Lưu lượng kế điện từ là gì ? Đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động
Lưu lượng kế điện từ (Electromagnetic Flow Meter – EMF) là một loại thiết bị đo lưu lượng hiện đại, phát triển mạnh từ những năm 1950–1960 cùng với sự tiến bộ của công nghệ điện tử và kỹ thuật đo lường. Thiết bị này hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để đo lưu lượng của các chất lỏng dẫn điện thông qua việc xác định suất điện động cảm ứng sinh ra khi dòng chất lỏng đi qua từ trường.
Giới thiệu về lưu lượng kế điện từ
Cấu trúc của một lưu lượng kế điện từ chủ yếu bao gồm: hệ thống mạch từ, ống đo, điện cực, vỏ thiết bị, lớp lót và bộ chuyển đổi.
Hệ thống mạch từ: Chức năng của hệ thống mạch từ là tạo ra từ trường DC hoặc AC đồng nhất. Mạch từ DC sử dụng nam châm vĩnh cửu, có ưu điểm là cấu trúc đơn giản và ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu từ trường xoay chiều. Tuy nhiên, loại này dễ gây hiện tượng phân cực điện cực khi đo chất lỏng điện phân. Khi đó, các ion trong chất lỏng sẽ tích tụ quanh điện cực, làm điện cực dương bị bao quanh bởi ion âm và điện cực âm bị bao quanh bởi ion dương. Hiện tượng này gọi là phân cực điện cực, làm tăng điện trở giữa hai điện cực và ảnh hưởng đến độ chính xác đo.
Ngoài ra, với đường kính ống lớn, nam châm vĩnh cửu sẽ có kích thước lớn, gây cồng kềnh và không kinh tế. Vì vậy, lưu lượng kế điện từ thường sử dụng từ trường xoay chiều, được tạo ra bởi nguồn điện tần số 50Hz.
Ống đo: Chức năng của ống đo là dẫn chất lỏng cần đo đi qua vùng từ trường. Để đảm bảo từ thông không bị ảnh hưởng hoặc bị ngắn mạch khi đi qua ống đo, ống phải được chế tạo từ vật liệu không nhiễm từ, có độ dẫn điện thấp, độ dẫn nhiệt thấp và độ bền cơ học nhất định. Các vật liệu thường dùng gồm thép không gỉ không nhiễm từ, sợi thủy tinh, nhựa kỹ thuật cường độ cao và nhôm.
Điện cực: Điện cực có nhiệm vụ thu nhận tín hiệu suất điện động cảm ứng tỷ lệ thuận với đại lượng cần đo. Điện cực thường được làm bằng thép không gỉ không nhiễm từ và cần được lắp đặt phẳng với lớp lót để đảm bảo dòng chảy không bị cản trở. Tốt nhất nên bố trí điện cực theo phương vuông góc với trục ống để tránh tích tụ cặn bẩn, ảnh hưởng đến độ chính xác đo.
Vỏ: Vỏ thiết bị được làm từ vật liệu có tính dẫn từ, có chức năng bao bọc cuộn dây kích từ của hệ thống và cách ly nó với các tác động từ trường bên ngoài, giúp đảm bảo độ ổn định của từ trường làm việc.
Lớp lót: Lớp lót cách điện được lắp bên trong ống đo và tại bề mặt làm kín của mặt bích. Lớp lót tiếp xúc trực tiếp với môi chất đo, có tác dụng tăng khả năng chống ăn mòn và ngăn ngừa hiện tượng ngắn mạch điện thế cảm ứng do thành ống kim loại gây ra. Vật liệu lớp lót phổ biến gồm PTFE (polytetrafluoroethylene) có khả năng chống ăn mòn, chịu nhiệt cao, chống mài mòn, cùng với gốm sứ và các vật liệu kỹ thuật khác.
Bộ chuyển đổi: Tín hiệu suất điện động cảm ứng sinh ra rất nhỏ và dễ bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố nhiễu. Do đó, bộ chuyển đổi có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu này, đồng thời chuyển đổi thành tín hiệu chuẩn thống nhất và loại bỏ các nhiễu không mong muốn. Bộ chuyển đổi sẽ biến tín hiệu điện áp cảm ứng Ex do điện cực thu được thành tín hiệu DC chuẩn phục vụ hiển thị và truyền tín hiệu.

