5
/
5
(
1
bầu chọn
)

CÁC LOẠI CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG

1. CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG

1.1. Vận tốc dòng chảy và lưu lượng

Nhiều dụng cụ đo đã được tăng trưởng để đo lưu lượng ; nó là một trong những chủ đề phức tạp nhất trong điều khiển và tinh chỉnh quy trình. Trong mục này, tất cả chúng ta tìm hiểu và khám phá những ví dụ về những cảm biến lưu lượng sử dụng những nguyên tắc sau đây :

• Áp suất sai lệch (chênh áp – Differential Pressure)
• Tạo độ xoáy (Vortex/Swir generation)
• Từ trường (Electromagnetic)
• Thế chỗ (Positive displacement)
• Tua bin
• Cảm biến khối lượng (Mass)
• Nhiệt

Một trong những hiệu quả thông dụng nhất của cảm biến lưu lượng là xác lập lưu lượng của vật tư qua đường ống với size biết trước. Nhớ rằng lưu lượng là lượng chất lỏng, chất dạng vữa, khí hoặc thậm chí còn cả chất rắn dạng bột đi qua trong một khoảng chừng thời hạn xác lập .
Máy đo lưu lượng hoàn toàn có thể đo :

1. Lưu lượng thể tích – là thể tích trên một đơn vị thời gian như gallons trên phút (gal/min, gpm) hoặc feet khối trên phút (ft3/min)
2. Lưu lượng khối lượng – là khối lượng trên một đơn vị thời gian như pounds trên giây (lb/sec) hoặc pounds trên phút (lb/min)
3. Vận tốc dòng chảy – là khoảng cách trên một đơn vị thời gian như feet trên phút (ft/min)

Mối quan hệ cơ bản giữa lưu lượng và tốc độ là :
Lưu lượng thể tích = Vận tốc x diện tích quy hoạnh tiết diện ngang của đường ống
Trong hình 1, tất cả chúng ta thấy đường kính của hai ống có kích cỡ khác nhau tác động ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ dòng chảy khi xét cùng lưu lượng .

Hình 1 – Cảm biến lưu lượng

1.2. Các yếu tố xem xét

Mối quan hệ giữa áp suất và vận tốc

Tổng năng lượng của bất kể dòng chất lỏng nào cũng được tạo nên từ 3 thành phần : áp suất, tốc độ và độ cao. Số lượng của mỗi thành phần hoàn toàn có thể biến hóa, nhưng tổng năng lượng vẫn không đổi trừ khi nguồn năng lượng bị lấy đi hay thêm vào chất lỏng. Ví dụ, một tách nước khi nằm trên đỉnh của tòa nhà vẫn không có áp suất hoặc tốc độ, nhưng nó có độ to lớn. nếu nó bị đổ ra ngoài, chất lỏng sẽ trao đổi nguồn năng lượng của độ cao cho tốc độ. Khi nó chạm vào mặt đất, nó không còn tốc độ hoặc độ cao nhưng nó ảnh hưởng tác động một lực lớn vào mặt đất do nguồn năng lượng của tốc độ đã quy đổi thành áp suất. Khi lực va chạm đã được chuyển tới quốc gia thực ra không còn nguồn năng lượng nữa .
Dòng chất lỏng chảy qua đường ống tác động ảnh hưởng cũng giống như thế. Nếu lưu lượng thể tích cho trước được cho qua một đường ống nhỏ hơn, tốc độ sẽ tăng lên và áp suất giảm vì chất lỏng đã trao đổi nguồn năng lượng của áp suất cho năng của tốc độ .
Nếu lưu lượng thể tích duy trì không đổi, áp suất sẽ thấp hơn ở nơi chất lỏng chuyển dời với vận tốc nhanh nhất .

Hình 2 – Cảm biến lưu lượng
Độ nhớt, khối lượng riêng và ma sát là những yếu tố quan trọng phải xem xét khi chọn loại cảm biến lưu lượng sao cho nó thật tương thích với quy trình đã xác lập. Độ nhớ là ma sát nội trong bản thân vật chất, nó có tác động ảnh hưởng đến sự hoạt động của vật chất khi chảy trong đường ống. Độ nhớt càng cao thì lực cản dòng chảy càng lớn. Mật ong là một ví dụ về chất lỏng có độ nhớt cao. Nó không chảy thuận tiện như sữa khi mà độ nhớt của sữa thấp .
Khối lượng riêng là khối lượng trên một đơn vị chức năng thể tích vật tư. Ví dụ về đơn vị chức năng khối lượng riêng là pounds trên foot khối ( lb / ft3 ) hoặc pounds trên gallon ( lb / gallon ) hoặc gam trên centimet khối ( g / cm3 ). Khối lượng riêng của khí tùy thuộc vào thành phần cấu tạo, nhiệt độ và áp suất của nó. Bởi vì chất lỏng thì không chịu nén như chất khí, khối lượng riêng của chất lỏng là một hàm số của thành phần cấu tạo và nhiệt độ của nó. Chất lỏng nặng hơn sẽ khó đẩy hơn và sẽ chảy chậm hơn khi cùng chịu một lực công dụng ( áp suất đặt lên tiết diện ngang của đường ống ) so với chất lỏng nhẹ hơn .
Biết được lưu lượng đúng mực chỉ khi loại chất lỏng, nhiệt độ, áp suất và lưu lượng cho quy trình tương thích với đặc tính kỹ thuật được phong cách thiết kế của cảm biến. Khi vật tư quy trình, lưu lượng hoặc những điều kiện kèm theo nằm ngoài dải đo đã xác lập, thiết yếu phải hiệu chuẩn lại cảm biến hoặc đổi khác cảm biến bằng một loại khác tương thích với điều kiện kèm theo hiện tại .
Khối lượng riêng được sử dụng để quy đổi giữa lưu lượng thể tích và lưu lượng khối lượng. Ví dụ, so với dầu :
Lưu lượng thể tích x khối lượng riêng = Lưu lượng khối lượng
Ví dụ : 5 gpm x 7.2 lb / gal = 36 lb / min

Ma sát

Cùng với ma sát nội tương quan đến độ nhớt, ma sát cũng là sự cản trở so với dòng chảy của vật chất do sự tiếp xúc của dòng chảy với thành ống hoặc do sự ùn tắc. Ống càng nhám hoặc số lượng những đoạn khúc khuỷu, những van, những đầu nối càng nhiều thì ma sát càng lớn. Ma sát xảy ra khi vật tư chảy qua đường ống dẫn đến sự mất mát áp suất mạng lưới hệ thống vĩnh viễn và tạo thành nhiệt. Trong khi sự tổn thất áp suất thường là hiển nhiên, bất kể sự đổi khác nhiệt độ nào đều không đáng kể so với những nguồn nhiệt khác .

Các dạng dòng chảy

Khối lượng riêng, ma sát và độ nhớt hoàn toàn có thể ảnh hưởng tác động đến dạng dòng chảy trong ống. Dạng dòng chảy hoàn toàn có thể đoán trước bằng toán học từ đường kính ống, tốc độ dòng chảy, khối lượng riêng và độ nhớt. Hình 3 minh họa những ví dụ về 3 loại dòng chảy cơ bản. Các ví dụ này là cùng một lưu lượng, chỉ khác nhau về những yếu tố khác của dòng chảy. Hầu hết những phong cách thiết kế cảm biến lưu lượng dựa vào dòng chảy hỗn loạn như nhau cho những phép đo đúng mực .

Hình 3 – Cảm biến lưu lượng
Bạn nhận thấy rằng, dòng chảy qua đường ống bị ảnh hưởng tác động bời nhiều yếu tố khác bên ngoài khoanh vùng phạm vi của tài liệu này, như thể :
Chỗ uốn cong của ống
Góc tạo bởi đường ống so với ph
Khoảng cách vận động và di chuyển
Khả năng chịu nén của khí
Hầu hết những phong cách thiết kế cảm biến lưu lượng đều giả sử là dòng chảy hỗn loạn giống hệt để đo lưu lượng thể tích. Để tránh dòng chảy hỗn loạn không giống hệt, thường phải lắp ráp một “ meter run ” của đường ống thẳng không gây ùn tắc dòng chảy phía trước và sau cảm biến để tạo một dòng chảy tương đối như nhau có đường kính 20-25 phía trước cảm biến và đường kinhsc-10 phía sau cảm biên. Trong 1 số ít trường hợp, những mãnh kim lo dòng để bảo vệ có dòng chảy giống hệt. Nếu không có dòng chảy giống hệt, độ đúng mực của cảm biến lưu lượng sẽ bị tác động ảnh hưởng .

