Table of Contents

التحديات الوحيدة في قياس الحيّز

يواجه المهندسون مجموعة من الصعوبات المتميزة عندما يكون قطر الصهاريج صغيراً أو أقل من 8 بوصات أو عندما تكون السفينة طويلة ومفتوحة، وتحد القيود الفضائية من خيارات أجهزة الاستشعار المتصاعدة وتجبر تكنولوجيا القياس على العمل في عمود ضيق من السائل، والأساليب التقليدية مثل أجهزة نقل الضغط المتمايزة تتطلب خطوطاً للضغط يمكنها أن تستنسخ، بينما تعاني أجهزة الاستشعار فوق الصوتية من انتشار الإشارات.

ولكن اختيار جهاز استشعار GWR هو البداية فقط، إذ إن الحصول على قياسات موثوقة ومكررة في هذه السفن المحصورة يتطلب اهتماماً دقيقاً لاختيار الاختبارات، وتفاصيل التركيب، والخصائص المادية للسائل نفسه، وتتعمق هذه المادة في الجوانب العملية للعالم الحقيقي لتطبيق نظام GWR في صهاريج ضيقة، بما يشمل كل شيء من فيزياء الزمن يعكس الخلايا المثبتة في الميدان لتجنب البقايا المشتركة.

Understanding Guided Wave Radar Technology

مبادئ التوقيت - المناخ

وتمارس أجهزة الاستشعار التابعة للشبكة العالمية لرصد الأرض عملها على مبدأ مماثل جداً للردار الذي يكشف عن الطائرات، حيث يُطلق في نطاق الترددات المصغرة في موجة من الأمواج الفلزية (المسبار) التي تمتد إلى السائل، وعندما يصادف النبض تغييراً في المقياس الديليكتري (من الغاز أو البخار فوق السائل إلى السائل نفسه)، يُعكس جزء من الإشارة الإلكترونية إلى الخلف.

ونظراً لأن سرعة الإشارة على طول المسبار تتأثر بالمتوسط المحيط، يستخدم جهاز الاستشعار انعكاساً مرجعياً - على نحو نموذجي - انقطاعاً صغيراً عن العمل يُبنى في رأس المسبار أو مسافة معروفة من أسفل الصهريج للتعويض عن التباينات في تركيبة البوابرات أو درجة الحرارة أو الضغط، وهذا النوع من القياس الذاتي هو السبب في أن GWR لا يزال موثوقاً به حتى عندما يتجاوز الغلاف الجوي التغيرات السائلة تغيراً كبيراً.

أنواع الاختبارات لبطاقات نارو

  • Coaxial probes: تتألف هذه الموكولات من موصل مركزي يقع داخل أنبوب خارجي، وتحتوي الإشارة بالكامل على المسبارات الساكنة التي تجعل من المناعة للإعاقة القريبة والآثار الحائطية للدبابات، وهي مثالية للألمات التي تبلغ 1.5 بوصة، غير أنها يمكن أن تكون أكثر تكلفة وتحتمل أن تتهاز في مواجهة العصي أو مائل.
  • Twin-rod (dual conductor) probes]: قضيبان متوازيان ينشئان خط انتقال متوازن، وهما يوفران احتواء إشارة جيدة ويسمحان ببعض التراكم، ومتوسط الحجم من 2 إلى 3 بوصات، ويعملان جيدا في سائل منخفض الديكل، ولكنهما قد يتطلبان اتصالا أكبر بعملية.
  • Single-rod (coaxial-like) probes]: A single metal rod acts as the center conductor, with the tank wall serving as the outer conductor. This design is common in conductive liquids where the rod is insulated. Nozzle size around 2 inches is sufficient. These probes are simple and robust wall
  • Flexible probes]: بالنسبة للدبابات الضيقة جدا، يمكن أن يُحتَجَز المسبار المرن عند التركيب ثم يُخفض، وهي متاحة في شكلي كواكسي ووحيد المقاييس، ويجب الحرص على ضمان ألا تمس المسبارة حائط الصهريج أو الهياكل الداخلية.

اختيار المسبار الصحيح يعتمد على ثبات السائل المنوي، والسلوك، والخصوم، ومواد الصهريج (منتجة ضد غير موصلية) بالنسبة للدبابات الضيقة، فإن المسبارات الكواكسية غالبا ما تقدم أفضل أداء لأن الإشارة محمية تماما.

أهم مزايا GWR في الفضاءات المُزكَّلة

منطقة الموتى الأقليميا ومنطقة الاستحقاق العالي

على عكس أجهزة الاستشعار الرادار فوق الصوتي أو غير المكون من الترددات التي تتطلب مسافة معينة من الهوائي إلى السطح السائل لتجنب التدخل من سطح الصهريج والنوغاز، يمكن للشركة أن تقيس مباشرة حتى وصلة المسبار، وكثير من المصنعين يحددون منطقة ميتة من مسافة بضعة بوصة فقط من النقطة المرجعية العليا للسبار، وهذا أمر حاسم في صهاريج ضيقة حيث قد يكون طول الكم الممل محدودا، وكل شبر مناوارعات.

وتمتد مواصفات الاستحقاق بالنسبة للزراعة العالمية في الصهاريج الصغيرة عادة إلى 0.04 بوصة (1 ملم) على نطاق القياس بأكمله، شريطة أن يتم تركيب المسبار على النحو الصحيح، ومن الصعب تحقيق هذا المستوى من الدقة مع أي تكنولوجيا أخرى من المستويات في الجيولوجيا المحصورة.

الحصانة من التغيرات الديليكتريّة

وإحدى الصداعات المشتركة في القياس السائل هو أن ثابت الديليكتي للسائل يمكن أن يتغير مع درجات الحرارة أو التركيز أو تفاوتات البطاطس، فالرادار غير الملوث يعتمد اعتماداً شديداً على وضع قياسي سليم لتحويل وقت الرحلة إلى مسافة، ومن ناحية أخرى، يستخدم سرعته في أجهزة التداول بالأشعة على طول المسبار، التي تحدد أساساً بالمذيبات الأرضية الثابتة.

لا قطع متحركة ونفقات منخفضة

ولا توجد لدى أجهزة الاستشعار التابعة للشبكة العالمية لرصد الأرض، أو ذات الصلة أو الروابط الميكانيكية، إلا القليل جدا من أساليب الفشل، ففي خزان ضيق يصعب الوصول إليه، يقلل من الحاجة إلى الصيانة ميزة كبيرة، ويمكن تنظيف المسبار أثناء فترات انقطاع الكهرباء المقررة باستخدام البخار أو التدفق الكيميائي، ولكن الإلكترونيات لا تزال مقفلة ومحمية.

اختيار جهاز الاستشعار والكشف عن الأسلحة

مطابقة المسبار إلى الشركات السائلة

أما بالنسبة للسائل غير الموصل (مثل الهيدروكربونات والزيوت والمذيبات) التي تقل مساحتها عن 3، فيوصى بإجراء اختبار للسكر أو للزئبقتين لضمان وجود إشارة قوية، ولا يمكن للأجهزة المسكّنة ذات الجرعة الواحدة أن تنتج انعكاساً موثوقاً في هذه السوائل المتدنية، وعلى العكس من ذلك، بالنسبة للسائلات السلوكية (الثابتة على الديكوروديوم الواحد فوق العشرين، مثل الماء.

بالنسبة للسوائل الفاسدة أو الملصقة التي يمكن أن تُعفي المسبار وتتسبب في الرشوة بين الموصلات، تنظر في مسبار وحيد الدفع مع جهاز توجيه أو جهاز توجيه سيرامي، ويمكن أن تُستنسخ المسبارات الضوئية إذا كان السائل مُحكماً أو لديه مُجمّد يمكن أن يتراكم داخل الأنبوب.

Probe Length and Tank Height

ويجب أن تمتد المسبارة إلى قاع الصهريج، أو على الأقل إلى الحد الأدنى الذي ينبغي قياسه، وفي الصهاريج الضيقة، يمكن قطع المسبار إلى مدد دقيقة، إذ يقدم بعض المنتجين مسبارات قابلة للتنفيذ في الميدان مع تعليمات بسيطة، ويكفلون أن يكون المسبار كافياً لحصر أي تمديد لا يزال جيداً أو مضلل داخل الصهريج.

عمليات الربط وحجم نوزل

ومعظم أجهزة الاستشعار التابعة للزراعة العالمية متاحة بموجات قياسية )بنشة ١,٥ بوصة و بوصة ٢( أو وصلات خيط )معاهدة عدم الانتشار، بيس( وبالنسبة للدبابات الصغيرة جدا، قد يكون الإضاءة ١ بوصة واحدة الخيار الوحيد، وكثيرا ما تتطلب الاختبارات الضوئية اتصالا أكبر )٥,١ أو ٢ بوصة( بسبب الأنبوب الخارجي، وفي حالات التأمل الرجعي، يمكن أن يُدرج في حالة الازلة اللامسة المثبتية المثبتة على نحو الازلة.

أفضل الممارسات في مجال الدبابات

استخدموا حَسناً أو ستاندب

وفي صهاريج ضيقة جداً (أقل من 4 إنشات) تتمثل أفضل الممارسات في تركيب مسبار GWR داخل أنبوب معدني سلس أو بلاستيكي لا يزال يُستخدم في فتحات أو فتحات تسمح بالدخان السائل بينما تمنع الاضطرابات والرغاوى من التدخل في القياس، كما أن البئر الذي لا يزال يعزل المسبار من جدار الصهاريج، بما يكفل مساراً ثابتاً حتى لو لم يكن الصهاريج عمودياً.

مركز المحاسب بشكل لائق

ويمكن أن يؤدي التنسيب خارج المركز إلى قفز إشارة الموجات الدقيقة من الجدار الصهريجي، أو خلق صدى زائف أو خفض قوة الإشارة، وبالنسبة للأجهزة المسماة ذات الجرعة الواحدة في الصهاريج الجاهزة، فإن جدار الصهاريج جزء من خط النقل، وبالتالي فإن التركيز أقل أهمية، ولكن لا يزال يوصى به، وبالنسبة للأجهزة المسماة " كواكس " و " ذيل " ، ينبغي أن يكون متوافق مع محور " .

تجنب التوليد داخل الدبابة

ويمكن أن تولد البافلات الداخلية، وأجهزة التدفئة، وكرات الرذاذ انعكاسات زائفة، وفي خزان ضيق، لا يوجد لدى المسبار مجال كاف للمناورة حول هذه العقبات، وتخطي الموقع المغنطيسي بحيث يكون المسبار بعيدا عن الأجهزة الداخلية قدر الإمكان، وإذا كان من غير الممكن تجنب العقبات، فإن يؤدي رسم خرائط للدبابات الداخلية باستخدام منحنى صدى أثناء التكليف بتحديد أو قمع الاختبارات الزائفة عبر البرمجيات.

تنظيم الأعمال والتأسيس

وفي الصهاريج الضيقة التي تُعالج بخار حار أو رطب، يمكن أن تشكل التكثيف على المسبار، لا سيما في الحيز البخاري فوق السائل، مما يخلق طبقة رطبة تخفف من الإشارة ويمكن أن تُنتج قراءات غير منتظمة، ويستخدم اختباراً له مع طلاء هودروفي، أو خياراً معالجاً للثبات، يساعد على ذلك في التنظيف الخفيف أو التنظيف الدوري.

