CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN5 1.1. Khái niệm chung5 1.2. Các phương pháp đo mức6 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO MỨC9 2.1. Đo mức sử dụng cảm biến áp suất9 2.1.1. Nguyên lý9 2.1.2. Hướng dẫn lắp đặt13 2.1.3. Điều kiện hoạt động14 2.1.4. Điều kiện công nghệ15 2.2. Đo mức sử dụng cảm biến kiểu điện dung15 2.2.1. Nguyên lý15 2.2.2. Hướng dẫn lắp đặt18 2.2.3. Điều kiện hoạt động24 2.2.4. Điều kiện công nghệ24 2.3. Đo mức sử dụng phao chìm (đo mức kiểu thế chỗ)24 2.3.1. Nguyên lý24 2.3.2. Hướng dẫn lắp đặt27 2.3.3. Điều kiện hoạt động29 2.3.4. Điều kiện công nghệ29 2.4. Đo mức sử dụng sóng siêu âm30 2.4.1. Nguyên lý30 2.4.2. Hướng dẫn lắp đặt31 2.4.3. Điều kiện hoạt động35 2.4.4. Điều kiện công nghệ35 2.5. Đo mức sử dụng sóng radar36 2.5.1. Nguyên lý36 2.5.2. Các kiểu cảm biến đo mức sử dụng sóng radar và ứng dụng38 2.5.3. Tầm đo và khoảng cách giới hạn41 2.5.4. Điều kiện đo41 2.5.5. Hướng dẫn lắp đặt42 2.5.6. Điều kiện hoạt động45 2.5.7. Điều kiện công nghệ45 2.6. Đo mức sử dụng phóng xạ46 2.6.1. Nguyên lý và ứng dụng46 2.6.2. Hệ thống đo48 2.6.3. Tính toán tín hiệu đo50 2.6.4. Giá trị đo, độ nhạy, tầm đo53 2.6.5. Hướng dẫn lắp đặt55 2.6.6. Điều kiện hoạt động57 2.6.7. Điều kiện công nghệ57
GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ HÓA - TÌM HIỂU: DỤNG CỤ ĐO MỨC CHẤT LỎNG Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Minh Việt Tên sinh viên :Nguyễn Văn Nam MSV :107414 Lớp : ĐH Hóa – K Hà Nội _ 2016 GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam THIẾT BỊ ĐO MỨC NGUYÊN LÝ-CẤU HÌNH-LẮP ĐẶT-ỨNG DỤNG GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm chung .5 1.2 Các phương pháp đo mức CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO MỨC 10 2.1 Đo mức sử dụng cảm biến áp suất 10 2.1.1 Nguyên lý 10 2.1.2 Hướng dẫn lắp đặt 14 2.1.3 Điều kiện hoạt động 15 2.1.4 Điều kiện công nghệ 16 2.2 Đo mức sử dụng cảm biến kiểu điện dung .16 2.2.1 Nguyên lý 16 2.2.2 Hướng dẫn lắp đặt 19 2.2.3 Điều kiện hoạt động 25 2.2.4 Điều kiện công nghệ 25 2.3 Đo mức sử dụng phao chìm (đo mức kiểu chỗ) 25 2.3.1 Nguyên lý 25 2.3.2 Hƣớng dẫn lắp đặt 28 2.3.3 Điều kiện hoạt động 30 2.3.4 Điều kiện công nghệ 30 2.4 Đo mức sử dụng sóng siêu âm 31 2.4.1 Nguyên lý 31 2.4.2 Hƣớng dẫn lắp đặt 32 2.4.3 Điều kiện hoạt động 36 2.4.4 Điều kiện công nghệ 36 2.5 Đo mức sử dụng sóng radar .37 2.5.1 Nguyên lý 37 GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam 2.5.2 Các kiểu cảm biến đo mức sử dụng sóng radar ứng dụng 39 2.5.3 Tầm đo khoảng cách giới hạn 42 2.5.4 Điều kiện đo .42 2.5.5 Hƣớng dẫn lắp đặt 43 2.5.6 Điều kiện hoạt động 46 2.5.7 Điều kiện công nghệ 46 2.6 Đo mức sử dụng phóng xạ 47 2.6.1 Nguyên lý ứng dụng 47 2.6.2 Hệ thống đo 49 2.6.3 Tính toán tín hiệu đo 51 2.6.4 Giá trị đo, độ nhạy, tầm đo .54 2.6.5 Hƣớng dẫn lắp đặt 56 2.6.6 Điều kiện hoạt động 58 2.6.7 Điều