KTDL các đại lượng không điện LỚP D14TDHDKTBCN3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA CHUYÊN NGÀNH TDHDKTBCN HỌC PHẦN KĨ THUẬT ĐO LƯỜNG CÁC ĐẠI LƯỢNG KHÔNG ĐIỆN Giảng viên hướng dẫn Thầy Võ Huy Hoàn Nhóm sinh viên sinh viên thực hiện Nguyễn Tiến Quang Mã sinh viên Lớp HÀ NỘI,102021 MỤC LỤC CHƯƠNG 1 TRÌNH BÀY NHỮNG HIỂU BIẾT VỀ PHÂN LOẠI ĐO LƯỜNG VÀ PHÂN LOẠI THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG 1 1 1 Khái niệm đo lường là gì ? 1 1 2 Phân loại đo lường 1 1 3 P.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ NGÀNH:TỰ ĐỘNG HÓA CHUYÊN NGÀNH:TDH&DKTBCN HỌC PHẦN:KĨ THUẬT ĐO LƯỜNG CÁC ĐẠI LƯỢNG KHÔNG ĐIỆN Giảng viên hướng dẫn:Thầy Võ Huy Hồn Nhóm sinh viên/ sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Quang Mã sinh viên: Lớp: HÀ NỘI,10/2021 MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Hình 2.1 Lưu lượng kế kiểu điện từ Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động lưu lượng kế kiểu điện từ Hình 2.3 Lưu lượng kế kiểu điện từ RIF100 RIELS ITALY Lưu lượng kế điện từ Woteck Taiwan ( Đài Loan) Hình 2.4 Cảm biến lưu lượng kế kiểu điện từ RIF180 RIELS-ITALY KTDL đại lượng không điện D14TDH&DKTBCN3 LỚP CHƯƠNG 1: TRÌNH BÀY NHỮNG HIỂU BIẾT VỀ PHÂN LOẠI ĐO LƯỜNG VÀ PHÂN LOẠI THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG 1.1: Khái niệm đo lường ? Đo lường trình nhận thức thực nghiệm, đem đại lương bị so sánh với đại lương khác dùng làm đơn vị để tìm tỷ số số đặc trưng cho so sánh q = Q/U Trong đó: U: đại lượng đơn vị Q: đại lượng bị đo q : tỷ số số 1.2: Phân loại đo lường a) Đo trực tiếp Là phép đo mà kết nhận từ phép đo Cách đo cho ta kết Thiết bị đo sử dụng thường tương ứng với đại lượng đo Vd: đo nhiệt độ nhiệt kế,đo áp suất áp kế ,đo lưu lượng lưu lượng kế… b) Đo gián tiếp Là phép đo mà kết suy từ mối quan hệ toán học biết Các đại lượng chưa biết mối quan hệ toán học xác định phép đo trực tiếp c) Đo tổng hợp Là phép đo phải làm nhiều lần nhiều điều kiện khác để hệ phương trình biểu thị quan hệ lượng chưa biết lượng bị đo trực tiếp, từ tìm lượng chưa biết Trường Đại Học Điện Lực Page KTDL đại lượng không điện D14TDH&DKTBCN3 LỚP 1.3: Phân loại thiết bị đo lường Khái niệm thiết bị đo: phương tiện kĩ thuật để thực phép đo có chức biến đổi tín hiệu mang thơng đo thành dạng phù hợp cho việc sử dụng nhận kết đo, chúng có đặc tính đo lường qui định Trong thực tế Thiết bị đo thường hiểu máy đo (ví dụ: Máy sóng,Vơn mét số, Máy đếm tần …) Có nhiều cách phân loại: a) Theo tính sử dụng +) Đồng hồ làm việc : loại lắp đặt dây truyền công nghệ , để theo dõi thơng số làm việc q trình +) Đồng hồ mẫu : loại thiết bị đo dùng để kiểm tra định kỳ đồng hồ làm việc +) Đồng hồ chuẩn : loại