Rheonics تركيب الحساسات: المبادئ الأساسية
Rheonics تتيح الرنانات الالتوائية المتوازنة إمكانية تركيب المستشعر في أي اتجاه.
Rheonics يمكن تركيب مستشعرات SR في أي وضع طالما أن عنصر الاستشعار مغمور بالكامل. لن تتأثر الرنانات الالتوائية المتوازنة بالعوامل الخارجية ولن تنقل الاهتزازات إلى محيطها.
مع ذلك، نلاحظ أن بعض المستخدمين يطلبون المزيد من الإرشادات حول التثبيت. وقد مكّنتنا تجاربنا في تطبيقات مختلفة من جمع بيانات كافية لتقديم توصيات بشأن قرارات التثبيت في حالات محددة. تهدف هذه الصفحة إلى شرح كيفية ذلك. Rheonics تتصرف مستشعرات SR مع أكثر أنواع السوائل شيوعًا وتقدم توصيات التركيب لكل حالة.
Rheonics يُقدّم نوعين من مجسات قياس الإشعاع السنكروتروني، وهما: SRV مقياس لزوجة مدمج و SRD مقياس الكثافة واللزوجة المدمجتعرّف على المزيد حول كل مستشعر على Rheonics صفحة المنتج ومقالات الدعم اضغط هنا.
قبل وصف أداء جهازي SRV وSRD في أنواع مختلفة من السوائل، يجب ذكر فئتين من السوائل التي يتم مواجهتها كلما تم استخدام قياسات اللزوجة - وهما: نيوتني و nالموائع غير النيوتونية. Rheonics يحتوي الموقع الإلكتروني على الكثير من المعلومات التي تُعرّف كل نوع من أنواع السوائل هذه، مثل هذا بلوق.
بالنسبة للسائل النيوتوني، لا تتغير اللزوجة عند تطبيق قوة.لذا، تُظهر الظروف الساكنة والمتحركة نفس قراءات اللزوجة. قد تُغير ظروف أخرى لزوجة هذه السوائل، مثل الاختلافات في درجة الحرارة.
بالنسبة للسوائل غير النيوتونية، تعتمد اللزوجة المقاسة على معدل القص الذي يتم به إجراء القياس. هناك أنواع عديدة من السوائل غير النيوتونية، ولكن ما يجمعها هو أنه لا يمكن ربط لزوجتها بقيمة معينة لأجهزة القياس المختلفة، حيث أن معدل القص الذي يتم عنده القياس يختلف في كثير من الأحيان بين تقنيات القياس المختلفة.
أما قياسات الكثافة، من ناحية أخرى، فلا ينبغي أن تتأثر عن طريق السلوك النيوتوني أو غير النيوتوني للسوائل.
معظم السوائل التي يتم التعامل معها في العمليات الصناعية هي سوائل غير نيوتونية، لذلك عند استخدام مقياس اللزوجة المدمج، يجب مراعاة ظروف التشغيل. Rheonics يضمن ذلك إمكانية تكرار القراءات في نفس الظروف، وهو في النهاية العامل الأكثر أهمية في التحكم في العمليات.
الآن يمكننا استعراض أنواع مختلفة من السوائل والظروف، وتقديم بعض الاعتبارات والتوصيات لـ همالسيناريوهات التي تغطيها هذه المقالة هي:
- الظروف الساكنة
- السوائل المتحركة
- تدفقات فقاعية
- الجسيمات الصلبة
- الودائع
- السوائل ذات إجهاد الخضوع
سنعرّف الظروف الساكنة بأنها انعدام التدفق في السائل. وهذه هي الطريقة التي تعمل بها معظم أجهزة المختبر عادةً.
بالنسبة للسوائل النيوتونية، ستكون اللزوجة هي نفسها سواء تم قياسها في كأس زجاجي، حيث يكون السائل ساكنًا، أو في خط الإنتاج في عملية ما، حيث يمكن أن يتحرك بمعدلات متفاوتة.
بالنسبة للسوائل غير النيوتونية، تختلف قياسات لزوجة السائل الساكن عن قياسات لزوجة السائل نفسه عند معدلات تدفق مختلفة. ويعود ذلك إلى اختلاف معدلات القص المفروضة من التدفق، بالإضافة إلى اضطراب البنية الناتج عن تدفق السائل ذي البنية المحددة.
