CẢM BIẾN CÔNG NGHIỆP - CHƯƠNG 9 CẢM BIẾN ĐO LƯU LƯỢNG VÀ MỨC CHẤT LƯU doc

Chương CẢM BIẾN ĐO LƯU LƯỢNG VÀ MỨC CHẤT LƯU Cảm biến đo lưu lượng Cảm biến đo mức chất lưu Cảm biến đo lưu lượng 1.1 Lưu lượng 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 đơn vị đo a) Lưu lượng và đơn vị đo: lượng chất lưu chảy qua tiết diện ngang ống dẫn đơn vị thời gian • Lưu lượng thể tích (Q) tính m3/s, m3/ • Lưu lượng khối lượng (G) tính kg/s, kg/giờ 1.1 Lưu lượng đơn vị đo • Lưu lượng trung bình: Q tb = ∆V ∆t (m3/s) hoặc G tb ∆m = ∆t • Lưu lượng tức thời: dV Q = (m3/s) hoặc dt dm G= dt (kg/s) 1.1 Lưu lượng đơn vị đo b) Phương pháp đo: • Đếm trực tiếp thể tích chất lưu khoảng thời gian xác định ∆t • Đo vận tốc chất lưu lưu lượng hàm vận tốc • Đo độ giảm áp lưu lượng hàm phụ thuộc độ giảm áp • Tín hiệu đo biến đổi trực tiếp thành tín hiệu điện nhờ 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 qua buồng chứa tích xác định cảm biến ∆V q v (N − N1 ) • Lưu lượng trung bình: Q tb = = ∆t t − t1 (qv – thể tích chất lưu qua cảm biến một vòng quay của trục cảm biến) • Lưu lượng tức thời: dV dN Q= = qv = qv n dt dt dn - Tốc độ quay của trục lưu kế) (n= dt 1.2.1 Nguyên lý đo • Phương pháp đếm sớ 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 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: Chất lưu Của vào 1.2.1 Lưu lượng kế bánh • Ở vị trí (a) chất lưu làm quay bánh (2) đẩy thể tích chất lỏng (V1) sang cửa đồng thời làm bánh (1) quay theo (vị trí b) • Ở vị trí (c) chất lưu làm bánh (1) quay → quá trình lặp lại • Thể tích chất lưu đẩy sang cửa ra: q v = V1 + V2 = 2V0 1.2.1 Lưu lượng kế bánh • Đếm sớ vòng quay hoặc đo tốc độ ⇒ Q tức trung bình hoặc Q tức thời • Thường đo thể tích chất lưu ∆V khoảng thời gian t1 đến t2: ∆V = q c (N c2 − N c1 ) ( qc - hệ số lưu lượng kế ; Nc1, Nc2 - số thị lưu lượng kế thời điểm t1 t2) 1.6 CB đo lưu lượng điện từ b) Đặc điểm, ứng dụng: • Khơng cần phải đo tỉ trọng chất lỏng, • Các phần tử hạt, bọt khí tác động mơi trường (như nhiệt độ, áp suất, ) không làm thay đổi độ dẫn điện chất lưu không ảnh hưởng đến kết đo • Đường kính ống từ 10 ÷ 1.000 mm; • Phạm vi đo ÷ 2.500 m3/giờ với v = 0,6÷10 m/s, chất lưu có độ dẫn điện >10-5 - 10-6 simen/m; • Cấp xác 1; 2,5 Cảm biến đo mức chất lưu 2.1 Khái niệm phương pháp đo 2.2 CB đo mức theo phương pháp thủy tĩnh 2.3 CB đo mức theo phương pháp điện 2.4 CB đo mức theo phương pháp xạ 2.1 Khái niệm phương pháp đo a) Khái niệm: • Đo mức: xác định mức lượng chất lưu bình chứa (dạng đo liên tục) +Xác định ngưỡng: phát hiện mức ngưỡng có đạt hay không (dạng đo theo ngưỡng) 2.1 Khái niệm phương pháp đo b) Phương pháp đo: • Phương pháp thuỷ tĩnh dùng biến đổi điện • Phương pháp điện dựa tính chất điện chất lưu • Phương pháp xạ dựa tương tác xạ chất lưu 2.2 CBĐM theo PP thủy tĩnh a) Cấu tạo và nguyên lý làm việc: 1 Dây mềm Phao CB đo lực Cảm biến 2.2 CBĐM theo PP thủy tĩnh • Trường hợp (a): phao nâng hạ theo mức chất lỏng → đo mức ↔ đo vị trí bằng CB đo vị trí • Trường hợp (b): mức chất lỏng thay đổi → lực nâng phao thay đổi → đo mức ↔ đo lực bằng CB đo lực: F = P − ρgSh • Trường hợp (c): mức chất lỏng thay đổi → áp ∆p = p − p = ρgh p = p0 + ρgh suất p thay đổi: → → đo mức ↔ đo lực chên lệc áp suất bằng CB áp suất vi sai 2.3 CBĐM theo phương pháp điện 2.3.1 Cảm biến độ dẫn 2.3.2 Cảm biến tụ điện 2.3.1 Cảm biến độ dẫn a) Cấu tạo & nguyên lý làm việc: ~ 10V Điện cực ~ 10V Điện cực Điện Cực Điện cực Điện cực Điện cực a) CB đo mức b) CB đo mức c) Cảm biến phát mức 2.3.1 Cảm biến độ dẫn • Trường hợp (a) và (b): Biên độ dòng điện mạch tỉ lệ chiều dài phần điện cực nhúng kim loại: I0 = k.h • Trường hợp (c): Biên độ dòng điện mạch tăng đột ngột chất lưu chạm điện cực ở các mức ngưỡng 2.3.1 Cảm biến độ dẫn b) Đặc điểm: • Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt; • Dễ biến đởi thành tín hiệu điện; • Chỉ đo với chất lưu có đợ dẫn điện > 50µScm-1 2.3 Cảm biến tụ điện a) CB đo mức chất lưu không dẫn điện: Điện cực Thành bình ε0 ε1 Điện cực ε0 Điện cực ε1 a) • Do ε1≠ε0 → mức chất lưu (h) thay đổi →Ctụ thay đổi Đo Ctụ ⇒ h 2.3 Cảm biến tụ điện b) Cảm biến đo mức chất lưu không dẫn Điện điện: cực Lớp cách điện Điện cực • Mức chất lưu (h) thay đổi→Stụ thay đổi→Ctụ thay đổi Đo Ctụ ⇒ h 2.4 CBĐM theo PP xạ a) Cấu tạo và nguyên lý làm việc: Nguồn phát tia (60Co 137Cs) Bộ thu Chất lưu 2.4 CBĐM theo PP xạ • Trường hợp (a): Khi chất lưu đạt ngưỡng → hấp thụ tăng nhanh →chùm tia giảm mạnh → thay đổi đột ngột tín hiệu giảm → đạt ngưỡng • Trường hợp (b): Khi mức chất lưu tăng → hấp thụ tăng dần → chùm tia giảm dần → tín hiệu giảm theo Mức độ suy giảm chùm tia xạ tỉ lệ với mức chất lưu bình chứa 2.4 CBĐM theo PP xạ b) Đặc điểm: • Đo mức không cần tiếp xúc với môi trường đo; • Đo mức điều kiện mơi trường có nhiệt độ, áp suất cao mơi trường có tính ăn mòn mạnh ...1 Cảm biến đo lưu lượng 1.1 Lưu lượng 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... • Phạm vi đo ÷ 2.500 m3/giờ với v = 0,6÷10 m/s, chất lưu có độ dẫn điện >1 0-5 - 1 0-6 simen/m; • Cấp xác 1; 2,5 2 Cảm biến đo mức chất lưu 2.1 Khái niệm phương pháp đo 2.2 CB đo mức theo... 2 ρ ξ−µ m p1’, p2’ - á.s tĩnh A-A & B-B ρ - tỉ trọng chất lưu ξ - hệ số tổn thất thuỷ lực M=F0/F1 - tỉ số thu hẹp TB, µ = F2/F0 - hệ số thu hẹp DC 1.4.1 Nguyên lý đo • Lưu lượng: πd G=α 2ρ(p1