Probe Grounding

ومن الضروري أن يُتركَب في الصهاريج غير المُنتجة (اللوحات البلاستيكية) خاتم أرضي أو الكهرومغناطيسية المرجعية داخل الصهريج لإكمال المسار الكهربائي، وسيحدد دليل إرسال الترددات العالمية متطلبات الهبوط، بل إن إهمال هذه الخطوة يمكن أن يؤدي إلى أضرار غير قابلة للتنبؤ بها.

معايرة ومفاوضة

مقياس الجاذبية ضد العيار الرطب

معظم أجهزة الاستشعار GWR يمكن أن تُعادل "الدراي" باستخدام الخزان الفارغ ونقطة مرجعية معروفة (مثلاً، قاع المسبار أو دبوس مرجعي)

إنشاء مركز ديليكتري

أدخلوا السائل الديليكتري الصحيح إلى تشكيلة جهاز الإرسال، وحاولوا الحصول على قيمة نموذجية لفئة السائل (مثلاً، 2.2 للهيدروكربونات، 80 للماء) ثم إجراء فحص دقيق، ويمكن للعديد من الوحدات المتقدمة في GWR أن تُعطيل الديكلتر آلياً بواسطة تحليل السائل المُنعكس.

تعقب السفن

في الصهاريج الضيقة، المسبار يمتد إلى القاع، ويجب أن يُعدّل جهاز الإرسال بمقابلة أسفلية (المسافة من إشارة المسبار إلى أسفل الصهاريج) بعض أجهزة الاستشعار يمكنها تلقائياً تعقب صدى الصهاريج السفلية، وضمان أن أي تلف أو حط على القاع يُحسب له مقابل صفري يمكن أن يمنع القراءات الكاذبة بسبب التراكم.

الشلالات المشتركة والاضطرابات

"أكواس من "نوزل أو ويلدز

وإذا كان المصباح طويل جدا أو له أغطية داخلية، فإن نبض الرادار قد يعكس قبل دخول الخزان، ويبدو ذلك بمثابة صدى زائف ثابت يمكن إساءة تفسيره على أنه مستوى عال، والحل: إضافة تمديد للألم أو استخدام مسبار أقصر يجتاز المغزى، وفي تشكيل جهاز الاستشعار، يمكن من وضع خريطة طيف فارغة لحجب صدى زائف معروف.

Loss in Low-Dielectric Liquids

ومع وجود ثابت للديكليات يقل عن 1.6 (مثلاً، الغازات المسيلة)، تصبح الإشارة المعبر عنها من السطح السائل ضعيفة للغاية، وفي الصهاريج الضيقة، تكون المساحة السطحية صغيرة، مما يجعل الوضع أسوأ، ويستخدم مسباراً للفاكس لتركيز الإشارة، ويقدم بعض المنتجين نماذج حسية عالية خصيصاً لتطبيقات السطو أو الطاعون المنخفضة.

شعلة أو توربلس

فالتحليل أو الرش أو السائل الكيميائي يمكن أن يخلق رغوة تستوعب أو تفرق نبض الرادار، ويبدو أن الرغوة طبقة سميكة ذات مقياس ثابت من حيث الديليكتري بين الهواء والسائل، مما يؤدي إلى قراءة عشوائية، ويقلل كثيرا من رغاوي القاع إذا كان الرغوة لا يمكن تجنبها، ويستخدم الشعار الذي يمتد طويلا ليحس بالرغاوي.

الإغراق - الإغراق المستخرج

وكما ذكر، يمكن أن يؤدي التكثيف على المسبار إلى إيجاد مسار إشارة يُعدّل سطحاً سائلاً، وهذا أمر يثير إشكالية خاصة في خزانات الفضاء الأمامي الضيقة ذات الرطوبة العالية، ويمكن استخدام مسبار مسخ أو رطب من النيتروجين الجاف أن يمنع التكثيف، وفي البرامجيات، يتيح تصفية الرش أو وضع حد أدنى من الإشارات لتجاهل الأفكار الضعيفة جداً من قطرات التكثيث.