1.3. Áp suất sai lệch

Kiểu cảm biến lưu lượng được sử dụng thông dụng nhất l một đoạn ống thu hẹp. Bởi vì lượng lớn thông tin và những thí nghiệm sẵn có, những cảm biến kiểu dựa vào sự thu hẹp đường ống này cho hiệu quả có độ đúng chuẩn cao khi sử dụng đúng chuẩn .
Các ống “ venturi ”, những tấm “ orifice ” và những “ nozzle ” là những ví dụ về những thiết bị giảm áp thường được đặt trong đường ống quy trình để đo lưu lượng. Cả ba đều tạo nên một chênh lệch áp suất mà hoàn toàn có thể thuận tiện đo được và từ đó tính được lưu lượng thể tích. Một số ưu điểm của chiêu thức này là :

• Giá thành tương đối thấp
• Dễ lắp đặt và thay thế
• Không có bộ phận chuyển động
• Thích hợp với nhiều loại vật liệu, dải nhiệt độ và áp suất hoạt động rộng

Hình 4 a là một ống venturi. Hình 4 b qua một ống venturi .

Hình 4 b – Cảm biến lưu lượng
Các cảm biến hoạt động giải trí dựa vào sự số lượng giới hạn sử dụng một yếu tố đó là khi chất lỏng có lưu lượng thể tích không đổi bị buộc đi qua một vùng số lượng giới hạn, tốc độ dòng chảy khi đó sẽ tăng lên để bảo vệ cùng một lượng chất lỏng đi qua trong cùng một khoảng chừng thời hạn. Sự biến hóa về tốc độ làm giảm áp suất tĩnh nơi mà dòng chảy tăng cường. Áp suất trên mỗi phía của vùng số lượng giới hạn hoàn toàn có thể đo được nhờ sử dụng thiết bị cảm biến áp suất chênh. Một đồng hồ đeo tay áp suất được đặt phía trước vùng số lượng giới hạn, và cái còn lại được đặt nơi dòng chảy hẹp nhất và có tốc độ cao nhất. Vận tốc dòng chảy qua vùng số lượng giới hạn hoàn toàn có thể được thống kê giám sát từ việc đo áp suất chênh lệch nếu đặc tính của vật chất chảy qua ống là biết trước, Mỗi khi dòng chất lỏng tăng gấp đôi, độ chênh lệch áp suất tăng 4 lần. Quan hệ áp suất lưu lượng này là một hàm bậc hai .
Các tấm “ orifice ” là thiết bị số lượng giới hạn được sử dụng thông dụng nhất. Tấm “ orifice ” được đặt trong dòng chảy quy trình giữa hai mặt bích đứng. Hình 5 là một ví dụ về một tấm “ orifice ” ti qua tấm “ orifice ” có lỗ hở 1,345 inch .

Hình 5 – Cảm biến lưu lượng
Phía vào của tấm “ orifice ” thường được lưu lại trên tay cầm của nó. Nếu không, phía vào hoàn toàn có thể được nhận dạng bằng cách kiểm tra lỗ khoan. Nếu nó có một cạnh xiên, cạnh xiên là phía ngõ ra. Nếu lỗ khoan không có cạnh xiên, đây là loại tiêu biểu vượt trội cho những tấm “ orifice ” dùng cho ống có kích cỡ lớn, không cần phân biệt mặt nào là phía vào hay ra. Thông thường, những tấm “ orifice ” được lưu lại những thong tin nhận dạng bên phía mặt vào .
Các tấm “ orifice ” hoàn toàn có thể có những lỗ hở có hình dáng và vị trí khác nhau tùy theo đặc tính của chất lỏng mà chúng được phong cách thiết kế cho tương thích

• Nếu dòng chất lỏng chứa bọt khí hoặc chứa chất khí có xu hướng tập trung trên đỉnh ống, tấm “orifice” sẽ có một lỗ thông để cho phép các bọt khí đi qua đó mà không qua lỗ hở đo lường.
• Cũng giống như thế, nếu dòng chảy quá trình là chất khi có thể bị ngưng tu, phần ngưng tụ này sẽ tập trung ở đáy của đường ống, tấm “orifice” sẽ có một lỗ thông để cho phép chất lỏng đi qua mà không phải đi qua lỗ chính gây sai lệch kết quả đo.

