Kiểm soát mức chất lỏng là quá trình điều khiển mức chất lỏng trong các hệ thống công nghiệp để đảm bảo mức chất lỏng luôn được giữ ở một mức độ an toàn và ổn định cho hệ thống.Đối với l
Trang 1KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAOBỘ MÔN ĐO LƯỜNG NHIỆT
TIỂU LUẬN CUỐI KÌ ĐỀ TÀI:
CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM SOÁT MỨC CHẤT LỎNG TRONG LÒ HƠI VÀ BÌNH TRUNG GIAN CÓ
THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
Trang 2HỌC KỲ 1 NĂM HỌC 2023-2024
Nhóm: ( Lớp thứ 4 _Tiết 1-2-3)6
Tên đề tài: CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM SOÁT MỨC CHẤT LỎNG
TRONG LÒ HƠI VÀ BÌNH TRUNG GIAN CÓ THIẾT BỊ TRAO ĐỔINHIỆT
STT HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN MÃ SỐ SINHVIÊN TỈ LỆ % HOÀNTHÀNH
1 Nguyễn Hoài Nam 21147213 100% 2 Trần Ngọc Thanh Ngân 21147214 100% 3 Đặng Khôi Nguyên 21147216 100%
Ghi chú:
Tỷ lệ % = 100%: Mức độ phần trăm của từng sinh viên tham gia.
Nhận xét của giáo viên
Trang 4MỤC LỤC
Trang 5PHẦN MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài
Việc đo mức chất lỏng là một hoạt động rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, như sản xuất hóa chất, dầu khí, nước uống,… Việc đo mức chất lỏng chính xác là điều cần thiết để đảm bảo an toàn hoạt động và giảm thiểu chi phí vận hành thiết bị Vì vậy nhóm chúng em quyết định chọn đề tài “Phương pháp kiểm soát mức chất lỏng của lò hơi và bình trung gian có thiết bị trao đổi nhiệt”.
2 Mục tiêu nghiên cứu
Tìm hiểu các phương pháp kiểm soát mức chất lỏng phù hợp trong lò hơi và bình trung gian có thiết bị trao đổi nhiệt
3 Phương pháp nghiên cứu
Tìm hiểu các tài liệu giảng viên đã chỉ dẫn và giới thiệu.
So sánh, phân tích, tổng hợp và khái quát lại bằng ngôn ngữ dễ hiểu về vấn đề đang nghiên cứu.
Lấy ví dụ thực tiễn để minh họa cho lý thuyết 4 Bố cục đề tài
Chương 1: Mục đích của kiểm soát mức chất lỏng Chương 2: Các phương pháp kiểm soát mức chất lỏng Chương 3: Chỉ định kiểm soát.
Trang 6PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: MỤC ĐÍCH CỦA KIỂM SOÁT MỨC CHẤT LỎNG
1.1 Kiểm soát mức chất lỏng là gì.
Kiểm soát mức chất lỏng là quá trình điều khiển mức chất lỏng trong các hệ thống công nghiệp để đảm bảo mức chất lỏng luôn được giữ ở một mức độ an toàn và ổn định cho hệ thống.
Đối với lò hơi việc kiểm soát mức chất lỏng có vai trò cực kì quan trọng trong
việc bảo đảm an toàn và hiệu suất hoạt động của lò hơi Kiểm soát mức chất lỏng giúp chất lỏng không bị vượt quá giới hạn mức nước trong lò hơi, bảo vệ lò hơi không bị ăn mòn, đảm bảo được hiệu suất hoạt động cũng như đảm bảo an toàn hoạt động trong lò hơi.
Đối với thiết bị trao đổi nhiệt thì việc kiểm soát mức chất lỏng đảm bảo được
hiệu suất trao đổi nhiệt, đảm bảo an toàn của hệ thống Kiểm soát được quá trình sản xuất và giảm thiểu chi phí sửa chữa.