kiện công nghệ 58 GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam MỤC ĐÍCH Tài liệu biên soạn nhằm mục đích giới thiệu kiến thức nguyên lý hoạt động, nguyên lý cấu tạo, đặc tính kỹ thuật, cách thức lắp đặt, cấu hình, kiểm tra cân chỉnh thiết bị đo mức PHẠM VI ÁP DỤNG Tài liệu áp dụng cho thiết bị, hệ thống đo mức Nhà máy công nghiệp Tài liệu không thay cho tài liệu nhà sản xuất, cần tham khảo tài liệu nhà sản xuất CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm chung Mức chiều cao điền đầy chất lỏng hay hạt có tiết diện không thay đổi thiết bị công nghệ tham số cần xác định để kiểm tra chế độ làm việc thiết bị, điều khiển trình sản xuất Mặt khác nhờ đo mức ngƣời ta xác định đƣợc khối lƣợng chất lỏng bồn, bể chứa, dùng để phân loại hay kiểm kê hàng hóa,…Đơn vị đo mức đơn vị đo chiều dài Nhu cầu tự động hóa hệ thống xử lý, nghiêm ngặt quy chuẩn điều khiển trình, yêu cầu ngày khắt khe môi trƣờng đo mức khiến cho hệ thống đo mức phải tin cậy hơn, xác Kết đo xác cao làm giảm thiểu khả sai lệch trình xử lý, nâng cao chất lƣợng sản phẩm đầu ra, giảm chi phí Đo mức thực đo liên tục xác định theo ngưỡng Đo liên tục trình đo tín hiệu đo cho biết thể tích chất lƣu lại bồn chứa Khi GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam đo theo ngưỡng, cảm biến đƣa tín hiệu dƣới dạng nhị phân để phát tình trạng mức có đạt hay không để điều khiển trình làm việc bồn chứa Những tác nhân trình đo lường ảnh hưởng đến độ xác đo mức áp suất, nhiệt độ, chất ăn mòn, bọt khí, cánh khuấy, môi trƣờng mức độ độc hại hoá chất,… Những tác nhân thay đổi vật liệu ảnh hƣởng đến phép đo mức tỷ trọng, thành phần hoá học, vật liệu bám dính đặc tính điện vật liệu, … Theo phạm vi đo ngƣời ta chia thành phạm vi đo rộng hẹp Phạm vi đo rộng (giới hạn từ 0.520m) dùng cho trình kiểm kê hàng hóa, phạm vi đo hẹp (giới hạn từ 100 mm hay 45 mm) thƣờng dùng hệ thống điều khiển tự động Khi công nghệ đo mức phát triển liệu từ cảm biến truyền hệ thống điều khiển giám sát phải mã hóa dạng liệu thích hợp Trong đó, dạng tín hiệu đầu hữu dụng dạng tín hiệu dạng mạch vòng (current loops), tín hiệu tương tự (analog signals) tín hiệu số (digital signals) Tín hiệu điện áp tương tự dạng tín hiệu dễ thiết lập giải mã, nhiên lại dễ bị ảnh hưởng yếu tố ngoại vi Tín hiệu mạch vòng 4-20 mA dạng tín hiệu thông dụng ngày Dạng tín hiệu truyền khoảng cách xa mà bị suy hao Dạng tín hiệu số mã hóa dạng giao thức (nhƣ Foundation Fieldbus, Hart, Honeywell DE, Profibus hay RS-232) dạng tín hiệu tốt Tuy nhiên, công nghệ cũ RS-232 tín hiệu số truyền khoảng cách định Nhờ vào công nghệ không dây phát triển, tín hiệu dạng số truyền khoảng cách xa nhiều mà không ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu truyền 1.2 Các phương pháp đo mức Hiện phép đo mức thực nhiều lĩnh vực công nghệ theo nguyên lý hoạt động khác nhau, tùy thuộc vào yếu tố kích thước hình dáng