thiết bị đo dùng để kiểm tra chuẩn thiết bị đo loại mẫu b) Theo thông tin truyền thiết bị đo +) Thiết bị đo tương tự +) Thiết bị đo kiểu kỹ thuật số c) Căn vào cách thể kết đo +) Thiết bị thị +) Thiết bị tự ghi +) Thiết bị tích phân +) Thiết bị tín hiệu d) Căn vào thông số để đo +) Nhiệt kế : đo nhiệt độ +) Áp kế : đo áp suất +) Lưu lượng kế : đo lưu lượng +) Vôn kế : đo điện áp +) Ampe kế: đo dòng điện Trường Đại Học Điện Lực Page KTDL đại lượng không điện D14TDH&DKTBCN3 LỚP CHƯƠNG : TRÌNH BÀY NHỮNG HIỂU BIẾT VỀ LƯU LƯỢNG KẾ KIỂU ĐIỆN TỪ 2.1:Khái niệm lưu lượng kế kiểu điện từ Lưu lượng kế dạng điện từ tên gọi chung thiết bị đo lưu lượng cảm ứng điện từ Thiết bị đo lưu lượng điện từ sử dụng cảm biến điện tử để đo dịng chảy lưu chất Thơng qua hệ tín hiệu truyền thông số cần thiết lên mặt hiển thị thiết bị đo lưu lượng nước dạng điện từ hình LCD, thơng số thường có lưu lượng tức thời, lưu lượng tổng, nhiệt độ, áp suất Lưu lượng kế dạng điện từ gọi tên khác lưu lượng kế điện tử, đồng hồ đo lưu lượng dạng điện từ, đồng hồ đo nước điện tử, thiết bị đo lưu lượng dạng từ tên gọi có chung khái niệm Ngày nay, lưu lượng kế điện tử ngày phổ biến công nghiệp sống Thiết bị đo lưu lượng cách xác, tiếp cận với độ xác thiết bị dùng đo vị trí lưu lượng kế điện tử dùng cho ứng dụng có thời gian sử dụng tương đối dài, mang tính ổn định có lưu lượng lớn Độ xác phép đo từ ±0.50% mà thơi Các doanh nghiệp ngày chuyển dần sang xu hướng thay cho dạng đồng hồ Tuy chi phí ban đầu cao đồng hồ lợi ích thơng tin xác mang lại giúp cho doanh nghiệp người sử dụng có nhiều lợi ích nâng cao tính hiệu việc sử dụng Một số hình ảnh lưu lượng kế kiểu điện từ: Trường Đại Học Điện Lực Page KTDL đại lượng khơng điện D14TDH&DKTBCN3 LỚP Hình 2.1 : lưu lượng kế kiểu điện từ 2.2:Cấu tạo, nguyên lý hoạt động lưu lượng kế kiểu điện từ a)Cấu tạo Hệ thống mạch từ: Vai trị tạo từ trường DC AC đồng Mạch từ DC thực nam châm vĩnh cửu Ưu điểm cấu trúc đơn giản nhiễu từ từ trường AC Xung quanh, tượng phân cực điện cực, làm cho điện trở hai điện cực tăng lên, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động đồng hồ Khi đường kính ống lớn, nam châm vĩnh cửu tương ứng lớn, cồng kềnh đó, lưu lượng kế điện từ thường sử dụng từ trường xen kẽ tạo nguồn cung cấp lượng tần số 50HZ Đo ống thơng: Vai trị cho phép chất lỏng dẫn điện đo qua Để từ thông bị xáo trộn bị chập qua ống đo, ống đo phải làm từ thiết bị khơng có từ tính, độ dẫn điện thấp, độ dẫn nhiệt thấp độ bền học định Nhựa, nhôm, vv Điện cực: Chức đo tín hiệu cảm ứng tỷ lệ thuận với phép đo Các điện cực thường làm thép khơng gỉ khơng từ tính u cầu phải rửa với lớp lót để chất lỏng qua khơng bị cản trở Vị trí lắp đặt phải theo