Các loại cảm biến lưu lượng

BẢO TRÌ CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Vinamain.com ----- ˜ - & - ™----- CÁC LOẠI CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG Tháng 08-2010 Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 2 1. CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG 1.1. Vận tốc dòng chảy và lưu lượng Nhiều dụng cụ đo đã được phát triển để đo lưu lượng; nó là một trong những chủ đề phức tạp nhất trong điều khiển quá trình. Trong mục này, chúng ta tìm hiểu những ví dụ về các cảm biến lưu lượng sử dụng các nguyên lý sau đây: § Áp suất sai lệch (chênh áp - Differential Pressure) § Tạo độ xoáy (Vortex/Swir generation) § Từ trường (Electromagnetic) § Thế chỗ (Positive displacement) § Tua bin § Cảm biến khối lượng (Mass) § Nhiệt Một trong những công dụng phổ biến nhất của cảm biến lưu lượng là xác định lưu lượng của vật liệu qua đường ống với kích thước biết trước. Nhớ rằng lưu lượng là lượng chất lỏng, chất dạng vữa, khí hoặc thậm chí cả chất rắn dạng bột đi qua trong một khoảng thời gian xác định. Máy đo lưu lượng có thể đo: 1. Lưu lượng thể tích – là thể tích trên một đơn vị thời gian như gallons trên phút (gal/min, gpm) hoặc feet khối trên phút (ft3/min) 2. Lưu lượng khối lượng - là khối lượng trên một đơn vị thời gian như pounds trên giây (lb/sec) hoặc pounds trên phút (lb/min) 3. Vận tốc dòng chảy – là khoảng cách trên một đơn vị thời gian như feet trên phút (ft/min) Mối quan hệ cơ bản giữa lưu lượng và vận tốc là: Lưu lượng thể tích = Vận tốc x diện tích tiết diện ngang của đường ống Trong hình 1, chúng ta thấy đường kính của hai ống có kích thước khác nhau ảnh hưởng như thế nào đến vận tốc dòng chảy khi xét cùng lưu lượng. Các loại cảm biến lưu lượng Bảo trì công nghiệp Việt Nam 1.2. Các yếu tố xem xét Mối quan hệ giữa áp suất và vận tốc Tổng năng lượng của bất cứ dòng ch suất, vận tốc và độ cao. Số lượng của mỗi th lượng vẫn không đổi trừ khi năng l nước khi nằm trên đỉnh của tòa nhà v cao lớn. Nếu nó bị đổ ra ngoài, ch Khi nó chạm vào đất, nó không c vào mặt đất do năng lượng của vận tốc đ được truyền tới đất, nước thực chất không c Dòng chất lỏng chảy qua đường ống tác động cũng giống nh tích cho trước được cho qua một đ vì chất lỏng đã trao đổi năng lượng của áp suất cho năng l Nếu lưu lượng thể tích duy trì không với tốc độ nhanh nhất. Độ nhớt, khối lượng riêng và ma sát là nh loại cảm biến lưu lượng sao cho nó thật ph sát nội trong bản thân vật chất, nó có ảnh h chảy trong đường ống. Độ nhớt c Hình 1 ất lỏng nào cũng được tạo nên từ 3 th ành phần có thể thay đổi, nhưng t ượng bị lấy đi hay thêm vào chất lỏng. Ví dụ, một tách ẫn không có áp suất hoặc vận tốc, nh ất lỏng sẽ trao đổi năng lượng của độ cao cho vận tốc. òn vận tốc hoặc độ cao nhưng nó tác động một lực lớn ã chuyển đổi thành áp suất. Khi lực va chạm đ òn năng lượng nữa. ư thế. Nếu một l ường ống nhỏ hơn, vận tốc sẽ tăng lên và áp su ượng của vận tốc. đổi, áp suất sẽ thấp hơn ở nơi chất lỏng di chuyển Hình 2 ững yếu tố quan trọng phải xem xét khi chọn ù hợp với quá trình đã xác định. Độ nhớt l ưởng đến sự chuyển động của vật chất khi àng cao thì lực cản dòng chảy càng lớn. Mật ong l Vinamain.com Page 3 