bồn, nhiệt độ áp suất hoạt động, đặc tính vật liệu, phổ biến phép đo mức dùng phao, đo mức dựa vào áp suất thủy tĩnh, đo mức GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam dùng cảm biến điện dung, đo mức dùng sóng siêu âm, đo mức dùng radar, đo mức dùng phóng xạ,… - Đo mức dùng phao Phao có nguyên lý làm việc đơn giản Phao vật đặt mặt nƣớc trọng lực chất lỏng không khí phía tác động Để theo dõi mức độ dao động chất lỏng, ta gắn thiết bị khí với phao Những hệ thống phao sử dụng thiết bị khí dây cáp, thƣớc dây, ròng rọc bánh để theo dõi mức dao động chất lỏng Ngày nay, ngƣời ta thƣờng sử dụng phao từ Phương pháp không giới hạn mức cao bồn, độ xác không cao, phí đầu tư thấp, giới hạn mức áp suất làm việc - Đo mức dùng áp suất Có nhiều phương pháp đo mức dùng áp suất như: đo mức dùng ống thủy, đo mức phương pháp sủi bọt đo mức theo nguyên lý chênh áp Ống thủy hoạt động dựa định luật Archimedes Ống thủy nhúng chất lưu Chất lưu ống thủy đậm đặc bình chứa Khi chất lưu bình chứa dâng chất lưu ống thủy dâng tƣơng ứng Mức chất lưu ống thủy thay đổi tạo áp lực Kiểm soát thay đổi áp lực đó, ta biết thay đổi mức chất lưu bình chứa Cảm biến mức kiểu sủi bọt có ống dẫn khí xuống đáy bình chứa để tạo bọt khí Khi khí đƣợc dẫn vào, áp suất ống tăng thắng áp suất chất lỏng bình Giám sát áp suất ống dẫn khí, ta tính mức chất lỏng bình chứa Cảm biến áp suất vi sai đo mức cách đo độ chênh lệch áp suất tổng đáy bình chứa áp suất tĩnh hay gọi áp suất khoảng không khí bình chứa để tính mức chất lỏng Loại cảm biến lấy không khí bên làm tham chiếu - Đo mức dùng phao từ tính Một phao từ tính đặt ống phụ gắn thông đầu với bình chứa Do vậy, mức chất lỏng bình chứa tăng mức chất lỏng ống phụ GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam tăng tương ứng ngược lại Và phao từ tính ống phụ dâng lên hạ xuống tương ứng theo mức chất lỏng ống phụ Một thoi hình hiển thị chuyển động theo phao từ tính, ta xác định mức chất lỏng Thước đo từ tính hoạt động ống phụ làm vật liệu không hấp thụ từ tính Thƣớc đo từ tính sử dụng nơi có nhiệt độ, áp suất cao, hay chất lỏng ăn mòn - Đo mức dùng cảm biến điện dung Cảm biến mức điện dung hoạt động dựa khác biệt số điện môi chất lưu không khí Điều kiện cần thiết để áp dụng phương pháp số điện môi chất lưu phải lớn số điện môi không khí, thƣờng gấp đôi Khi mức chất lưu thay đổi số điện môi thay đổi tương ứng - Đo mức dùng tia laser Cảm biến mức tia laser có nguyên lý hoạt động đơn giản, dùng tốc độ ánh sáng để xác định mức Cảm biến laser đặt bình chứa phát tia laser xuống bề mặt chất lưu Tia bị phản xạ ngược lại tới phát cảm biến Đo thời gian tia sáng tính toán mức chất lưu Lợi tia laser không bị phân tán, không bị ảnh hưởng âm truyền thẳng qua không khí Phương pháp đo tia laser có độ xác cao, điều kiện môi trường nước hay bọt bóng, có khoảng cách đo lớn Đây phương pháp lý tưởng bình chứa có nhiều vật