Hình 6 – Cảm biến lưu lượng
Hình 7 trình diễn một chiêu thức đặt những lỗ lấy áp suất trên đường ống nếu sử dụng tấm “ orifice ” để đo lưu lượng. Chúng hoặc lỗ mặt bích 2 ½D – 8D. 2 ½D – 8D có một lỗ cách tấm “ orifice ” một đoạn 2 ½ lần đường kính ống về phía trước và một lỗ khác cách tấm “ orifice ” một đoạn 8 lần đường kính ống về phía sau. Một cấu h được lắp ráp trong mặt bích, thông số kỹ thuật này rất thông dụng và được lắp đặt để hoàn toàn có thể giữ luôn tấm “ orifice ” .

Hình 7 – Cảm biến lưu lượng
Trong hình 8 sử dụng một đồng hồ đeo tay đo chênh áp thay vì sử dụng hai đồng hồ đeo tay riêng như ở hình 7

Hình 8 – Cảm biến lưu lượng
Trong ví dụ ở hình 8, giả sử một van được mở trên đường ống, và lưu lượng thể tích tăng gấp đôi. Nếu tất cả chúng ta sử dụng những phép toán phức tạp để tính lưu lượng từ những giá trị áp suất đo được, tất cả chúng ta nhận thấy rằng độ chênh lệch áp suất qua tấm “ orifice ” không tăng gấp đôi tương ứng, nhưng lại tăng 4 lần, Điều này là chính do lưu lượng thể tích tỷ suất tuyến tính với căn bậc hai của độ chênh lệch áp suất. Bảng ở hình 9 sau đây đưa ra sự so sánh giữa sự biến hóa chênh áp ( inch nước ) với lưu lượng tương ứng được this theo phần tram thang đo, pounds / giờ và gallons / phút .

Hình 9 – Cảm biến lưu lượng

1.4. Cảm biến dựa vào độ xoáy của dòng chất lỏng (Cảm biến kiểu Vortex)

Cảm biến độ xoáy sử dụng một đặc tính khác của chất lỏng để xác lập lưu lượng. Khi một dòng chất lỏng chảy nhanh ảnh hưởng tác động vào một dốc đứng đặc vuông góc với dòng chảy sẽ tạo ra những vùng xoáy. Tốc độ tạo xoáy trong dòng chất lỏng tăng lên khi lưu lượng tăng. Các cảm biến lưu lượng kiểu xoáy này được tạo ra để hoạt động giải trí với chất lỏng, khí hoặc hơi .
Cảm biến lưu lượng kiểu xoáy thường gồm có 3 phần :

1. Thân gián đoạn dòng chảy – có chức năng tạo ra các kiểu xoáy định trước tùy thuộc vào hình dáng thân.
2. Một cảm biến bị làm rung bởi dòng xoáy, chuyển đổi sự rung động này thành các xung điện.
3. Một bộ chuyển đổi và truyền tín hiệu đơn (transmitter) – có chức năng gởi tín hiệu đã được hiệu chuẩn đến các thành phần khác của vòng điều khiển.

Hình 2.70 trình diễn một kiểu dòng chảy tiêu biểu vượt trội trong đường ống chứa những thành phần cảm biến độ xoáy .

Hình 10 – Cảm biến lưu lượng

Hình 11 – Cảm biến lưu lượng

1.5. Cảm biến lưu lượng kiểu từ trường

Các máy đo lưu lượng kiểu từ trường sử dụng để đo lưu lượng thể tích của chất lỏng hoặc chất dạng vữa dẫn điện. Chúng sử dụng nguyên lý tương tự với máy phát điện:

khi vật dẫn điện đi qua từ trường, một điện áp sẽ được tạo ra. Khi sử dụng máy đo lưu lượng kiểu từ trường, vật tư dẫn điện là chất lỏng hay chất dạng vữa. Dòng chảy càng nhanh, điện áp tạo ra càng lớn .