Đặc trưng lưu lượng kế điện từ
1. Phép đo không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của mật độ, độ nhớt, nhiệt độ, áp suất và độ dẫn điện của chất lỏng.
2. Ống đo không có bộ phận cản trở dòng chảy, không gây tổn thất áp suất và yêu cầu thấp đối với đoạn ống thẳng. Thiết bị có khả năng thích ứng tốt với việc đo các loại chất lỏng dạng bùn, huyền phù.
3. Vật liệu lớp lót cảm biến và điện cực được lựa chọn phù hợp, có khả năng chống ăn mòn và chống mài mòn tốt, đáp ứng nhiều môi trường làm việc khắc nghiệt.
4. Bộ chuyển đổi sử dụng phương pháp kích từ mới, giúp giảm tiêu thụ điện năng, ổn định điểm không và nâng cao độ chính xác. Tỷ số đo có thể đạt tới 150:1.
5. Bộ chuyển đổi có thể được tích hợp trực tiếp với cảm biến hoặc tách rời tùy theo yêu cầu lắp đặt.
6. Bộ chuyển đổi sử dụng vi xử lý hiệu năng cao 16-bit cùng màn hình LCD 2×16, giúp việc cài đặt thông số đơn giản, thuận tiện và đảm bảo độ tin cậy khi lập trình.
7. Lưu lượng kế là hệ thống đo hai chiều, tích hợp ba bộ đếm tổng: tổng lưu lượng thuận, tổng lưu lượng nghịch và tổng lưu lượng chênh lệch. Thiết bị có thể hiển thị lưu lượng thuận – nghịch và hỗ trợ nhiều dạng tín hiệu đầu ra như: dòng điện, xung, truyền thông số và HART.
8. Bộ chuyển đổi sử dụng công nghệ gắn bề mặt (SMT), tích hợp chức năng tự kiểm tra và tự chẩn đoán, giúp nâng cao độ an toàn vận hành.
9. Độ chính xác đo không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của mật độ, độ nhớt, nhiệt độ, áp suất và độ dẫn điện. Tín hiệu điện áp cảm ứng có quan hệ tuyến tính với vận tốc dòng chảy trung bình, đảm bảo độ chính xác cao.
10. Không có vật cản trong ống đo nên không gây tổn thất áp suất bổ sung. Đồng thời, không có bộ phận chuyển động cơ học nên tuổi thọ cảm biến rất cao.
11. Do tín hiệu điện áp cảm ứng được hình thành trên toàn bộ tiết diện dòng chảy và là giá trị trung bình mặt cắt, nên yêu cầu đoạn ống thẳng tương đối ngắn, thường khoảng ≥5D.
12. Bộ chuyển đổi sử dụng vi điều khiển (MCU) và công nghệ SMT tiên tiến, đảm bảo hiệu suất ổn định, độ chính xác cao, tiêu thụ điện năng thấp và khả năng cài đặt thuận tiện. Màn hình LCD hiển thị có thể hiển thị lưu lượng tích lũy, lưu lượng tức thời, tốc độ dòng chảy, phần trăm lưu lượng và các thông số khác.
13. Hệ thống đo hai chiều cho phép đo cả dòng chảy thuận và nghịch. Quy trình sản xuất hiện đại cùng vật liệu chất lượng cao giúp thiết bị duy trì hiệu suất ổn định và độ bền lâu dài trong quá trình vận hành.

Phân loại lưu lượng kế điện từ
Lưu lượng kế điện từ chủ yếu được phân loại thành hai loại dựa trên loại từ trường ngoài: DC và cảm ứng. Trong lưu lượng kế điện từ DC (Hình 2), từ trường ngoài không đổi B vuông góc với trục ống. Hai điện cực được lắp đặt tại các điểm C và D để đo suất điện động U cảm ứng khi chất lỏng đi qua từ trường. Lưu lượng Q có thể được tính bằng công thức sau:
Q=k⋅A⋅B⋅d U
Trong công thức, A là diện tích mặt cắt ngang của ống; d là đường kính ống; và k là hệ số hiệu chỉnh được sử dụng để bù các yếu tố không được xét đến trong mô hình lý thuyết (chẳng hạn như phân bố vận tốc dòng chảy không hoàn toàn đồng đều trong ống đo). Trong các lưu lượng kế thông dụng, k xấp xỉ 0,8, nhưng đối với các lưu lượng kế điện từ sử dụng trong điều kiện vận hành cụ thể, giá trị k phải được hiệu chuẩn bằng phương pháp thể tích (thể tích dòng chảy qua trong một khoảng thời gian nhất định). Từ trường có thể được tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu, thường làm từ hợp kim nhôm–niken–coban. Đối với lưu lượng lớn, do đường kính ống lớn, người ta sử dụng cuộn dây kích từ không lõi, cấp dòng điện một chiều để tạo ra từ trường gần như đồng đều.
