Coriolis Từ trường (Electromagnetic) Siêu âm (Ultrasonic) Tạo độ xoáy (VortexSwir generation) Nhiệt (Thermal) Áp suất sai lệch (chênh áp Differential Pressure) Nguyên lý làm việc: ứng dụng hiệu ứng lực Coriolis, theo đó khi dòng lưu chất đi qua một ống hình chữ U thì nó sẽ có xu hướng làm xoắn ống. Khi chưa có lưu chất đi qua, ống chữ U này sẽ rung với tần số và biên độ đã biết trước. Khi lưu chất đi qua càng nhiều thì do ảnh hưởng của lực Coriolis mà ống sẽ càng xoắn. Sự xoắn của ống chữ U này làm cho dao động của ống đã đã biết ở trên không còn giống như khi ống rỗng mà sẽ lệch đi một góc tương ứng. Để đo lưu lượng của lưu chất qua ống, người ta đo sự lệch pha của dao động nói trên. Lưu lượng càng lớn thì độ lệch pha càng cao.
Trang 1CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG TRẦN CHÁNH PHÁT
PHAN VIỆT TUẤN
NGUYỄN VĂN NGUYÊN
THÁI BÌNH MINH
Trang 2CÁC LOẠI CẢM BIẾN
• Coriolis
• Từ trường (Electromagnetic)
• Siêu âm (Ultrasonic)
• Tạo độ xoáy (Vortex/Swir generation)
• Nhiệt (Thermal)
• Áp suất sai lệch (chênh áp - Differential Pressure)
Trang 3CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG CORIOLIS
Nguyên lý làm việc: ứng dụng hiệu ứng lực Coriolis, theo đó khi dòng lưu chất đi qua một ống hình chữ U thì nó sẽ có xu hướng làm xoắn ống Khi chưa có lưu chất đi qua, ống chữ U này sẽ rung với tần số và biên độ đã biết trước Khi lưu chất
đi qua càng nhiều thì do ảnh hưởng của lực Coriolis mà ống sẽ càng xoắn Sự xoắn của ống chữ U này làm cho dao động của ống đã đã biết ở trên không còn giống như khi ống rỗng
mà sẽ lệch đi một góc tương ứng Để đo lưu lượng của lưu chất qua ống, người ta đo sự lệch pha của dao động nói trên Lưu lượng càng lớn thì độ lệch pha càng cao.
Trang 4CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG CORIOLIS
Trang 5Phương pháp đo của cảm biến lưu lượng Coriolis dựa trên nguyên tắc đo lực Coriolis
Fc = 2.∆m(ν.ω)) Fc: Lực Coriolis
∆m: Khối lượng dịch chuyển trên một đơn vị thời gian
ω): Vận tốc quay
ν: Vận tốc thằng (xuyên tâm) trong một hệ quay hoặc giao động
Độ lớn của lực Coriolis sẽ phụ thuộc vào ∆m (khối lượng dịch chuyển), ν (vận tốc thẳng), ω) (vận tốc quay) là một hằng số được nhờ các bộ phát giao động của cảm biến
Trang 6CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG CORIOLIS
Đặc điểm:
Độ chính xác 0.1%
Phép đo không phụ thuộc vào đặc tính chất lỏng
Đo lưu lượng khối lượng
Tùy theo nhà sản xuất mà ống có dạng đơn, thẳng, cong, kép Phạm vi sử dụng:
Đo lưu lượng chất lỏng, chất khí sạch và nhớt
Đường kính ống không quá lớn
Trang 7CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG CORIOLIS
Áp suất làm việc: 0 – 400bar
Nhiệt độ làm việc: -50 – 350oC
Trang 8CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG TỪ TRƯỜNG
Nguyên lý làm việc: Cảm biến lưu lượng điện từ
hoạt động dựa vào định luật điện từ Faraday và
được dùng để đo dòng chảy của chất lỏng có
tính dẫn điện Hai cuộn dây điện từ để tạo ra từ
trường đủ mạnh cắt ngang mặt ống dẫn chất
lỏng Theo định luật Faraday, khi chất lỏng chảy
qua đường ống sẽ sinh ra một điện áp cảm ứng
Điện áp này được lấy ra bởi hai điện cực đặt
ngang đường ống Tốc độ của dòng chảy tỷ lệ
trực tiếp với biên độ điện áp cảm ứng đo được
Trang 9CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG TỪ TRƯỜNG
Đặc điểm:
Chỉ có thể đo chất lỏng có khả năng dẫn điện
Sự chọn lựa các điện cực thay đổi tùy thuộc vào độ dẫn điện, cấu tạo đường ống và cách lắp đặt
Không có tổn hao trong hệ áp suất, nên cần lưu ý đến dải đo lưu lượng thấp
Rất thích hợp đo lưu lượng chất lỏng ăn mòn, dơ bẩn, đặc sệt như xi măng, thạch cao, … vì cảm biến đo loại này không có các bộ phận lắp đặt phía trong ống dẫn
Độ chính xác cao, sai số ±1% dải chỉ thị lưu lượng
Giá thành cao hơn.
