مواقع تطبيق عدادات التدفق للسفن البحرية

في تشغيل السفن البحرية، تعد عدادات التدفق أجهزة مراقبة رئيسية تضمن التشغيل المستقر للأنظمة، والامتثال للمعايير الخاصة بالانبعاثات، والتحكم في التكاليف. وتشمل تطبيقاتها الأنظمة الأساسية مثل الطاقة والدفع والتحكّم في المعيار ومكافحة الحرائق. وتفرض الظروف التشغيلية المختلفة لهذه الأنظمة متطلبات محددة على اختيار نوع عداد التدفق وموقع التركيب. ويستعرض هذا المقال بشكل منهجي مواقع استخدام عدادات التدفق في مختلف المجالات الأساسية للسفينة، مع شرح لقيمتها بالارتباط مع المعايير الصناعية والظروف التشغيلية الفعلية، مما يوفر مرجعًا لتشغيل السفينة وصيانتها واختيار المعدات.

1. نظام الطاقة الأساسي: المنطقة الأساسية لمراقبة التدفق في دائرة الوحدة الرئيسية.

باعتباره "القلب النابض بالطاقة" للسفينة، يعتمد المحرك الرئيسي على مراقبة دقيقة لتدفق الوسائط لتزويد الوقود، وحماية التزييت، والتحكم في درجة الحرارة لمنع الأعطال مثل فقدان القدرة والتآكل المكونات الناتج عن توريد غير طبيعي للوسائط. فيما يلي المواقع الأساسية لعدادات التدفق في الدوائر المرتبطة بالمحرك الرئيسي:

1.1 الدائرة الرئيسية لتزويد الوقود للمحرك : تشمل نقاط التركيب الرئيسية الخط الرئيسي من مخرج خزان الوقود إلى مضخة وقود المحرك الرئيسي، ومدخل وخرج فلتر الوقود، ومدخل مضخة حقن الوقود. يجب اختيار عداد تدفق وقود يتوافق مع "الاشتراطات الفنية لنظام إعادة التزود بالوقود باستخدام عداد تدفق كتلي كوريوليس البحري" في هذا الموقع. وتشمل وظيفته الأساسية رصد معدل تدفق الوقود المُزوَّد بشكل آني، لضمان توزيع الوقود بالتساوي على كل الأسطوانات، وتوفير بيانات دقيقة لإحصاءات استهلاك الوقود وحسابات الكفاءة الحصانية. ويؤدي هذا الرصد إلى تجنب انخفاض قدرة المحرك الرئيسي الناتج عن عدم كفاية إمداد الوقود، أو هدر الوقود والانبعاثات الزائدة الناتجة عن الإفراط في الإمداد.

1.2 دائرة تزييت المحرك الرئيسي الدورانية : ويشمل هذا مضخة زيت التزييت، ومدخل ومخرج مبرد زيت التزييت، ومدخل ومخرج فلتر زيت التزييت، والأنابيب الفرعية عند كل نقطة تزييت في المحرك الرئيسي. ويُستخدم عداد تدفق زيت التزييت لمراقبة معدل تدفق زيت التزييت الدائري، مما يضمن تزييت كافٍ للمكونات المتحركة الرئيسية مثل عمود المرفق، والأعمدة المرفقة، وبطانات الأسطوانات في المحرك الرئيسي، ومنع تلفها نتيجة الاحتكاك الجاف بسبب نقص تدفق زيت التزييت. علاوةً على ذلك، يمكن أن تساعد التغيرات في معدل التدفق في التنبؤ بمشاكل مثل انسداد خطوط زيت التزييت أو عطل مضخة الزيت.

1.3 دائرة ماء تبريد المحرك الرئيسي : يتم تقسيم النظام إلى دائرة تبريد بالماء العذب ودائرة تبريد بماء البحر. في دائرة التبريد بالماء العذب، يتم تركيب عدادات تدفق كهرومغناطيسية عند مخرج مضخة الماء العذب، وعند مدخل ومخرج دارة تبريد بطانة أسطوانة المحرك الرئيسي، وعند مدخل ومخرج دارة تبريد الماء للمبرد البيني. وفي دائرة تبريد ماء البحر، يتم تركيبها عند مخرج مضخة ماء البحر، وعند المدخل والمخرج من جهة ماء البحر لمبرد الماء العذب، وعند المدخل والمخرج من جهة ماء البحر لمبرد زيت التشحيم. وتتمثل وظيفتها في مراقبة سرعة تدفق الماء للتبريد ومعدل التدفق، وضمان التحكم بدرجة حرارة كل مكون من مكونات المحرك الرئيسي ضمن مدى معقول، ومنع ارتفاع درجة حرارة المحرك الرئيسي بسبب نقص تدفق التبريد، والكشف الفوري على أعطال مثل تسرب أنابيب التبريد أو انسداد في المبادل الحراري.