cản, có áp suất nhiệt độ cao - Đo mức dùng sóng siêu âm Cảm biến mức dùng sóng siêu âm có nguyên lý làm việc cảm biến mức dùng tia laser, nhiên dùng tốc độ sóng siêu âm để xác định mức thay dùng tốc độ ánh sáng để xác định mức Cảm biến mức dùng sóng siêu âm xác định mức cách đo khoảng thời gian từ lúc truyền sóng tới lúc nhận sóng phản hồi bề mặt vật liệu Cảm biến mức sóng siêu âm sử dụng sóng dải tần số 10 KHz Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào loại khí nhiệt độ khí bên bình chứa - Đo mức dùng sóng radar GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam Cảm biến mức radar sử dụng antenna đặt bình chứa phát chùm sóng radar xuống bề mặt chất lưu Tính toán khoảng cách từ đầu antenna tới bề mặt chất lưu dựa vào thời gian di chuyển sóng radar từ lúc phát tới lúc nhận Ở phương pháp này, số điện môi chất lƣu thấp ảnh hưởng tới chất lượng kết đo, lượng lƣợng sóng phản hồi phụ thuộc vào số điện môi chất lưu Nếu số điện môi thấp, sóng radar bị hấp thụ vào dung dịch xuyên qua Sóng radar bị phân tán giống sóng siêu âm Thành bình chứa, cặn bám vào antenna, hay vật cản gây tín hiệu sai lệch cho cảm biến Để khắc phục nhược điểm này, thuật toán phức tạp sử dụng logic mờ đƣợc tích hợp cho phát tín hiệu Nhƣng nhƣ lại xảy khó khăn khác việc lập trình trở nên phức tạp phải thay đổi theo môi trường Một giải pháp coi câu trả lời cho khó khăn loại cảm biến radar dẫn sóng Một ống dẫn sóng làm vật liệu cứng hay dây antenna làm thiết bị dẫn sóng radar từ bình chứa xuống bề mặt chất lƣu đưa tín hiệu nhận Phương pháp tỏ hiệu nhiều so với phương pháp trước - Đo mức dùng phóng xạ Đo mức dùng phóng xạ phương pháp đo không tiếp xúc, lắp bên bồn cần đo mức Phù hợp với môi trƣờng nhiệt độ áp suất cao, vật liệu ăn mòn Tuy nhiên đòi hỏi yêu cầu an toàn nghiêm ngặt giá cực cao, sử dụng phải có giấy phép sử dụng, chứng nhận kiểm tra GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO MỨC 2.1 Đo mức sử dụng cảm biến áp suất Hình 2.1.1 Cảm biến đo mức dựa vào áp suất 2.1.1 Nguyên lý Do khối lượng, cột chất lỏng tạo áp suất đáy bồn Khi mức chất lỏng cao áp suất tạo cột chất lỏng cao Ví dụ cột chất lỏng có chiều cao h, tỷ trọng chất lỏng ρ, gia tốc trọng trƣờng g áp suất tạo cột chất lỏng p .g h Do đó, biết áp suất gây cột chất lỏng tỷ trọng chất lỏng, tính đƣợc chiều cao cột chất lỏng Áp suất gây cột chất lỏng có thay đổi chất cần đo bị thay đổi tỷ trọng Sự thay đổi tỷ trọng gây thay đổi nhiệt độ thành phần lưu chất cần đo - Đo mức bồn hở Lƣu ý, áp suất đo đáy bồn bao gồm áp suất khí lên bề mặt chất lỏng áp suất thủy tĩnh gây cột chất lỏng Tuy nhiên, để xác định chiều GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam Hình 2.5.11 Lắp đặt cảm biến đo mức sử dụng sóng radar Không đƣợc lắp đặt thiết bị khác nhƣ limit switch, cảm biến nhiệt độ,… bên chùm tia radar (1) Đặt biệt thiết bị đối xứng nhƣ vòng chân không, cuộn gia