Lưu lượng kế điện từ cảm ứng có thể được sử dụng khi nhiệt độ của chất lỏng cần đo quá cao hoặc khi điện cực bị ăn mòn mạnh (Hình 2). A và B là hai cuộn dây kích thích AC có số vòng bằng nhau (hình cắt ngang), được mắc nối tiếp nhưng ngược chiều dòng điện. Khi chất lỏng đứng yên, từ thông tổng hợp qua cuộn cảm ứng C bằng không, do đó không có suất điện động xoay chiều cảm ứng trong cuộn dây. Khi chất lỏng chảy, một suất điện động xoay chiều được tạo ra trong cuộn cảm ứng, có độ lớn tỷ lệ thuận với vận tốc dòng chảy. Dựa trên nguyên lý này, có nhiều thiết kế cải tiến. Ví dụ, người ta sử dụng một cuộn dây kích thích, và hai cuộn cảm ứng ngược chiều được đặt đối xứng hai bên và mắc nối tiếp (Hình 3). Khi chất lỏng chảy, các đường sức từ bị lệch theo hướng dòng chảy, làm xuất hiện suất điện động cảm ứng trong hai cuộn cảm ứng, từ đó xác định lưu lượng.
Lưu lượng kế điện từ không có bất kỳ bộ phận nào bên trong đường ống, vì vậy ngoài việc đo lưu lượng chất lỏng dẫn điện, chúng còn có thể được sử dụng để đo lưu lượng chất lỏng có độ nhớt khác nhau (bao gồm cả môi trường chứa các thành phần dễ ion hóa). Lưu lượng kế điện từ thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp xử lý nước, hóa chất và năng lượng.
Đồng hồ đo lưu lượng điện từ được phân loại theo phương pháp hiển thị thành hai loại: đồng hồ đo lưu lượng điện từ kiểu tách rời và đồng hồ đo lưu lượng điện từ tích hợp. Dòng sản phẩm này có đường kính danh nghĩa từ DN15 đến DN3000.
Lưu lượng kế điện từ kiểu tách rời là thiết bị cảm ứng đo lưu lượng thể tích của môi chất dẫn điện trong đường ống dựa trên định luật cảm ứng điện từ Faraday. Thiết bị sử dụng công nghệ vi điều khiển nhúng để thực hiện kích thích kỹ thuật số và sử dụng truyền thông bus CAN, đây là một trong những công nghệ hiện đại trong lĩnh vực đo lường.
Ngoài chức năng hiển thị tại chỗ, lưu lượng kế điện từ kiểu tách rời còn có thể xuất tín hiệu dòng điện 4–20mA để ghi nhận, điều khiển và giám sát hệ thống. Hiện nay, thiết bị được sử dụng rộng rãi trong các ngành như hóa chất, môi trường, luyện kim, dược phẩm, sản xuất giấy và cấp thoát nước.
Ngoài việc đo lưu lượng của các chất lỏng dẫn điện thông thường, lưu lượng kế điện từ kiểu tách rời còn có thể đo lưu lượng thể tích của dòng chảy hai pha lỏng–rắn, chất lỏng có độ nhớt cao, cũng như các môi trường chứa axit mạnh, kiềm mạnh và dung dịch muối.
Lưu lượng kế điện từ tích hợp được thiết kế dựa trên định luật cảm ứng điện từ Faraday và dùng để đo lưu lượng thể tích của chất lỏng dẫn điện. Nhờ đặc tính đo ổn định, thiết bị được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như hóa chất, giấy, thực phẩm, dệt may, luyện kim, môi trường và cấp thoát nước, đồng thời có thể tích hợp với hệ thống điều khiển tự động.
Lưu lượng kế điện từ không có bộ phận chuyển động hoặc vật cản dòng chảy, do đó không gây tổn thất áp suất, không bị mài mòn và không gây tắc nghẽn.
Lưu lượng kế điện từ là thiết bị đo lưu lượng thể tích, không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, độ nhớt, mật độ và độ dẫn điện (trong phạm vi cho phép) của môi chất.
Lưu lượng kế điện từ có phạm vi đo rộng, lên đến 1:100. Lưu lượng chỉ tỷ lệ thuận với vận tốc trung bình của môi chất và không phụ thuộc vào trạng thái dòng chảy (chảy tầng hay chảy rối).
Lưu lượng kế điện từ không có quán tính cơ học, độ nhạy cao và có thể đo lưu lượng tức thời. Thiết bị có tính tuyến tính tốt, cho phép chuyển đổi trực tiếp tín hiệu đo sang tín hiệu đầu ra chuẩn. Loại LD-T có hiển thị tại chỗ, trong khi loại LD có khả năng truyền tín hiệu từ xa.
Lựa chọn đường kính và phạm vi đo
Đường kính của bộ phát thường được lựa chọn sao cho phù hợp với đường kính của hệ thống đường ống hiện có. Trong trường hợp cần thiết kế mới hệ thống đường ống, đường kính có thể được xác định dựa trên phạm vi lưu lượng và vận tốc dòng chảy yêu cầu.
Đối với lưu lượng kế điện từ, vận tốc dòng chảy trong khoảng 2–4 m/s thường được xem là tối ưu. Trong các trường hợp đặc biệt, chẳng hạn như môi chất có chứa hạt rắn, để giảm mài mòn cho thiết bị, có thể lựa chọn vận tốc dòng chảy ≤ 3 m/s. Đối với các chất lỏng có xu hướng bám dính vào thành ống, nên chọn vận tốc thấp hơn, khoảng ≤ 2 m/s để hạn chế hiện tượng đóng cặn.
Sau khi xác định được vận tốc dòng chảy phù hợp, có thể tiếp tục tính toán để xác định đường kính phù hợp của bộ phát dựa trên điều kiện lưu lượng thiết kế.
Việc lựa chọn phạm vi đo của bộ phát cần tuân theo hai nguyên tắc cơ bản:
Thứ nhất, thang đo toàn dải của thiết bị phải lớn hơn lưu lượng tối đa dự kiến trong hệ thống để tránh quá tải đo lường.
Thứ hai, lưu lượng làm việc bình thường nên lớn hơn 50% thang đo toàn dải của thiết bị nhằm đảm bảo độ chính xác và độ ổn định của kết quả đo trong quá trình vận hành.
Phương pháp lựa chọn vật liệu lót phù hợp cho lưu lượng kế điện
| Vật liệu lót cần được lựa chọn dựa trên tính ăn mòn, độ mài mòn và nhiệt độ của môi trường được thử nghiệm | |
| Cao su tự nhiên (cao su mềm) |
Độ đàn hồi tốt, khả năng chống mài mòn và độ bền kéo cao.
|
|
Có khả năng chống ăn mòn bởi các axit yếu và kiềm yếu thông thường.
|
|
|
Kiểm tra nước và nước thải
|
|
| Cao su chống axit (cao su cứng) |
Nó có thể chịu được sự ăn mòn từ axit clohydric, axit axetic, axit oxalic, amoniac, axit photphoric, axit sulfuric 50%, natri hydroxit và kali hydroxit ở nhiệt độ phòng, nhưng không chịu được các chất oxy hóa mạnh.
|
|
Kiểm tra các dung dịch axit, bazơ và muối thông thường.
|
|
| Cao su Neoprene |
Độ đàn hồi tuyệt vời, độ bền kéo cao và khả năng chống mài mòn tốt.
|
|
Nó có khả năng chống ăn mòn bởi các dung dịch axit, kiềm và muối nồng độ thấp thông thường, nhưng không có khả năng chống ăn mòn bởi môi trường oxy hóa.
|
|
|
<80℃
|
|
|
Kiểm tra nước, nước thải, bùn và chất lỏng sệt
|
|
| Cao su polyurethane |
Khả năng chống mài mòn tuyệt vời
|
|
Khả năng chống chịu kém với axit và kiềm.
|
|
|
<40℃
|
|
|
Thử nghiệm bùn than trung tính, có độ mài mòn cao, bùn và bùn khoáng.
|
|
| Polytetrafluoroethylene (PTFE) |
Axit clohydric chịu nhiệt, axit sulfuric, axit nitric, nước cường toan, kiềm đậm đặc và các dung môi hữu cơ khác nhau.