تطبيقات الصناعة

معالجة المياه والمياه المستعملة

وتشترك الصهاريج العمودية النارو في غرف الجرعات الكيميائية (وحدات التخميد، وغرف الاتصال بالكلور، وخزانات التخصيب) وتوفر GWR قياساً موثوقاً به على الرغم من وجود مواد كيميائية تُعاط أجهزة الاستشعار التقليدية، ويدخل عامل الاستمارة في الضواحي الصغيرة ويُدمج بسهولة مع نظم SCADA.

المعالجة الكيميائية

وكثيرا ما تكون للمفاعلات الصغيرة وسفن التخزين الوسيطة وصهاريج الخلط آثار بدنية شديدة، وتعالج GWR الأحماض والقواعد والمذيبات العدوانية دون الاتصال بالسوائل (وإن كانت المساحات قد تبللت) وتشتغل المسبارات ذات الأحجار المحورة في حمضات مجهزة، وتسمح الدقة العالية بمراقبة دفعات دقيقة في محطات إنتاج متعددة.

علم الأحياء

وفي بيئات التطهير في أماكن العمل والبخار في أماكن العمل، يلزم إجراء اختبارات للصلب غير القابل للصدأ ذات وصلات صحية، كما أن خزانات الحيازة الخاملة للحواجز ووسائط الإعلام والمياه مقابل الحقن تعود بالفائدة على الطبيعة غير المتعمدة للزراعة العالمية (لا توجد أجزاء متنقلة يمكن أن تأوي البكتريا).

الغذاء والمشروب

وتحتاج خزانات المكونات الصغيرة، والسفن المزروعة، والدبابات النكهة إلى درجة عالية من الدقة لضمان جودة المنتجات المتسقة، وتتوفر أجهزة الاستشعار التي تستخدم فيها أجهزة التخزين ذات الختم المغناطيسي (مثلاً، الخالي من الزكام، والأجهزة المصممة على حامض الكبريت) وقدرة على معالجة الرغاوي (الطعام في البيرة والعصير واللبن) مع وجود تكنولوجيا مفضلة على سد الغيك.

الاستنتاج: الحق في الفضاء المكفول

وقد أثبت الموجة المرشدة رادار أنها أدق تكنولوجيا قياسية موثوق بها بالنسبة للدبابات الضيقة، وحصانتها من البخار ودرجة الحرارة والتغيرات الديكلية، إلى جانب القدرة على التأقلم مع المصابيح الصغيرة، وما زالت تنتج بدقة على مستوى المليمتر، مما يجعلها أداة لا غنى عنها للعمليات الصناعية الحديثة، غير أن التطبيق الناجح يتطلب تخطيطا دقيقا: اختيار نوع الاختبار الصحيح، وتركيبها على نحو سليم، وضبطها بحزمة، وضبطها الإلكترونية، مع ما زالت بحاجة ما زالت سليمة.

ومع استمرار دفعة التحول الصناعي، فإن أجهزة الإرسال الجديدة التابعة للشبكة العالمية للإنشاء والتعمير توفر الاتصالات اللاسلكية، والتشخيصات عن بعد، وتنبيهات الصيانة المتوقعة التي تزيد من تخفيض التكلفة الإجمالية للملكية، وبالنسبة للمهندسين المكلفين بقياس السوائل في أشد الأماكن ضيقا، تظل الوكالة هي الحل الذي يوصل الآخرين إلى أماكن قصيرة.

لمزيد من القراءة، يرجى الرجوع إلى مذكرة تطبيقية بشأن GWR في صهاريج ضيقة والفصل 8 من نظام الرصد والتقييمات بشأن معايير القياس على المستوى بالإضافة إلى ذلك، Control.com] Control.com] Control.com's technical article