nhiệt, vách ngăn,…có thể ảnh hƣởng đến kết đo (2) Màng chắn kim loại (3) gắn theo góc nghiêng bên chùm tia radar giúp hạn chế ảnh hưởng nhiễu phản xạ không mong muốn Nên cài đặt mức High High Alarm bên dƣới khoảng cách giới hạn (DB)và khoảng cách an toàn (SD) Kích thướt antenna lớn, góc mở chùm tia radar nhỏ, ảnh hưởng nhiễu phản xạ Thiết bị đo tối ƣu thiết bị điện tử giúp loại bỏ nhiễu phản xạ không mong muốn Bố trí antenna hợp lý hạn chế ảnh hưởng nhiễu mở rộng thang đo Nếu thành bên bồn chứa đƣợc làm vật liệu không dẫn điện (GRP chẳng hạn), sóng radar phản xạ số thiết bị gắn bên thành bồn (ống kim loại, thang, lưới chắn,…) gây nhiễu Do đó, không lắp đặt thiết bị gây nhiễu bên chùm tia radar Hình 2.5.12 Một số thiết bị lắp đặt bên gây nhiễu - Góc mở chùm tia radar GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam Góc mở chùm tia radar đƣợc định nghĩa góc mà mật độ lƣợng sóng radar đạt nửa giá trị mật độ lớn Đƣờng kính độ rộng chùm tia radar hàm số góc mở α khoảng cách đo Hình 2.5.13 Góc mở chùm tia radar 2.5.6 Điều kiện hoạt động Lƣu ý điều kiện giới hạn nhiệt độ môi trƣờng, khả chống rung, chống sốc, cấp bảo vệ, tương thích điện từ 2.5.7 Điều kiện công nghệ Lƣu ý điều kiện giới hạn nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, số điện môi GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam 2.6 Đo mức sử dụng phóng xạ Hình 2.6.1 Cảm biến đo mức dùng phóng xạ 2.6.1 Nguyên lý ứng dụng Hình 2.6.2 Cảm biến đo mức dùng phóng xạ ứng dụng Cảm biến đo mức dùng phóng xạ dựa nguyên lý xạ gamma bị suy giảm xuyên qua vật liệu Người ta sử dụng nguồn phóng xạ gamma, Cs hay đồng vị Co, để tạo xạ Bức xạ bị suy yếu xuyên qua vật liệu cần đo mức Khi mức tăng, hấp thụ tia xạ vật liệu lớn Cảm biến đo khả hấp thụ tia xạ vật liệu, đƣa tín hiệu tỷ lệ với mức vật liệu bồn chứa GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam Cảm biến đo mức dùng phóng xạ ứng dụng để đo mức điểm, đo mức liên tục, đo vị trí bề mặt hay mật độ lưu chất - Đo mức điểm (phát giới hạn mức) (1) Một nguồn xạ gamma cảm biến xạ đƣợc gắn đối diện hai bên bồn, độ cao giới hạn mong muốn phát mức vật liệu bồn Cảm biến xạ chuyển cường độ xạ thu đƣợc thành tỷ lệ % 0% nghĩa đường truyền tia xạ hoàn toàn trống, mức vật liệu dƣới điểm giới hạn 100% nghĩa đường truyền tia xạ hoàn toàn bị che kín, mức vật liệu điểm giới hạn - Đo mức liên tục (2) Một nguồn xạ gamma cảm biến xạ gắn đối diện hai bên bồn Cảm biến xạ tính toán tỷ lệ % chiều cao mức vật liệu từ cường độ xạ thu đƣợc Khi lắp đặt lựa chọn cảm biến cho tầm đo khác hay lắp đặt kết hợp nhiều cảm biến - Đo bề mặt (3) Một nguồn xạ gamma cảm biến xạ gắn đối diện hai bên bồn, độ cao mà hai chất lỏng bị xạ chiếu vào Cảm biến xạ tính toán vị trí lớp bề mặt dựa vào cường độ xạ thu Giá trị từ 0% (vị trí thấp nhất) đến 100% (vị trí cao nhất) - Đo tỷ trọng hay nồng độ (4) Một nguồn xạ gamma cảm biến xạ gắn đối diện hai bên đường ống đo Cảm biến xạ tính toán tỷ trọng hay nồng độ lưu chất dựa vào cường độ xạ thu Nếu kết hợp với cảm biến nhiệt độ (5), cảm biến xạ tính toán đƣợc độ giãn nở nhiệt lƣu chất Nghĩa không xuất giá tri tỷ trọng trực tiếp mà thay vào tính toán tỷ trọng dựa vào giá trị tỷ trọng điều kiện chuẩn Nếu kết hợp với tín hiệu lưu lượng thể tích (6) tính toán lưu lượng khối lượng lưu chất GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam 2.6.2 Hệ thống đo Hệ thống đo mức dùng phóng xạ bao gồm thành phần sau: - Nguồn phóng xạ gamma Nguồn phóng xạ thƣờng sử dụng 137 Cs hay đồng vị 60Co Tùy ứng dụng mà lựa chọn nguồn phóng xạ phù hợp Mỗi hãng sản xuất có phần mềm ứng dụng hay tƣ vấn lựa chọn nguồn phóng xạ phù hợp với yêu cầu ứng dụng Bình chứa nguồn phóng xạ Hình 2.6.3 Bình chứa nguồn phóng xạ Nguồn phóng xạ đƣợc chứa bình đựng phóng xạ, cho phép xạ phát theo hƣớng ngăn xạ hướng khác Tùy ứng dụng mà lựa chọn kích thước bình chứa góc xạ khác Mỗi hãng sản xuất có phần mềm ứng dụng hay tư vấn lựa chọn bình đựng phóng xạ phù hợp với yêu cầu ứng dụng - Thiết bị thu xạ chuyển đổi tín hiệu GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam Hình 2.6.4 Thiết bị thu xạ chuyển đổi tín hiệu Cảm biến thu xạ bao gồm tạo ánh sáng nhấp nháy (Scintillator), nhân quang (Photomultiplier) mạch điện tử (Evaluation circuit) Bức xạ đến tạo ánh sáng nhấp nháy bên tạo ánh sáng nhấp nháy Bộ nhân quang chuyển nhấp nháy thành xung điện khuếch đại chúng Tần số xung (số lượng xung đơn vị thời gian) giá trị đo cường độ xạ Mạch điện tử tính toán tần số xung tùy vào ứng dụng, cài đặt ban đầu mà xuất tín hiệu thể giá trị đo mức, giới hạn mức, tỷ trọng Tùy theo ứng dụng mà lựa chọn chiều dài tạo ánh sáng nhấp nháy phù hợp Ngoài ra, tùy theo yêu cầu ứng dụng, lắp thêm thiết bị điều biến xạ - Thiết bị điều biến xạ (Gamma modulator) Hình 2.6.5 Thiết bị điều biến xạ Tại điểm đo xạ, thiết bị điều biến xạ lắp đặt trƣớc ngõ bình chứa nguồn phóng xạ Thiết bị bao gồm trục có xẻ rãnh dọc trục Trục quay liên tục luân phiên ngắt chùm tia xạ gamma với tần số 1Hz hay cho chùm tia xạ qua Do tần số mà chùm tia xạ hữu ích khác với xạ nhiễu từ môi trường hay xạ nhiễu ngẫu nhiên GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam Sử dụng lọc tần số, cảm biến xạ phân biệt tín hiệu xạ hữu ích với xạ nhiễu Nhờ thực phép đo có xạ nhiễu môi trƣờng đo, tăng tính chắn khả dụng thiết bị đo - Thiết bị đồng (Synchronizer) Tại điểm đo xạ với nhiều nguồn phóng xạ, nguồn phóng xạ điều có lắp đặt thiết bị điều biến xạ cần lắp đặt thiết bị để đồng hóa điều biến xạ phương thức chung Hình 2.6.6 Thiết bị đồng 2.6.3 Tính toán tín hiệu đo - Đo mức GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam Hình 2.6.7 Các cách tuyến tính hóa giá trị đo mức Cảm biến đo mức dùng phóng xạ lập trình bảng tuyến tính hóa chuẩn để tính toán mức bồn hình trụ đứng Trong điều