Thiết bị đo lưu lượng theo nguyên lý chênh áp (Orifice)

Đo lưu lượng đóng một vai trò quan trọng, không chỉ vì nó phục vụ cho mục đích đo đếm mà còn bởi tính ứng dụng của nó trong hệ thống tự động hóa các quá trình sản xuất. Chính vì vậy việc hiểu rõ phương về pháp đo, cũng như nắm vững các đặc tính của thiết bị đo lưu lượng là hết sức cần thiết.

Cấu tạo của thiết bị đo lưu lượng:

1. Màn hình hiển thị thông số dòng chảy.

2. Tấm ngăn chung giới hạn.

3. Ống nhiệt.

4. Cảm biến nhiệt độ

5. Bộ phận chuyển đổi và hiển thị.

6. Dây cảm biến.

7. Thiết bị phát áp suất.

8. Bộ truyền tính hiệu.

9. Các thành phần khác.

10. Kết nối phần cứng.

Nguyên lý đo:

Chúng ta có khá nhiều nguyên lý đo lưu lượng và hầu hết các nguyên lý đo điều cho kết quả khá chính xác. Nhưng đo lưu lượng theo nguyên lý chênh áp là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất trong các ngành công nghiệp (process industry).

Vì thế chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về phương pháp này.

Đo lưu lượng theo nguyên lý chênh áp – Differential Pressure.

+Lưu lượng kế loại này hoạt động dựa vào nguyên lý Bernoulli. Tức là sự chênh lệch áp suất xảy ra tại chỗ thắt (D2) bằng cách thay đổi tiết diện ngang của ống (theo hướng nhỏ lại) như: Tấm Orifice, ống Venturi hoặc Flow nozzle. Dựa vào sự chênh áp suất này để tính toán ra vận tốc dòng chảy.

Hình trên thể hiện loại cảm biến tâm lỗ orifice, lỗ này tạo ra nút thắt trên dòng chảy. Khi chất lỏng chảy qua lỗ này, theo định luật bảo toàn khối lượng, vận tốc của chất lỏng ra khỏi lỗ tròn lớn hơn vận tốc của chất lỏng đến lỗ đó. Theo nguyên lý Bernoulli, điều này có nghĩa là áp suất ở phía mặt vào cao hơn áp suất mặt ra. Tiến hành đo sự chênh lệch áp suất này cho phép xác định trực tiếp vận tốc dòng chảy. Dựa vào vận tốc dòng chảy sẽ tính được lưu lượng thể tích dòng chảy.

+Chênh lệch áp suất trước và sau lỗ tròn Δp=p1-p2.

+ Lưu lượng thể tích Q được xác định từ biểu thức Q2=KΔp,

+ p1 - áp suất trước tấm lỗ, p2 - áp suất sau tấm lỗ.

Có nhiều phương pháp đo cho bạn lựa chọn:

- Đo lưu lượng theo nguyên lý turbine.

- Đo lưu lượng theo nguyên lý từ tính.

- Đo lưu lượng theo nguyên lý Vortex.

- Đo lưu lưu lượng theo nguyên lý chiếm chỗ.

- Đo nguyên theo nguyên lý gia nhiệt.

- Đo theo nguyên lý Coriolis.

Ưu và nhược điểm của phương pháp đo chênh áp:

+ Ưu điểm:

- Thiết bị đo lưu lượng dạng chênh áp có thể được sử dụng trong các điều kiện làm việc khắc nghiệt.

- Thiết bị có thể làm việc với nhiệt độ lên đến 1000oC và áp suất lên đến 420 bar.

- Thiết bị có thể dùng để đo được cả chất lỏng, khí và hơi (steam).

- Thiết bị có 2 dạng là pitot tube và orifice, với thiết bị tạo chênh áp dạng orifice thiết bị có khả năng đo lên đến DN4000.

- Giải pháp tích hợp hoàn toàn loại bỏ nhu cầu của phụ kiện, ống, van, adapter, đa tạp và khung lắp.

- Phần vỏ wafer độc đáo cho phép lắp đặt ở bất kỳ vị trí mặt bích.

- Thiết kế độc đáo đảm bảo sự liên kết đúng đắn trong đường ống dẫn đến độ chính xác cao hơn.

+Nhược điểm:

- Khó đo chính xác với khí nén, phải bổ sung thêm các transmiter nhiệt độ và áp suất để cung cấp các dữ liệu cần thiết nhằm bù đắp cho những thay đổi về tỷ trọng khí trong các điều kiện quá trình.

- Tuy nhiên, nếu như vậy, chúng ta sẽ có thêm rất nhiều phát sinh phức tạp, đó là chi phí cho việc thêm các cảm biến, và chi phí để lắp đặt.

Khi chọn lựa, lắp đặt thiết bị đo lưu lượng loại này trong ứng dụng công nghiệp cần lưu ý các điểm sau:

  • Cảm biến được chế tạo dựa trên công nghệ cổ điển, hoạt động ổn định-bền vững, dễ bảo trì-bảo dưỡng;
  • Phù hợp cho dòng chảy hỗn hợp;
  • Độ chính xác thấp ở dải lưu lượng nhỏ;
  • Sử dụng kỹ thuật đo lưu lượng chiết tách trong một đoạn ống dẫn, vì vậy đòi hỏi phải tiêu hao thêm năng lượng khi chạy bơm;
  • Yêu cầu chính xác vị trí lắp đặt tấm lỗ orifice, điểm trích lỗ đo áp suất đầu nguồn và điểm trích lỗ đo áp suất phía hạ nguồn dòng chảy.

+ Xem thêm clip tại đây:

(Nguồn: Endress+Hauser youtube.com)

Chúc bạn thành công!

Chịu trách nhiệm nội dung

Diệp Tân Vinh