1.2 Tầm quan trọng của việc kiểm soát mức chất lỏng
Việc kiểm soát mức chất lỏng là điều vô cùng cần thiết để đảm bảo an toàn cũng như hiệu suất hoạt động của thiết bị Ngoài ra việc kiểm soát mức chất lỏng có thể giúp tiết kiệm chi phí vận hành và nâng cao tuổi thọ của thiết bị.
CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM SOÁT MỨC CHẤTLỎNG
2.1 Phương pháp kiểm soát mức bằng cảm biến điện dung Cảm biến điện dung hay còn gọi là cảm biến điện môi, đây là thiết bị dùng để đo hằng số điện môi ở môi trường xung quanh và được dùng để phát hiện chất lỏng, chất rắn, … Hoặc có thể dùng đo mức liên tục ngõ ra tín hiệu 4 – 20 mA, 0 – 10V Cảm biến hoạt
Trang 7động dựa trên nguyên lý thay đổi điện dung của tụ điện bên trong của cảm biến.Với cấu tạo gồm 3 phần chính:
Lớp vỏ bên ngoài: của cảm biến giúp bảo vệ cảm biến dưới tác động như hư hại, ăn mòn của các tác nhân bên ngoài môi trường.
Bộ phận chuyển đổi tín hiệu điện dung sang tín hiệu analog 4-20mA hoặc sang rơ le báo mức Bộ phận này có vai trò như bộ não của cảm biến.
Đầu dò cảm biến hay còn gọi là phần que là bộ phận không thể thiếu Nó có thể thay đổi độ dài khi tiếp xúc với môi trường môi chất Tùy vào môi chất cần đo có dẫn điện hay không mà đầu dò cảm biến sẽ có chất liệu khác nhau Đối với loại điện dung chịu được nhiệt độ cao sẽ có thêm ren kết nối.
Hình 1: Cấu tạo cảm biến điện dung
Với nguyên lí hoạt động xung quanh cảm biến luôn có 1 lượng môi chất với chỉ số điện dung nhất định mắc nối thành bình và điện cực Khi môi chất là chất rắn/ chất lỏng/ khí di chuyển qua vùng điện của cảm biến thì điện môi sẽ tăng lên và bộ dao động trong cảm biến sẽ phát ra sự thay đổi tạo ra tín hiệu ngõ ra Dựa vào công thức tính toán được lập trình sẵn từ đó nó sẽ xác định được lượng môi chất di chuyển khoảng giữa thành bình và cảm biến
Cảm biến điện dung có nhiều ưu điểm như dùng để cảm nhận vật dẫn điện và không dẫn định, đo ra kết quả mang độ chính xác cao,phù hợp với nhiều môi trường kể cả
Trang 8khắc nghiệt và tuổi thọ cao Tuy nhiên, cũng có những nhược điểm như: cần tiệm cận với chất cần đo, bị ảnh hưởng bởi độ ẩm.
Với nhiều ưu, nhược điểm cảm biến điện dung được ứng dụng để đo và kiểm soát mức chất lỏng trong thùng đốt, bồn chứa nước cấp và hệ thống tạo hơi Đối với bình trung gian có thiết bị trao đổi nhiệt, cảm biến điện dung dùng để đo và kiểm soát trong bình trung gian và trong quá trình trao đổi nhiệt.
Trang 92.2 Phương pháp kiểm soát mức bằng cảm biến siêu âm.
Cảm biến siêu âm là thiết bị điện tử đo khoảng cách của một đối tượng mục tiêu bằng cách phát ra sóng siêu âm, sau đó âm thanh phản xạ được chuyển đổi thành tín hiệu điện.
Với cấu tạo gồm 3 phần chính:
máy rung để tạo ra các sóng siêu âm truyền vào không khí.
động cơ học tương thích với sóng siêu âm và chuyển đổi thành năng lượng điện ở đầu ra của bộ thu.
khiển sự truyền sóng siêu âm của bộ phát, từ đó đánh giá được khả năng nhận tín hiệu và kích thước của bộ thu.
