Cảm biến lưu lượng và ứng dụng

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.

Cảm biến lưu lượng Trần chánh phát Phan VIỆT TUẤN Nguyễn văn nguyên Thái bình minh Các 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) Cảm biến lưu lượng coriolis Nguyên lý làm việc: ứng dụng hiệu ứng lực Coriolis, theo đó dòng lưu chất qua một ống hình chữ U thì nó sẽ có xu hướng làm xoắn ống Khi chưa có lưu chất qua, ống chữ U sẽ rung với tần số và biên độ đã biết trước Khi lưu chất qua càng nhiều thì ảnh hưởng của lực Coriolis mà ống sẽ càng xoắn Sự xoắn của ống chữ U làm cho dao động của ống đã biết ở không còn giống ống rỗng mà sẽ lệch một góc tương ứng Để đo lưu lượng của lưu chất qua ống, người ta đo sự lệch pha của dao động nói Lưu lượng càng lớn thì độ lệch pha càng cao Cảm biến lưu lượng coriolis Cảm biến lưu lượng coriolis Phương pháp đo cảm biến lưu lượng Coriolis dựa nguyên tắc đo lực Coriolis Fc = 2.∆m(ν.ω) Fc: Lực Coriolis ∆m: Khối lượng dịch chuyển đơn vị thời gian ω: Vận tốc quay ν: Vận tốc thằng (xuyên tâm) hệ quay giao động Độ lớn lực Coriolis phụ thuộc vào ∆m (khối lượng dịch chuyển), ν (vận tốc thẳng), ω (vận tốc quay) số nhờ phát giao động cảm biến Cảm biến lưu lượng coriolis Đặc điểm: Độ 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 nhớt Đường kính ống không lớn Cảm biến lưu lượng coriolis Áp suất làm việc: – 400bar Nhiệt độ làm việc: -50 – 350oC Cảm biến lưu lượng từ trường Nguyên lý làm việc: Cảm biến lưu lượng điện từ hoạt động dựa vào định luật điện từ Faraday dùng để đo dòng chảy chất lỏng có tính dẫn điện Hai cuộn dây điện từ để tạo từ trường đủ mạnh cắt ngang mặt ống dẫn chất lỏng Theo định luật Faraday, chất lỏng chảy qua đường ống sinh điện áp cảm ứng Điện áp lấy hai điện cực đặt ngang đường ống Tốc độ dòng chảy tỷ lệ trực tiếp với biên độ điện áp cảm ứng đo Cảm biến lưu lượng từ trường Đặc điểm: Chỉ đo chất lỏng có khả dẫn điện Sự chọn lựa điện cực thay đổi tùy thuộc vào độ dẫn điện, cấu tạo đường ống cách lắp đặt Không có tổn hao 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 xi măng, thạch cao, … cảm biến đo loại phận lắp đặt phía ống dẫn Độ xác cao, sai số ±1% dải thị lưu lượng Giá thành cao Cảm biến lưu lượng siêu âm Nguyên lý làm việc: Cảm biến lưu lượng siêu âm dựa vào hiệu ứng Doppler Cảm biến bao gồm phát thu Bộ phát thực lan truyền sóng siêu âm với tần số f1=0.5-10MHz vào chất lỏng với vận tốc v Giả sử hạt vật chất bọt chất lỏng di chuyển với vận tốc Những hạt vật chất phản xạ sóng lan truyền đến thu với tần số f2 Sai lệch tần số phát tần số thu sóng cao tần dùng để đo vận tốc dòng chảy Bởi loại cảm biến lưu lượng siêu âm yêu cầu hiệu phản xạ hạt vật chất chất lỏng, nên không làm việc với chất lỏng pha, tinh khiết Cảm biến lưu lượng siêu âm Cảm biến lưu lượng dựa vào hiệu ứng Doppler không đắt Cảm biến lưu lượng xuyên thẳng đưa kỹ thuật đo chất lỏng không dẫn điện ăn mòn Cảm biến lưu lượng siêu âm lắp đặt gá, kẹp vào đường ống tại, cho phép không cần cắt bỏ phá hủy phần đường ống, loại bỏ đến tổi thiểu tác động người đến chất lỏng độc hại giảm bụi bẩn cho hệ thống Không có thành phần lắp đặt ống, không làm giảm áp lực Điểm bật cảm biến siêu âm kết phép đo độc lập với hình dạng dòng chảy Giá thành đắt dòng chảy cần điền đầy ống Cảm biến lưu lượng tạo độ xoáy Nguyên lý làm việc: Sử dụng thiết bị dạng hình côn (Bluff Body of Vortex Shedder) đặt vuông góc chắn dòng chảy Khi lưu chất gặp thiết bị hình thành điểm xoáy Vortex phía hạ nguồn, lưu lượng lớn điểm xoáy nhiều Để xác định lưu lượng người ta đặt cảm biến đo dao động Vortex gây nên V = tần số xoáy/k K hệ số phục thuộc vào số Reynol tỷ trọng chất lỏng không đổi dải lưu lượng rộng Cảm biến lưu lượng tạo độ xoáy Đặc điểm: Đo xác 1% Ít gây tổn hao lưu lượng Phạm vi sử dụng: Đo lưu lượng chất lỏng, chất khí, nước Chịu tốc độ cao nhạy với dao động bên Ít dùng đo lưu lượng thấp Áp suất làm việc: – 250bar Nhiệt độ làm việc: – 400oC Cảm biến lưu lượng nhiệt Cảm biến lưu lượng chênh áp Nguyên lý làm việc: dựa theo định luật Becnuli, lưu lượng thể tích tỉ lệ với bật hai chênh áp: Q = K.√P Theo đó, người ta sử dụng thiết bị tạo chênh áp cách thay đổi tiết diện ngang ống (theo hướng nhỏ lại) như: Tấm Orifice, ống Venturi Flow nozzle, Orifice thường sử dụng tính động, dễ lắp đặt, dễ bảo trì Khi tiết diện ngang ống thay đổi tạo nên chênh áp ∆P dòng lưu chất ống Cảm biến lưu lượng chênh áp Đặc điểm: Cấu tạo đơn giản, 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 môi trường Áp suất làm việc: – 420bar Nhiệt độ làm việc: – 1000oC