Trường Đại Học Điện Lực Page KTDL đại lượng không điện D14TDH&DKTBCN3 LỚP hướng thẳng đứng đường ống để ngăn cặn bẩn, rác tích tụ ảnh hưởng đến độ xác phép đo Vỏ: làm vật liệu sắt từ, toàn phần bên đồng hồ Lớp lót: Ở mặt ống đo bề mặt làm kín mặt bích, có lớp lót cách điện Nó tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng cần đo, vai trị tăng khả chống ăn mòn ống đo ngăn điện cảm ứng bị ngắn mạch thành ống đo kim loại Các vật liệu lót chủ yếu nhựa polytetrafluoroetylen, gốm sứ Có khả chống ăn mòn, nhiệt độ cao mài mòn Bộ chuyển đổi: Tín hiệu cảm ứng tạo dịng chất lỏng yếu bị ảnh hưởng lớn yếu tố nhiễu khác Vai trò chuyển đổi khuếch đại chuyển đổi tín hiệu cảm ứng thành tín hiệu tiêu chuẩn thống triệt tiêu tín hiệu nhiễu Nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu tiềm cảm ứng Ex điện cực phát thành tín hiệu DC tiêu chuẩn thống Và hiển thị lên cho quan sát b) Nguyên lí hoạt động Lưu lượng kế dạng điện từ hoạt động dựa định luật cảm biến điện từ nhà khoa học Michael Faraday - Trong đồng hồ đo gắn kèm cuộn dây , nhờ có trợ giúp thép cuộn dây tạo từ trường khơng đổi tồn phần tiết diện ống.Hai điện cực sử dụng để cảm ứng suất điện động đặt vng góc thành ống.Trong ống có lớp lót làm nhiệm vụ chống ngắn mạch chất lỏng dẫn điện ống kim loại.Ban đầu chưa có lưu lượng chảy qua chưa suất điện động cảm ứng hai điện cực hạt điện tích chất lỏng dẫn điện phân bố đều.Khi có lưu lượng chảy long ống từ trường tác dụng lực lên hạt điện tích.Kết hạt điện tích âm (-) dương (+) chất lỏng bị tách hút hai phía đối diện đường ống tạo thành điện áp hai điện cực.Điện áp tỷ lệ thuận với vận tốc chất lỏng chảy đường ống.Hai điện cực ( + ) ( - ) kết nối với mạch điện tử xử lý tín hiệu, đưa mức tín hiệu vào vy xử lý trung tâm Bộ vy Trường Đại Học Điện Lực Page KTDL đại lượng khơng điện D14TDH&DKTBCN3 LỚP xử lý trung tâm có nhiệm vụ tính tốn lưu lượng kiểm sốt đầu thơng số hiển trị hình LCD LED Để tính điện áp ( E ) điện cực áp dụng công thức : E = B.d.v Trong : E :là điện áp cảm ứng ( V ) B : Mật độ từ thông ( độ lớn từ trường ) đơn vị ( Tesla ) d : Chiều dài vật dẫn chạy qua từ trường, đơn vị mét ( m ) v : Vận tốc vật dẫn ( m/s) -Lưu lượng thể tích Q tính theo cơng thức: Q = A V => V=Q/A Thay V Q/A ta có cơng thức biểu diễn mối quan hệ đại lượng điện áp cảm ứng (E), lưu lượng (Q), cường độ từ trường (B), đường kính đường ống d tiết diện đường ống (A): E=Bdv = Bd*Q/A = BdQ/A (1) Giả sử đường ống hình trịn biết tiết diện đường ống đường kính đường ống có liên quan đến công thức: A = πd^2/4 (2) Thế công thức (2) vào công thức (1) ta công thức sau: E = BdQ / (πd^2/4) = 4BQ/πd -Công thức xác định lưu lượng Q theo điện áp cảm ứng E: Q = πdE/4B Trường Đại Học Điện Lực Page KTDL đại lượng không điện D14TDH&DKTBCN3 LỚP Công thức dùng để tính lưu lượng điều kiện lý tưởng, để bù đắp khiếm khuyết thực tế ta thêm số tỉ lệ k ta có cơng thức cuối sau: Q = k.