ĐO LƯU LƯỢNG CHẤT LỎNG, CHẤT KHÍ TRONG CÔNG NGHIỆP (P.2)
Ngày Đăng : 22/05/2019 - 2:44 PMĐO LƯU LƯỢNG CHẤT LỎNG, CHẤT KHÍ TRONG CÔNG NGHIỆP (P.2)
Xem lại phần 1 tại đây
- Cảm biến lưu lượng điện từ hoạt động dựa vào định luật điện từ Faraday và được dùng để đo dòng chảy của chất lỏng có tính dẫn điện. Hai cuộn dây điện từ để tạo ra từ trường (B) đủ mạnh cắt ngang mặt ống dẫn chất lỏng (hình 2). Theo định luật Faraday, khi chất lỏng chảy qua đường ống sẽ sinh ra một điện áp cảm ứng. Điện áp này được lấy ra bởi hai điện cực đặt ngang đường ống. Tốc độ của dòng chảy tỷ lệ trực tiếp với biên độ điện áp cảm ứng đo được.
- Cuộn dây tạo ra từ trường B có thể được kích hoạt bằng nguồn AC hoặc DC. Khi kích hoạt bằng nguồn AC - 50Hz, cuộn dây sẽ được kích thích bằng tín hiệu xoay chiều. Điều này có thuận lợi là dòng tiêu thụ nhỏ hơn so với việc kích hoạt bằng nguồn DC. Tuy nhiên phương pháp kích hoạt bằng nguồn AC nhạy cảm với nhiễu. Do đó, nó có thể gây ra sai số tín hiệu đo. Hơn nữa, sự trôi lệch điểm “không” thường là vấn đề lớn đối với hệ đo được cấp nguồn AC và không thể căn chỉnh được. Bởi vậy, phương pháp kích hoạt bằng nguồn xung DC cho cuộn dây từ trường là giải pháp mang lại hiệu quả cao. Nó giúp giảm dòng tiêu thụ và giảm nhẹ các vấn đề bất lợi gặp phải với nguồn AC.
- Đối với hệ thống lắp đặt cảm biến lưu lượng điện từ cần lưu ý đến các điểm sau:
- Chỉ có thể đo chất lỏng có khả năng dẫn điện;
- Sự chọn lựa các điện cực thay đổi tùy thuộc vào độ dẫn điện, cấu tạo đường ống và cách lắp đặt;
- Không có tổn hao trong hệ áp suất, nên cần lưu ý đến dải đo lưu lượng thấp;
- Rất thích hợp đo lưu lượng chất lỏng ăn mòn, dơ bẩn, đặc sệt như xi măng, thạch cao, … vì cảm biến đo loại này không có các bộ phận lắp đặt phía trong ống dẫn;
Độ chính xác cao, sai số ±1% dải chỉ thị lưu lượng; Giá thành cao hơn.
- Điện áp cảm ứng E=KDBv
- B - từ trường
- D - chiều dài chất dẫn điện (khoảng cách 2 điện cực đo điện áp cảm ứng),
- v - vận tốc dòng chảy
- K - hệ số
2. Cảm biến lưu lượng Coriolis
- Đây là nhóm cảm biến đo lưu lượng khá phổ biến. Chúng thực hiện đo trực tiếp lưu lượng khối lượng của dòng chất lỏng chảy qua ống dẫn. Sự lắp đặt có thể thực hiện bởi ống thẳng đơn, hay ống đôi có đoạn cong (hình 3). Cấu trúc của ống thẳng đơn thì dễ dàng khi chế tạo, lắp đặt và bảo trì - bảo dưỡng nhưng thiết bị đo loại này rất nhạy cảm với nhiễu và tác động bên ngoài. Cấu trúc của ống đôi cong cho phép loại bỏ được nhiễu tác động vào kết quả đo vì hai ống dẫn dòng chảy dao động ngược pha nhau nên sẽ triệt tiêu được nhiễu.
Hình 3: Cảm biến lưu lượng Coriolis ống đôi dạng cong Delta |
- Đối với cảm biến đo lưu lượng Coriolis, hai ống dẫn chất lỏng chảy qua được cho dao động ở tần số cộng hưởng đặc biệt bởi từ trường mạnh bên ngoài. Khi chất lỏng bắt đầu chảy qua các ống dẫn chất lỏng, nó tạo ra lực Coriolis. Dao động rung của các ống dẫn cùng với chuyển động thẳng của chất lỏng, tạo ra hiện tượng xoắn trên các ống dẫn này. Hiện tượng xoắn này là do tác động của lực Coriolis ở hướng đối nghịch với hướng bên kia của các ống dẫn và sự cản trở của chất lỏng chảy trong ống dẫn đến phương chuyển động thẳng đứng. Các sensor điện cực đặt cả phía dòng chảy vào (Inlet pickoff) và phía dòng chảy ra trên thành ống để xác định sai lệch thời gian về sự dịch pha (Δt) của tín hiệu vào (Inlet pickoff signal) và tín hiệu ra (Outlet pickup signal). Sự dịch pha này (Δt) được dùng để xác định trực tiếp lưu tốc khối lượng dòng chảy qua ống. Hình 4 minh họa hoạt động của cảm biến lưu lượng Coriolis khi chất lỏng đứng im (No flow) và chất lỏng di chuyển (Flow).
Cảm biến lưu lượng Coriolis có đặc tính sau:
- Đo trực tiếp lưu tốc khối lượng, loại bỏ ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất, hình dạng dòng chảy đến phép đo;
- Độ chính xác cao;
- Cảm biến đo cho phép mô phỏng quá trình đo lưu lượng và tỷ trọng bởi vì tần số dao động cơ bản của ống phụ thuộc vào tỷ trọng chất lỏng chảy qua ống;
- Không đo được lưu lượng chất lỏng dạng đặc biệt (ví dụ như chất lỏng với chất khí hay hạt rắn; chất khí với chất lỏng có bọt; …) bởi vì các hạt/vật chất đặc biệt này làm giảm sự dao động của ống dẫn, gây ra sai số phép đo.
- Cảm biến lưu lượng siêu âm dựa vào hiệu ứng Doppler được thể hiện trên hình 5. Cảm biến này bao gồm bộ phát và bộ thu. Bộ phát thực hiện lan truyền sóng siêu âm với tần số f1=0.5-10MHz vào trong chất lỏng với vận tốc là v. Giả sử rằng hạt vật chất hoặc các bọt trong chất lỏng di chuyển với cùng vận tốc. Những hạt vật chất này phản xạ sóng lan truyền đến bộ thu với một tần số f2. Sai lêch giữa tần số phát ra và tần số thu về của sóng cao tần được dùng để đo vận tốc dòng chảy. Bởi vì loại cảm biến lưu lượng siêu âm này yêu cầu hiệu quả phản xạ của hạt vật chất trong chất lỏng, nên nó không làm việc được với các chất lỏng một pha, tinh khiết.
- Cảm biến siêu âm xuyên thẳng (transit-time). Cảm biến loại này (hình 6) có thể cho phép đo lưu lượng đối với chất lỏng/khí rất sạch (không lẫn tạp chất). Cấu tạo của nó bao gồm một cặp thiết bị biến đổi sóng siêu âm lắp dọc hai bên thành ống dẫn dòng chảy, đồng thời làm với trục của dòng chảy một góc xác định trước. Mỗi thiết bị biến đổi bao gồm bộ thu và bộ phát, chúng phát và nhận tín hiệu chéo nhau (thiết bị này phát thì thiết bị kia thu). Dòng chảy trong ống gây ra sự sai lệch thời gian của chùm sóng siêu âm khi di chuyển ngược dòng và xuôi dòng chảy. Đo giá trị sai lệch về thời gian của chùm sóng xuyên qua dòng chảy này cho phép ta xác định vận tốc dòng chảy. Sự sai lệch thời gian này vô cùng nhỏ (nano-giây), do đó cần phải dùng thiết bị điện từ, điện tử có độ chính xác cao để thực hiện phép đo, hoặc tiến hành đo trực tiếp thời gian này.
- Lưu lượng thể tích Q=KΔ(f1,f2)
- f1 - tần số sóng phát
- f2 - tần số sóng thu về
- K - hệ số, phụ thuộc góc tới/phản xạ, vị trí vật chất phản xạ, mặt cắt ngang
Khi lắp đặt cảm biến siêu âm, cần lưu ý đến các điểm sau:
- Cảm biến lưu lượng dựa vào hiệu ứng Doppler không đắt;
- Cảm biến lưu lượng xuyên thẳng đưa ra kỹ thuật đo chất lỏng không dẫn điện và ăn mòn;
- Cảm biến lưu lượng siêu âm lắp đặt gá, kẹp vào đường ống hiện tại, cho phép không cần cắt bỏ hoặc phá hủy một phần đường ống, loại bỏ đến tổi thiểu sự tác động con người đến chất lỏng độc hại và giảm sự bụi bẩn cho hệ thống;
- Không có thành phần lắp đặt trong ống, không làm giảm áp lực;
- Điểm nổi bật của cảm biến siêu âm là kết quả phép đo độc lập với hình dạng dòng chảy;
- Giá thành đắt và dòng chảy cần được điền đầy ống.
- Lưu lượng thể tích Q=K(t1-t2)/(t1t2),
- t1 - thời gian sóng xuyên qua dòng chảy xuôi dòng
- t2 - thời gian sóng xuyên qua dòng chảy ngược dòng
- K - hằng số, phụ thuộc chiều dài đường âm thanh, tỉ số giữa trục và đường tâm, hình dạng dòng chảy, mặt cắt ngang.
Xem lại phần 1 tại đây
HTD AUTOMATION chuyên cung cấp thiết bị nhập khẩu chính hãng , có đầy đủ CO/CQ , giá tốt nhất thị trường. Với sự tư vấn và hỗ trợ của đội ngũ Kỹ Sư dày dặn kinh nghiệm trong lĩnh vực tự động hoá sẽ mang đến sự trải nghiệm hài lòng cho Quý Doanh Nghiệp về sản phẩm và dịch vụ của chúng tôi !
Hãy liên hệ ngay với chúng tôi - HTD Automation
Hotline: 091 194 2568
Email: sales@htdengineering.com
CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HTD
CHUYÊN GIA ĐO LƯỜNG - ĐIỀU KHIỂN - QUAN TRẮC - CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC
Rất hân hạnh được phục vụ quý khách hàng!