Cảm biến siêu âm hoạt động dựa vào nguyên lí dựa trên quá trình cho và nhận, có nghĩa là hệ thống cảm biến sẽ liên tục phát ra các sóng âm thanh ngắn với tần số cao hơn
mức mà con người có thể nghe và có tốc độ lan truyền mạnh Khi các sóng âm này gặp phải vật cản là chất rắn hay chất lỏng thì sẽ tạo ra các bước sóng phản hồi Sau cùng, thiết bị cảm biến sẽ tiếp nhận, phân tích và xác định chính xác khoảng cách từ cảm biến
đến vật cản
Cảm biến siêu âm có nhiều ưu điểm như: thiết kế nhỏ gọn, điều chỉnh được khoảng cách, cảm biến không tiếp xúc với môi chất và mang lại độ chính xác rất cao Bên cạnh đó vẫn có những hạn chế như: cảm biến siêu âm sẽ có điểm chết, không thể đo được ki
có vật cản trong phạm vi đo,
Ứng dụng trong đo mức nước, mức hơi nước, hoặc mức chất lỏng khác trong các bồn, ống dẫn và các thiết bị khác trong lò hơi Đảm bảo hiệu suất trao đổi nhiệt, giảm nguy cơ
rò rỉ hoặc tràn dầu trong bình trung gian có thiết bị trao đổi nhiệt 2.3 Phương pháp kiểm soát mức bằng cảm biến áp suất.
Cảm biến áp suất là thiết bị điện tử chuyển đổi tín hiệu áp suất sang tín hiệu điện, thường được dùng để đo áp suất hoặc các ứng dụng có liên quan đến áp suất Cấu tạo
gồm 4 bộ phận:
áp suất đi vào
tương ứng với áp suất bao nhiêu sẽ có tín hiệu điện bấy nhiêu
Terminal nối dây điện: là vị trí kết nối cảm biến đo áp suất với bộ điều khiển
Trang 10Cảm biến áp suất hoạt động dựa vào nguyên lý chuyển đổi áp suất thành tín hiệu điện Khi áp suất của chất lỏng tác động lên cảm biến nó sẽ biến đổi hình dạng của các thành
phần bên trong cảm biến Các tín hiệu này sẽ so sáng với tình trạng ban đầu xác định xem nó biến dạng bao nhiêu phần trăm Sau đó, tín hiệu này sẽ được chuyển đến bộ xử lý
để tính toán và hiển thị giá trị áp suất tương ứng.
Với những ưu điểm giá thành rẻ, dễ dàng lắp đặt cũng với độ nhạy cao đảm bảo thông số chính xác Tuy nhiên vẫn còn vài nhược điểm như cần đảm bảo không gian kín để đo
thông số một cách chính xác, cần lắp đặt thêm thiết bị hiển thị thông tin áp suất Trong lò hơi cảm biến áp suất có vai trò kiểm soát mức nước, điêu khiển áp suất và giám sát các thông số hoạt động và cung cấp thông tin cho hệ thống giám sát và bảo trì Đối với bình trung gian có thiết bị trao đổi nhiệt, cảm biến áp suất ứng dụng trong kiểm soát mức chất lỏng trong bình trung gian, kiểm soát nhiệt độ trong thiết bị trao đổi nhiệt
và kiểm soát lưu lượng chất lỏng.
2.4 Phương pháp kiểm soát mức bằng cảm biến sóng radar.
Cảm biến đo mức radar là một thiết bị đo mức sử dụng nguyên lý truyền sóng radar để đo lường, theo dõi và kiểm soát mực chất lỏng hoặc chất rắn dạng bột, sau đó truyền các
tín hiệu hiển thị, cảnh báo hoặc điều khiển Với cấu tạo gồm phần:
Cảm biến radar hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng tần số radar để đo khoảng cách Khi được cấp nguồn, ăng ten của cảm biến liên tục phát ra tín hiệu radar của một dải tần số nhất định Khi chùm sóng radar này chạm vào vật cản (chất lỏng hoặc chất rắn trong
bồn chứa) sẽ truyền ngược lại, từ đó cảm biến sẽ nhận được giá trị và xác định khoảng cách của tần số radar giữa tín hiệu phát ra & tín hiệu nhận được Đồng thời, phần tử xử lý bên trong sẽ thực hiện chức năng chuyển giá trị khoảng cách thành giá trị mức và hiển thị
lên màn hình hiển thị hoặc kết nối tới các thiết bị điều khiển hoặc cảnh báo Cảm biến sóng radar có những ưu điểm sau: độ chính xác cao, chịu được nhiệt độ cao và áp suất cao, tín hiệu đo ổn định, ngay trong điều kiện môi trường bất lợi và ngay cả khi lắp cảm biến bị bẩn Tuy nhiên giá thành của cảm biến sóng radar lại cao hơn so với
các loại khác.
Cảm biến sóng radar được ứng dụng để đo và kiểm soát nước trong bồn chứa nước cấp, bồn chứa nước thải, bồn chứa nước dầu Còn trong bình trung gian có thiết bị trao đổi nhiệt sẽ được ứng dụng để đo, kiểm soát mức chất lỏng, điều khiển quá trình trao đổi
nhiệt và giảm thiểu rủi ro.
CHƯƠNG 3: CHỈ ĐỊNH KIỂM SOÁT
3.1 Chỉ định kiểm soát đối với cảm biến điện dung.
- Kiểm tra và hiệu chỉnh cảm biến định kỳ để đảm bảo rằng nó đang hoạt động đúng cách và cho ra kết quả đo chính xác.
- Đảm bảo không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài.
Trang 11- Cần đảm bảo rằng điện trở và dòng điện đang hoạt động ở mức độ chính xác và ổn định 3.2 Chỉ định kiểm soát đối với cảm biến sóng siêu âm
- Tần số sóng không được kiểm soát đúng cách, có thể dẫn đến sai số đo và giảm độ chính xác của phép đo
- Đảm bảo rằng độ chính xác và độ phân giải được kiểm soát đúng cách - Kiểm tra định kỳ và hiệu chỉnh cảm biến đối với đường truyền sóng siêu âm
3.3 Chỉ định kiểm soát đối với cảm biến áp suất
- Cân bằng áp suất được thiết lập giữa cảm biến áp suất và môi trường xung quanh.- Ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố bên ngoài như nhiệt độ, độ ẩm, và tác động vật lý- Các linh kiến bao gồm bộ chuyển đổi tín hiệu, bộ lọc và mạch điện tử.3.4 Chỉ định kiểm soát đối với cảm biến radar
- Tần số sóng radar sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo mức
- Cảm biến đo mức radar phải được hiệu chỉnh đúng để đảm bảo độ nhạy và độ chính xác của phép đo
- Các yếu tố khác trong môi trường bao gồm nhiệt độ áp suất và độ ẩm
Trang 12PHẦN KẾT LUẬN
Việc kiểm soát mức chất lỏng trong lò hơi và bình trung gian có thiết bị trao đổi nhiệt rất quan trọng trong quá trình vận hành của hệ thống nhiệt Kiểm soát mức chất lỏng đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống, duy trì hiệu suất hoạt động, ngăn ngừa các sự cố và hư hỏng thiết bị giúp làm tăng tuổi thọ cho hệ thống lò hơi và bình trung gian có thiết bị trao đổi nhiệt Có nhiều phương pháp kiểm soát mức chất lỏng, điển hình như: kiểm soát bằng cảm biến điện dung, kiểm soát bằng cảm biến siêu âm, kiểm soát bằng cảm biến áp suất và kiểm soát bằng cảm biến sóng radar
Trang 13TÀI LIỆU THAM KHẢO