Thiết Bị Đo Lưu Lượng Kênh Hở là gì? Nguyên lý, Ưu, nhược điểm

Thiết bị đo lưu lượng kênh hở được sự dụng rộng rãi trong các ứng dụng đo lưu lựng nước thải, Có 2 phương pháp đo lưu lượng kênh hở:

  1. Dùng cảm biến siêu âm đo mức và thiết bị hạn chế dòng chảy (Máng dẫn – Flume, hoặc đập cản – Weir).
  2. Dùng cảm biến siêu âm hoặc radar để xác định vận tốc dòng chảy, kết với cảm biến do mức chất lỏng để tính toán tiết diện dòng chảy. Nhân vận tốc với tiết diện để tính ra lưu lượng. Loại này thường được gọi là: Area Velocity Meters

Bài viết này sẽ đi vào nguyên lý hoạt động, Ưu và nhược điểm của từng phương pháp đo

Phương pháp 1: Dùng cảm biến siêu âm và thiết bị hạn chế dòng chảy

Các thành phần chính

Thiết bị đo lưu lượng kênh hở gồm 3 bộ phận chính:

  • Thiết bị hạn chế dòng chảy trong kênh (Primary device)
  • Thiết bị đo mức (thường là cảm biến siêu âm đo mức)
  • Bộ tính toán truyền tín hiệu lưu lượng

Nguyên lý hoạt động

Khi chất lỏng chảy qua thiết bị hạn chế dòng chảy, làm cho mực chất lỏng dâng cao ở phía thượng nguồn. Có 1 mối liên hệ giữa chiều cao chất lỏng và lưu lượng của chúng: Mức chất lỏng càng cao dẫn đến lưu lượng càng cao

Bằng cách xác định chiều cao mức chất lỏng (thông thường bằng cảm biến siêu âm), truyền tín hiệu về bộ tính toán để tính toán lưu lượng của chất lỏng bằng công thức tích hợp sẵn trong các bộ tính toán lưu lượng.

Mời bạn đọc thêm: Các loại Đồng hồ nước – Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Ưu điểm

  • Đơn giản để xác định lưu lượng với các phương trình thích hợp
  • Tuổi thọ hoạt động lâu dài
  • Bảo trì cảm biến “hết nước” dễ dàng
  • Thích hợp cho các khu vực nguy hiểm
  • Thích hợp cho nước thải, nước chứa nhiều mảnh vụn và cả phương tiện ăn mòn
  • Không có bộ phận chuyển động
  • Khả năng tự làm sạch (với thiết kế máng dẫn)

Nhược điểm:

  • Các thiết bị phải được lắp đặt trong dòng chảy ở vị trí không bị gián đoạn dòng chảy ổn định ở thượng nguồn hoặc tắc ngẽn ở hạ nguồn
  • Yêu cầu cấu hình dòng chảy nhất quán
  • Chi phí lắp đặt và bảo trì liên tục các thiết bị chính (máng dẫn hoặc đập)
  • Hình dạng ban đầu của các thiết bị chính có thể bị mài mòn / xói mòn / hư hỏng gây ra khả năng đo lường không chính xác theo thời gian
  • Chất lắng, bụi bẩn và các mảnh vụn khác đôi khi có thể tích tụ dưới đáy của các thiết bị này, ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo mức

Phương Pháp 2: Area Velocity Meters

Nguồn ảnh: Bellflowsystems

Nguyên lý hoạt động

Hầu hết các máy đo lưu lượng vận tốc theo diện tích (Area Velocity Meters) đo vận tốc nước, độ sâu và cả nhiệt độ, sau đó tính lưu lượng bằng cách nhân vận tốc trung bình tính được với diện tích mặt cắt ngang của dòng chảy.

Vận tốc nước:

Được đo theo 1 trong 3 cách:

  1. Incoherent or continuous Doppler: phát ra tín hiệu âm thanh không đổi và nhận tín hiệu phản xạ âm thanh (do các hạt, không khí, bong bóng, v.v.) trong chất lỏng đi qua. Sự thay đổi Doppler từ phản xạ âm thanh được sử dụng để xác định vận tốc kênh trung bình.
  2. Coherent Doppler: Phát ra các xung được mã hóa dọc theo nhiều chùm tia nhắm mục tiêu các bộ phản xạ âm cụ thể ở các độ sâu hoặc thời gian khác nhau.
    • Non-Profiling: Sự thay đổi Doppler từ phản xạ âm thanh ra khỏi phản xạ âm được sử dụng để xác định vận tốc từ các mục tiêu trên một khoảng cách cố định. Biểu đồ vận tốc từ các lượt trả về được tạo và sau đó được sử dụng để xác định vận tốc kênh trung bình.
    • Frofiling: Sự thay đổi Doppler từ phản xạ âm thanh được sử dụng để xác định vận tốc trong các ô có độ sâu và kích thước xác định. Các cấu hình vận tốc được tạo và sử dụng để xác định vận tốc kênh trung bình.
  3. Điện từ: nước di chuyển trong từ trường tạo ra một điện áp (định luật Faraday) tỷ lệ thuận với vận tốc của nước. Vận tốc càng cao thì hiệu điện thế tạo ra càng lớn. Điện áp đo được được sử dụng để xác định vận tốc tại cảm biến, được sử dụng để ước tính vận tốc kênh trung bình dựa trên các cấu hình vận tốc lý thuyết.

Độ sâu (Mức chất lỏng)

Được thực hiện bằng cảm biến siêu âm riêng biệt hoặc bộ chuyển đổi áp suất tích hợp.

Ưu điểm:

  • Lắp đặt mà không cần thiết bị chính (Máng dẫn hoặc đập)
  • Lắp đặt đơn giản và nhanh chóng
  • Chi phí thấp so với Flumes & Weirs
  • Có các Model chạy bằng pin di động
  • Thích hợp cho các khu vực nguy hiểm
  • Thích hợp cho nước thải, nước chứa nhiều mảnh vụn và cả môi chất ăn mòn
  • Không mất áp suất

Nhược điểm:

  • Các thiết bị phải được lắp đặt trong dòng chảy ở vị trí không bị gián đoạn dòng chảy ổn định do tắc nghẽn thượng nguồn hoặc hạ lưu
  • Ràng buộc cụ thể về độ sâu chất lỏng tối thiểu
  • Chất lắng, bụi bẩn và các mảnh vụn khác đôi khi có thể tích tụ xung quanh cảm biến ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo mức

Cảm ơn bạn đã đọc bài chia sẻ

Chúc bạn thành công!

Tâm Mr. – Admin

Thư viện bài viết:

2 comments

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *