التشفير وأجهزة الاستشعار

في موزعات الوقود الحديثة، تعد دقة القياس أحد المؤشرات الأساسية لقياس أداء المعدات. سواء كانت مضخة ذاتية التحضير أو مضخة وقود غاطسة، لا يمكن فصل جوهر نظام القياس الخاص بها عن مكونين رئيسيين: جهاز التشفير والمستشعر. إنها مثل 'عيون' و'أعصاب' موزع الوقود، حيث تراقب تدفق الوقود في الوقت الفعلي، وتحول الحركات الميكانيكية إلى إشارات كهربائية، مما يضمن أن تكون كل معاملة عادلة وشفافة وموثوقة.

ستقدم هذه المقالة بشكل منهجي المبادئ الأساسية لأجهزة التشفير وأجهزة الاستشعار، وأدوارها وأنواعها المحددة في موزعات الوقود، وتطبيقاتها في مكافحة الغش، وحماية البيئة، وجوانب أخرى.

1. ما هي أجهزة التشفير وأجهزة الاستشعار؟

(1) التشفير

جهاز التشفير هو جهاز يحول إشارات الدوران أو الإزاحة الميكانيكية إلى إشارات كهربائية. في موزعات الوقود، يتم تثبيته عادةً على عمود الإخراج لمقياس التدفق لاكتشاف زاوية الدوران أو عدد دورات مقياس التدفق، ومن ثم حساب حجم الزيت المتدفق من خلاله.

عندما يتدفق الزيت عبر مقياس التدفق، فإنه يقوم بتشغيل جهاز التشفير الرقمي لتوليد إشارة رقمية للعد. يقوم جهاز الكمبيوتر، وهو اللوحة الأم للتحكم، بجمع الإشارة وحسابها ومقارنتها مع معالج المراقبة الدقيق في الوقت الفعلي لضمان القياس الدقيق

عادةً ما تكون الإشارة الناتجة عن جهاز التشفير عبارة عن إشارة نبضية، حيث تمثل كل نبضة وحدة معينة من كمية الزيت (مثل 0.01 لتر). ومن خلال حساب عدد النبضات، يستطيع النظام حساب كمية الوقود المضافة بدقة.

(2) أجهزة الاستشعار

المستشعر هو جهاز يمكنه استشعار الكميات الفيزيائية مثل الموضع والضغط ودرجة الحرارة ومعدل التدفق وما إلى ذلك وتحويلها إلى إشارات كهربائية قابلة للاستخدام. بالإضافة إلى جهاز التشفير، هناك أجهزة استشعار متعددة تعمل معًا في موزع الوقود، مثل:

مستشعر مفتاح رفع المسدس: يكتشف ما إذا كان مسدس الزيت قد تم رفعه؛

مستشعر الضغط: يستخدم لمراقبة ضغط خط الأنابيب في أنظمة استعادة النفط والغاز؛

مستشعر تدفق الغاز: يراقب حجم الغاز العائد ويستخدم لحساب نسبة الغاز إلى السائل.

مستشعر درجة الحرارة: يراقب درجة حرارة الزيت ويساعد في تصحيح الحجم.

2. مبدأ عمل التشفير في موزع الوقود

(1) توليد الإشارة واكتسابها

عندما يتدفق الزيت عبر مقياس التدفق، فإنه يدفع المكبس الداخلي أو التوربين للدوران، ويدور المشفر وفقًا لذلك، مما يولد سلسلة من النبضات الكهربائية. يتم إرسال هذه النبضات إلى لوحة التحكم للعد والمعالجة بواسطة معالج القياس الدقيق.

(2) المقارنة في الوقت الحقيقي وتدابير مكافحة الغش

من أجل تحسين موثوقية القياس، عادة ما تكون موزعات الوقود مجهزة بمعالجات مراقبة دقيقة تعمل بشكل مستقل عن معالج القياس الدقيق، بينما تقوم أيضًا بجمع وحساب إشارات التشفير. يقوم الاثنان بمقارنة بيانات التزود بالوقود في الوقت الفعلي. بمجرد العثور على انحراف يتجاوز النطاق المسموح به، سيتم إيقاف تشغيل آلة التزود بالوقود على الفور وتحدث خطأ لمنع سلوك الغش.

(3) أنواع التشفير

وفقًا لنوع إشارة الخرج، يمكن تقسيم أجهزة التشفير إلى:

التشفير التزايدي: إخراج إشارات النبض، يجب حساب الإزاحة عن طريق العد؛

التشفير المطلق : يقوم بإخراج رمز موضع فريد دون الحاجة إلى معايرة متكررة.

في موزعات الوقود، تُستخدم أجهزة التشفير التزايدي عالية الدقة بشكل شائع نظرًا لبنيتها البسيطة وتكلفتها المنخفضة وموثوقيتها العالية.

3. تطبيقات متنوعة لأجهزة الاستشعار في موزعات الوقود

(1) أجهزة الاستشعار في نظام استخلاص النفط والغاز

لتلبية المتطلبات البيئية، تم تجهيز موزع الوقود بنظام مراقبة عبر الإنترنت لاستعادة النفط والغاز، والذي يستخدم أجهزة استشعار مختلفة:

مستشعر تدفق الغاز: مراقبة حجم النفط والغاز المسترد؛

مستشعر الضغط: يراقب ضغط خطوط أنابيب استعادة النفط والغاز.

إدخال إشارة التشفير: يستقبل نبضات التزود بالوقود ويحسب كمية التزود بالوقود.

تتم معالجة هذه البيانات بواسطة لوحة التحكم في نسبة الغاز إلى السائل لتحقيق الضبط التلقائي لنسبة الغاز إلى السائل، مما يضمن الامتثال للمعايير البيئية الوطنية (عادة ما تتطلب نسبة غاز إلى سائل بين 0.9 و1.3).

(2) مستشعر مفتاح رفع البندقية

يستخدم لاكتشاف ما إذا كان مسدس الزيت قد تم رفعه، مما يؤدي إلى قيام النظام بالتحضير للتزود بالوقود. إذا لم يتم الكشف عن إشارة رفع المسدس، فلن يبدأ النظام عملية التزود بالوقود لتجنب سوء التشغيل.

(3) مستشعر درجة الحرارة

على الرغم من عدم توضيحها بالتفصيل في الكتاب المدرسي، إلا أن درجة الحرارة لها تأثير كبير على حجم المنتجات النفطية. تم تجهيز بعض موزعات الوقود المتطورة بأجهزة استشعار لدرجة الحرارة لتعويض درجة الحرارة، مما يزيد من تحسين دقة القياس.

4. أعطال وصيانة أجهزة التشفير والحساسات

(1) الأخطاء الشائعة

خطأ في اتصال جهاز التشفير: إذا تم عرض رمز الخطأ '-62'، فهذا يشير إلى اتصال غير طبيعي بين جهاز التشفير واللوحة الأم؛

فشلت مصادقة جهاز التشفير: إذا تم عرض '-61'، فهذا يشير إلى أن جهاز التشفير لا يتطابق مع اللوحة الأم؛

غالبًا ما تنتج إشارات الاستشعار غير الطبيعية، مثل نسبة الغاز إلى السائل غير الطبيعية أو حجم الهواء الراجع الصفري، عن أخطاء في الأسلاك أو تلف الجهاز؛

فقدان النبض: يسبب قياسًا غير دقيق، عادةً بسبب خطوط الإشارة غير الدقيقة أو أجهزة التشفير التالفة.

(2) اقتراحات الصيانة

تحقق بانتظام مما إذا كانت أسلاك التشفير آمنة؛

قم بتنظيف مسبار المستشعر لتجنب التلوث بالزيت؛

استخدام أدوات متخصصة لمعايرة نظام نسبة الغاز إلى السائل؛

عند استبدال المكونات، انتبه إلى مطابقة إعدادات النموذج والوصلة.

5. أهمية أجهزة التشفير وأجهزة الاستشعار في 'المعيار الوطني الجديد'

وفقًا لـ GB/T9081-2023 وJJG443-2023، يؤكد المعيار الوطني الجديد لموزعات الوقود على ثلاث خصائص رئيسية: مكافحة الغش، وإمكانية التتبع، والتحقق عبر الإنترنت. تعتبر أجهزة التشفير وأجهزة الاستشعار هي الأساس لتحقيق هذه الوظائف:

مكافحة الغش: مقارنة بيانات التشفير في الوقت الحقيقي من خلال وحدات المعالجة المركزية المزدوجة لمنع التلاعب بالبيانات؛

إمكانية التتبع: تتمتع المكونات الرئيسية مثل أجهزة التشفير واللوحات الأم بمعرفات فريدة، مما يجعل العملية بأكملها قابلة للتتبع؛

التحقق عبر الإنترنت: يمكن للنظام التحقق من حالة المكونات مثل أجهزة التشفير وأجهزة الاستشعار في الوقت الفعلي، مما يضمن موثوقية البيانات.

6. الاستنتاج

على الرغم من صغر حجم أجهزة التشفير وأجهزة الاستشعار، إلا أنها لا غنى عنها في 'النهايات العصبية' و'أعضاء الإدراك' في موزعات الوقود. إنهم يحولون الحركة الميكانيكية إلى إشارات رقمية، مما يحقق الذكاء والدقة ومكافحة الغش لموزعات الوقود. ومع تطبيق المعيار الوطني الجديد والمتطلبات المتزايدة لاستخلاص النفط والغاز، سيصبح دورهم ذا أهمية متزايدة.

في المستقبل، مع تطور إنترنت الأشياء وتكنولوجيا الذكاء الاصطناعي، ستعمل أجهزة التشفير وأجهزة الاستشعار على دمج المزيد من الوظائف، مثل التشخيص الذاتي، والمعايرة عن بعد، والإنذار الذكي، وما إلى ذلك، مما يوفر المزيد من الراحة والضمانات الأمنية لتشغيل وإدارة محطة الوقود.