تحويل مستوى الخزان إلى حجم: دليل جدول السعة بمثال حسابي

تحويل مستوى الخزان إلى حجم: دليل جدول السعة بمثال حسابي

الجواب المختصر. تحويل مستوى الخزان إلى حجم مسألة هندسية قبل أن يكون مسألة أجهزة قياس. قد يقيس الرادار المستوى في حدود بضعة مليمترات ويظل المخزون خاطئا بسبب صفر القياس أو رؤوس الخزان أو ميله أو جدول سعته. يصح التحويل الحجمي الخطي لأسطوانة رأسية ثابتة المقطع، ولا يصح لأسطوانة أفقية أو خزان كروي أو وعاء تتغير أجزاؤه الداخلية مع الارتفاع.

حدد الصفر والوحدات أولا

حدد هل المستوى المبلغ عنه أعلى قاع الخزان أو خط التماس السفلي، أم أسفل منسوب مرجعي أو المرسل. وتحقق هل المطلوب الحجم الإجمالي أو الحجم دون المستوى الحالي أو الحيز الفارغ أو حجم التشغيل القابل للبيع. هذه كميات مختلفة.

سجّل الأبعاد الداخلية الفعلية وإصدار الرسم. السعة الاسمية «10,000 لتر» ليست جدول معايرة. حدد أيضا الأجزاء الداخلية الشاغلة للحيز كالملفات والدعامات، والبطانات الداخلية والميل، وهل طول الأسطوانة المذكور يشمل الرؤوس المقعرة.

الأسطوانة الرأسية: الحالة البسيطة

لأسطوانة رأسية نصف قطرها الداخلي r ومستواها h فوق قاعها المستوي:

V = πr²h

يقابل قطر داخلي 3.0 m مساحة مقطع 7.069 m². لذلك يمثل تغير المستوى 10 mm:

7.069 × 0.010 = 0.0707 m³ = 70.7 لتر

يفيد هذا الرقم أثناء القبول. إذا أحدث تغير مستوى مستقل مقداره 10 mm تغيرا معروضا مقداره 120 لترا، فافحص تحويل النطاق قبل اتهام الرادار.

الأسطوانة الأفقية: تحويل الارتفاع إلى حجم غير خطي

لأسطوانة أفقية نصف قطرها r وطول جزئها الأسطواني L وعمق السائل h مقاسا من القاع، حيث 0 ≤ h ≤ 2r، يكون الحجم المملوء:

V = L × [r² acos((r − h) ÷ r) − (r − h) × √(2rh − h²)]

استخدم الراديان لدالة جيب التمام العكسية ووحّد الوحدات. أضف الرأسين كلّا على حدة وفق هندستهما الحقيقية؛ لا تعتبرهما ضمنا طولا أسطوانيا إضافيا.

مثال حسابي. خذ أسطوانة أفقية قطرها الداخلي 2.0 m، أي r = 1.0 m، وطولها الأسطواني L = 5.0 m. عند عمق السائل h = 1.25 m:

r − h = −0.25 m;

acos(−0.25) = 1.8235 راديان؛

√(2rh − h²) = √0.9375 = 0.9682 m;

مساحة مقطع السائل = نحو 2.0655 m²؛

حجم الجزء الأسطواني = 5 × 2.0655 = 10.33 m³.

الخزان ممتلئ بنسبة 62.5% من حيث الارتفاع، لكن الجزء الأسطواني ممتلئ بنحو 65.7% حجما. وهذا الفرق هو سبب خطأ تحويل PLC الخطي من 4–20 mA إلى حجم لهذا الخزان.

للجزء الأسطواني وحده، ينتج الحساب الجدول المختصر التالي. يحتاج جدول السعة المستخدم في الإنتاج إلى تباعد أدق وإضافة تأثير الرؤوس والأجزاء الداخلية الشاغلة للحيز الفعلية.

تفسر القيم المقربة اختلاف النتيجة الحسابية قليلا في الرقم الأخير. احتفظ بالدقة الكاملة في الحساب وقرّب الجدول المنشور فقط.