ành phần: áp ổng năng ưng nó có độ ã ưu lượng thể ất giảm à ma à một Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 4 ví dụ về chất lỏng có độ nhớt cao. Nó không chảy dễ dàng như sữa khi mà độ nhớt của sữa thấp. Khối lượng riêng là khối lượng trên một đơn vị thể tích vật liệu. Ví dụ về đơn vị khối lượng riêng là pounds trên foot khối (lb/ft3) hoặc pounds trên gallon (lb/gallon) hoặc gam trên centimet khối (g/cm3). Khối lượng riêng của khí tùy thuộc vào thành phần cấu tạo, nhiệt độ và áp suất của nó. Bởi vì chất lỏng thì không chịu nén như chất khí, khối lượng riêng của chất lỏng là một hàm số của thành phần cấu tạo và nhiệt độ của nó. Chất lỏng nặng hơn sẽ khó đẩy hơn và sẽ chảy chậm hơn khi cùng chịu một lực tác dụng (áp suất đặt lên tiết diện ngang của đường ống) so với chất lỏng nhẹ hơn. Biết được lưu lượng chính xác chỉ khi loại chất lỏng, nhiệt độ, áp suất và lưu lượng cho quá trình phù hợp với đặc tính kỹ thuật được thiết kế của cảm biến. Khi vật liệu quá trình, lưu lượng hoặc các điều kiện nằm ngoài dải đo đã xác định, cần thiết phải hiệu chuẩn lại cảm biến hoặc thay đổi cảm biến bằng một loại khác phù hợp với điều kiện hiện tại. Khối lượng riêng được sử dụng để chuyển đổi giữa lưu lượng thể tích và lưu lượng khối lượng. Ví dụ, đối với dầu: Lưu lượng thể tích x khối lượng riêng = Lưu lượng khối lượng Ví dụ: 5 gpm x 7.2lb/gal = 36 lb/min Ma sát Cùng với ma sát nội liên quan đến độ nhớt, ma sát cũng là sự cản trở đối với dòng chảy của vật chất do sự tiếp xúc của dòng chảy với thành ống hoặc do sự tắc nghẽn. Ống càng nhám hoặc số lượng các đoạn khúc khuỷu, các van, các đầu nối càng nhiều thì ma sát càng lớn. Ma sát xảy ra khi vật liệu chảy qua đường ống dẫn đến sự mất mát áp suất hệ thống vĩnh viễn và tạo thành nhiệt. Trong khi sự tổn thất áp suất thường là hiển nhiên, bất kỳ sự thay đổi nhiệt độ nào đều không đáng kể so với các nguồn nhiệt khác. Các dạng dòng chảy Khối lượng riêng, ma sát và độ nhớt có thể ảnh hưởng đến dạng dòng chảy trong ống. Dạng dòng chảy có thể đoán trước bằng toán học từ đường kính ống, vận tốc dòng chảy, khối lượng riêng và độ nhớt. Hình 3 minh họa các ví dụ về 3 loại dòng chảy cơ bản. Các ví dụ này là cùng một lưu lượng, chỉ khác nhau về các yếu tố khác của dòng chảy. Hầu hết các thiết kế cảm biến lưu lượng dựa vào dòng chảy hỗn loạn đồng nhất cho các phép đo chính xác. Các loại cảm biến lưu lượng Bảo trì công nghiệp Việt Nam Bạn nhận thấy rằng, dòng chảy qua đ phạm vi của tài liệu này, như là: § Chỗ uốn cong của ống § Góc tạo bởi đường ống so với ph § Khoảng cách di chuyển § Khả năng chịu nén của khí Hầu hết các thiết kế cảm biến lưu lư đo lưu lượng thể tích. Để tránh d một “meter run” của đường ống thẳng không gây tắc nghẽn d cảm biến để tạo một dòng chảy t có đường kính 20-25 phía trước cảm biến v một số trường hợp, những mãnh kim lo dòng để đảm bảo có dòng chảy đồng nhất. Nếu không có đ chính xác của cảm biến lưu lượng sẽ bị ảnh h 1.3. Áp suất sai lệch Kiểu cảm biến lưu lượng được sử dụng phổ biến nhất l một đoạn ống thu hẹp. Bởi vì lượng lớn thông tin v kiểu dựa vào sự thu hẹp đường ống n dụng chính xác. Các ống “venturi”, các tấm “orifice” v áp thường được đặt trong đường ống quá