cảm biến công nghiệp-chuong 9: cảm biến đo lưu lượng và mức chất lưu

Chương 9 CẢM BIẾN ĐO LƯU LƯỢNG VÀ MỨC CHẤT LƯU 1. Cảm biến đo lưu lượng 2. Cảm biến đo mức chất lưu 1. Cảm biến đo lưu lượng 1.1. Lưu lượng và phương pháp đo 1.2. CB đo lưu lượng theo thể tích 1.3. CB đo lưu lượng theo tốc độ 1.4. CB đo lưu lượng theo độ giảm áp 1.5. CB đo lưu lượng theo độ giảm áp không đổi 1.6. CB đo lưu lượng điện từ 1.1. Lưu lượng và đơn vị đo a) Lưu lượng và đơn vị đo: lượng chất lưu chảy qua tiết diện ngang của ống dẫn trong một đơn vị thời gian. • Lưu lượng thể tích (Q) tính bằng m3/s, m3/giờ • Lưu lượng khối lượng (G) tính bằng kg/s, kg/giờ 1.1. Lưu lượng và đơn vị đo • Lưu lượng trung bình: • Lưu lượng tức thời: dt dV Q = hoặc dt dm G = (m3/s) t V Q tb ∆ ∆ = t m G tb ∆ ∆ = (m3/s) (kg/s) hoặc 1.1. Lưu lượng và đơn vị đo b) Phương pháp đo: • Đếm trực tiếp thể tích chất lưu trong một khoảng thời gian xác định ∆t. • Đo vận tốc chất lưu khi lưu lượng là hàm của vận tốc. • Đo độ giảm áp khi lưu lượng là hàm phụ thuộc độ giảm áp. • Tín hiệu đo biến đổi trực tiếp thành tín hiệu điện hoặc nhờ bộ chuyển đổi điện thích hợp. 1.2. CB đo lưu lượng theo thể tích 1.2.1. Nguyên lý đo: đếm trực tiếp lượng thể tích chất lưu đi qua buồng chứa có thể tích xác định của cảm biến. dt dn n = - Tốc độ quay của trục lưu kế) ( nq dt dN q dt dV Q vv === • Lưu lượng tức thời: ( ) 12 12v tb tt NNq t V Q − − = ∆ ∆ = • Lưu lượng trung bình: (qv – thể tích chất lưu đi qua cảm biến trong một vòng quay của trục cảm biến) 1.2.1. Nguyên lý đo • Phương pháp đếm số vòng quay và đo tốc độ quay: + Dùng nam châm quay + cuộn dây → xung điện. + Dùng tốc độ kế quang. + Dùng mạch đo tần số hoặc điện áp. 1.2. CB đo lưu lượng theo thể tích 1.2.1. Lưu lượng kế bánh răng: a) Cấu tạo và nguyên lý làm việc: 1&2. Bánh răng 3. Vỏ 4. Chất lưu 5. Của vào 6. Cửa ra V1 2 1 3 4 5 6 1.2.1. Lưu lượng kế bánh răng • Ở vị trí (a) chất lưu làm quay bánh răng (2) đẩy thể tích chất lỏng (V1) sang cửa ra đồng thời làm bánh răng (1) quay theo (vị trí b). • Ở vị trí (c) chất lưu làm bánh răng (1) quay → quá trình lặp lại. • Thể tích chất lưu đẩy sang cửa ra: V2 2 2 V1 2 1 1 1 021v V2VVq =+= 1.2.1. Lưu lượng kế bánh răng • Thường đo thể tích chất lưu ∆V trong khoảng thời gian t1 đến t2: ( qc - hệ số lưu lượng kế ; Nc1, Nc2 - số trên chỉ thị của lưu lượng kế tại thời điểm t1 và t2) ( ) 1c2cc NNqV −=∆ • Đếm số vòng quay hoặc đo tốc độ ⇒ Q tức trung bình hoặc Q tức thời. [...]... hoặc đo tốc độ nhờ cơ cấu liên kết với trục lưu lượng kế ⇒ Q tức trung bình hoặc Q tức thời 1.2.2 Lưu lượng kế kiểu cánh b) Đặc điểm: • Đo lưu lượng chất khí • Đo lưu lượng đến 100 - 300 m3/giờ • Cấp chính xác 0,25; 0,5 1.3 CB đo lưu lượng theo tốc độ 1.3.1 Nguyên lý đo: • Dựa trên quan hệ: Q = v.S v – tốc độ dòng chảy; S – tiết diện ngang của ống dẫn • Biết S đo v... phận khác: + Bộ biến đổi điện; + Bộ tích phân lưu lượng; + Bộ tính khối lượng chất lưu; + Bộ tính toán xử lý số liệu; + Bộ biến đổi tỉ trọng chất lưu … 1.4.3 Mạch đo b) Yêu cầu lắp đặt: • Lỗ của thiết bị thu hẹp phải đồng tâm với ống dẫn • Ống đo áp phải đặt ngay trước và sau thiết bị thu hẹp • Trước và sau thiết bị thu hẹp, ống dẫn phải có một đo n thẳng không thay đổi tiết diện, không có...1.2.1 Lưu lượng kế bánh răng b) Đặc điểm: • Giới hạn đo từ 0,01 - 250 m3/giờ, • Cấp chính xác 0,5; 1, • Tổn thất áp suất nhỏ, • Yêu cầu chất lỏng đo phải được lọc tốt, • Gây ồn