a- Sơ đồ hai điện cực ; b Sơ đồ một điện cực ; c Sơ đồ phát điện hiện theo mức
2.1.1. Hệ thống đo lu lợng theo độ giảm áp thay đổ
Là thiết bị thu hẹp để chuyển tín hiệu lu lợng sang dạng tín hiệu áp suất, thiết bị chuyển đổi tín hiệu áp suất, thiết bị chuyển đổi tín hiệu áp suất sang dạng tín hiệu cần thiết thích hợp với thiết bị chỉ thị đo.
Hình 2.1 mô tả rõ nguyên lý của một hệ thống đo lu lợng dựa trên ph- ơng pháp đo lu lợng theo độ giảm áp thay đổi. Tuy nhiên tồn tại một sự khác nhau cơ bản là trong hệ thống đo áp suất thang chia của thiết bị chỉ thị là tuyến tính, vì lu lợng tỷ lệ với căn bậc 2 của áp suất. Con cam c trong hệ thống đo áp suất là con cam tuyến tính, còn trong hệ thống đo lu lợng là con cam bình ph- ơng.
Trong hệ thống đo lu lợng, ngoài giá trị lu lợng tức thời ra còn có giá trị tổng lu lợng là rất đáng quan tâm. Vì vậy trong thiết bị chỉ thị lu lợng luôn luôn có phần tử tích phân để xác định tổng lợng vật chất chảy qua đờng ống trong suốt thời gian làm việc.
Hinh 2.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống đo lưu lượng
> ƒqdt B0 K c ∼ u2 Q Đ KĐ B1 U1 B2 q II III I q
Q = ∫qdt
Đánh giá sai số đo của hệ thống đo lu lợng là rất phức tạp. Giá trị sai số cơ bản đợc xác định theo công thức 2 2 2 t P C q δ δ δ δ = + + (2.1) Trong đó : - δc là sai số trung bình bình phơng của cảm biến đo
- δp là cấp chính xác của hiệu áp kế II
- δt là cấp chính xác của thiết bị chỉ thị đo III Vấn đề phức tạp nhất ở đây là đánh giá đợc sai số δc
Thông thờng sai số về kích thớc chế tạo là rất nhỏ có thể bỏ qua, vì vậy giá trị δc có thể tích theo công thức
δ = 2 2 2 4 1 ρ ε α δ δ δ + + (2.2) Trong đó : - δα là sai số trung bình bình phơng của hệ số lu lợng
- δε là sai số trung bình bình phơng của hệ số nén
- δρ là sai số trung bình bình phơng của khối lợng riêng dòng chảy. Các sai số này đều phải đợc xác định cho từng điều kiện cụ thể mà ở đây không đi sâu vào phân tích. Khi tính toán thiết bị thu hẹp thì đồng thời phải tính đợc các giá trị sai số này theo đúng các điều kiện đặt ra. Sai số trung bình bình phơng của quá trình đo tổng lợng vật chất chảy trong đờng ống đợc xác định theo công thức δq = I2 2 T 2 p 2 c δ δ δ δ + + + (2.3) Trong đó δ đợc xác định theo công thức
δI = qmax2q.δI
qmax giới hạn trên của thang đo lu lợng. q lu lợng trung bình theo giờ .
∆P
Hình 2.2 . Sơ đồ khối cấu trúc hệ thống đo lu lợng hiện đại
Hình 2. 2 mô tả cấu trúc hệ thống đo lu lợng hiện nay đợc sử dụng khá rộng rãi. Cấu trúc của nó bao gồm : Cảm biến đo là thiết bị thu hẹp chuyển tín hiệu lu lợng q sang hiệu áp suất ∆P, thiết bị chuyển đổi II chuyến tín hiệu áp xuất ∆P sang tín hiệu dòng chuẩn điện áp một chiều ( 0ữ5 mA; 0ữ20mA; 4ữ20 mA) .
u điểm của tín hiệu dòng là có thể truyền đi xa mà không bị tổn thất trên đờng dẫn. Phần thứ 3 trong hệ thống là bộ xử lý tín hiệu III. Bộ xử lý này thực
hiện chức năng đầu tiên là chuyển tín hiệu dòng nhận đợc sang tín hiệu áp chuẩn (0ữ5 V hoặc 0ữ 10v một chiều ). Bớc thứ hai là xác định giá trị lu lợng tức thời q trên cơ sở điện áp U và các thông số tính lu lợng. Đồng thời nó cũng
tính tổng lợng vật chất chảy qua đờng ống theo công thức tính phân Q = ∫qdt
Các giá trị q và Q đợc hiện thị bằng số trên bảng số . Khi tính toán thiết bị thu hẹp để đo lu lợng chất khí thờng tiến hành cho một giá trị nhiệt độ và áp suất nhất định. Trong quá trình đo giá trị nhiệt độ và áp suất của dòng chảy th-
∫ qdtI/U √ I/U √ ∆P/I III Q II I U q q
ờng khác với điều kiện tính toán vì vậy thờng gây ra sai số phụ lớn cho kết quả đo lu lợng. Để giảm ảnh hởng của nhiệt độ và áp suất lên kết quả đo thờng sử dụng thêm các thiết bị hiệu chỉnh.
Công thức tính lu lợng theo điều kiện tính toán thiết bị thu hẹp
q = K. ∆P (2.4) Trong đó: - K là hệ số tỷ lệ
- ∆P hiệu suất hai bên thiết bị thu hẹp Công thức tính lu lợng theo điều kiện thực tế q= K. P K K T P.∆ Trong đó Kp = Pc P
là hệ số hiệu chỉnh theo áp suất. Nó là tỷ lệ giữa áp suất môi trờng đo P chia cho giá trị áp suất chuẩn theo điều kiển tính toán Pc
KT =
C
T T
là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ tính bằng tỷ số nhiệt độ môi trờng đo T(0K) chia cho nhiệt độ chuẩn theo điều kiện tính toán Tc (0K)
(Kp/KT)∆P
√
∫qdt