kiện khác, bảng tuyến tính hóa bao gồm 32 điểm đo nhập tay hay bán tự động (bằng việc điền đầy bồn chứa điều kiện kiểm soát) - Đo tỷ trọng Giá trị đo tỷ trọng biết mẫu lưu cảm biến sử dụng để tính toán giá trị đo tỷ trọng Từ điểm hiệu chuẩn, cảm biến tính toán hệ số hấp thụ μ tuyến tính hóa đặc tuyến cách tự động Những tham số cần thiết cho việc tính toán giá trị tỷ trọng từ tần số xung điện Trƣờng hợp có điểm hiệu chuẩn, giá trị hệ số hấp thụ giá trị mặc định (có thể thay đổi được) GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam Hình 2.6.8 Các cách hiệu chuẩn giá trị đo tỷ trọng - Đo nồng độ Cảm biến tính toán giá trị nồng độ gián tiếp thông qua giá trị đo tỷ trọng Một bảng tuyến tính hóa gồm 32 cặp giá trị tỷ trọng-nồng độ nhập làm sở tính toán giá trị nồng độ từ giá trị tỷ trọng Hình 2.6.9 Tính giá trị đo nồng độ từ giá trị đo tỷ trọng - Đo lưu lượng Khi kết hợp với thiết bị đo tỷ trọng dùng phóng xạ, từ giá trị đo lưu lượng kế tính toán lưu lượng khối lưu chất hay phần trăm thành phần GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam Hình 2.6.10 Tính lưu lượng khối giá trị đo tỷ trọng lưu lượng thể tích 2.6.4 Giá trị đo, độ nhạy, tầm đo - Giá trị đo Cảm biến phóng xạ đo tần số xung điện (số xung đơn vị thời gian) Giá trị đo tỷ lệ với cường độ xạ cảm biến Từ giá trị đo này, thiết bị tính toán giá trị đo mong muốn tùy thuộc vào ứng dụng: • Giới hạn mức (0% hay 100% ) • Giá trị đo mức (%) • Giá trị đo vị trí bề mặt (%) • Tỷ trọng (tùy chọn đơn vị) • Nồng độ (tùy chọn đơn vị) - Độ nhạy Độ nhạy xác định tần số xung cường độ xạ μSv/h Độ nhảy phụ thuộc vào tham số: • Loại thiết bị tạo ánh sáng nhấp nháy • Tầm đo • Đồng vị phóng xạ sử dụng GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam Hình 2.6.11 Tăng độ nhạy việc kết nối song song cảm biến Độ nhạy phụ thuộc vào chiều dài cảm biến thu xạ Có thể tăng độ nhạy lên việc kết nối song song nhiều cảm biến Phải cân chỉnh transmitter Master - Tầm đo • Đo mức Để mở rộng tầm đo hệ thống, kết nối nhiều transmitter nối tiếp Transmitter Master, transmitter Slave, transmitter cuối End-Slave Chỉ cân chỉnh transmitter Master Hình 2.6.12 Mở rộng tầm đo việc kết nối nối tiếp cảm biến • Phát giới hạn mức Khi phát mức, tầm đo điểm thực tế cần phát hiện, xác định độ dày tạo ánh sáng nhấp nháy GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam Hình 2.6.13 Điểm đo phát giới hạn mức 2.6.5 Hƣớng dẫn lắp đặt - Đo mức Cảm biến lắp theo phương thẳng đứng, lắp đặt đầu cảm biến hướng xuống Góc xạ bình chứa nguồn phóng xạ phải cân chỉnh tầm đo cảm biến Tầm đo đánh dấu cảm biến Khi lắp đặt nối tiếp cảm biến để mở rộng tầm đo, không để xuất khoảng trống tầm đo cảm biến khác Bình chứa nguồn phóng xạ cảm biến phải lắp đặt gần sát bồn chứa tốt Cấm xâm nhập vào khu vực phóng xạ Để bảo vệ thiết bị, tăng tuổi thọ thiết bị, nên có biện pháp che chắn khỏi ánh nắng mặt trời trực