zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Cơ khí - Chế tạo máy

Các loại cảm biến lưu lượng

Chia sẻ: Tieu Lac | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Báo xấu

767
lượt xem 183
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: 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 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. Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 2
Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com Hình 1 1.2. Các yếu tố xem xét Mối quan hệ giữa áp suất và vận tốc ận Tổng năng lượng của bất cứ dòng ch lỏng nào cũng được tạo nên từ 3 th òng chất ừ thành phần: áp suất, vận tốc và độ cao. Số lượng của mỗi th ợng thành phần có thể thay đổi, nhưng tổng năng ưng t lượng vẫn không đổi trừ khi năng l ợng lượng bị lấy đi hay thêm vào chất lỏng. Ví dụ, một tách ất nước khi nằm trên đỉnh của tòa nhà vẫn không có áp suất hoặc vận tốc, nhưng nó có độ òa vẫn nh cao lớn. Nếu nó bị đổ ra ngoài, ch lỏng sẽ trao đổi năng lượng của độ cao cho vận tốc. ài, chất ợng Khi nó chạm vào đất, nó không c vận tốc hoặc độ cao nhưng nó tác động một lực lớn ất, còn ộng vào mặt đất do năng lượng của vận tốc đ chuyển đổi thành áp suất. Khi lực va chạm đã ợng đã ất. đ được truyền tới đất, nước thực chất không c năng lượng nữa. ớc còn Dòng chất lỏng chảy qua đường ống tác động cũng giống nh thế. Nếu một lưu lượng thể ờng như ế. l tích cho trước được cho qua một đ ợc đường ống nhỏ hơn, vận tốc sẽ tăng lên và áp suất giảm ên su vì chất lỏng đã trao đổi năng lượng của áp suất cho năng l ợng lượng của vận tốc. Nếu lưu lượng thể tích duy trì không đổi, áp suất sẽ thấp hơn ở nơi chất lỏng di chuyển ì ất với tốc độ nhanh nhất. Hình 2 Độ nhớt, khối lượng riêng và ma sát là những yếu tố quan trọng phải xem xét khi chọn êng những loại cảm biến lưu lượng sao cho nó thật ph hợp với quá trình đã xác định. Độ nhớt là ma ợng phù ịnh. l sát nội trong bản thân vật chất, nó có ảnh h ởng đến sự chuyển động của vật chất khi ội hưởng chảy trong đường ống. Độ nhớt c ờng càng cao thì lực cản dòng chảy càng lớn. Mật ong là một ớn. l Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 3
Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com 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. Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 4
Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com Hình 3 Bạn nhận thấy rằng, dòng chảy qua đ ảy đường ống bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác ngoài ởng ngo phạm vi của tài liệu này, như là: § Chỗ uốn cong của ống § Góc tạo bởi đường ống so với ph ờng phương ngang § Khoảng cách di chuyển § Khả năng chịu nén của khí ả Hầu hết các thiết kế cảm biến lưu lư ưu lượng đều giả sử là dòng chảy hỗn loạn đồng nhất để ảy đo lưu lượng thể tích. Để tránh d ợng dòng chảy hỗn loạn không đồng nhất, thường phải lắp đặt ờng một “meter run” của đường ống thẳng không gây tắc nghẽn d ờng dòng chảy phía trước và sau ảy tr cảm biến để tạo một dòng chảy t ảy tương đối đồng nhất. Thường sử dụng đường ống thẳng ờng có đường kính 20-25 phía trước cảm biến v đường kính 5-10 phía sau cảm biến. Trong ớc và ảm một số trường hợp, những mãnh kim lo mỏng được lắp đặt bên trong ống song song với ãnh loại dòng để đảm bảo có dòng chảy đồng nhất. Nếu không có đ ảy được dòng chảy đồng nhất, độ ảy chính xác của cảm biến lưu lượng sẽ bị ảnh h ợng hưởng. 