Bài giảng ĐO LƯỜNG NHIỆT Chương 5 Đo mức chất lỏng Bộ môn TĐH&ĐK quá trình Nhiệt – Lạnh

CHƢƠNG V ĐO MỨC CHẤT LỎNG LEVEL MEASUREMENT Nội dung 5.1 Dụng cụ đo mức kiểu khí 5.2 Dụng cụ đo mức kiểu thủy tĩnh 5.3 Đo mức dựa sở sóng phản xạ 5.4 Dụng cụ đo mức kiểu điện dung 5.5 Dụng cụ đo mức kiểu trọng lƣợng 5.6 Một số dụng cụ đo mức kiểu khác Đo mức       Đo mức: xác định vị trí bề mặt phân cách pha so với điểm so sánh, thường đáy bể bình chứa vật chất Các pha lỏng/khí, rắn/khí lỏng/lỏng khơng trộn lẫn Mục đích đo mức: để biết tổng lượng vật chất có bồn chứa, bể chứa để đảm bảo AT cho TB toán: đo mức liên tục (chỉ thị mức) báo tín hiệu giới hạn mức (rơle mức) Có nhiều p/p công nghệ đo với ưu, nhược điểm riêng Chọn p/p phụ thuộc vào trình CN, chất ứng dụng cụ thể, độ CX cần thiết cân nhắc kinh tế Đo mức (tiếp)    Trong CN, nhu cầu thường gặp đo mức chất lỏng chất rắn dạng bột vật liệu rời Trong chương giới thiệu: Đo mức chất lỏng Vị trí lắp đặt CB mức bình chứa: 5.1 Dụng cụ đo mức kiểu khí 5.1.1 Loại phao chìm (phao cân bằng)  Lực trọng lƣợng phao: FG  m.g  P.S.b.g 5.1 Dụng cụ đo mức kiểu khí (tiếp)  Lực đẩy Arsimét phần chiều dài phao nằm chất lỏng với phần lại nằm KK: FD  CL.S.LP.g  KK S.(b  LP).g     Lực tổng hợp tác động lên phao: FR = FG - FĐ Mức chất lỏng tính từ mép dƣới phao: F b. P  KK   R LP       S.g KK CL Bằng cách đo FR thích hợp, suy LP suy mức chất lỏng bình Chiều dài phao b phải lớn chút so với thay đổi mức cần đo (P  CL) 5.1 Dụng cụ đo mức kiểu khí (tiếp) 5.1 Dụng cụ đo mức kiểu khí (tiếp) 5.1.2 Loại phao  P  CL Thƣờng sử dụng phao dạng hình trụ cho kết cấu lắp ráp phía 5.1 Dụng cụ đo mức kiểu khí (tiếp)  Thƣờng sử dụng phao dạng hình cầu cho kết cấu lắp ráp ngang 5.1 Dụng cụ đo mức kiểu khí (tiếp)  Rơle mức kiểu phao 10 5.3 Đo mức dựa sở sóng phản xạ (tiếp)  Nguyên lý lấy mẫu sóng hình sin (ns- ms) 42 5.3 Đo mức dựa sở sóng phản xạ (tiếp) Ưu điểm dụng cụ đo mức kiểu rađa không tiếp xúc: - Cho kết CX - Đặc tính khơng bị ảnh hƣởng nặng, t/c khác chất lỏng bình (trừ số điện mơi) - Khơng tiếp xúc với chất lỏng, khơng có phần tử chuyển động nên phải bảo dƣỡng  Nhược điểm: - Giá thành cao - Không thể xác định mức bề mặt chất lỏng - Giới hạn AS m/t đo  43 5.3 Đo mức dựa sở sóng phản xạ (tiếp) 2-Dụng cụ đo mức kiểu rađa sóng dẫn (GWR) 44 5.3 Đo mức dựa sở sóng phản xạ (tiếp)      Đầu dị dẫn sóng dây cáp, KL đơn, KL song song kết cấu ống KL đồng trục Giống nhƣ rađa không tiếp xúc, số điện môi m/c tạo nên thay đổi trở kháng phản xạ ngƣợc tới đầu thu Thời gian cần thiết để xung xuống dƣới quay ngƣợc trở lại đƣợc xác định để đo mức chất lỏng Sự suy giảm tín hiệu nhỏ, hiệu 20 lần so với rađa khơng tiếp xúc dẫn tạo đƣờng lƣợng tập trung Vì thế, đo mức chất lỏng có số điện mơi thấp, chí < 1,4 Các yếu tố: cuộn xoáy bề mặt CL, bọt, hơi, vật cản bình khơng ảnh hƣởng tới ĐL 45 5.3 Đo mức dựa sở sóng phản xạ (tiếp) 5.3.3 Dụng cụ đo mức kiểu Lazer Sử dụng xung ánh sáng lazer phản xạ bề mặt chất lỏng  Ánh sáng từ nguồn lazer Phản chiếu khỏi bề mặt chất lỏng đo mức vào đoạn tích điện kép  Hệ thống đo mức cài đặt mà khơng ảnh hưởng chất thùng chứa chùm lazer hẹp  Phương pháp không ảnh hưởng điều kiện mơi trường xung quanh, sử dụng với mạch kín với điều kiện kính lắp phía bể chứa  Phải có bề mặt phản xạ đầy đủ ánh sáng lade phản hồi  Sự có mặt bụi hay lớp dày không gian phận phát tia lazer chất lỏng làm phân tán ánh sáng, làm yếu tín hiệu tạo khó khăn việc xác định mức  Đắt đỏ  46 5.4 Dụng cụ đo mức kiểu điện dung   Nguyên lý: Dựa khác số điện môi chất lỏng so với nƣớc nƣớc Hằng số điện môi độ dẫn điện số chất: - Chất lỏng có  106 S / m   đƣợc coi thuộc nhóm dẫn điện 47 5.4 Dụng cụ đo mức kiểu điện dung (tiếp)    Kết cấu dụng cụ đo mức khác CL dẫn điện không dẫn điện (chủ yếu điện cực có cách điện khơng) Điện cực dạng thanh, dạng hình trụ phẳng đƣợc nhúng phần CL Loại phổ biến loại cọc hình trụ đƣợc lắp thẳng đứng bình chứa (tính cơng nghệ tốt hơn, khả chống nhiễu tốt, đảm bảo độ cứng cho kết cấu) 48 5.4 Dụng cụ đo mức kiểu điện dung (tiếp)   Đối với kết cấu đối xứng quay đƣợc nhƣ trên:     20h d d 1  C C   ln   ln  d1 d2   1 ln d2  ln d3  h  1 d  d 20 Nếu nhƣ chất lỏng có độ dẫn điện cao: d2 201h C ln C d1 d2 h ln 201 d  Nếu nhƣ điện cực không cách điện: 20 2h C d ln d1 d3 C.ln d1 h 202 49 5.4 Dụng cụ đo mức kiểu điện dung (tiếp) 50 5.4 Dụng cụ đo mức kiểu điện dung (tiếp)   Hình dạng bên ngồi số kết cấu: Ưu, nhược điểm: - Giá thành rẻ, đơn giản dịch vụ, thuận tiện lắp ráp, sử dụng dải t0 rộng: -40 đến +200 0C, p