tiếp hay mưa Hình 2.6.14 Lắp đặt cảm biến ứng dụng đo mức - Phát giới hạn mức Cảm biến lắp theo phương ngang độ cao giới hạn mức mong muốn Góc xạ bình chứa nguồn phóng xạ phải cân chỉnh xác tầm đo cảm biến Tầm đo đánh dấu cảm biến GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam Bình chứa nguồn phóng xạ cảm biến phải lắp đặt gần sát bồn chứa tốt Cấm xâm nhập vào khu vực phóng xạ Để bảo vệ thiết bị, tăng tuổi thọ thiết bị, nên có biện pháp che chắn khỏi ánh nắng mặt trời trực tiếp hay mưa Hình 2.6.15 Lắp đặt cảm biến ứng dụng phát mức - Đo tỷ trọng nồng độ Nếu nên đo tỷ trọng, nồng độ đường ống thẳng đứng, dòng chảy hướng lên Nếu đo tỷ trọng, nồng độ đường ống ngang nên lắp đặt đường tia phóng xạ theo phương ngang để giảm ảnh hưởng bong bóng không khí chất rắn kết tủa Điểm lấy mẫu phải không gần điểm đo Khoảng cách từ điểm đo đến vị trí đƣờng ống có khuỷu lớn lần đường kính ống, lớn 10 lần đường kính ống bơm Cấu hình bình chứa nguồn phóng xạ cảm biến tùy thuộc vào đường kính ống tầm đo Hai tham số xác định hiệu phép đo (liên quan đến thay đổi tần số xung) Hiệu phép đo tăng theo chiều dài đường xạ qua môi trường Do đó, đường ống có đường kính nhỏ, nên chiếu xạ theo phương nghiêng GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam Hình 2.6.16 Lắp đặt cảm biến ứng dụng đo tỷ trọng, nồng độ 2.6.6 Điều kiện hoạt động Lƣu ý điều kiện giới hạn nhiệt độ môi trường, khả chống rung, chống sốc, cấp bảo vệ, tương thích điện từ 2.6.7 Điều kiện công nghệ Không giới hạn điều kiện nhiệt độ, áp suất Và gần không ảnh hưởng đến phép đo TÀI LIỆU THAM KHẢO Các cảm biến kỹ thuật đo lường điều khiển – Lê Văn Doanh, Nguyễn Thượng Hàn, Nguyễn Văn Hòa, Võ Thạch Sơn, Đào Văn Tân – Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật – 2006 Giáo trình cảm biến – Phan Quốc Phô, Nguyễn Đức Chiến – Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật – 2008 Giáo trình đo lường điện cảm biến đo lƣờng – Nguyễn Văn Hòa, Bùi Đăng Thảnh, Hoàng Sỹ Hồn – Nhà xuất Giáo dục Việt Nam – 2009 Tài liệu nhà sản xuất Endress & Hauser, Omega Engineering, Yokogawa, Magnetrol,… Website: http://www.endress.com http://www.omega.com http://www.yokogawa.com http://www.engineeringtoolbox.com http://us.magnetrol.com GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam ... biến phép đo mức dùng phao, đo mức dựa vào áp suất thủy tĩnh, đo mức GVHD : Nguyễn Minh Việt SV : Nguyễn Văn Nam dùng cảm biến điện dung, đo mức dùng sóng siêu âm, đo mức dùng radar, đo mức dùng... phí đầu tư thấp, giới hạn mức áp suất làm việc - Đo mức dùng áp suất Có nhiều phương pháp đo mức dùng áp suất như: đo mức dùng ống thủy, đo mức phương pháp sủi bọt đo mức theo nguyên lý chênh... PHÁP ĐO MỨC 2.1 Đo mức sử dụng cảm biến áp suất Hình 2.1.1 Cảm biến đo mức dựa vào áp suất 2.1.1 Nguyên lý Do khối lượng, cột chất lỏng tạo áp suất đáy bồn Khi mức chất lỏng cao áp suất tạo cột chất