Hình 12 – Cảm biến lưu lượng
Máy đo lưu lượng kiểu từ trường không có bộ phận hoạt động. Hai cuộn dây từ, được đặt đối lập nhau trong một ống cách ly, tạo ra một từ trường qua đường kích ống. Điện áp tạo ra khi vật tư dẫn điện chạy qua ống được đo bởi những điện cực cảm biến lắp trên thành ống. Các cảm biến chuyển đổi điện áp này thành tín hiệu điện ngõ ra tỷ suất thuận với lưu lượng thể tích .
Một cảm biến lưu lượng kiểu từ trường chỉ thao tác đúng chuẩn khi điện áp tạo ra đủ lớn để hoàn toàn có thể đo được. Axít, chất ăn da, thép nóng chảy sẽ làm việc tốt, nhưng những vật chất như nước cất và những hydrocarbon sẽ không thao tác được chính do dẫn điện kém. Cảm biến sẽ được hiệu chuẩn để tương thích với vật tư dẫn điện cần đo. Các cảm biến lưu lượng kiểu từ trường hoàn toàn có thể được sử dụng với những chất ăn mòn và chất lỏng dạng vữa ( chất dạng vữa phải chuyển dời tương đối nhanh để tránh bám dích trên máy đo ) nên tính dẫn điện của chúng tương thích với mạng lưới hệ thống. Chúng hoàn toàn có thể được sử dụng với những vật tư nhớt và tương đối ít nhạy cảm với nhiệt độ. Các hư hỏng đối vưới bộ phận cách ly ống và những điện cực hoàn toàn có thể làm hỏng máy đo. Cẩn thận mỗi khi sử dụng hơi để làm sạch đường ống có mang những cảm biến lưu lượng kiểu từ trường. Nếu hơi bị giữ lại bên trong, nó sẽ tạo ra một vùng chân không trong ống khi nó bị ngưng tụ. Vùng chân không này sẽ phá hỏng hầu hết những cảm biến chính do nó thường làm hỏng băng làm kín .

1.6. Cảm biến kiểu thế chỗ

Các cảm biến kiểu thế chỗ tích cực có nhiều kiểu phong cách thiết kế, nhưng toàn bộ đều dựa vào nguyên tắc là đo lường và thống kê những lượng chất lỏng riêng không liên quan gì đến nhau khi nó chảy liên tục qua một khoang chứa của thiết bị. Thể tích của khoang chứa – và do đó là thể tích của mỗi lượng chất lỏng chảy vào đấy – là một hằng số biết trước. Làm thế nào để đo lường và thống kê những lượng chất lỏng này theo một hàm cơ học của thiết bị. Mỗt thiết bị sẽ gồm có :
Khoang chứa
Các thành phần cơ khí chuyển dời theo chất lỏng
Các van để điều khiển và tinh chỉnh khoang chứa đầy và rỗng .
Một cảm biến – bộ chuyển đổi để tính toán số chu kỳ luân hồi thực thi và gởi tín hiệu đến những thành phần khác trong vòng tinh chỉnh và điều khiển .
Các máy đo lưu lượng kiểu thế chỗ tích cực hoàn toàn có thể sử dụng một trong những chính sách sau đây để cách ly và hoạt động mỗi khi có một lượng chất lỏng đi qua :

• Các màng ngăn mềm dẻo
• Pittông chuyển động qua lại
• Pittông chuyển động quay
• Cánh quạt quay
• Bánh công tác và hộp số

Các cảm biến kiểu thế chỗ tích cực gởi ra một tín hiệu mỗi khi một khoang chứa đầy. Lưu lượng được xác lập bằng cách nhân thể tích của khoang chứa ( do đó, là thể tích của chất lỏng nằm trong khoang ) với số lượng tín hiệu trên một phút. Các tín hiệu này cũng được sử dụng để tính tổng dòng chảy .
Hình 13 trình diễn một cảm biến lưu lượng kiểu thế chỗ tích cực sử dụng kiểu bánh công tác làm việc khi có dòng chất lỏng đi qua làm bánh công tác làm việc quay một chu kỳ luân hồi .

Hình 13 – Cảm biến lưu lượng
Các cam này khi quay sẽ tự khóa lẫn nhau, lần lượt đóng và mở khoang chứa chất khi chất lỏng đi qua máy đo. Khoang chứa được tạo nên bởi bánh công tác làm việc và phần vỏ của máy đo. Các phần phải được làm bằng máy thật phức tạp để cho cảm biến quản lý và vận hành trơn tru mà không bị bất kể sự rò rỉ nào giữa những ngăn. Số vòng xoay trên phút của trục gắn trên mỗi bánh công tác làm việc được dùng để tính l được dùng để tính tổng thể tích đo được .

Hình 14 – Cảm biến lưu lượng
Hình 14 trình diễn một kiểu cảm biến thế chỗ tích cực khác, một cảm biến kiểu cánh quạt – rotor. Khi vật tư quy trình chảy qua máy đo, cánh quạt sẽ lập tức cách ly thất lỏng trong ngăn được tạo bởi những cánh quạt và vỏ của máy đo. Các cánh quạt, được gắn với rotor quay nhờ những lò xo, trụt vào hoặc ló ra sẽ bịt kín thành cho đến khi chúng chuyển dời đến cạnh của vỏ má đo và được cho phép chất lỏng liên tục chạy dòng đường ống. Một tín hiệu được gởi ra từ máy đo mỗi khi trục rotor hoàn thành xong một vòng xoay, Số lượng vòng xoay trên phút hoàn toàn có thể được sử dụng để xác lập lưu lượng thể tích bởi bì thể tích của những ngăn máy đo là biết trước .
Các máy đo kiểu thế chỗ tích cực rất đúng chuẩn. Chúng hoàn toàn có thể được dùng để tính tổng thể tích hoặc một phần cũng như để đo lưu lượng thể tích của chất lỏng và khí. Các đồng hồ đeo tay đo nước và khí mái ấm gia đình sử dụng loại thế chỗ tích cực này. Hình 15 cho thấy một đồng hồ đeo tay kiểu thế chỗ tích cực tiêu biểu vượt trội cùng với thiết bị đọc tiêu biểu vượt trội cùng với thiết bị giá trị tổng .

Hình 15 – Cảm biến lưu lượng
Do những bộ phận hoạt động của đồng hồ đeo tay đo kiểu thế chỗ tích cực cần phải được làm bằng máy phức tạp, nó ít được lựa chọn sử dụng trong trường hợp những chất ăn mòn hoặc những chất ăn mòn hoặc những chất lỏng có đặc tính phủ lên hay bào mòn thiết bị nó tiếp xúc .

1.7. Cảm biến lưu lượng kiểu tuabin

Các cảm biến lưu lượng kiểu tuabin hoạt động giải trí theo nguyên tắc là khi một chất lỏng chạy qua sẽ làm tuabin xoay với vận tốc tỷ suất với lưu lượng chất lỏng. Khi chất lỏng đi qua khắp cánh rotor, chúng quay. Một đầu cảm biến được gắn trên thành của tuabin, máy đo sẽ phát hiện được sự hiện hữu của từ trường nam châm hút vĩnh cửu ( được gắn trên rotor hoặc trên một trong những cánh của rotor ) khi nó đi qua ứng với mỗi vòng xoay của tuabin. Cảm biến từ trường sẽ gởi ra một tín hiệu xung ứng với mỗi vòng xoay của tuabin. Số lượng xung trong một khoảng chừng thời hạn cho trước hoàn toàn có thể được sử dụng để xác lập lưu lượng .

Hình 16 – Cảm biến lưu lượng
Các cảm biến lưu lượng kiểu tuabin hoàn toàn có thể được sử dụng với những chất lỏng và khí, nhưng chúng được phong cách thiết kế để hoạt động giải trí trong một số lượng giới hạn lưu lượng xác lập trước. Cho dù dòng chảy quy trình là gì, nó không Một bộ lọc và dòng chảy thẳng thường gắn liền với những máy đo tuabin. Thiết bị nắn thẳng dòng chảy là những phần của đường ống chứa nhiều miếng sắt kẽm kim loại mỏng mảnh để buộc dòng chảy vào theo dạng thẳng. Để đúng chuẩn, điều quan trọng là dòng chảy thẳng ở dạng như nhau và sự hỗn loạn là nhỏ nhất khi nó tiếp xúc với tuabin .

1.8. Các cảm biến lưu lượng khối lượng

Các cảm biến lưu lượng khối lượng đo lưu lượng khối lượng thực. Lưu lượng khối lượng được biểu lộ tiêu biểu vượt trội dưới dạng pounds – khối lượng trên đơn vị chức năng thời hạn ( lb / min ) khác với lưu lượng thể tích là thể tích trên đơn vị chức năng thời hạn ( ( ft3 / min hoặc gal / min ). Các cảm biến này sử dụng những biến hóa về lực, phương chiều và vận tốc của chất lỏng quy trình khi nó chuyển dời qua đường ống để xác lập lưu lượng khối lượng. Chúng đúng mực ngay cả khi thành phần, khối lượng riêng, áp suất, nhiệt độ của dòng chất lỏng quy trình đổi khác .
Loại cảm biến này làm việc tốt nhất với những chất lỏng hoặc chất dạng vữa. Thỉnh thoảng nó cũng được sử dụng với chất khí áp suất cao. Các cảm biến lưu lượng khối lượng thường không đủ độ nhạy để đo lưu lượng khối lượng riêng của nó rất thấp so với những chất lỏng .

Các cảm biến dựa vào động lực

Hầu hết những cảm biến lưu lượng khối lượng thực được dựa vào một ảnh hượng được gọi là lực động lực. Lực này hoàn toàn có thể tưởng tượng như là lực về một phía ảnh hưởng tác động vào khung hình bạn nếu bạn cố gắng nỗ lực đi bộ theo đường thẳng từ tâm đến cạnh của một vòng xoay ngựa gỗ đang quay .
Trong một cảm biến lưu lượng khối lượng dựa vào động lực, lưu lượng đi qua một ống cảm biến hình bán nguyệt hoặc hình tròn trụ mà nó bị xê dịch với biên độ và tần số biết trước khi nó còn rỗng. Khi ống được điền khá đầy đủ chất lỏng, tần số và biên độ giao động giảm xuống. Chất lỏng càng nặng, tần số và biên độ càng giảm. Động lực của chất lỏng đi qua ống xê dịch bị uốn cong làm cất lỏng công dụng một lực lên thành ống làm cho ống hơi bị xoắn. Độ xoắn tăng khi lưu lượng khối lượng tăng và nó được sử dụng để đo lưu lượng .
Hình 17 trình diễn cách đặt những bộ phát hiện vị trí ( ví dụ đồng hồ đeo tay đo lực căng ) trên ống cảm biến trong một phong cách thiết kế của một hang. Các ống cảm biến bị tách xa nhau ở một đầu do động lực và bị kéo lại gần nhau hơn ở đầu còn lại. Lưu lượng khối lượng được thống kê giám sát nhờ những mạch điện tử từ sự di dời của ống đã được phát hiện

Hình 17 – Cảm biến lưu lượng
Hình 18 trình diễn một phong cách thiết kế khác cũng dựa vào động lực. Thiết kế này dung hai ống mà chúng dao dộng rất giống với một âm thoa. Các nguồn xê dịch bên ngoài hoàn toàn có thể gây ra sai số cho những cảm biến lưu lượng khối lượng dựa vào động lực .

Hình 18 – Cảm biến lưu lượng

Các cảm biến dựa vào nhiệt

Các cảm biến lưu lượng dựa vào nhiệt hầu hết được sử dụng để đo lưu lượng của những khí sạch và hiếm khi được sử dụng với những chất lỏng. Nguyên lý hoạt động giải trí dựa trên việc đặt một lượng nhiệt nhỏ vào dòng quy trình và sử dụng độ đổi khác và giá trị nhiệt đặc trưng của vật tư quy trình lượng nguồn năng lượng thiết yếu để làm tăng nhiệt độ của mỗi đơn vị chức năng khối lượng vật chất lên 1 oC
Ví dụ sau đây sẽ giúp bạn tưởng tượng được mối quan hệ giữa nhiệt đặc trưng, nhiệt độ và lưu lượng. Giả sử một thành phần nhiệt với một ngõ ra cố định và thắt chặt được đặt trong dòng quy trình có lưu lượng khối lượng 2 lb / min. Nhiệt độ dòng quy trình tăng 2 oF khi nó qua thành phần nhiệt. Nếu lưu lượng khối lượng giảm xuống còn 1 lb / min, nhiệt độ dòng quy trình sẽ tăng lên 4 oF khi nó đi qua thành phần nhiệt. Cùng lượng nhiệt đặt vào lượng vật tư ít hơn 50%, do đó nhiệt độ của vật tư tăng 2 lần .
Các cảm biến lưu lượng khối lượng thực tiễn sử dụng một trong hai chiêu thức cơ bản. Một giải pháp, được trình diễn ở hình 19 là đưa vào một lượng nhiệt không đổi và sử dụng độ biến hóa nhiệt độ tổng hợp để tính lưu lượng. Cảm biến nhiệt thứ nhất ( T1 ) theo dõi nhiệt độ của dòng quy trình ( T2 ) theo nhiệt độ của dòng quy trình ra khối cảm biến nhiệt lưu lượng, Nhiệt độ càng ít, lưu lượng càng lớn do tại cùng một lượng nhiệt sẽ làm độ tăng nhiệt ít hơn so với một lượng vật tư nhiều hơn .

Hình 19 – Cảm biến lưu lượng
Phương pháp thứ hai, trình diễn trong hình 20, là đổi khác lượng nhiệt nguồn vào để giữ cho độ xô lệch nhiệt độ giữa hai cảm biến là không đổi. Lưu lượng khối lượng hoàn toàn có thể được tính bằng cách đo lượng nhiệt thiết yếu để duy trì độ lệch nhiệt độ là không đổi .

Hình 20 – Cảm biến lưu lượng
Trong những cảm biến lưu lượng khối lượng dựa vào nhiệt thực tiễn, những thành phần nhiệt và những cảm biến không luôn luôn nằm trong dòng quy trình mà được lắp ráp trên thành của đoạn ống nằm trong cảm biến. Hình 21 trình diễn một cảm biến lưu lượng khối lượng tiêu biểu vượt trội .
Trong kiểu dụng cụ đo này, chỉ một Tỷ Lệ nhỏ dòng chảy quy trình được gia nhiệt, trong khi phần còn lại thì chạy thẳng qua mà không được gia nhiệt .
Nếu thành phần của dòng chảy biến hóa, như vậy nhiệt lượng đặc trưng sẽ khác so với những gì mà cảm biến lưu lượng khối lượng đã được hiệu chuẩn, cảm biến sẽ cho tác dụng sai. Nếu dòng khí bị ngưng tụ và đọng lại trên những cảm biến nhiệt độ hoặc phẩn tử nhiệt, nó sẽ làm rơi lệch hiệu quả đo. Điều này xảy ra là do chất lượng ngưng tụ là chất lỏng và có đặc tính truyền nhiệt rất khác với chất khí .

Hình 21 – Cảm biến lưu lượng
Trong đường ống dẫn khí, lưu lượng không giống nhau trên hàng loạt mặt cắt đường ống. Điển hình là, dòng chảy ở giữa nhanh hơn ở phía ống, và một cảm biến nhiệt đơn sẽ không cho tác dụng đúng mực hàng loạt dòng chảy. Hình 22 trình diễn cách mà một số ít cảm biến lưu lượng kiểu nhiệt đư Trong trường hợp này, những mạch điện tử xác lập lưu lượng bằng cách tính giá trị trung bình của những cảm biến .

Hình 22 – Cảm biến lưu lượng

2. HÌNH ẢNH CÁC LOẠI CẢM BIẾN ĐO LƯU LƯỢNG

– Magnetic-Flowmeter

– Mass-Flow-Meter

– Sdgt

– vortex Flowmeters

– Mass Flowmeters

– Positive displacement Flowmeters

>> Xem thêm : Kỹ thuật kiểm tra van công nghiệp

Biên soạn bởi: https://dvn.com.vn./.

Tác giả: Industrial Valve

Source: https://dvn.com.vn
Category: Phụ Kiện