2. نظام الدفع: مراقبة التشحيم والتبريد لضمان إنتاج الدفع.

يحدد نظام الدفع بشكل مباشر سرعة السفينة ودفعها، كما تؤثر تزليق وتبريد المكونات الأساسية (مثل عمود الدفة، ونظام الدفع بالجرافة المائية) تأثيرًا مباشرًا على الاستقرار التشغيلي. ويتمحور استخدام عدادات التدفق في هذا النظام حول التحكم بتدفق وسائط التزليق والتبريد، وبشكل خاص في المواقع التالية:

2.1 دائرة تزليق وتبريد عمود الدفة : في نظام تزليق الأنبوب الخلفي لعمود الدفة، يتم تركيب عداد تدفق زيت لمراقبة تدفق الزيت المزلق، للتأكد من وجود تزليق كافٍ بين العمود الخلفي والمحمل، ومنع تآكل العمود أو انسداده؛ وإذا تم استخدام أنبوب خلفي مبرد بالماء، فيجب أيضًا تركيب عدادات تدفق عند مدخل ومخرج ماء التبريد لضمان فعالية التبريد.

2.2 دائرة نظام الدفع بالجرافة المائية: بالنسبة للسفن ذات الدفع بالجرافة المائية، تُركَّب عدادات التدفق عند مدخل مضخة الدفع بالحزمة المائية، أو مخرج الفوهة، أو دائرة ماء التبريد لمراقبة معدل تدفق المدخل، وتدفق الحزمة، وسرعة ماء التبريد، مما يضمن استقرار إخراج الدفع ومنع حدوث ظاهرة التجويف في مضخة الدفع أو ارتفاع حرارة المكونات بسبب تدفق غير طبيعي.

3. نظام الطاقة المساعد: ضمان التشغيل المستقر للوحدة المساعدة (المولد).

يُعد المحرك المساعد (مولد الديزل) القلب النابض لتزويد السفينة بالطاقة، ويؤثر استقرار تشغيله بشكل مباشر على التشغيل الطبيعي لجميع المعدات الكهربائية aboard السفينة. وبشكل مشابه للمحرك الرئيسي، تتمركز مراقبة التدفق في المحرك المساعد حول إمداد الوقود، ودورة زيت التزييت، ودوائر التبريد. أما المواقع والوظائف الرئيسية فهي كما يلي:

3.1 دائرة إمداد وقود المحرك المساعد : يتم توصيل خط أنابيب من خزان الوقود إلى مضخة وقود المحرك المساعد، وتُركَّب عدادات قياس تدفق الوقود عند مدخل وخرج مرشح الوقود لمراقبة استهلاك الوقود وتدفق التغذية الخاص بالمحرك المساعد، وضمان إنتاج مستقر للطاقة من المحرك المساعد، وتوفير بيانات لإحصائيات استهلاك الطاقة الإجمالية للسفينة.

3.2 حلقة تزييت الزيت الدوارة للمحرك المساعد : يتم تركيب عدادات لقياس تدفق زيت التزييت عند مخرج مضخة زيت التزييت، ومدخل وخرج مبرد زيت التزييت والمرشح، وذلك لضمان تزييت كافٍ لجميع الأجزاء المتحركة في المحرك المساعد والتنبؤ بحدوث أعطال في نظام زيت التزييت.

3.3 دائرة تبريد المحرك المساعد : يتم تركيب عدادات قياس تدفق في دائرة تبريد المياه العذبة، ومخرج مضخة المياه العذبة، والمبرد البيني، ومدخل وخرج ماء تبريد بطانة الأسطوانة، وفي دائرة تبريد مياه البحر، ومخرج مضخة مياه البحر، وجانب مياه البحر لمدخل وخرج المبادل الحراري، وذلك لمراقبة تدفق التبريد ومنع ارتفاع درجة حرارة المحرك المساعد.

4. نظام مياه الصرف: التحكم في التدفق لتفريغ المياه المطابق للمعايير واستقرار الملاحة

تضمن أنظمة مياه الصرف السلامة الملاحية من خلال تنظيم غاطس السفينة وطافوتها، وتؤدي دورًا حيويًا، خاصة في ظروف عدم التحميل والتحميل الجزئي. ووفقًا لمتطلبات الامتثال لاتفاقية المنظمة البحرية الدولية (IMO) لإدارة مياه الصرف، يتم تركيب عدادات التدفق بشكل أساسي في المواقع التالية:

4.1 خطوط أنابيب مدخل ومخرج مضخة مياه الصرف : لمراقبة تدفق حقن وتفريغ مياه الصرف، والتحكم بدقة في كمية المياه التي تُحقن أو تُفرغ من كل خزان للصرف، وتجنب ميلان السفينة وعدم كفاية الاستقرار الناتج عن ضبط غير سليم لمياه الصرف، وفي الوقت نفسه يمكن استخدام بيانات التدفق لتقييم حالة عمل مضخة الصرف وما إذا كانت هناك انسدادات أو تسربات في خط الأنابيب.

4.2 أنابيب نظام معالجة مياه الصرف : وفقًا لمتطلبات اتفاقية المنظمة البحرية الدولية (IMO) لإدارة مياه الصابورة، يجب تجهيز السفن بنظام لمعالجة مياه الصابورة. ويجب تركيب عدادات تدفق عند المدخل والمخرج ومنفذ التصريف للنظام المعالج لمراقبة تدفق المياه أثناء عملية المعالجة، وضمان تشغيل النظام وفقًا للمعايير المصممة، والتأكد من أن تصريف مياه الصابورة يتوافق مع المواصفات القياسية، وتجنب تلوث البيئة البحرية.

5. نظام الحماية من الحرائق: مراقبة وضمان توريد الوسائط خلال حالات الطوارئ.

تنقسم أنظمة إخماد الحرائق في السفن إلى عدة أنظمة فرعية، منها إخماد الحريق بالماء وإخماد الحريق بالرغوة. في حالات الطوارئ الناتجة عن نشوب حريق، فإن مدى كفاية توفر وسيلة إخماد الحريق يحدد بشكل مباشر فعالية إطفاء الحريق. والدور الأساسي لعداد التدفق في هذا النظام هو مراقبة معدل تدفق الوسيط، للتأكد من تلبية احتياجات إخماد الحريق في المناطق المختلفة. وتشمل مواقع التطبيق المحددة ما يلي:

5.1 الأنبوب الرئيسي لمخرج مضخة الحريق والأنابيب الفرعية : تثبيت عدادات تدفق مياه الحريق لمراقبة تدفق مياه الإطفاء، وضمان تلبية احتياجات إخماد الحريق في المناطق المختلفة (مثل غرفة المحرك، خليج الشحن، سطح السفينة، إلخ). وفي الوقت نفسه، يمكن استخدام تغيرات معدل التدفق لتحديد ما إذا كان خط الحريق غير مسدود، وما إذا كانت مضخة الحريق تعمل بشكل صحيح.

5.2 أنابيب نظام إطفاء الحريق بالرغوة: تثبيت عدادات التدفق عند مخرج خزان سائل الرغوة ومدخل وخرج خالط الرغوة لمراقبة معدل تدفق سائل الرغوة ونسبة خلط خليط الرغوة، لضمان فعالية إطفاء الحرائق بالرغوة وتجنب فشل الإطفاء بسبب نقص تدفق سائل الرغوة أو نسبة الخلط غير السليمة.

6. أنظمة المياه المنزلية والشرب: إدارة الموارد ومراقبة الانبعاثات البيئية

النظام المنزلي ونظام مياه الشرب مرتبطان مباشرة بظروف المعيشة لأفراد الطاقم والامتثال للبيئة البحرية. وتُستخدم عدادات التدفق التوربينية بشكل رئيسي لمراقبة التدفق في إنتاج المياه العذبة، وتزويد مياه الشرب، وتصريف مياه الصرف لتحقيق إدارة عقلانية للموارد والتفريغ المطابق للمواصفات. الموقع المحدد:

6.1 أنابيب المدخل والمخرج لجهاز تحلية المياه: تُركَّب عدادات التدفق التوربينية عند مدخل المياه المالحة وخرج المياه العذبة لجهاز تحلية مياه البحر على السفينة لمراقبة حجم معالجة المياه المالحة وإنتاج المياه العذبة، وتقييم كفاءة تشغيل جهاز التحلية، وضمان تلبية إنتاج المياه العذبة لاحتياجات الطاقم من المياه للشرب والاستخدام اليومي.

6.2 مخرج خزان تخزين المياه الصالحة للشرب وخط أنابيب التوزيع : تثبيت عدادات تدفق للمياه الصالحة للشرب لمراقبة تدفق التزويد والاستهلاك، وتسهيل إدارة الموارد المائية، وتجنب الهدر، والكشف الفوري عن تسرب في خطوط أنابيب توزيع المياه.

6.3 أنابيب نظام معالجة الصرف الصحي المنزلي : تُركَّب عدادات التدفق الكهرومغناطيسية عند مخرج خزان جمع مياه الصرف الصحي، وعند مدخل ومخرج جهاز معالجة مياه الصرف الصحي، وعند نقطة التصريف، لمراقبة معدل تدفق المياه المعالجة ومعدل تصريف مياه الصرف، وبهذا تُضمن عملية تشغيل نظام معالجة مياه الصرف وفق المواصفات، وأن تكون مياه الصرف المُصرَّفة مطابقة لمعايير حماية البيئة البحرية.

7. أنظمة مساعدة أخرى: مراقبة التكيف المروري بوظائف محددة

بالإضافة إلى الأنظمة الأساسية، يجب تجهيز أنظمة مساعدة مثل تكييف السفن والبخار والغاز الخامل بعدادات تدفق وفقًا لمتطلبات الوظيفة، لضمان تنفيذ الوظائف المحددة بشكل مستقر. وتتمثل التطبيقات المحددة فيما يلي:

7.1 نظام تكييف الهواء والتهوية: تركيب عدادات تدفق عند مخارج المضخات في دائرة ماء التبريد الخاصة بنظام تكييف الهواء ودائرة الماء المبرد، وكذلك عند مدخل ومخرج مبادل الحرارة لمراقبة معدل تدفق الماء المبرد/المتبريد ومعدل التدفق، وضمان تأثير التبريد/التسخين لنظام تكييف الهواء، وتجنب انخفاض كفاءة مبادل الحرارة أو تلف المعدات الناتج عن تدفق غير طبيعي.

7.2 نظام البخار (السفن التجارية/السفن السياحية، إلخ): بالنسبة للسفن المجهزة ببويلرات بخارية، تُثبت عدادات التدفق في أنابيب تغذية البويلر بالماء وأنابيب خروج البخار لمراقبة تغذية البويلر بالماء وخروج البخار، وضمان استقرار مستوى الماء في البويلر وتوفر إمداد كافٍ من البخار، وتوفير بيانات لحساب كفاءة البويلر.

7.3 نظام الغاز الخامل (للناقلات) : يتم استخدام نظام الغاز الخامل في الناقلة لملء خزانات النفط الخام بالغاز الخامل لمنع انفجار الغازات القابلة للاشتعال داخل الخزانات. وتُركَّب عدادات التدفق عند مخرج مولد الغاز الخامل وخط نقل الغاز الخامل لمراقبة تدفق إمداد الغاز الخامل وضمان أن تركيز الغاز الخامل في الخزانات يتوافق مع المعايير الأمنية.

تلخيص

يركز قياس تدفق العدادات على السفن البحرية على "استقرار الطاقة، وسلامة الملاحة، والامتثال البيئي، والتشغيل والصيانة الفعّالة"، ويغطي خطوط الأنابيب الحرجة في جميع مراحل سلسلة التوريد، من المعدات الأساسية للطاقة إلى الأنظمة المساعدة الخاصة بالحياة. وبجمع معايير الصناعة مع الظروف التشغيلية الفعلية، يتطلب اختيار عدادات التدفق لمواقع مختلفة النظر بعناية في خصائص الوسيط (مثل زيت الوقود، وزيت التزييت، ومياه البحر، إلخ)، وظروف الضغط ودرجة الحرارة، ومتطلبات الدقة، والبيئة المحيطة بالتركيب. على سبيل المثال، يُفضّل استخدام عدادات التدفق الكتلي من نوع كوريوليس أو عدادات التدفق التوربينية لقياس زيت الوقود؛ بينما تكون عدادات التدفق الكهرومغناطيسية مناسبة للوسائط الموصلة التي تحتوي على شوائب أو لمياه البحر؛ ويمكن استخدام عدادات التدفق فوق الصوتية للأنابيب ذات القطر الكبير. إن الموقع المناسب لتركيب العداد واختيار نوع عداد التدفق لهما أهمية بالغة لضمان تشغيل السفينة بأمان وكفاءة طوال دورة حياتها الكاملة.