πdE/4B Trong đó: Q = lưu lượng dịng chảy (m3/s) E = điện áp cảm ứng (V) B = cường độ từ trường (Tesla) d = đường kính đường ống (m) Một vài điều kiện cần đáp ứng để tính tốn xác lưu lượng từ điện áp cảm ứng: Chất lỏng phải chất dẫn điện tốt, Cả điện cực phải tiếp xúc với chất lỏng Đường ống phải đổ đầy chất lỏng Các đầu đo lưu lượng phải nối đất cách để tránh sai số dòng điện rò chất lỏng - Sơ đồ nguyên lý hoạt động: Trường Đại Học Điện Lực Page KTDL đại lượng không điện D14TDH&DKTBCN3 LỚP Hình 2.2: sơ đồ nguyên lý hoạt động lưu lượng kế kiểu điện từ 2.3:Tính năng, ứng dụng lưu lượng kế kiểu điện từ - Tính năng: • Độ xác cao, sai số ±1% dải thị lưu lượng • Rất thích hợp đo lưu lượng chất lỏng ăn mòn, dơ bẩn, đặc sệt xi măng, thạch cao, … cảm biến đo loại khơng có phận lắp đặt phía ống dẫn • Khơng có tổn hao hệ áp suất, nên cần lưu ý đến dải đo lưu lượng thấp • Khả chống nhiễu mạnh mẽ, gần nhiễu bên ngồi • Khả chống ăn mịn cực mạnh, chất lỏng dẫn điện đo • Khơng có tắc nghẽn ống đo, không áp suất, yêu cầu thấp cho phần ống thẳng - Ứng dụng: Lưu lượng kế kiểu điện từ thường ứng dụng để đo mơi chất nước thải, hóa chất, loại chất lỏng chứa hạt rắn như: Bùn, bột giấy, chất lỏng nóng, chất Trường Đại Học Điện Lực Page 10 KTDL đại lượng không điện D14TDH&DKTBCN3 LỚP lỏng có độ nhớt cao, chất lỏng lạnh đặc biệt ngành chế biến thực phẩm, chất lỏng đơng lạnh đo đồng hồ đo lưu lượng điện từ Với nhiều ưu điểm bật, loại đồng hồ lưu lượng kế dạng điện từ cho phép xuất tín hiệu để lấy thông tin hay truyền thông điều khiển thiết bị ngoại vị Do dạng lưu lượng kế dùng phổ biến nhà máy, hệ thống tự động hóa, hệ thống đo lường, chiết rót vật liệu 2.4: Cách sử dụng lưu lượng kế kiểu điện từ Máy đo lưu lượng từ đo vận tốc chất lỏng dẫn đường ống, chẳng hạn nước, axit, chất ăn da, chất bùn Máy đo lưu lượng từ đo độ dẫn điện chất lỏng lớn khoảng 5μS / cm Hãy cẩn thận sử dụng máy đo lưu lượng từ chất lỏng có độ dẫn thấp nước deion hoá, nước cấp cho nồi hơi, hydrocarbon, làm cho lưu lượng kế tắt đo lưu lượng không Lưu lượng kế không làm tắc nghẽn dịng chảy, áp dụng cho chất lỏng sạch, vệ sinh, bẩn, ăn mịn mài mịn Máy đo lưu lượng từ áp dụng cho dòng chất lỏng dẫn điện, hydrocarbon khí khơng thể đo cơng nghệ tính chất khơng dẫn điện trạng thái khí Máy đo lưu lượng từ khơng địi hỏi nhiều cơng trình chạy ngược dịng thượng lưu hạ lưu nên chúng cài đặt quãng đường tương đối ngắn Lưu lượng kế từ trường thường địi hỏi 3*5 đường kính đường thẳng ngược dịng