Tổng quan về các thiết bị đo lưu lượng

Trong cuộc sống hàng ngày cũng như trongcông nghiệp, đo lưu lượng là một trong nhữngphép đo được sử dụng rộng rãi nhất.Chúng ta có khá nhiều nguyên lý đo lưu lượngvà hầu hết các nguyên lý đo điều cho kết quảkhá chính xác.Lưu lượng vật chất là số lượng chất ấy chảyqua tiết diện ngang của ống dẫn trong một đơnvị thời gian• Lưu lượng được tính bằng trọng khối trên mộtđơn vị thời gian: Qm = mt (kgs)

TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐO LƯU LƯỢNG

Văn Đình Sơn Thọ

Bộ môn Công nghệ Hữu cơ – Hóa dầu

VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC

Trong cuộc sống hàng ngày cũng như trong công nghiệp, đo lưu lượng là một trong những phép đo được sử dụng rộng rãi nhất

Chúng ta có khá nhiều nguyên lý đo lưu lượng

và hầu hết các nguyên lý đo điều cho kết quả khá chính xác

KHÁI NIỆM VỀ LƯU LƯỢNG

• Lưu lượng vật chất là số lượng chất ấy chảy qua tiết diện ngang của ống dẫn trong một đơn

Một số phương pháp đo lưu lượng

cơ bản và khá phổ biến

• Đo lưu lượng theo nguyên lý chênh áp

• Đo lưu lượng theo tiết diện thay đổi

• Đo lưu lượng theo nguyên lý chiếm chổ

• Đo lưu lượng theo nguyên lý turbine

• Đo lưu lượng theo nguyên lý Vortex

• Đo lưu lượng theo nguyên lý từ tính

• Đo lưu lượng theo nguyên lý siêu âm

• Đo lưu lượng theo nguyên lý nhiệt

• Đo lưu lượng theo nguyên lý Coriolis

Đo lưu lượng theo nguyên lý chênh áp

• Độ chênh áp suất này

phụ thuộc vào lưu lượng chảy qua ống

Đặc điểm

• Hạn chế về dải đo: 0 – 10 LPM và rất nhạy với

sự thay đổi của dạng vận tốc dòng chảy

• Lắp đặt thiết bị phải chính xác, đặc biệt là

đường ống ở trước và sau lưu lượng kế phải đủ thẳng

• Các thiết bị đo này được dành riêng để sử dụng cho các loại khí và chất lỏng sạch

Một số thiết bị của hãng ABB

Đo lưu lượng theo tiết diện thay đổi

• Chất lỏng cần đo chảy vào

trong đáy ống và làm nổi phao

lên, do đó làm tăng tiết diện

khe hở quanh phao cho chất

lỏng chảy vào Tốc độ dòng

chảy càng tăng thì phao càng

dịch chuyển lên trên, và vị trí

của phao trong ống khi đã ổn

định là hàm trực tiếp của tốc

độ dòng chảy

Đặc điểm

• Phạm vi đo thấp 0- 13LPM vì vậy các lưu

lượng kế kiểu này được dùng rộng rãi trong các ứng dụng sản xuất và trong phòng thí

nghiệm nơi đo chất khí và chất lỏng

• Các lưu lượng kế dạng phao rất đơn giản và đáng tin cậy Độ chính xác thường là 2% của toàn bộ thang đo, nhưng nó phụ thuộc vào dải

đo và giá thành của thiết bị

Một số lưu lượng kế phao nổi

Thiết bị đo lưu lượng kiểu phao của

hãng Cole-Parmer

Thiết bị đo lưu lượng kiểu phao của

hãng ABB

Đo lưu lượng theo nguyên lý chiếm chổ

Nguyên lý đo này tỏ ra khá đơn

giản: Người ta sử dụng một cái

bầu, trong bầu có các cánh quay

và các cánh quay này sẽ chỉ cho

phép lưu chất đi qua bầu theo

từng đợt Đồng thời sẽ có một bộ

phận đo số lần lưu chất đi qua

bầu, từ đó sẽ tính ra được lưu

lượng

Đặc điểm

• Phạm vi đo thấp 0.53 - 26.4 GPH, có thể được sử

dụng để đo chất lỏng với độ nhớt và tỷ trọng cao

• Dễ lắp đặt, ít phụ thuộc vào sự thay đổi của dạng vận tốc dòng chảy và do đó ống dẫn trước và sau lưu

lượng kế không nhất thiết phải thẳng với độ dài lớn

• Đối với các ống dẫn có kích thước lớn thì các lưu

lượng kế dạng này thường rất nặng và giá thành cũng cao hơn, và một số dạng thiết kế có thể làm tắc các

ống dẫn nếu các lưu lượng kế bị kẹt cứng

Một số thiết bị của hãng Cole-Parmer

Đo lưu lượng theo nguyên lý turbine

• Nguyên lý đo này được mô tả như sau: Khi lưu chất đi qua thiết bị đo nó sẽ làm quay cánh

turbine, lưu lượng càng lớn thì tốc độ càng cao

lượng của lưu chất

Một thiết bị đo của hãng Cole-Parmer

• Khi lắp đặt cần một đoạn thẳng của đường ống

ở thượng nguồn của lưu lượng kế để giảm dòng chảy hỗn loạn

Đo lưu lượng theo nguyên lý Vortex

• Khi lưu chất gặp vật cản

nó sẽ hình thành các điểm

xoáy Vortex ở phía hạ

nguồn, lưu lượng càng

lớn thì các điểm xoáy này

càng nhiều Để xác định

lưu lượng người ta sẽ đặt

cảm biến đo dao động do

các Vortex này gây nên

Đặc điểm

• Phạm vi đo rộng: 0- 3600 LPM, với độ chính xác khá cao: ± 0,75%

• Hạn chế chính của loại này là nó chỉ có thể được sử dụng trong các điều kiện dòng chảy hỗn loạn Do đó

nó không thích hợp với các ống có đường kính lớn, hoặc trong các ứng dụng mà ở đó vận tốc dòng chảy thấp hoặc độ nhớt cao