tr chênh lệch áp suất mà có thể dễ d số ưu điểm của phương pháp này là: Hình 3 ường ống bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác ngo ương ngang ợng đều giả sử là dòng chảy hỗn loạn đồng nhất để òng chảy hỗn loạn không đồng nhất, thường phải lắp đặt òng chảy phía tr ương đối đồng nhất. Thường sử dụng đường ống thẳng à đường kính 5-10 phía sau cảm biến. Trong ại mỏng được lắp đặt bên trong ống song song với ược dòng chảy đồng nhất, độ ưởng. à dựa vào phép đo áp su à các thí nghiệm sẵn có, các cảm biến ày cho kết quả có độ chính xác cao k à các “nozzle” là những ví dụ về các thiết bị giảm ình để đo lưu lượng. Cả ba đều tạo n àng đo được và từ đó tính được lưu lượng thể tích. Một Vinamain.com Page 5 ài ước và sau ất rơi trên hi được sử ên một Các loại cảm biến lưu lượng Bảo trì công nghiệp Việt Nam § Giá thành tương đối thấp § Dễ lắp đặt và thay thế § Không có bộ phận chuyển động § Thích hợp với nhiều loại vật liệu, dải nhiệt độ v Hình 4a là một ống venturi. Hình 4b qua một ống venturi. Các cảm biến hoạt động dựa vào s lưu lượng thể tích không đổi bị buộc đi qua một v sẽ tăng lên để đảm bảo cùng m gian. Sự thay đổi về vận tốc làm gi trên mỗi phía của vùng giới hạn có thể đo đ thiết bị cảm biến áp suất chênh l hạn, và cái còn lại được đặt nơi d chảy qua vùng giới hạn có thể đ à áp suất hoạt động rộng. cho thấy làm thế nào mà một chất lỏng di chuyển Hình 4a Hình 4b ự giới hạn sử dụng một yếu tố đó là khi ch ùng giới hạn, vận tốc dòng ch ột lượng chất lỏng đi qua trong cùng một khoảng thời ảm áp suất tĩnh nơi mà dòng chảy tăng tốc. Áp suất ược nhờ sử dụng đồng hồ đo áp suất hoặc ệch. Một đồng hồ áp suất được đặt phía trư òng chảy hẹp nhất và có vận tốc cao nhất. Vận tốc d ược tính toán từ việc đo áp suất chênh lệch nếu đặc tính Vinamain.com Page 6 ất lỏng có ảy khi đó ớc vùng giới òng Các loại cảm biến lưu lượng Bảo trì công nghiệp Việt Nam của vật chất chảy qua ống là biết tr lệch áp suất tăng 4 lần. Quan hệ áp suất l Các tấm “orifice” là thiết bị giới hạn đ đặt trong dòng chảy quá trình gi đứng. Hình 5 là một ví dụ về một tấm “orifice” ti qua tấm “orifice” có lỗ hở 1,345 inch. Phía vào của tấm “orifice” thường đ vào có thể được nhận dạng bằng xiên là phía ngõ ra. Nếu lỗ khoan không có cạnh xi “orifice” dùng cho ống có kích th ước. Mỗi khi dòng chất lỏng tăng gấp đôi, đ ưu lượng này là một hàm căn bậc hai. ược sử dụng phổ biến nhất. Tấm “orificie” đ ữa hai mặt bích nằm trên các ống nằm ngang hay thẳ êu biểu. Dòng chảy bị giới hạn khi đi Hình 5 ược đánh dấu trên tay cầm của nó. Nếu không, phía cách kiểm tra lỗ khoan. Nếu nó có một cạnh xi ên, đây là loại tiêu biểu cho các tấm ước lớn, không cần phân biệt mặt nào là phía vào hay Vinamain.com Page 7 ộ chênh ược ng ên, cạnh Các loại cảm biến lưu lượng Bảo trì công nghiệp Việt Nam ra. Thông thường, các tấm “orifice” đư vào. Các tấm “orifice” có thể có các lỗ hở có h của chất lỏng mà chúng được thiết kế cho ph § Nếu dòng chất lỏng chứa bọt khí hoặc chứa chất khí c đỉnh ống, tấm “orifice” sẽ có một lỗ thông để cho phép các bọt khí đi qua đó m không qua lỗ hở đo lường. § Cũng giống như thế, nếu d ngưng tụ này sẽ tập trung ở đáy của đ để cho phép chất lỏng đi qua m đo. Hình 7 trình bày một phương pháp đ “orifice” để đo lưu lượng. Chúng hoặc lỗ mặt bích 2½D – 8D. 2½D đường kính ống về phía trước và m kính ống về phía sau. Một cấu h được lắp đặt trong mặt bích để có thể giữ luôn tấm “orifice”. ợc đánh dấu các thông tin nhận dạng b ình dáng và vị trí khác nhau tùy theo đ ù hợp: ó xu hướng tập trung tr òng chảy quá trình là chất khí có thể bị ng ường ống, tấm “orifice” sẽ có một lỗ thông à không phải đi qua lỗ chính gây sai lệch kết quả Hình 6 ặt các lỗ lấy áp suất trên đường ống nếu sử dụng tấm được gọi là bán kính hoặc lỗ D – D/2. Cách khác là l – 8D có một lỗ cách tấm “orifice” một đoạn 2 ột lỗ khác cách tấm “orifice” một đoạn 8 lần đ ình khác là lỗ mặt bích, cấu hình này rất phổ biến v Vinamain.com Page 8 ên phía mặt ặc tính ên à ưng tụ, phần ỗ ½ lần ường à Các loại cảm biến lưu lượng Bảo trì công nghiệp Việt Nam Hình 7 Trong hình 8 sử dụng một đồng hồ đo ch hình 7 Trong ví dụ ở hình 8, giả sử một va gấp đôi. Nếu chúng ta sử dụng các phép toán phức tạp để tính l suất đo được, chúng ta nhận thấy rằng độ ch tăng gấp đôi tương ứng, nhưng l tuyến tính với căn bậc hai của độ ch áp suất. Bảng ở hình 9 sau đây đưa ra s nước) với lưu lượng tương ứng đ gallons/phút. ênh áp thay vì sử dụng hai đồng hồ ri Hình 8 n được mở trên đường ống, và lưu lượng thể tích tăng ưu lượng từ các giá trị áp ênh lệch áp suất qua tấm “orifice” không ại tăng 4 lần. Điều này là bởi vì lưu lượng thể tích tỷ lệ ênh lệch áp suất chứ không phải chính độ ch ự so sánh giữa sự thay đổi độ ch ược tính theo phần trăm thang đo, pounds/giờ, v Vinamain.com Page 9 êng như ở ênh lệch ênh áp (inch à Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 10 Áp suất sai lệch (inchs H2O) Lưu lượng (gal/phút) Lưu lượng (lbs/giờ) % thang đo 100 90 80 75 60 50 40 30 25 20 10 6.25 5 0 50.0 47.4 44.7 43.3 38.7 35.3 31.6 27.4 25.0 22.3 15.8 12.5 11.2 0.0 25,000 23,171 22,361 21,651 19,365 17,678 15,811 13,693 12,500 11,180 7,906 6,250 5,590 0 100.0% 94.9% 89.4% 86.6% 77.5% 70.7% 63.2% 54.8% 50.0% 44.7% 31.6% 25.0% 22.4% 0.0% Hình 9 1.4. Cảm biến dựa vào độ xoáy của dòng chất lỏng (Cảm biến kiểu Vortex) Cảm biến độ xoáy sử dụng một đặc tính khác của chất lỏng để xác định lưu lượng. Khi một dòng chất lỏng chảy nhanh tác động vào một dốc đứng đặc vuông góc với dòng chảy sẽ tạo ra các vùng xoáy. Tốc độ tạo xoáy trong dòng chất lỏng tăng lên khi lưu lượng tăng. Các cảm biến lưu lượng kiểu xoáy này được tạo ra để hoạt động với chất lỏng, khí hoặc hơi. Cảm biến lưu lượng kiểu xoáy thường gồm có 3 phần: 1. Thân gián đoạn dòng chảy – có chức năng tạo ra các kiểu xoáy định trước tùy thuộc vào hình dáng thân. 2. Một cảm biến bị làm rung bởi dòng xoáy, chuyển đổi sự rung động này thành các xung điện. 3. Một bộ chuyển đổi và truyền tín hiệu đơn (transmitter) – có chức năng gởi tín hiệu đã được hiệu chuẩn đến các thành phần khác của vòng điều khiển. Hình 2.70 trình bày một kiểu dòng chảy tiêu biểu trong đường ống chứa các phần tử cảm biến độ xoáy. Các loại cảm biến lưu lượng Bảo trì công nghiệp Việt Nam Hình 11: C 1.5. Cảm biến lưu lượng kiểu từ tr Các máy đo lưu lượng kiểu từ tr lỏng hoặc chất dạng vữa dẫn điện. Chúng sử dụng nguy khi vật dẫn điện đi qua từ trường, một điện áp sẽ đ lượng kiểu từ trường, vật liệu dẫn điện l nhanh, điện áp tạo ra càng lớn. Hình 10 ảm biến kiểu Vortex đặc trưng ường ường được sử dụng để đo lưu lượng thể tích của chất ên lý tương tự với máy phát điện ; ược tạo ra. Khi sử dụng máy đo l à chất lỏng hay chất dạng vữa. Dòng ch Vinamain.com Page 11 ưu ảy càng Các loại cảm biến lưu lượng Bảo trì công nghiệp Việt Nam Máy đo lưu lượng kiểu từ trường không có bộ phận chuyển động. Hai cuộn dây từ, đ đặt đối diện nhau trong một ống cách ly, tạo ra một từ tr áp tạo ra khi vật liệu dẫn điện chạy qua ốn thành ống. Các cảm biến chuyển đổi điện áp n lưu lượng thể tích. Một cảm biến lưu lượng kiểu từ tr lớn để có thể đo được. Axít, chất ăn da, thép nóng chảy sẽ l chất như nước cất và các hydrocarbon s biến sẽ được hiệu chuẩn để phù h kiểu từ trường có thể được sử dụng với các chất ăn m vữa phải di chuyển tương đối nhanh để tránh bám dích tr của chúng phù hợp với hệ thống. Chúng có thể đ tương đối ít nhạy cảm với nhiệt độ. Các h cực có thể làm hỏng máy đo. Cẩn thận mỗi khi sử dụng h mang các cảm biến lưu lượng kiểu từ tr Hình 12 ường qua đường kích ống. Điện g được đo bởi các điện cực cảm biến lắp tr ày thành tín hiệu điện ngõ ra t ường chỉ làm việc chính xác khi điện áp đ àm việc tốt, nhưng nh ẽ không làm việc được bởi vì dẫn điện kém. Cảm ợp với vật liệu dẫn điện cần đo. Các cảm biến l òn và chất lỏng dạng vữa (chất dạng ên máy đo) nếu tính dẫn điện ược sử dụng với các vật liệu nhớt v ư hỏng đối với bộ phận cách ly ống v ơi để làm sạch đ ường. Nếu hơi bị giữ lại bên trong, nó s Vinamain.com Page 12 ược ên ỷ lệ thuận với ược tạo ra đủ ững vật ưu lượng à à các điện ường ống có ẽ tạo ra Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 13 một vùng chân không trong ống khi nó bị ngưng tụ. Vùng chân không này sẽ phá hỏng hầu hết các cảm biến bởi vì nó thường làm hỏng băng làm kín. 1.6. Cảm biến kiểu thế chỗ Các cảm biến kiểu thế chỗ tích cực có nhiều kiểu thiết kế, nhưng tất cả đều dựa vào nguyên lý là tính toán các lượng chất lỏng riêng biệt khi nó chảy liên tục qua một khoang chứa của thiết bị. Thể tích của khoang chứa – và vì thế là thể tích của mỗi lượng chất lỏng chảy vào đấy – là một hằng số biết trước. Làm thế nào để tính toán các lượng chất lỏng này theo một hàm cơ học của thiết bị. Mỗt thiết bị sẽ bao gồm: § Khoang chứa § Các phần tử cơ khí di chuyển theo chất lỏng § Các van để điều khiển khoang chứa đầy và rỗng. § Một cảm biến - bộ chuyển đổi để tính toán số chu kỳ thực hiện và gởi tín hiệu đến các phần tử khác trong vòng điều khiển. Các máy đo lưu lượng kiểu thế chỗ tích cực có thể sử dụng một trong những cơ chế sau đây để cách ly và chuyển động mỗi khi có một lượng chất lỏng đi qua: § Các màng ngăn mềm dẻo § Pittông chuyển động qua lại § Pittông chuyển động quay § Cánh quạt quay § Bánh công tác và hộp số Các cảm biến kiểu thế chỗ tích cực gởi ra một tín hiệu mỗi khi một khoang chứa đầy. Lưu lượng được xác định bằng cách nhân thể tích của khoang chứa (vì thế, là thể tích của chất lỏng nằm trong khoang) với số lượng tín hiệu trên một phút. Các tín hiệu này cũng được sử dụng để tính tổng dòng chảy. Hình 13 trình bày một cảm biến lưu lượng kiểu thế chỗ tích cực sử dụng kiểu bánh công tác khi có dòng chất lỏng đi qua làm bánh công tác quay một chu kỳ. Các loại cảm biến lưu lượng Bảo trì công nghiệp Việt Nam Các cam này khi quay sẽ tự khóa lẫn nhau, lần l lỏng đi qua máy đo. Khoang chứa đ đo. Các phần phải được làm bằng máy thật tinh vi để cho cảm biến vận h không bị bất kỳ sự rò rỉ nào giữa các ngăn. Số v bánh công tác được dùng để tính l được dùng để tính tổng thể tích đo đ Hình 14 trình bày một kiểu cảm biến t – rotor. Khi vật liệu quá trình ch trong ngăn được tạo bởi các cánh quạt v rotor quay nhờ các lò xo, trụt vào đến cạnh của vỏ má đo và cho phép ch được gởi ra từ máy đo mỗi khi trục rotor ho trên phút có thể được sử dụng để xác định l máy đo là biết trước. Hình 13 ượt đóng và mở khoang chứa khi chất ược tạo nên bởi bánh công tác và phần vỏ của máy ành trơn tru mà òng quay trên phút của trục gắn tr ưu lượng thể tích. Số vòng quay được nhân với thể tích ược. Hình 14 hế chỗ tích cực khác, một cảm biến kiểu cánh quạt ảy qua máy đo, cánh quạt sẽ lập tức cách ly chất lỏng à vỏ của máy đo. Các cánh quạt, đ hoặc ló ra sẽ bịt kín thành cho đến khi chúng di chuyển ất lỏng tiếp tục chạy dọc đường ống. Một tín hiệu àn thành một vòng quay. Số lượng v ưu lượng thể tích bởi vì thể tích của các ngăn Vinamain.com Page 14 ên mỗi ược gắn với òng quay Các loại cảm biến lưu lượng Bảo trì công nghiệp Việt Nam Các máy đo kiểu thế chỗ tích cực rất chính xác. Chúng có thể đ tích hoặc một phần cũng như để đo l đo nước và khí gia đình sử dụng loạ kiểu thế chỗ tích cực tiêu biểu cùng v Do các bộ phận chuyển động của đồng hồ đo kiểu thế chỗ tích cực cần phải đ bằng máy tinh vi, nó ít được lựa chọn sử dụng trong tr chất lỏng có đặc tính phủ lên hay bào mòn thi 1.7. Cảm biến lưu lượng kiểu tuabin Các cảm biến lưu lượng kiểu tuabin hoạt động theo nguy qua sẽ làm tuabin xoay với tốc độ tỷ lệ với l khắp cánh rotor, chúng quay. Một đầu cảm biến đ sẽ phát hiện được sự hiện diện của từ tr hoặc trên một trong các cánh của rotor) khi nó đi qua ứng với mỗi v Cảm biến từ trường sẽ gởi ra một tín hiệu xung ứng với mỗi v lượng xung trong một khoảng thời gian cho tr lượng. ược dùng để tính tổng thể ưu lượng thể tích của chất lỏng và khí. Các đ i thế chỗ tích cực này. Hình 15 cho thấy một đồng hồ ới thiết bị đọc giá trị tổng. Hình 15 ường hợp các chất ăn m ết bị nó tiếp xúc. ên lý là khi một chất ưu lượng chất lỏng. Khi chất lỏng đi qua ược gắn trên thành của tuabin, máy đo ường nam châm vĩnh cửu (được gắn tr òng quay c òng quay c ước có thể được sử dụng để xác Vinamain.com Page 15 ồng hồ ược làm òn hoặc các lỏng chạy ên rotor ủa tuabin. ủa tuabin. Số định lưu Các loại cảm biến lưu lượng Bảo trì công nghiệp Việt Nam Các cảm biến lưu lượng kiểu tuabin có thể đ chúng được thiết kế để hoạt động trong một giới hạn l dòng chảy quá trình là gì, nó không Một bộ lọc và dòng chảy thẳng th dòng chảy là các phần của đường ống chứa nhiều miếng kim loại mỏng để buộc d chảy vào theo dạng thẳng. Để chính xác, điều quan trọng l nhất và sự hỗn loạn là nhỏ nhất khi nó tiếp xúc với tuabin. 