Trang 10CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG SIÊU ÂM
Nguyên lý làm việc: Cảm biến lưu lượng siêu âm
dựa vào hiệu ứng Doppler Cảm biến này bao gồm
bộ phát và bộ thu Bộ phát thực hiện lan truyền sóng
siêu âm với tần số f1=0.5-10MHz vào trong chất
lỏng với vận tốc là v Giả sử rằng hạt vật chất hoặc
các bọt trong chất lỏng di chuyển với cùng vận tốc
Những hạt vật chất này phản xạ sóng lan truyền đến
bộ thu với một tần số f2 Sai lệch giữa tần số phát ra
và tần số thu về của sóng cao tần được dùng để đo
vận tốc dòng chảy Bởi vì loại cảm biến lưu lượng
siêu âm này yêu cầu hiệu quả phản xạ của hạt vật
chất trong chất lỏng, nên nó không làm việc được
với các chất lỏng một pha, tinh khiết.
Trang 11CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG SIÊU ÂM
Cảm biến lưu lượng dựa vào hiệu ứng Doppler không đắt
Cảm biến lưu lượng xuyên thẳng đưa ra kỹ thuật đo chất lỏng không dẫn điện và ăn mòn
Cảm biến lưu lượng siêu âm lắp đặt gá, kẹp vào đường ống hiện tại, cho phép không cần cắt bỏ hoặc phá hủy một phần đường ống, loại
bỏ đến tổi thiểu sự tác động con người đến chất lỏng độc hại và giảm sự bụi bẩn cho hệ thống
Không có thành phần lắp đặt trong ống, không làm giảm áp lực
Điểm nổi bật của cảm biến siêu âm là kết quả phép đo độc lập với hình dạng dòng chảy
Giá thành đắt và dòng chảy cần được điền đầy ống
Trang 12CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG TẠO ĐỘ XOÁY
Nguyên lý làm việc: Sử dụng một thiết bị dạng hình côn (Bluff Body of Vortex Shedder) đặt vuông góc và chắn giữa dòng
chảy Khi lưu chất gặp thiết bị này nó sẽ hình thành các điểm xoáy Vortex ở phía hạ nguồn, lưu lượng càng lớn thì các điểm xoáy này càng nhiều Để xác định lưu lượng người ta sẽ đặt
cảm biến đo dao động do các Vortex này gây nên
V = tần số xoáy/k
K là hệ số phục thuộc vào số Reynol và tỷ trọng của chất lỏng nhưng không đổi trong dải lưu lượng rộng
Trang 13CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG TẠO ĐỘ XOÁY
Đặc điểm:
Đo chính xác 1%
Ít gây tổn hao lưu lượng
Phạm vi sử dụng:
Đo lưu lượng chất lỏng, chất khí, hơi nước
Chịu được tốc độ cao nhưng có thể nhạy với dao động bên ngoài
Ít dùng đo lưu lượng thấp
Áp suất làm việc: 0 – 250bar
Nhiệt độ làm việc: 0 – 400 o C
Trang 14CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG NHIỆT
Trang 15CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG CHÊNH ÁP
Nguyên lý làm việc: dựa theo định luật Becnuli, lưu lượng thể tích tỉ lệ với căn bật hai của chênh áp: Q = K.√P Theo đó, người ta sẽ sử dụng các thiết bị tạo chênh áp bằng cách thay đổi tiết diện ngang của ống (theo hướng nhỏ lại) như: Tấm Orifice, ống Venturi hoặc Flow nozzle, trong đó tấm Orifice thường được sử dụng nhất vì tính cơ động, dễ lắp đặt, dễ bảo trì Khi tiết diện ngang của ống thay đổi thì sẽ tạo nên chênh
áp ∆P của dòng lưu chất đi trong ống
Trang 16CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG CHÊNH ÁP
Đặc điểm:
Cấu tạo đơn giản, chắc chắn
Làm việc không gây tiếng ồn, dễ chế tạo hàng loạt Gây tổn hao lưu lượng dòng chạy
Đo lưu lượng thể tích
Phạm vi sử dụng:
Đo được trong môi trường bất kỳ
Áp suất làm việc: 0 – 420bar
Nhiệt độ làm việc: 0 – 1000oC