1.3. Áp suất sai lệch Kiểu cảm biến lưu lượng được sử dụng phổ biến nhất l dựa vào phép đo áp suất rơi trên ợc là ào su một đoạn ống thu hẹp. Bởi vì lượng lớn thông tin v các thí nghiệm sẵn có, các cảm biến ợng và ệm kiểu dựa vào sự thu hẹp đường ống n cho kết quả có độ chính xác cao khi được sử ờng này ết k dụng chính xác. Các ống “venturi”, các tấm “orifice” v các “nozzle” là những ví dụ về các thiết bị giảm và ững áp thường được đặt trong đường ống quá tr ờng trình để đo lưu lượng. Cả ba đều tạo nên một ợng. n chênh lệch áp suất mà có thể dễ d ể dàng đo được và từ đó tính được lưu lượng thể tích. Một ợng số ưu điểm của phương pháp này là: ương Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 5
Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com § Giá thành tương đối thấp ối § Dễ lắp đặt và thay thế § Không có bộ phận chuyển động ộ § Thích hợp với nhiều loại vật liệu, dải nhiệt độ v áp suất hoạt động rộng. ợp và ất Hình 4a là một ống venturi. Hình 4b cho thấy làm thế nào mà một chất lỏng di chuyển ình ột qua một ống venturi. Hình 4a Hình 4b Các cảm biến hoạt động dựa vào s giới hạn sử dụng một yếu tố đó là khi chất lỏng có ào sự à ch lưu lượng thể tích không đổi bị buộc đi qua một v ợng vùng giới hạn, vận tốc dòng chảy khi đó òng ch sẽ tăng lên để đảm bảo cùng m lượng chất lỏng đi qua trong cùng một khoảng thời ùng một ột gian. Sự thay đổi về vận tốc làm gi àm giảm áp suất tĩnh nơi mà dòng chảy tăng tốc. Áp suất ảy trên mỗi phía của vùng giới hạn có thể đo đ ợc nhờ sử dụng đồng hồ đo áp suất hoặc ới được thiết bị cảm biến áp suất chênh l ênh lệch. Một đồng hồ áp suất được đặt phía trư vùng giới ước hạn, và cái còn lại được đặt nơi d ơi dòng chảy hẹp nhất và có vận tốc cao nhất. Vận tốc dòng ận d chảy qua vùng giới hạn có thể đ ới được tính toán từ việc đo áp suất chênh lệch nếu đặc tính ệch Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 6
Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com của vật chất chảy qua ống là biết tr ết trước. Mỗi khi dòng chất lỏng tăng gấp đôi, độ chênh ất đ lệch áp suất tăng 4 lần. Quan hệ áp suất l lượng này là một hàm căn bậc hai. ệch lưu ậc Các tấm “orifice” là thiết bị giới hạn đ ợc sử dụng phổ biến nhất. Tấm “orificie” được ết được đ đặt trong dòng chảy quá trình gi hai mặt bích nằm trên các ống nằm ngang hay thẳng ình giữa thẳ đứng. Hình 5 là một ví dụ về một tấm “orifice” ti biểu. Dòng chảy bị giới hạn khi đi ột tiêu ảy qua tấm “orifice” có lỗ hở 1,345 inch. ấm Hình 5 Phía vào của tấm “orifice” thường đ ờng được đánh dấu trên tay cầm của nó. Nếu không, phía ầm vào có thể được nhận dạng bằng cách kiểm tra lỗ khoan. Nếu nó có một cạnh xiên, cạnh ợc ểm xi xiên là phía ngõ ra. Nếu lỗ khoan không có cạnh xi ếu xiên, đây là loại tiêu biểu cho các tấm ểu “orifice” dùng cho ống có kích th thước lớn, không cần phân biệt mặt nào là phía vào hay ào Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 7
Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com ra. Thông thường, các tấm “orifice” được đánh dấu các thông tin nhận dạng bên phía mặt orifice” được b vào. Các tấm “orifice” có thể có các lỗ hở có h ấm hình dáng và vị trí khác nhau tùy theo đặc tính ùy đ của chất lỏng mà chúng được thiết kế cho ph hợp: ợc phù § Nếu dòng chất lỏng chứa bọt khí hoặc chứa chất khí c xu hướng tập trung trên ất có ớng tr đỉnh ống, tấm “orifice” sẽ có một lỗ thông để cho phép các bọt khí đi qua đó m ỉnh mà không qua lỗ hở đo lường. ờng. § Cũng giống như thế, nếu d ế, dòng chảy quá trình là chất khí có thể bị ngưng tụ, phần ất ng ngưng tụ này sẽ tập trung ở đáy của đ ẽ đường ống, tấm “orifice” sẽ có một lỗ thông ấm để cho phép chất lỏng đi qua m không phải đi qua lỗ chính gây sai lệch kết quả ể mà ải đo. Hình 6 Hình 7 trình bày một phương pháp đ các lỗ lấy áp suất trên đường ống nếu sử dụng tấm ương đặt ờng “orifice” để đo lưu lượng. Chúng được gọi là bán kính hoặc lỗ D – D/2. Cách khác là lỗ ợng. l hoặc lỗ mặt bích 2½D – 8D. 2½D – 8D có một lỗ cách tấm “orifice” một đoạn 2½ lần ột 2 đường kính ống về phía trước và một lỗ khác cách tấm “orifice” một đoạn 8 lần đường à một đ kính ống về phía sau. Một cấu h hình khác là lỗ mặt bích, cấu hình này rất phổ biến và ất v được lắp đặt trong mặt bích để có thể giữ luôn tấm “orifice”. ợc Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 8
Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com Hình 7 Trong hình 8 sử dụng một đồng hồ đo ch ử chênh áp thay vì sử dụng hai đồng hồ riêng như ở ử ri hình 7 Hình 8 Trong ví dụ ở hình 8, giả sử một va được mở trên đường ống, và lưu lượng thể tích tăng ả van ợng gấp đôi. Nếu chúng ta sử dụng các phép toán phức tạp để tính l lượng từ các giá trị áp ấp lưu ợng suất đo được, chúng ta nhận thấy rằng độ ch ợc, chênh lệch áp suất qua tấm “orifice” không ệch tăng gấp đôi tương ứng, nhưng l tăng 4 lần. Điều này là bởi vì lưu lượng thể tích tỷ lệ lại ợng tuyến tính với căn bậc hai của độ ch ến chênh lệch áp suất chứ không phải chính độ chênh lệch ệch ch áp suất. Bảng ở hình 9 sau đây đưa ra sự so sánh giữa sự thay đổi độ chênh áp (inch sự ch nước) với lưu lượng tương ứng đ ợc tính theo phần trăm thang đo, pounds/giờ, và được v gallons/phút. Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 9
Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com Áp suất sai lệch (inchs Lưu lượng Lưu lượng % thang đo H2O) (gal/phút) (lbs/giờ) 100 50.0 25,000 100.0% 90 47.4 23,171 94.9% 80 44.7 22,361 89.4% 75 43.3 21,651 86.6% 60 38.7 19,365 77.5% 50 35.3 17,678 70.7% 40 31.6 15,811 63.2% 30 27.4 13,693 54.8% 25 25.0 12,500 50.0% 20 22.3 11,180 44.7% 10 15.8 7,906 31.6% 6.25 12.5 6,250 25.0% 5 11.2 5,590 22.4% 0 0.0 0 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. Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 10
Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com Hình 10 Hình 11: C biến kiểu Vortex đặc trưng Cảm 1.5. Cảm biến lưu lượng kiểu từ tr ợng trường Các máy đo lưu lượng kiểu từ tr ợng trường được sử dụng để đo lưu lượng thể tích của chất ợng lỏng hoặc chất dạng vữa dẫn điện. Chúng sử dụng nguy lý tương tự với máy phát điện ; ặc nguyên ự khi vật dẫn điện đi qua từ trường, một điện áp sẽ đ ợc tạo ra. Khi sử dụng máy đo lưu ờng, được l lượng kiểu từ trường, vật liệu dẫn điện l chất lỏng hay chất dạng vữa. Dòng chảy càng ờng, là òng ch nhanh, điện áp tạo ra càng lớn. Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 11
Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com Hình 12 Máy đo lưu lượng kiểu từ trường không có bộ phận chuyển động. Hai cuộn dây từ, đ ờng được đặt đối diện nhau trong một ống cách ly, tạo ra một từ tr ặt trường qua đường kích ống. Điện ờng áp tạo ra khi vật liệu dẫn điện chạy qua ốn được đo bởi các điện cực cảm biến lắp trên ạo ống ợc tr thành ống. Các cảm biến chuyển đổi điện áp n thành tín hiệu điện ngõ ra tỷ lệ thuận với này õ t lưu lượng thể tích. Một cảm biến lưu lượng kiểu từ tr ợng trường chỉ làm việc chính xác khi điện áp được tạo ra đủ ệc đ lớn để có thể đo được. Axít, chất ăn da, thép nóng chảy sẽ l ợc. làm việc tốt, nhưng những vật ưng nh chất như nước cất và các hydrocarbon s không làm việc được bởi vì dẫn điện kém. Cảm à sẽ ẫn biến sẽ được hiệu chuẩn để phù hợp với vật liệu dẫn điện cần đo. Các cảm biến lưu lượng ù hợp l kiểu từ trường có thể được sử dụng với các chất ăn m và chất lỏng dạng vữa (chất dạng ợc mòn ất vữa phải di chuyển tương đối nhanh để tránh bám dích tr máy đo) nếu tính dẫn điện ối trên ếu của chúng phù hợp với hệ thống. Chúng có thể đ ợc sử dụng với các vật liệu nhớt và ợp được v tương đối ít nhạy cảm với nhiệt độ. Các h hỏng đối với bộ phận cách ly ống và các điện ạy hư ỏng v cực có thể làm hỏng máy đo. Cẩn thận mỗi khi sử dụng h để làm sạch đ ỏng hơi ạch đường ống có mang các cảm biến lưu lượng kiểu từ tr ợng trường. Nếu hơi bị giữ lại bên trong, nó sẽ tạo ra ên s Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 12
Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com 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. Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 13
Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com Hình 13 Các cam này khi quay sẽ tự khóa lẫn nhau, lần l ẽ lượt đóng và mở khoang chứa khi chất ở lỏng đi qua máy đo. Khoang chứa đ ỏng được tạo nên bởi bánh công tác và phần vỏ của máy ần đo. Các phần phải được làm bằng máy thật tinh vi để cho cảm biến vận hành trơn tru mà ằng hành không bị bất kỳ sự rò rỉ nào giữa các ngăn. Số v ữa vòng quay trên phút của trục gắn trên mỗi ủa tr bánh công tác được dùng để tính l lượng thể tích. Số vòng quay được nhân với thể tích ể lưu ợc được dùng để tính tổng thể tích đo đ ể được. Hình 14 Hình 14 trình bày một kiểu cảm biến t ế chỗ tích cực khác, một cảm biến kiểu cánh quạt ột thế – rotor. Khi vật liệu quá trình chảy qua máy đo, cánh quạt sẽ lập tức cách ly chất lỏng