إذا كان الاختبار الثابت مطلوبًا، فينبغي على المستخدم ما يلي:
- قم بغمر المستشعر بشكل كافٍ بحيث يكون عنصر الاستشعار على اتصال بالسائل (انظر الشكل 1).
- ضع في اعتبارك خلوصًا قدره 5 مم من الطرف إلى العوائق بالنسبة لـ SRV و 12 مم بالنسبة لـ SRD.
- قم بتثبيت المستشعر بإحكام مع تجنب أي حركة للمسبار في السائل.
- إذا كانت هناك حاجة لقياس الماء، فيجب ضغط الوعاء لتجنب وجود أي فقاعات في السائل. يجب تجنب استقرار الفقاعات على عنصر الاستشعار دائمًا لأنها ستعطل القياس.
- السوائل الموصى بها للاختبار/الاستخدام المرجعي هي الكحولات أو المذيبات أو الزيوت.
- ضع في اعتبارك أن اختبارات درجات الحرارة العالية ستتطلب غرفة للتحكم في درجة الحرارة.
في هذه الحالة، يتم تركيب المستشعر في خط معالجة أو خزان خلط. لا تتأثر قيمتا SRV وSRD بالاهتزازات المحتملة في التركيب، ولكن معدل التدفق يؤثر على قياسات اللزوجة لمعظم السوائل.
| نقاط عامة | تعليمات التثبيت | |
|---|---|---|
| السوائل النيوتونية | لن تتأثر القراءات وستكون هي نفسها لأي معدل تدفق أو في أي حالة سائلة (صفائحية أو مضطربة). | تجنب مناطق الركود. |
| السوائل غير النيوتونية | - ستختلف القراءات باختلاف معدل التدفق وقد لا تتطابق مع تقنيات القياس الأخرى (مثل أكواب زان). Rheonics تضمن أجهزة الاستشعار SR إمكانية تكرار القراءات وإعادة إنتاجها، لذا ينبغي على العميل استخدام البيانات التاريخية لدراسة وإنشاء هوية العملية/الدفعة/الوصفة. - الكثافة لا تتأثر. | - يلزم تعريض المستشعر لمعدل تدفق منتظم وجيد. إذا لم يتمكن المستشعر القصير من ضمان ذلك، ففكر في استخدام مستشعر طويل. - يجب تجنب مناطق الركود. عند استبدال مستشعر اللزوجة (سواءً كان مدمجًا في خط الإنتاج أو في المختبر)، لا تتوقع الحصول على نفس قيم اللزوجة مع مستشعرات SR. تختلف تقنيات الاستشعار وتتباين قراءات اللزوجة. |
تكثر السوائل التي تحتوي على هواء أو فقاعات محصورة. يختلف سلوك كل من حجم الانكماش التحفيزي (SRV) وحجم الانكماش التحفيزي المتناقص (SRD) تجاه الفقاعات، لذا دعونا ندرس كل منهما على حدة.
| نقاط عامة | تعليمات التحميل | |
|---|---|---|
| مقياس لزوجة SRV | يقيس جهاز قياس اللزوجة السطحي (SRV) ما يلامس سطحه المبلل. في حالة السكون، تتجمع الفقاعات على سطح المستشعر، مما يؤثر على القراءات، وعادةً ما يؤدي إلى زيادة في اللزوجة حتى مع ثبات السائل. ويعود ذلك إلى أن الفقاعات تُحدث تخميدًا إضافيًا على سطح الرنان. أما في حالة الحركة، فتُقص الفقاعات. في هذه الحالة، يستشعر جهاز SRV السائل بشكل أساسي، ولا تتأثر القياسات. وعادةً لا تؤثر نسبة الفقاعات أو حجمها على القياسات في السوائل المتحركة. | - تجنب مناطق الركود للقضاء على احتمالية تراكم الفقاعات حول عنصر الاستشعار. - حافظ على عنصر الاستشعار مغمورًا بالكامل. - قد تتراكم الهواء في النقاط المرتفعة في خط الأنابيب، لذا تجنب التركيب في تلك المناطق. |
| مقياس كثافة ولزوجة SRD | يُحدث جهاز قياس الكثافة الدوراني (SRD) تدفقًا أثناء اهتزازه الالتوائي، وهو أمر ضروري لقياس الكثافة. تؤثر الفقاعات على قراءات الكثافة واللزوجة للجهاز. في معظم الحالات، تزداد اللزوجة وتقل الكثافة مع وجود الفقاعات. يعتمد هذا التغير على نسبة الفقاعات وحجمها وحركتها. | - حاول تركيب صمام تخفيف الضغط في مكان خالٍ من الفقاعات أو يحتوي على أقل قدر منها. يُفيد ضغط الأنبوب في إزالة الفقاعات. - يمكن استخدام المرشحات في إلكترونيات المستشعرات لتقليل التشويش في القياس الناتج عن الفقاعات في قراءات SRD. - لقد تم استخدام SRD بنجاح في السوائل الفقاعية، لذا فإن إجراء الاختبارات يستحق العناء دائمًا. |
سيعتمد سلوك مستشعرات SR في السوائل التي تحتوي على جزيئات صلبة على حجم هذه الجزيئات.
| نقطة عامة | تعليمات التحميل | |
|---|---|---|
| جسيمات بمقياس الميكرومتر مثال: الأحبار والمعلقات | يقع هذا النطاق دون مستوى طول السائل الذي يستطيع المستشعر قياسه. ينظر كل من مستشعر اللزوجة السطحية (SRV) ومستشعر الكثافة السطحية (SRD) إلى هذا المعلق كسائل متجانس، له لزوجة وكثافة. بالنسبة للأحبار، تُعد اللزوجة هي العامل الأساسي، لذا يُستخدم مستشعر اللزوجة السطحية عادةً. أما بالنسبة للمحاليل المعلقة، فقد تكون كل من اللزوجة والكثافة مهمة، لذا يُمكن استخدام مستشعر الكثافة السطحية. | - من منظور التركيب، فهي تشبه إلى حد كبير السوائل غير النيوتونية. - من الضروري تجنب أي مناطق ركود. |
| جزيئات كبيرة (بحجم حبة الأرز) | - هذه الجسيمات أكبر بكثير من مقياس طول القياس الخاص بالمستشعر، لذا ستتفاعل مع المستشعر بشكل مختلف. عندما تصطدم جسيمات بعنصر الاستشعار، فإنها تُحدث اضطرابًا كبيرًا، مما يُعطّل عملية القياس. قد يؤدي هذا التعطيل إلى أخطاء كبيرة، مُسببًا قيمًا شاذة في القياس. وتكون هذه الأخطاء متقطعة وتعتمد على مدى تكرار اصطدام الجسيمات بالمستشعر. - يميل جهاز SRD إلى التفاعل بقوة أكبر مع تلك التأثيرات مقارنة بجهاز SRV. - إذا كانت الجسيمات كبيرة جدًا ولها كتلة كبيرة، وكانت الاصطدامات في مسبار المستشعر ثابتة، فقد لا يكون من الممكن الحصول على قراءات ثابتة ويمكن أن يتأثر المستشعر على المدى الطويل. | - ضع المستشعر في منطقة لا توجد بها جزيئات كبيرة أو تكون أقل تواتراً. - يُنصح بتركيب الحساس بحيث يتعرض لتدفق الماء بشكل محوري. قد تكون الحساسات ذات الإدخال الطويل ملائمة. - ضع في اعتبارك كثافة الجسيمات وحدد الأماكن التي قد تتركز فيها أو تشكل رواسب في أسفل أو أعلى الأنبوب، أو الأكواع، وما إلى ذلك. لا تضع عنصر الاستشعار في تلك المناطق المحددة. لا يُنصح باستخدام ملحقات الأكمام الواقية إلا في الحالات التي تكون فيها الجسيمات كبيرة الحجم وقد تُلحق الضرر بعنصر الاستشعار. يجب الحرص على التأكد من أن الكم الواقي لا يتسبب في انسداد عنصر الاستشعار. يُنصح بتجنب استخدام الكم الواقي قدر الإمكان. في حال الضرورة، يُرجى زيارة صفحة الملحقات لاختيار الكم المناسب. مُكَمِّلات " rheonics. |
في العمليات البيولوجية أو الكيميائية، قد تتشكل رواسب على الجدار الداخلي للأنابيب أو المفاعلات، وهي عبارة عن طبقات أو طلاءات على الأسطح. في هذه الحالة، من المرجح أن يحدث الشيء نفسه على عنصر الاستشعار. قد تؤثر الرواسب على عنصر الاستشعار على القراءات في بعض الظروف.