đầu 0*3 đường kính đường ống thẳng hạ lưu đo từ mặt phẳng điện cực kế điện từ Các ứng dụng cho chất lỏng dơ bẩn tìm thấy nước, nước thải, khai khoáng, chế biến khoáng sản, điện, bột giấy giấy, ngành cơng nghiệp hố chất Các ứng dụng nước nước thải bao gồm việc chuyển quyền lưu giữ chất lỏng có nguồn nước quận nước / nước thải Máy đo lưu lượng từ sử dụng nhà máy xử lý nước để đo lượng nước thải xử lý không xử lý, nước, nước hoá Trường Đại Học Điện Lực Page 11 KTDL đại lượng không điện D14TDH&DKTBCN3 LỚP chất Các ứng dụng ngành khai khoáng chế biến khống sản bao gồm dịng nước quy trình dịng xả quy trình luồng truyền tải nặng Với ý thích hợp vật liệu xây dựng, đo dịng chất lỏng ăn mòn cao (như axit chất ăn da) chất bẩn Các ứng dụng chất lỏng ăn mòn thường tìm thấy q trình cơng nghiệp hóa học, hệ thống thức ăn gia súc hóa học sử dụng hầu hết ngành công nghiệp Các ứng dụng bùn thường tìm thấy ngành khai thác mỏ, chế biến khoáng sản, bột giấy giấy, công nghiệp nước thải Lưu lượng kế từ thường sử dụng chất lỏng cho ăn trọng lực Đảm bảo hướng lưu lượng kế mà lưu lượng kế hoàn tồn đầy chất lỏng Khơng đảm bảo máy đo dịng chảy hồn tồn đầy chất lỏng ảnh hưởng đáng kể đến việc đo lưu lượng Cần đặc biệt cẩn thận vận hành máy đo lưu lượng từ dịch vụ chân khơng số máy đo lưu lượng kế sụp đổ bị hút vào đường ống dịch vụ chân không, làm hỏng lưu lượng kế Lưu ý điều kiện chân khơng xảy đường ống mà dường không tiếp xúc với dịch vụ chân khơng đường ống khí ngưng tụ (thường điều kiện bất thường) Tương tự, nhiệt độ cao máy đo lưu lượng kế từ (thậm chí điều kiện bất thường) dẫn đến hư hỏng lưu lượng kế vĩnh viễn 2.5: Ưu điểm nhược điểm lưu lượng kế kiểu điện từ a) Ưu điểm Sự cản trở dòng chảy gần khơng loại lưu lượng kế sử dụng để đo chất huyền phù nặng, bao gồm bùn, nước thải bột gỗ Chúng khơng bị ảnh hưởng nhiều dịng chảy hỗn loạn thượng nguồn Chúng không bị ảnh hưởng thay đổi tỷ trọng, độ nhớt áp suất nhiệt độ Trường Đại Học Điện Lực Page 12 KTDL đại lượng không điện D14TDH&DKTBCN3 LỚP Yêu cầu cơng suất điện thấp (15 20 W), đặc biệt với loại DC xung Các máy đo sử dụng máy đo hai chiều Đồng hồ phù hợp với hầu hết loại axit, bazơ, nước dung dịch nước vật liệu lót lựa chọn khơng cách điện tốt mà chống ăn mòn Máy đo sử dụng rộng rãi cho dịch vụ bùn khơng chúng bị cản trở mà cịn số lớp lót polyurethane, neoprene cao su có khả chống mài mịn xói mịn tốt Kết đo xác, chúng có khả xử lý dòng chảy cực thấp b) Nhược điểm Những máy đo sử dụng cho chất lỏng có độ dẫn điện hợp lý Do đó, khơng thể sử dụng để đo tốc độ dịng khí nước, sản phẩm dầu mỏ chất lỏng tương tự có độ dẫn thấp Kích thước giá thành cuộn dây mạch điện trường không tăng tương ứng với kích thước ống