1.8. Các cảm biến lưu lượng khối l Các cảm biến lưu lượng khối lượng đo l được biểu thị tiêu biểu dưới dạng pounds với lưu lượng thể tích là thể tích tr biến này sử dụng các thay đổi về lực, ph nó di chuyển qua đường ống để xác định l khi thành phần, khối lượng riêng, áp su Loại cảm biến này làm việc tốt nhất với các chất lỏng hoặc chất dạng vữa. Thỉnh thoảng nó cũng được sử dụng với chất khí thường không đủ độ nhạy để đo l khối lượng riêng của nó rất thấp so với các chất lỏng. Các cảm biến dựa vào động lực Hầu hết các cảm biến lưu lượng khối l là lực động lực. Lực này có thể h nếu bạn cố gắng đi bộ theo đường thẳng từ tâm đến cạnh của một v đang quay. Trong một cảm biến lưu lượng kh cảm biến hình bán nguyệt hoặc h trước khi nó còn rỗng. Khi ống đ Hình 16 ược sử dụng với các chất lỏng v ưu lượng xác định tr được lẫn các hạt có thể làm hỏng các cánh tuabin. ường gắn liền với các máy đo tuabin. Thiết bị nắn thẳng à dòng chảy thẳng ở dạng đồng ượng ưu lượng khối lượng thực. Lưu lượng khối l -khối lượng trên đơn vị thời gian (lb/min) khác ên đơn vị thời gian (ft3/min hoặc gal/min). Các cảm ương chiều và tốc độ của chất lỏng quá tr ưu lượng khối lượng. Chúng chính xác ngay cả ất, nhiệt độ của dòng chất lỏng quá tr áp suất cao. Các cảm biến lưu lượng khối l ưu lượng khối lượng của dòng khí áp su ượng thực được dựa vào một ảnh hư ình dung như là lực về một phía tác động v òng quay ng ối lượng dựa vào động lực, lưu lượng đi qua một ống ình tròn mà nó bị dao động với biên độ v ược điền đầy chất lỏng, tần số và biên độ dao động giảm Vinamain.com Page 16 à khí, nhưng ước. Cho dù òng ượng ình khi ình thay đổi. ượng ất thấp bởi vì ởng được gọi ào cơ thể bạn ựa gỗ à tần số biết Các loại cảm biến lưu lượng Bảo trì công nghiệp Việt Nam xuống. Chất lỏng càng nặng, tần số v ống dao động bị uốn cong làm ch bị xoắn. Độ xoắn tăng khi lưu lư lượng. Hình 17 trình bày cách đặt các bộ phát hiện vị trí (ví dụ đồng hồ đo lực căng) tr cảm biến trong một thiết kế của một hang. Các ống cảm biến bị tách xa nhau ở một đầu do động lực và bị kéo lại gần nhau h toán nhờ các mạch điện tử từ sự dịch chuyển của ống đ Hình 18 trình bày một thiết kế khác cũng dựa v mà chúng dao dộng rất giống với một âm thoa. Các nguồn dao động b ra sai số cho các cảm biến lưu lượng khối l à biên độ càng giảm. Động lực của chất lỏng đi qua ất lỏng tác dụng một lực lên thành ống làm cho ợng khối lượng tăng và nó được sử dụng để đo l ơn ở đầu còn lại. Lưu lượng khối lượng đ ã được phát hiện. Hình 17 ào động lực. Thiết kế này dùng hai ên ngoài có th ượng dựa vào động lực. Vinamain.com Page 17 ống hơi ưu ên ống ược tính ống ể gây Các loại cảm biến lưu lượng Bảo trì công nghiệp Việt Nam Các cảm biến dựa vào nhiệt Các cảm biến lưu lượng dựa vào nhi sạch và hiếm khi được sử dụng với các chất lỏng. Nguy một lượng nhiệt nhỏ vào dòng quá trình và s đặc trưng của vật liệu quá trình lượng năng lượng cần thiết để làm tăng nhi 10C Ví dụ sau đây sẽ giúp bạn hình dung lưu lượng. Giả sử một phần tử nhiệt với một ng có lưu lượng khối lượng 2lb/min. Nhiệt độ d nhiệt. Nếu lưu lượng khối lượng giảm xuống c lên 40F khi nó đi qua phần tử nhiệt. C nửa, vì thế nhiệt độ của vật liệu tăng 2 lần. Các cảm biến lưu lượng khối lượng thực tế sử dụng một trong hai ph Một phương pháp, được trình bày dụng độ thay đổi nhiệt độ tổng hợp để tính l dõi nhiệt