|
|
Khả năng chống mài mòn tốt, nhưng độ bám dính kém.
|
|
|
-80~+180℃
|
|
|
Đo nồng độ, kiềm đậm đặc, dung dịch ăn mòn mạnh và môi trường vệ sinh.
|
|
Lựa chọn địa điểm ứng dụng
Hiểu rõ các thông số quy trình
Biết tên của chất lỏng đang được đo (do người dùng cung cấp)
Hiểu rõ lưu lượng tối đa, lưu lượng thông thường và lưu lượng tối thiểu của chất lỏng đang được đo (do người dùng cung cấp)
Xác định đường kính ống công nghệ (do người dùng cung cấp)
Biết nhiệt độ môi trường làm việc (do người dùng cung cấp)
Hiểu rõ áp suất làm việc trung bình (do người dùng cung cấp)
Xác định độ dẫn điện của chất lỏng cần đo (do người dùng cung cấp)
Kiểm tra khả năng xuất hiện áp suất âm trong hệ thống (do người dùng cung cấp)
Tuyển chọn sơ bộ
1. Dựa trên tên và đặc tính của môi chất để xác định có phù hợp sử dụng lưu lượng kế điện từ hay không (do nhân viên kỹ thuật/bán hàng quyết định).
Lưu ý: Lưu lượng kế điện từ chỉ đo được chất lỏng dẫn điện. Khí, dầu và hầu hết các chất lỏng hữu cơ không phải là môi chất dẫn điện phù hợp.
2. Xác định vật liệu điện cực dựa trên tính chất hóa học của môi chất.
Lưu ý: Thiết bị thường có các loại điện cực như thép không gỉ, Hastelloy, titan và tantali. Việc lựa chọn cần dựa trên bảng tương thích vật liệu với môi chất.
3. Xác định lựa chọn lớp lót (cao su hoặc PTFE) dựa trên nhiệt độ môi trường làm việc (do nhân viên kỹ thuật xác định).
Lưu ý:
- Lớp lót cao su: nhiệt độ làm việc ≤ 80°C
- PTFE: chịu được đến 150°C, có thể chịu ngắn hạn khoảng 180°C
- Nước thải đô thị thông thường có thể sử dụng lớp lót cao su kết hợp điện cực thép không gỉ
4. Xác định thông số mặt bích theo áp suất môi chất (do nhân viên kỹ thuật xác định).
Lưu ý:
- DN10–DN250: áp suất định mức ≤ 1,6 MPa
- DN250–DN1000: áp suất định mức ≤ 1,0 MPa
- Trường hợp vượt giới hạn trên là đơn hàng đặc biệt, áp suất tối đa không vượt quá 6,4 MPa
5. Xác định độ dẫn điện của môi chất
Lưu ý:
- Độ dẫn điện tối thiểu của lưu lượng kế điện từ: ≥ 5 μS/cm
- Nước máy: khoảng hàng chục đến hàng trăm μS/cm
- Nước khử ion/nước siêu tinh khiết có thể không đủ điều kiện đo
- Khí, dầu và đa số chất hữu cơ không dẫn điện hoặc dẫn điện rất thấp
6. Hiểu rõ yêu cầu của người dùng
1. Xác định dạng hiển thị: tích hợp tại chỗ hay tách rời hiển thị từ xa (do người dùng cung cấp).
Lưu ý: Khoảng cách tối đa giữa cảm biến và bộ hiển thị dạng tách rời thường không vượt quá 100 m.
2. Xác định các yêu cầu chức năng bổ sung (do người dùng cung cấp).
Lưu ý:
1. Lưu lượng kế điện từ thường đã tích hợp sẵn cảnh báo giới hạn trên/dưới, đầu ra xung và đầu ra dòng điện nên không cần đặt thêm.
2. Cấp bảo vệ tiêu chuẩn gồm IP65 và IP68; phiên bản IP68 có khả năng chống ngâm nước là tùy chọn đặc biệt.
3. Nếu cần kết nối với máy tính hoặc hệ thống điều khiển, cần trang bị giao tiếp RS485 (tùy chọn).
4. Lựa chọn sau khi hoàn tất các bước trên, có thể xác định được model và thông số kỹ thuật phù hợp của lưu lượng kế điện từ.
Cách sử dụng:
Lưu lượng kế điện từ có hai trạng thái làm việc: chế độ đo tự động và chế độ cài đặt thông số.
Khi bật nguồn, thiết bị tự động chuyển sang chế độ đo. Ở chế độ này, lưu lượng kế tự động thực hiện quá trình đo và hiển thị các thông số tương ứng.
Ở chế độ cài đặt thông số, người dùng sử dụng các phím chức năng trên bảng điều khiển để thiết lập và điều chỉnh thông số vận hành của thiết bị.
Chức năng của các nút
1. Chức năng chính trong chế độ đo tự động
|
Phím xuống
|
Chọn lặp lại nội dung hiển thị ở cuối màn hình.
|
|
Phím lên
|
Lựa chọn lặp lại nội dung hiển thị ở đầu màn hình.
|
|
Mã kết hợp + mã xác nhận
|
Vào chế độ cài đặt thông số
|
|
Nút xác nhận
|
Trở lại trạng thái đo tự động
|
Ở chế độ đo, độ tương phản của màn hình LCD có thể được điều chỉnh như sau: đối với màn hình LCD nhỏ, nhấn giữ tổ hợp phím “phím kép + phím lên” hoặc tổ hợp phím “phím kép + phím xuống” trong vài giây để tăng hoặc giảm độ tương phản; đối với màn hình LCD lớn, điều chỉnh chiết áp (biến trở) ở mặt sau của màn hình LCD lớn để đạt mức hiển thị phù hợp.
Các chức năng chính trong trạng thái cài đặt tham số
|
Phím xuống
|
Giảm số tại vị trí con trỏ đi 1.
|
|
Phím lên
|
Tăng số tại vị trí con trỏ lên 1.
|
|
Tổ hợp phím + phím xuống
|
Di chuyển con trỏ sang trái
|
|
Tổ hợp phím + phím lên
|
Di chuyển con trỏ sang phải
|
|
Nút xác nhận
|
Vào/Thoát menu con
|
|
Nút xác nhận
|
Ở bất kỳ trạng thái nào, nhấn và giữ trong hai giây để quay lại chế độ đo tự động.
|
|
Lưu ý: 1. Khi sử dụng “phím tổ hợp”, hãy nhấn phím tổ hợp trước, sau đó đồng thời nhấn và giữ phím “lên” hoặc “xuống”.
|
|
2. Nếu không có phím nào được nhấn trong vòng 3 phút khi ở chế độ cài đặt thông số, thiết bị sẽ tự động quay trở lại chế độ đo.
3. Để chọn hướng dòng chảy phục vụ hiệu chỉnh điểm 0, di chuyển con trỏ đến ký hiệu “+” hoặc “–” ở vị trí ngoài cùng bên trái, sau đó sử dụng phím “lên” hoặc “xuống” để chuyển sang hướng ngược lại với hướng dòng chảy thực tế.
4. Để chọn đơn vị lưu lượng, di chuyển con trỏ đến đơn vị lưu lượng đang hiển thị trong menu “Cài đặt phạm vi lưu lượng”, sau đó dùng phím “lên” hoặc “xuống” để chọn đơn vị mong muốn.
Thao tác phím chức năng cài đặt thông số
Để thiết lập hoặc thay đổi các thông số của lưu lượng kế điện từ, cần chuyển thiết bị từ chế độ đo sang chế độ cài đặt thông số. Ở chế độ đo, nhấn tổ hợp phím “phím kết hợp + phím xác nhận” để hiển thị mật khẩu chuyển đổi trạng thái (0000). Người dùng thay đổi mật khẩu theo cấp độ bảo mật do nhà sản xuất quy định. Sau khi xác nhận, nhấn lại tổ hợp phím “phím kết hợp + phím xác nhận” để truy cập vào chế độ cài đặt thông số.
Lắp đặt cảm biến lưu lượng kế điện từ thông minh trên đường ống công nghiệp
1. Lưu lượng kế điện từ thông minh phải luôn được đảm bảo làm việc trong điều kiện đường ống đầy môi chất. Thiết bị không thể hoạt động chính xác nếu đường ống không đầy hoặc có khí. Nếu môi chất không lấp đầy đường ống, có thể nâng cao đoạn ống phía hạ lưu để đảm bảo đường ống luôn được lấp đầy và hạn chế hiện tượng khí tích tụ tại điện cực.
2. Chân không trong đường ống có thể gây hư hại lớp lót của đồng hồ đo lưu lượng, do đó cần tránh tình trạng này trong vận hành.
3. Hướng dòng chảy dương phải trùng với chiều mũi tên chỉ hướng được ghi trên thân lưu lượng kế.
4. Lưu lượng kế điện từ thông minh có thể lắp đặt trên đường ống ngang, đứng hoặc nghiêng, tuy nhiên trục nối giữa hai điện cực phải nằm ngang để đảm bảo độ chính xác đo.
5. Đối với môi chất hai pha rắn–lỏng, nên ưu tiên lắp đặt theo phương thẳng đứng, cho phép dòng chảy đi từ trên xuống để giúp lớp lót mòn đều và kéo dài tuổi thọ thiết bị.
6. Cần đảm bảo đủ không gian gần mặt bích để thuận tiện cho việc lắp đặt, kiểm tra và bảo trì thiết bị.
7. Nếu đường ống có rung động, cần lắp giá đỡ cố định ở cả hai phía của lưu lượng kế để giảm ảnh hưởng cơ học.
8. Nếu môi chất có mức độ ô nhiễm cao, có thể lắp đặt đường ống nhánh (bypass) để thực hiện xả và vệ sinh mà không cần dừng quá trình vận hành.
9. Khi lắp đặt lưu lượng kế có lớp lót PTFE, cần siết bu lông mặt bích đồng đều, tránh lực lệch gây hư hỏng lớp lót. Khuyến nghị sử dụng cờ lê lực để đảm bảo lực siết chính xác.

Lắp đặt thiết bị lưu lượng kế điện từ
Nói một cách đơn giản, lưu lượng kế điện từ bao gồm cảm biến lưu lượng và bộ chuyển đổi tín hiệu. Yêu cầu lắp đặt đối với lưu lượng kế điện từ là thiết bị phải được lắp đặt tại vị trí thấp nhất của đường ống hoặc trên đoạn ống thẳng đứng, nhưng chỉ khi đảm bảo đường ống luôn được làm đầy môi chất.
Đoạn ống thẳng yêu cầu phía thượng lưu tối thiểu 5D và phía hạ lưu tối thiểu 3D để đảm bảo điều kiện dòng chảy ổn định, giúp thiết bị hoạt động chính xác và ổn định.
Nguyên lý đo của lưu lượng kế điện từ không phụ thuộc trực tiếp vào trạng thái dòng chảy. Nếu có nhiễu loạn hoặc xoáy hình thành trong đường ống bên ngoài vùng đo (ví dụ: tại các khúc cua, thiết bị thu hẹp dòng hoặc van mở một phần ở phía thượng lưu), các yếu tố này thường không ảnh hưởng đáng kể đến kết quả đo.
Tuy nhiên, nếu trong vùng đo xuất hiện xoáy ổn định, điều này sẽ ảnh hưởng đến độ ổn định và độ chính xác của phép đo. Trong trường hợp này, cần áp dụng các biện pháp kỹ thuật để ổn định phân bố vận tốc dòng chảy trước khi đo.
Tăng chiều dài các đoạn ống thẳng trước và sau vị trí lắp đặt để ổn định trường dòng chảy.
Sử dụng bộ ổn định dòng chảy (flow conditioner) để giảm xoáy và nhiễu dòng.
Giảm ảnh hưởng của các điểm gây nhiễu bằng cách tối ưu tiết diện và bố trí vị trí đo phù hợp.
1. Yêu cầu đối với môi trường bên ngoài
1.1 Nên tránh lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng tại những khu vực có biến động nhiệt độ lớn hoặc nơi chịu bức xạ nhiệt mạnh từ thiết bị công nghiệp. Nếu bắt buộc phải lắp đặt, cần áp dụng biện pháp cách nhiệt và thông gió phù hợp.
1.2 Tốt nhất nên lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng trong nhà. Nếu bắt buộc lắp đặt ngoài trời, cần có biện pháp che chắn mưa, ngập lụt và ánh nắng trực tiếp, đồng thời đảm bảo chống ẩm và chống bức xạ nhiệt.
1.3 Nên tránh sử dụng lưu lượng kế trong môi trường có khí ăn mòn. Nếu bắt buộc lắp đặt, cần đảm bảo hệ thống thông gió và các biện pháp bảo vệ phù hợp.
1.4 Cần bố trí đủ không gian xung quanh vị trí lắp đặt để thuận tiện cho việc lắp đặt, kiểm tra và bảo trì thiết bị.
1.5 Vị trí lắp đặt cần tránh các nguồn từ trường mạnh và rung động cơ học lớn. Nếu đường ống có rung động mạnh, cần lắp giá đỡ cố định ở cả hai phía của lưu lượng kế.