• Khi lắp đặt phải chú ý rằng đoạn ống phía trước và phía sau lưu lượng kế phải thẳng với độ dài đủ lớn

Một số thiết bị đo Vortex

Đo lưu lượng theo nguyên lý từ tính

• Nguyên lý đo này được

sử dụng với những lưu

chất dẫn điện, sử dụng

nguyên lý của máy phát

điện: Khi vật liệu dẫn

điện đi qua từ trường thì

nó sẽ sinh ra điện áp,

lưu lượng càng nhiều thì

điện áp sinh ra càng lớn

Đặc điểm

• Phạm vi đo rất rộng: 50-5000 GPM, không có phần chuyển động, không làm tắc ống, dải kích thước ống rất rộng, và có thể dùng để đo dòng lưỡng hướng

• Độ chính xác:0,5% và không bị ảnh hưởng bởi

sự thay đổi của độ nhớt và tỷ trọng chất lỏng

• Chất lỏng cần phải được dẫn điện, Do vậy

chúng không thích hợp trong các ứng dụng đo chất khí, hơi nước, hoặc các chất lỏng không

dẫn điện như dầu

Lắp đặt

• Đảm bảo khoảng cách và vị trí hợp lý:

• Vị trí lắp đặt hợp lý của lưu lượng kế cảm ứng điện từ

Một số thiết bị của hãng ABB

Đo lưu lượng theo nguyên lý siêu âm

• Sóng siêu âm ở tần số 1 MHz được truyền dưới một góc vào dòng chất lỏng cần đo Một phần năng lượng này sẽ

bị phản hồi bởi các điểm gián đoạn âm thanh như các hạt nhỏ, bong bóng, hoặc các dòng xoáy hỗn loạn Sự khác biệt tần số giữa tín hiệu truyền đi và tín hiệu nhận được (độ dịch tần số Doppler) tỷ lệ trực tiếp với vận

tốc dòng chảy

Đặc điểm

• Phạm vi đo rộng, đo tốc độ dòng chảy từ 9m/s; Độ chính xác: ± 2%, và có thể làm việc với nhiều đường kính ống rất lớn từ 0,5- 200 inch, giá thành tăng không đáng kể khi đường kính ống tăng

0,1-• Phải đảm bảo đường ống đo luôn đầy

•Đảm bảo khoảng cách

hợp lý giữa lưu lượng

kế với các thiết bị lắp

trên cùng đường ống

Một số thiết bị đo lưu lượng siêu âm

Lưu lượng kế Doppler cầm tay của hãng

Cole-Parmer Lưu lượng kế siêu âm SITRAN F US của

Siemens

Đo lưu lượng theo nguyên lý nhiệt

• Nguyên lý đo nầy cần

tối thiểu là 2 TE –

Thermal Element Một

trong hai cái sẽ dùng để

đo nhiệt độ của dòng

lưu chất trước khi gia

nhiệt và cái còn lại đo

nhiệt độ của dòng lưu

chất sau khi gia nhiệt

• Như vậy, cho dù nhiệt

độ của dòng lưu chất

trước khi đo có thay đổi

thì kết quả đo vẫn bảo

đảm độ chính xác cần

thiết Kết quả đo của 2

TE sẽ được xử lý và

thiết bị đo sẽ cho ra kết

quả là tín hiệu điện (4 –

20mA, 1 – 5V ) tỉ lệ

với lưu lượng của lưu

chất Một thiết bị lưu lượng kế nhiệt lượng của ABB

Đo lưu lượng theo nguyên lý Coriolis

• Khi chưa có lưu chất đi qua, ống chữ U này sẽ rung với tần số và biên độ đã biết trước Khi lưu chất đi qua càng nhiều thì do ảnh hưởng của lực Coriolis mà ống sẽ càng xoắn Sự xoắn của ống chữ U nầy làm cho dao động của ống không

còn giống như khi ống rỗng mà sẽ lệch đi một góc tương ứng

• Để đo lưu lượng của lưu chất qua ống, người

ta đo sự lệch pha của dao động nói trên Lưu lượng càng lớn thì độ lệch pha càng cao

Đặc điểm

• Đo lưu lượng khối lượng với phạm vi rộng từ 0- 9000 Kg/h và độ chính xác rất cao ± 0,25% không bị ảnh hưởng bởi những thay đổi áp

Thiết bị truyền thông chuẩn HART

• Hầu hết các tín hiệu ra của thiết bị đo lưu lượng đều là tín hiệu điện, nên ta dùng thiết bị truyền

thông HART để truyền thông kỹ thuật số giữa hệ thống điều khiển/ PC, thiết bị cầm tay và lưu

lượng kế

LỰA CHỌN LƯU LƯỢNG KẾ

Có năm nhân tố nên tham khảo khi chọn lựa lưu lượng kế