độ của dòng quá trình (T2) theo nhiệt độ của dòng quá trình ra kh lưu lượng càng lớn bởi vì cùng m một lượng vật liệu nhiều hơn. Hình 18 ệt hầu hết được sử dụng để đo lưu lượng của các khí ên lý hoạt động dựa tr ử dụng độ thay đổi nhiệt độ v để tính toán lưu lượng khối lượng. Nhiệt đặc tr ệt độ của mỗi đơn vị khối lượng vật chất l được mối quan hệ giữa nhiệt đặc trưng, nhi õ ra cố định được đặt trong d òng quá trình tăng 20F khi nó qua òn 1lb/min, nhiệt độ dòng quá trình s ùng lượng nhiệt đặt vào lượng vật liệu ít h ương pháp cơ b ở hình 19, là đưa vào một lượng nhiệt không đổi v ưu lượng. Cảm biến nhiệt thứ nhất (T đi vào cảm biến lưu lượng và cảm biến nhiệt độ thứ hai ổi cảm biến lưu lượng. Nhiệt độ tăng c ột lượng nhiệt sẽ làm độ tăng nhiệt độ ít h Vinamain.com Page 18 ên việc đặt à giá trị nhiệt ưng là ên ệt độ và òng quá trình phần tử ẽ tăng ơn một ản. à sử 1) theo àng ít, ơn đối với Các loại cảm biến lưu lượng Bảo trì công nghiệp Việt Nam Phương pháp thứ hai, trình bày trong hình 2 độ sai lệch nhiệt độ giữa hai cảm biến l tính bằng cách đo lượng nhiệt cần thiết để duy tr Hình 2 Trong các cảm biến lưu lượng khối l cảm biến không luôn luôn nằm trong d ống nằm trong cảm biến. Hình 21 trình bày Hình 19 0, là thay đổi lượng nhiệt đầu v à không đổi. Lưu lượng khối lượng có thể đ ì độ sai lệch nhiệt độ là không đ 0 ượng dựa vào nhiệt thực tế, các phần tử nhiệt v òng quá trình mà được lắp đặt trên thành c một cảm biến lưu lượng khối lư Vinamain.com Page 19 ào để giữ cho ược ổi. à các ủa đoạn ợng tiêu biểu. Các loại cảm biến lưu lượng Bảo trì công nghiệp Việt Nam Trong kiểu dụng cụ đo này, chỉ một phần trăm nhỏ d trong khi phần còn lại thì chạy thẳng qua m Nếu thành phần của dòng quá trình thay với những gì mà cảm biến lưu lư quả sai. Nếu dòng khí bị ngưng t nhiệt, nó sẽ làm sai lệch kết quả đo. Điều n có đặc tính truyền nhiệt rất khác với chất khí. Trong đường ống dẫn khí, lưu lư Điển hình là, dòng chảy ở giữa nhanh h sẽ không cho kết quả chính xác toàn b cảm biến lưu lượng kiểu nhiệt đư Trong trường hợp này, các mạch điện tử xác định l bình của các cảm biến. òng chảy quá trình đư à không được gia nhiệt. đổi, như vậy lượng nhiệt đặc trưng s ợng khối lượng đã được hiệu chuẩn, cảm biến sẽ cho kết ụ và đọng lại trên các cảm biến nhiệt độ hoặc phần tử ày xảy ra là do chất ngưng tụ là ch Hình 21 ợng không giống nhau trên toàn bộ mặt cắt đ ơn ở phía thành ống, và một cảm biến ộ dòng chảy. Hình 22 trình bày cách mà m ợc đặt trong ống để cảm nhận dòng chảy tại nhiều điểm. ưu lượng bằng cách tính giá Vinamain.com Page 20 ợc gia nhiệt, ẽ khác so ất lỏng và ường ống. nhiệt đơn ột số trị trung Các loại cảm biến lưu lượng Bảo trì công nghiệp Việt Nam 2. HÌNH ẢNH CÁC LOẠI CẢM BIẾN - Magnetic-Flowmeter - Mass-Flow-Meter Hình 22 ĐO LƯU LƯỢNG Vinamain.com Page 21 Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 22 - Sdgt Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 23 - vortex Flowmeters Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 24 - Mass Flowmeters Các loại cảm biến lưu lượng Bảo trì công nghiệp Việt Nam - Positive displacement Flowmeters Vinamain.com Page 25 Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 26