حوّل المليمترات إلى عدم يقين في المخزون

قرب منتصف الأسطوانة الأفقية، تؤثر أخطاء المستوى الصغيرة كثيرا في الحجم لأن السطح عريض. حساسية الحجم الموضعية هي:

dV/dh = 2L√(2rh − h²)

عند نقطة المثال، تبلغ dV/dh نحو 9.68 m². لذلك يقابل فرق مستوى 10 mm نحو 0.0968 m³، أي 97 لترا، قبل تأثير الرؤوس. لا يعني هذا أن خطأ الرادار 97 لترا؛ بل إن أي خطأ مستوى، بما فيه خطأ المرجع أو الميل، يجب ضربه في هذه الحساسية الموضعية.

احسب الحساسية عند مستوى منخفض ومتوسط ومرتفع. وصف الخزان كله بقيمة واحدة «±X لتر» مضلل عندما يتغير المقطع.

أنشئ جدول السعة من الهندسة ثم تحقق منه

يعتمد خطأ الاستيفاء على تباعد نقاط التقسيم والانحناء. استخدم نقاطا أكثر قرب مناطق انحناء الوصل والرؤوس المقعرة والقيعان المخروطية وتغيرات القطر. قد يظل جدول من 20 نقطة متساوية التباعد ضعيفا عند الانتقالات.

لا تُخفِ الكثافة داخل جدول الحجم

يعطي تحويل المستوى إلى حجم قيمة حجمية. وتحويلها إلى كتلة يحتاج كثافة المنتج عند حالة محددة، وقد يحتاج المخزون عند الشروط القياسية تصحيحات للحرارة والضغط. افصل هذه الخطوات في الحساب وسجل التدقيق، وإلا بدا تغير الكثافة كأنه عطل مستوى وفقد المشغلون الثقة بمرسل سليم.

ما الذي يرفق بالاستفسار

يتضمن الطلب المفيد رسم الترتيب العام للخزان (GA) والأبعاد الداخلية ونوع الرأس ومرجع الفوهة ووحدات الحجم المطلوبة والميل والملحقات الداخلية ونطاق مستوى التشغيل، وهل الغرض بيان العملية أم المخزون أم التسليم التجاري. تتطلب تطبيقات التسليم التجاري والمترولوجيا القانونية الطرق والمعدات المعتمدة المناسبة؛ ولا يكفي حساب عام في نظام التحكم تلقائيا.

أسئلة عملية

س1. هل يستطيع مرسل راداري حساب الحجم مباشرة؟

يمكن لأنظمة كثيرة تخزين جدول تحويل خطي، لكن جودته تعتمد على الهندسة والمرجع. حدد هل الحساب في المرسل أم PLC أم برنامج المخزون لمنع تطبيقه مرتين.

س2. كم نقطة يحتاج جدول السعة؟

ما يكفي لإبقاء خطأ الاستيفاء دون سماحية المخزون في المشروع. حدد ذلك بالحساب، لا بعدد نقاط عام.

س3. هل يحتاج الخزان المائل جدولا جديدا؟

غالبا نعم، خصوصا عندما يكون الميل مؤثرا قياسا بالدقة المطلوبة أو عندما يعبر المستوى الرؤوس والانتقالات. موضع القياس مهم أيضا لأن المستوى ليس موحدا نسبة إلى مرجع مائل.

س4. لماذا يختلف الحجم الكلي عند المستوى المنخفض ويتفق عند الامتلاء؟

افحص هندسة القاع والأجزاء الداخلية الشاغلة للحيز وإزاحة الصفر والاستيفاء قرب القاع. توافق نقطة الامتلاء وحدها لا يثبت صحة بقية المنحنى.

أدلة تقنية ذات صلة

• كيف تحدد مواصفات مرسل المستوى الراداري: 14 حقلا تحسم عرض السعر
• إشارات خرج مرسل المستوى الراداري: اختيار الإشارة المناسبة

ناقش تطبيق القياس لديك مع METRAVON