khi làm việc 1.2.2 Lưu lượng kế kiểu cánh a) Cấu tạo và nguyên lý làm việc: 1 2 2 3 2 2 5 4 1 Vỏ 2 Cánh 3 Tang quay 4 Con lăn 5 Cam 1.2.2 Lưu lượng kế kiểu cánh • Thể tích chất lưu đi qua lưu lượng kế... Mạch đo c) Một số mạch đo: α ρgh G a) Ống Pito b) Áp kế vành khuyên c) Màng đàn hồi 1.4.3 Mạch đo • Hệ thống đo lưu lượng kiểu ЭΤИД 10 3 8 α 9 11 12 14 15 16 2 10 a1 a2 1 β 10 b1 b2 13 9 4 7 Vị trí chổi than trên vành bán khuyên 6 B A 5 1, 2 & 3) Cuộn dây và lõi sắt 4) Bộ phận so sánh 5) Động cơ xoay chiều 6) Cam 7) Kim chỉ 8) Động cơ đồng bộ 9&10) Chổi điện 11) Vành bán khuyên 12 &13) Vành khuyên... N 2 − N1 = ∫ n.dt - tổng số vòng quay của lưu t1 lượng kế trong khoảng thời gian t1 ÷ t2) 1.3.2 Lưu lượng kế tuabin hướng trục b) Đặc điểm: • Đường kính tuabin từ 50 ÷ 300 mm, • Phạm vi đo từ 50 ÷ 300 m3/giờ, • Cấp chính xác 1; 1,5; 2 1.3.3 Lưu lượng kế tuabin tiếp tuyến a) Cấu tạo & nguyên lý làm việc: 2 1 3 1 Tuabin 2 Màng lọc 3 ống dẫn 1.3.3 Lưu lượng kế tuabin tiếp tuyến b) Đặc điểm:... đo lưu lượng các dòng chảy có trị số Re < Re tới hạn 1.4.2 Thiết bị thu hẹp b) Ống thu hẹp (ống venturi):  Cấu tạo:  Đặc điểm: biên dạng gần giống với biên dạng dòng chảy khi bị thu hẹp; dòng chảy biến đổi từ từ →tổn thất bé; khó chế tạo và lắp đặt 1.4.3 Mạch đo a) Các bộ phận của mạch đo: • Các bộ phận cơ bản: + Thiết bị thu hẹp; + Thiết bị đo áp • Các bộ phận khác: + Bộ biến. .. cân bằng mới: P1 = G + P2 ⇒ ⇒ p1.S = G + p 2 S G p1 − p 2 = = const S • Lưu lượng: Q = α.F 2 ∆p = k.F ρ 2 (k = α .∆p = const ) ρ Q=f(F) ⇒ Q phụ thuộc vị trí phao 1.5 CB đo lưu lượng theo độ giảm áp không đổi b) Đặc điểm và ứng dụng: • Cấu tạo đơn giản; • Dễ lắp đặt • Ứng dụng: đo lưu lượng nhỏ 1.6 CB đo lưu lượng điện từ a) Cấu tạo & nguyên lý làm việc: 5 2 4 N S 3 1 & 2 Điện... điện 11) Vành bán khuyên 12 &13) Vành khuyên dẫn điện 14) Cuộn dây 15) Ly hợp 16) Hộp số 1.5 CB đo lưu lượng theo độ giảm áp không đổi a) Cấu tạo và nguyên lý làm việc: 1 Ống hình côn 1 P2 2 4 3 Thước đo 3 4 Bộ biến đổi điện P1 G a) Sơ đồ cấu tạo 2 Phao b) Sơ đồ có bộ biến đổi điện 1.5 CB đo lưu lượng theo độ giảm áp không đổi • Khi phao đang ở vị trí cân bằng, giả sử Q tăng→ p1 tăng... diện ngang của ống dẫn • Biết S đo v ⇒ Q 1.3.2 Lưu lượng kế tuabin hướng trục a) Cấu tạo và nguyên lý làm việc: 4 2 1 Bộ chỉnh dòng chảy 1 2 Tuabin 3 Bộ truyền bánh răng-trục vít 4 Thiết bị đếm 3 1.3.2 Lưu lượng kế tuabin hướng trục • Tốc độ quay của trục tuabin: n = k.v S Q = v.S = n k • Lưu lượng: • Đo thể tích chất lưu đi qua lưu lượng kế trong khoảng thời gian t1 ÷ t2: S V... 15 - 40 mm; • Phạm vi đo từ 3 - 20 m3/giờ; • Cấp chính xác thấp 2; 3 1.4 CB đo lưu lượng theo độ giảm áp 1.4.1 Nguyên lý đo: • Dựa vào sự phụ thuộc của độ giảm áp vào tốc độ của dòng chảy khi đi qua tiết diện bị thu hẹp ⇒ Khảo sát trường hợp dòng chảy lý tưởng qua màng chắn (chất lưu không bị nén) F2 F0 F1 A W1 p’1 B C W2 p’2 1.4.1 Nguyên lý đo • Phân bố vận tốc của . Chương 9 CẢM BIẾN ĐO LƯU LƯỢNG VÀ MỨC CHẤT LƯU 1. Cảm biến đo lưu lượng 2. Cảm biến đo mức chất. Nguyên lý đo: đếm trực tiếp lượng thể tích chất lưu đi qua buồng chứa có thể tích xác định của cảm biến. dt dn n = - Tốc độ quay của trục lưu kế) ( nq dt dN q dt dV Q vv === • Lưu lượng. là hàm của vận tốc. • Đo độ giảm áp khi lưu lượng là hàm phụ thuộc độ giảm áp. • Tín hiệu đo biến đổi trực tiếp thành tín hiệu điện hoặc nhờ bộ chuyển đổi điện thích hợp. 1.2. CB đo lưu lượng