Xem mẫu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐẠI HỌC GTVT TP.HCM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN 678THÔNG
KỸ THUẬT ĐO 2
ĐỀ TÀI: CẢM BIẾN ĐO LƯU LƯỢNG, MỰC CHẤT LỎNG
Giảng viên hướng dẫn : Lê Mạnh Thắng Sinh viên thực hiện : Huỳnh Quang Thắng
Vũ Văn Tiến Lê Đức Long
Năm học: 2015 2016
I. Tóm tắt.
Đo lưu lượng đóng một vai trò quan trọng, không chỉ vì nó phục vụ cho
mục đích kiểm kê, đo đếm mà còn bởi vì ứng dụng của nó trong hệ thống tự
động hóa các quá trình sản xuất. Chính vì vậy việc hiểu rõ về phương pháp đo,
cũng như nắm vững các đặc tính của thiết bị đo lưu lượng là điều hết sức cần
thiết.
II. Mở đầu.
Cảm biến đo không thể thiếu để đo lưu lượng của chất khí, chất lỏng,
hay hỗn hợp khílỏng trong các ứng dụng công nghiệp như thực phẩmnước giải
khát, dầu mỏ khí đốt, hóa chấtdược phẩm, sản xuất giấy, điện, xi măng …
Trên thị trường, các loại lưu lượng kế rất đa dạng và luôn sẵn có cho bất kỳ ứng
dụng công nghiệp hay dân dụng nào. Việc chọn lựa cảm biến đo lưu lương loại
nào cho ứng dụng cụ thể thường dựa vào đặc tính chất lỏng (dòng chảy một hay
hai pha, độ nhớt, độ đậm đặc, …), dạng dòng chảy (chảy tầng, chuyển tiếp,
chảy hỗn loạn, …), dải lưu lượng và yêu cầu về độ chính xác phép đo. Các yếu
tố khác như các hạn chế về cơ khí và kết nối đầu ra mở rộng cũng sẽ ảnh
hưởng đến quyết định chọn lựa này. Nói chung, độ chính xác của lưu lượng kế
còn phụ thuộc vào cả môi trường đo xung quanh. Các ảnh hưởng của áp suất,
nhiệt độ, chất lỏng/khí hay bất kỳ tác động bên ngoài nào đều có thể ảnh hưởng
đến kết quả đo.
Cảm biến đo lưu lượng trong công nghiệp được lắp đặt ở môi trường
nhiễu cao và thường bị xung áp. Điều này đòi hỏi các cảm biến đo lưu lượng
phải hoạt động bình thường cả với xung điện áp và bù được nhiễu để đảm bảo
đưa ra tín hiệu đo với độ chính xác cao. Thông thường, trong công nghiệp hay sử
dụng giao diện truyền dẫn tín hiệu 420mA giữa bộ truyền tín hiệu đo với thiết
bị điều khiển. Bộ truyền tín hiệu đo gắn với cảm biến đo lưu lượng có thể được
cấp nguồn bởi chính mạch vòng 420mA này hoặc bằng nguồn riêng. Bộ truyền
tín hiệu đo sử dụng mạch vòng 420mA có yêu cầu rất khắt khe về công suất:
tất cả các thiết bị điện thu thập/xử lý và truyền tin cần phải hoạt động độc lập
với nguồn cấp từ mạch vòng 420mA, chỉ những vi xử lý/vi điều khiển tiêu thụ
rất ít điện (ví dụ dòng vi điều khiển DSP) mới được kết hợp dùng chung nguồn
của mạch vòng 420mA. Bộ truyền tín hiệu với kết nối truyền số liệu dạng số
như tích hợp giao diện bus trường (Profibus, I/O Link) hoặc kết nối không dây
ngày càng phổ biến, vì chúng làm giảm thời gian khởi động và cho phép giám sát
liên tục, cũng như chẩn đoán lỗi.
Tất cả các yếu tố này góp phần cải thiện đáng kể năng suất và hiệu quả
của hệ thống tự động hóa. Các cảm biến lưu lượng được phân làm bốn nhóm
chính dựa vào nguyên lý hoạt động của chúng: cảm biến lưu lượng dựa vào
chênh lệch áp suất, cảm biến lưu lượng điện từ, cảm biến lưu lượng Coriolis,
cảm biến lưu lượng siêu âm. Dưới đây, bài báo sẽ trình bày tổng quát về nguyên
tắc hoạt động, ưu điểm và nhược điểm, cũng như những đặc tính của cảm biến
lưu lượng chất lỏng, chất khí nhằm giúp người sử dụng chọn đúng cảm biến
cho ứng dụng của mình.
III. Nội dung.
1. Cảm biến lưu lượng dựa vào chênh lệch áp suất.
Lưu lượng kế loại này hoạt động dựa vào nguyên lý Bernoulli. Tức là sự
chênh lệch áp suất xảy ra tại chỗ thắt ngẫu nhiên nào đó trên đường chảy, dựa
vào sự chênh áp suất này để tính toán ra vận tốc dòng chảy. Cảm biến lưu lượng
loại này thường có dạng lỗ orifice, ống pitot và ống venture. Hình 1 thể hiện loại
cảm biến tâm lỗ orifice, lỗ này tạo ra nút thắt trên dòng chảy.
Khi chất lỏng chảy qua lỗ này, theo định luật bảo toàn khối lượng, vận
tốc của chất lỏng ra khỏi lỗ tròn lớn hơn vận tốc của chất lỏng đến lỗ đó. Theo
nguyên lý Bernoulli, điều này có nghĩ là áp suất ở phía mặt vào cao hơn áp suất
mặt ra. Tiến hành đo sự chênh lệch áp suất này cho phép xác định trực tiếp vận
tốc dòng chảy. Dựa vào vận tốc dòng chảy sẽ tính được lưu lượng thể tích dòng
chảy.
Hình 1: Cảm biến lưu lượng chênh lệch áp suất kiểu lỗ tròn (orifice): chênh lệch áp suất trước và sau lỗ tròn Δp = p1 - p2; lưu lượng thể tích Q được xác định từ biểu thức Q2 = KΔp, p1 – áp suất trước tấm lỗ, p2 - áp suất sau tấm lỗ, K - hệ số, phụ thuộc vào tỷ trọng chất lỏng, đường kính ống và lỗ orifice.
Phương trình Bernoulli cho đường ống nằm ngang như hình:
...
- tailieumienphi.vn
nguon tai.lieu . vn