ình chảy trong ngăn được tạo bởi các cánh quạt v vỏ của máy đo. Các cánh quạt, được gắn với ợc và ỏ đ rotor quay nhờ các lò xo, trụt vào hoặc ló ra sẽ bịt kín thành cho đến khi chúng di chuyển ào ến đến cạnh của vỏ má đo và cho phép ch lỏng tiếp tục chạy dọc đường ống. Một tín hiệu à chất ờng được gởi ra từ máy đo mỗi khi trục rotor ho thành một vòng quay. Số lượng vòng quay ợc hoàn ợng v trên phút có thể được sử dụng để xác định l lượng thể tích bởi vì thể tích của các ngăn ể lưu ể máy đo là biết trước. Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 14
Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com Các máy đo kiểu thế chỗ tích cực rất chính xác. Chúng có thể đ ểu được dùng để tính tổng thể ể tích hoặc một phần cũng như để đo l lượng thể tích của chất lỏng và khí. Các đồng hồ ể lưu à đ đo nước và khí gia đình sử dụng loạ thế chỗ tích cực này. Hình 15 cho thấy một đồng hồ ử loại ấy kiểu thế chỗ tích cực tiêu biểu cùng v thiết bị đọc giá trị tổng. ùng với Hình 15 Do các bộ phận chuyển động của đồng hồ đo kiểu thế chỗ tích cực cần phải đ ộ được làm bằng máy tinh vi, nó ít được lựa chọn sử dụng trong tr ờng hợp các chất ăn mòn hoặc các ợc trường m chất lỏng có đặc tính phủ lên hay bào mòn thi bị nó tiếp xúc. ên thiết 1.7. Cảm biến lưu lượng kiểu tuabin ợng Các cảm biến lưu lượng kiểu tuabin hoạt động theo nguy lý là khi một chất lỏng chạy ợng nguyên ột qua sẽ làm tuabin xoay với tốc độ tỷ lệ với l lượng chất lỏng. Khi chất lỏng đi qua ới lưu ợng khắp cánh rotor, chúng quay. Một đầu cảm biến đ ắp được gắn trên thành của tuabin, máy đo ủa sẽ phát hiện được sự hiện diện của từ tr ợc trường nam châm vĩnh cửu (được gắn trên rotor ợc tr hoặc trên một trong các cánh của rotor) khi nó đi qua ứng với mỗi vòng quay của tuabin. ột vòng c Cảm biến từ trường sẽ gởi ra một tín hiệu xung ứng với mỗi vòng quay của tuabin. Số ờng vòng c lượng xung trong một khoảng thời gian cho tr ợng trước có thể được sử dụng để xác định lưu ợc lượng. Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 15
Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com Hình 16 Các cảm biến lưu lượng kiểu tuabin có thể đ ợc sử dụng với các chất lỏng và khí, nhưng ợng được v chúng được thiết kế để hoạt động trong một giới hạn l lượng xác định tr ợc lưu ợng trước. Cho dù dòng chảy quá trình là gì, nó không được lẫn các hạt có thể làm hỏng các cánh tuabin. ình ỏng Một bộ lọc và dòng chảy thẳng th ờng gắn liền với các máy đo tuabin. Thiết bị nắn thẳng ảy thường dòng chảy là các phần của đường ống chứa nhiều miếng kim loại mỏng để buộc d ờng dòng chảy vào theo dạng thẳng. Để chính xác, điều quan trọng l dòng chảy thẳng ở dạng đồng ạng là ảy nhất và sự hỗn loạn là nhỏ nhất khi nó tiếp xúc với tuabin. ỏ 1.8. Các cảm biến lưu lượng khối l ợng lượng Các cảm biến lưu lượng khối lượng đo l lượng khối lượng thực. Lưu lượng khối lượng ợng lưu ợng l được biểu thị tiêu biểu dưới dạng pounds ới pounds-khối lượng trên đơn vị thời gian (lb/min) khác ị 3 với lưu lượng thể tích là thể tích tr đơn vị thời gian (ft /min hoặc gal/min). Các cảm ể trên ặc biến này sử dụng các thay đổi về lực, ph ử phương chiều và tốc độ của chất lỏng quá trình khi ốc tr nó di chuyển qua đường ống để xác định l lượng khối lượng. Chúng chính xác ngay cả ờng lưu ợng. khi thành phần, khối lượng riêng, áp su nhiệt độ của dòng chất lỏng quá trình thay đổi. êng, suất, ất tr Loại cảm biến này làm việc tốt nhất với các chất lỏng hoặc chất dạng vữa. Thỉnh thoảng ệc nó cũng được sử dụng với chất khí áp suất cao. Các cảm biến lưu lượng khối lượng ợc ợng l thường không đủ độ nhạy để đo l lượng khối lượng của dòng khí áp suất thấp bởi vì ờng lưu òng su khối lượng riêng của nó rất thấp so với các chất lỏng. ủa Các cảm biến dựa vào động lực ộng Hầu hết các cảm biến lưu lượng khối l ợng lượng thực được dựa vào một ảnh hư ưởng được gọi là lực động lực. Lực này có thể h ể hình dung như là lực về một phía tác động vào cơ thể bạn ực v nếu bạn cố gắng đi bộ theo đường thẳng từ tâm đến cạnh của một vòng quay ngựa gỗ ờng vòng ng đang quay. Trong một cảm biến lưu lượng kh lượng dựa vào động lực, lưu lượng đi qua một ống khối ợng cảm biến hình bán nguyệt hoặc h ệt hình tròn mà nó bị dao động với biên độ và tần số biết ộv trước khi nó còn rỗng. Khi ống đ ỗng. được điền đầy chất lỏng, tần số và biên độ dao động giảm ộ Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 16
Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com xuống. Chất lỏng càng nặng, tần số v biên độ càng giảm. Động lực của chất lỏng đi qua ần và ảm. ống dao động bị uốn cong làm ch lỏng tác dụng một lực lên thành ống làm cho ống hơi àm chất àm bị xoắn. Độ xoắn tăng khi lưu lư ưu lượng khối lượng tăng và nó được sử dụng để đo lưu ợc l lượng. Hình 17 trình bày cách đặt các bộ phát hiện vị trí (ví dụ đồng hồ đo lực căng) tr ống ặt trên cảm biến trong một thiết kế của một hang. Các ống cảm biến bị tách xa nhau ở một đầu ảm do động lực và bị kéo lại gần nhau h ở đầu còn lại. Lưu lượng khối lượng được tính ị hơn ợng đ toán nhờ các mạch điện tử từ sự dịch chuyển của ống đ được phát hiện. ử đã Hình 17 Hình 18 trình bày một thiết kế khác cũng dựa v động lực. Thiết kế này dùng hai ống ột vào ày mà chúng dao dộng rất giống với một âm thoa. Các nguồn dao động bên ngoài có thể gây ộng bên th ra sai số cho các cảm biến lưu lượng khối l ợng lượng dựa vào động lực. Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 17
Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com Hình 18 Các cảm biến dựa vào nhiệt Các cảm biến lưu lượng dựa vào nhi hầu hết được sử dụng để đo lưu lượng của các khí ào nhiệt ợng sạch và hiếm khi được sử dụng với các chất lỏng. Nguy lý hoạt động dựa trên việc đặt ợc Nguyên ạt tr một lượng nhiệt nhỏ vào dòng quá trình và sử dụng độ thay đổi nhiệt độ và giá trị nhiệt ào sử v đặc trưng của vật liệu quá trình để tính toán lưu lượng khối lượng. Nhiệt đặc trưng là ình ợng. tr lượng năng lượng cần thiết để làm tăng nhi độ của mỗi đơn vị khối lượng vật chất lên àm nhiệt ợng l 0 1C Ví dụ sau đây sẽ giúp bạn hình dung được mối quan hệ giữa nhiệt đặc trưng, nhiệt độ và ình ưng, nhi lưu lượng. Giả sử một phần tử nhiệt với một ng ra cố định được đặt trong dòng quá trình ợng. ngõ ợc d có lưu lượng khối lượng 2lb/min. Nhiệt độ d ợng dòng quá trình tăng 20F khi nó qua phần tử nhiệt. Nếu lưu lượng khối lượng giảm xuống c 1lb/min, nhiệt độ dòng quá trình sẽ tăng ợng còn òng s lên 40F khi nó đi qua phần tử nhiệt. C ần Cùng lượng nhiệt đặt vào lượng vật liệu ít hơn một ợng h nửa, vì thế nhiệt độ của vật liệu tăng 2 lần. ế Các cảm biến lưu lượng khối lượng thực tế sử dụng một trong hai phương pháp cơ bản. ợng phương b Một phương pháp, được trình bày ở hình 19, là đưa vào một lượng nhiệt không đổi và sử ình ợng v dụng độ thay đổi nhiệt độ tổng hợp để tính l lượng. Cảm biến nhiệt thứ nhất (T1) theo ụng lưu ợng. dõi nhiệt độ của dòng quá trình đi vào cảm biến lưu lượng và cảm biến nhiệt độ thứ hai ảm (T2) theo nhiệt độ của dòng quá trình ra kh cảm biến lưu lượng. Nhiệt độ tăng càng ít, òng khổi ợng. c lưu lượng càng lớn bởi vì cùng m lượng nhiệt sẽ làm độ tăng nhiệt độ ít h đối với ì một ộ hơn một lượng vật liệu nhiều hơn. Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 18
Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com Hình 19 Phương pháp thứ hai, trình bày trong hình 2 là thay đổi lượng nhiệt đầu vào để giữ cho ình 20, ợng v độ sai lệch nhiệt độ giữa hai cảm biến l không đổi. Lưu lượng khối lượng có thể được ộ là ợng đ tính bằng cách đo lượng nhiệt cần thiết để duy tr độ sai lệch nhiệt độ là không đổi. ợng trì à đ Hình 2 20 Trong các cảm biến lưu lượng khối l ợng lượng dựa vào nhiệt thực tế, các phần tử nhiệt và các ệt v cảm biến không luôn luôn nằm trong d ảm dòng quá trình mà được lắp đặt trên thành của đoạn ên c ống nằm trong cảm biến. Hình 21 trình bày một cảm biến lưu lượng khối lư 1 ượng tiêu biểu. Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 19
Các loại cảm biến lưu lượng Vinamain.com Trong kiểu dụng cụ đo này, chỉ một phần trăm nhỏ d ỉ dòng chảy quá trình đư gia nhiệt, được trong khi phần còn lại thì chạy thẳng qua m không được gia nhiệt. ạy mà Nếu thành phần của dòng quá trình thay đổi, như vậy lượng nhiệt đặc trưng s khác so òng ưng sẽ với những gì mà cảm biến lưu lư ưu lượng khối lượng đã được hiệu chuẩn, cảm biến sẽ cho kết ợc quả sai. Nếu dòng khí bị ngưng t và đọng lại trên các cảm biến nhiệt độ hoặc phần tử ưng tụ ảm nhiệt, nó sẽ làm sai lệch kết quả đo. Điều n xảy ra là do chất ngưng tụ là chất lỏng và ệch này à ch có đặc tính truyền nhiệt rất khác với chất khí. ặc Hình 21 Trong đường ống dẫn khí, lưu lư ưu lượng không giống nhau trên toàn bộ mặt cắt đường ống. ộ đ Điển hình là, dòng chảy ở giữa nhanh h ở phía thành ống, và một cảm biến nhiệt đơn ảy hơn ột sẽ không cho kết quả chính xác toàn b dòng chảy. Hình 22 trình bày cách mà một số bộ 2 m cảm biến lưu lượng kiểu nhiệt đư đặt trong ống để cảm nhận dòng chảy tại nhiều điểm. ược ảy Trong trường hợp này, các mạch điện tử xác định l lượng bằng cách tính giá trị trung ạch lưu ợng bình của các cảm biến. Bảo trì công nghiệp Việt Nam Page 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.