đo Do lưu lượng kế cho ống có kích thước nhỏ thường cồng kềnh đắt tiền Để đồng hồ hoạt động cần cấp nguồn điện nuôi đầu vào pin Tuy nhiên dùng pin sử dụng phải thay pin gây tốn Độ xác phạm vi ± 1% khoảng lưu lượng 5% (*) Một số ví dụ lưu lượng kế kiểu điện từ Trường Đại Học Điện Lực Page 13 KTDL đại lượng khơng điện D14TDH&DKTBCN3 LỚP Hình 2.3 :lưu lượng kế kiểu điện từ RIF100 RIELS ITALY Lưu lượng kế điện từ Woteck Taiwan ( Đài Loan) Hình 2.4: cảm biến lưu lượng kế kiểu điện từ RIF180 RIELS-ITALY Trường Đại Học Điện Lực Page 14 KTDL đại lượng không điện D14TDH&DKTBCN3 Trường Đại Học Điện Lực LỚP Page 15 KTDL đại lượng không điện D14TDH&DKTBCN3 LỚP TỔNG KẾT Qua việc học tập môn : Kỹ thuật đo lường đại lượng không điện Chúng em tiếp thu kiến thức quan trọng góp phần giúp cho sinh viên hiểu cách sử dụng thiết bị đo , phương pháp đo, thiết bị đo cảm biến hệ thống sản xuất phịng thí nghiệm , áp dụng thực tế Tiến tới báo cáo chun đề kết thúc mơn có tính ứng dụng cao, chúng em nắm kiến thức phân loại thiết bị đo, hiểu cấu tao, nguyên lý hoạt động , cách dùng ,cũng ưu nhược điểm lưu lượng kế kiểu điện từ Trên kiến thức quan trọng, hữu ích mà chúng em tiếp thu ,tìm hiểu trình học tập tìm hiểu kỹ thuật đo lường không điện Chúng em cố gắng, kiến thức hạn chế , đơi chỗ cịn thiếu xót nên chúng em mong nhận ý kiến , đóng góp thầy cô Chúng em trân thành cảm ơn Trường Đại Học Điện Lực Page 16 KTDL đại lượng không điện D14TDH&DKTBCN3 LỚP Tài liệu tham khảo - Giáo trình Kỹ thuật đo lường khơng điện -Võ Huy Hoàn Đo lường nhiệt, nhà xuất giáo dục, 2013 -Phạm Thượng Hàn số tác giả khác Kỹ thuật đolường đại lượng vật lý tập 1, nhà xuất giáo dục,1996 -Alan S.Morris Measurement and InstrumentationPrinciples, Elsevier butter worth heinemann, 2006 -Ramon Pallàs-Ảeny, John G Webster Sensors and Signalconditioning, A WileyInterscience Publication , 2006 - Lê Văn Doanh, Phạm Thượng Hàn số tác giảkhác Các cảm biến kỹ thuật đo lường điều khiển,Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2001 - Nguyễn Văn Hịa Cơ sở tự động hóa Trường Đại Học Điện Lực Page 17 ... số để đo +) Nhiệt kế : đo nhiệt độ +) Áp kế : đo áp suất +) Lưu lượng kế : đo lưu lượng +) Vôn kế : đo điện áp +) Ampe kế: đo dòng điện Trường Đại Học Điện Lực Page KTDL đại lượng khơng điện D14TDH&DKTBCN3... đo q : tỷ số số 1.2: Phân loại đo lường a) Đo trực tiếp Là phép đo mà kết nhận từ phép đo Cách đo cho ta kết Thiết bị đo sử dụng thường tương ứng với đại lượng đo Vd: đo nhiệt độ nhiệt kế ,đo. .. hệ lượng chưa biết lượng bị đo trực tiếp, từ tìm lượng chưa biết Trường Đại Học Điện Lực Page KTDL đại lượng không điện D14TDH&DKTBCN3 LỚP 1.3: Phân loại thiết bị đo lường Khái niệm thiết bị đo: