمر أطول لمقياس الكثافة الرقمي فحسب، بل يمنع أيضًا حدوث أخطاء ناتجة عن جزيئات المواد أو تقشرها. أثناء تركيب مقياس الكثافة الرقمي، ولضمان استمرار الإنتاج بشكل طبيعي وعدم التأثير على استخدام مقياس الكثافة الكيميائي الحالي، يجب إزالة القياس الأصلي للمحتوى المغناطيسي للأنبوب. بعد القياس والإنتاج وتركيب الأنبوب الجديد، يتم تركيب جهاز إرسال فرق الضغط.

يُستخدم مقياس كثافة السوائل التفاضلي المتصل بالإنترنت لقياس فرق الضغط بين الوسط المقاس، أي ΔP = ρgΔh. يتم تحويل الإشارة، عبر مُحوّل الإشارة، إلى إشارة خرج تتراوح بين 4 و20 مللي أمبير تُرسل إلى وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC). تستخدم وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) نظام PID داخليًا للضبط التلقائي. عند استقبال إشارة تيار 4-20 مللي أمبير من مقياس الكثافة الميداني، تتم مقارنتها بقيمة الكثافة المُحددة خارجيًا. تُستخدم إشارة خرج 4-20 مللي أمبير لتشغيل صمام متدرج كهربائيًا، حيث يتحكم المُشغّل في فتح الصمام. عندما تكون الكثافة المقاسة بواسطة مقياس الكثافة الرقمي أعلى من الكثافة المُحددة، يُفتح الصمام المتدرج، ويدخل الماء النظيف إلى الخزان، مما يؤدي إلى انخفاض الكثافة. أما عندما تكون الكثافة المقاسة بواسطة مقياس كثافة الملاط الرقمي المتصل بالإنترنت أقل من الكثافة المُحددة، يُغلق الصمام المتدرج، وترتفع الكثافة إلى الكثافة المُحددة، ليصل النظام إلى حالة التوازن التلقائي. تتيح الوظيفة التلقائية لوحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) تتبع الكثافة تلقائيًا دون تدخل، مما يضمن الحصول على معلق الوسائط الثقيلة المؤهل المطلوب للإنتاج.