يُعدّ مقياس طول السائل مؤشرًا جيدًا؛ فإذا كان سمك الرواسب مماثلًا أو أكبر من مقياس طول السائل، فمن المرجح أن يؤثر ذلك على القياس. أما إذا كان أقل بكثير، فلن تتأثر القياسات. ويعتمد ذلك على نوع الرواسب وسمكها ولزوجة السائل.
استخدم SRV يستطيع هذا الجهاز الكشف عن كمية الرواسب على عنصر الاستشعار، بل وتحديدها كمياً. وبالتالي، يمكن مراقبة كيفية تراكم الرواسب بمرور الوقت، وما إذا كانت قد أزيلت أثناء عملية التنظيف.
استخدم SRD لا يمكن الكشف عن الرواسب. في حال وجودها، قد تؤثر على قراءة كل من اللزوجة والكثافة. الطريقة الوحيدة للتأكد من نظافته هي الفحص البصري، أو عند جفافه في الهواء. يجب إزالة الرواسب من جهاز قياس كثافة السوائل (SRD) بتنظيف مناسب. ينبغي على العميل تحديد عدد مرات تنظيف الحساس، حيث يعتمد تراكم الرواسب على نوع السائل وطريقة التركيب. تابع هذه المقالة حول كيفية تنظيف مسبار المستشعر.
تُعدّ أجهزة الاستشعار ذات الإدخال الطويل، ذات طول الإدخال المناسب، بديلاً لتجنب مناطق الركود أو الترسبات على الجدران الداخلية. يسمح هذا لعنصر الاستشعار بتجاوز منطقة الركود والوصول إلى السائل المراد قياسه. مراجعة إدخال طويل لـ SRV و إدخال طويل لـ SRD المقالات.
السائل ذو إجهاد الخضوع هو نوع من السوائل غير النيوتونية. وهو سائل يتطلب قدرًا معينًا من القص ليتدفق. ومن الأمثلة المعروفة عليه الكاتشب والطلاء. بالنسبة لكلا السائلين، يُعد إجهاد الخضوع أساسيًا لتطبيقاتهما النهائية، ولذا فهو خاصية مرغوبة في بعض السوائل.
| نقاط عامة | تعليمات التحميل | |
|---|---|---|
| السوائل ذات إجهاد الخضوع | - الحركة الالتوائية لـ SRV و SRD ليست كافية لقص سائل ذي إجهاد خضوع. - قد تختلف قراءات اللزوجة لسائل ذي إجهاد خضوع بين حالتي سكونه وحركته. وقد يكون الفرق كبيرًا جدًا، إذ يتراوح بين بضعة بالمئة إلى عدة مئات من أضعاف اللزوجة. - يُعد التثبيت أمراً أساسياً لإجراء قياسات مستقرة وقابلة للتكرار والاستنساخ. | - يجب تحديد نظام (ظروف ثابتة أو متحركة)، مع تفضيل الظروف المتحركة. - يجب أن يتحرك السائل داخل منطقة الاستشعار بأكملها. - تجنب مناطق الركود المحتملة حتى الصغيرة منها في قاعدة منطقة الاستشعار. يُفضّل تركيب المستشعر بحيث يكون مُعرّضًا مباشرةً للتدفق، وموازيًا له، كما هو موضح في الشكل أدناه. من المهم إدخال المستشعر لأقصى عمق ممكن داخل الأنبوب، بعد نقطة خروج التدفق من وصلة حرف T، لذا يُفضّل استخدام مستشعر طويل. |
تكنولوجيا الاستشعار، مبدأ العمل والتطبيقات
نظرة عامة على التثبيت
اتصالات العملية