2. Lưu lượng kế điện từ lắp đặt trực tiếp
2.1 Yêu cầu đối với đoạn ống thẳng
Để giảm ảnh hưởng của xoáy dòng và biến dạng trường vận tốc, chiều dài đoạn ống thẳng trước và sau lưu lượng kế cần đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Nếu không đảm bảo, độ chính xác đo sẽ bị ảnh hưởng. Có thể sử dụng bộ chỉnh lưu dòng chảy, nhưng nên tránh lắp gần van điều khiển hoặc van mở một phần.
2.2 Yêu cầu đối với đường ống công nghiệp
Lưu lượng kế yêu cầu điều kiện phù hợp tại đoạn ống thượng lưu và hạ lưu tại vị trí lắp đặt; nếu không, độ chính xác đo sẽ bị ảnh hưởng.
a. Đường kính trong của ống công nghệ tại thượng lưu và hạ lưu phải tương đương với đường kính trong của cảm biến và thỏa mãn:
0,98DN ≤ D ≤ 1,05DN (trong đó DN là đường kính danh nghĩa của cảm biến, D là đường kính trong của ống công nghệ).
b. Ống công nghệ và cảm biến phải đồng trục, độ lệch đồng tâm không vượt quá 0,05DN.
2.3 Yêu cầu đối với đường ống nhánh
Để thuận tiện cho bảo trì đồng hồ đo lưu lượng, nên lắp đặt đường ống bypass (đường ống nhánh). Ngoài ra, đối với môi chất ô nhiễm nặng hoặc trường hợp cần vệ sinh thiết bị mà không dừng dòng chảy, bắt buộc phải sử dụng đường ống nhánh.
a. Hỗ trợ công tác bảo trì thiết bị đo.
b. Áp dụng đối với môi chất có mức độ ô nhiễm cao.
c. Cho phép vệ sinh thiết bị mà không cần ngừng dòng chảy.
3. Yêu cầu lắp đặt đối với lưu lượng kế điện từ kiểu cắm
3.1 Yêu cầu đối với đoạn ống thẳng
Đoạn ống thẳng phía trước và phía sau vị trí lắp đặt phải đáp ứng:
Thượng lưu: ≥ 10×DN
Hạ lưu: ≥ 5×DN
3.2 Yêu cầu đối với tiếp địa
Để đảm bảo hoạt động ổn định và độ chính xác đo, đồng thời hạn chế nhiễu điện thế ký sinh, cảm biến phải được nối đất tốt với điện trở nối đất nhỏ hơn 10 Ω. Nếu đường ống kim loại đã được nối đất tốt, có thể không cần hệ thống tiếp địa riêng cho thiết bị.
3.3 Yêu cầu về vị trí lắp đặt
Tùy điều kiện thực tế, lưu lượng kế điện từ kiểu cắm có thể lắp trên đường ống không áp suất và không sử dụng van bi (cấu hình đơn giản). Trong trường hợp cần đo liên tục hoặc không được phép dừng dòng chảy, phải sử dụng loại có van bi.
Cần khoan lỗ đường kính khoảng 50 mm trên đường ống để hàn đầu nối. Sau đó tiến hành lắp đặt thiết bị vào vị trí đã chuẩn bị.
Lựa chọn lưu lượng kế điện từ kiểu cắm
|
Phạm vi đo
|
Phạm vi sử dụng được khuyến nghị
|
Có thể điều chỉnh liên tục từ 0,5 m/s đến 10 m/s.
|
|---|---|---|
|
Phạm vi sử dụng tối đa
|
Có thể điều chỉnh liên tục từ 0,2 m/s đến 15 m/s.
|
|
|
Đầu ra tín hiệu
|
Số lượng công tắc có thể được thiết lập thành
|
Ngõ ra xung (lên đến 1000Hz)
|
|
Cảnh báo lưu lượng cao/thấp
|
||
|
Cảnh báo kiểm soát không lưu
|
||
|
Sơ đồ hướng dòng chảy
|
||
|
Báo động lỗi
|
||
|
Đầu ra hiện tại
|
Đầu ra 4-20mA
|
|
|
Phương thức cấu hình
|
Cấu hình tại chỗ bằng ba khóa thủ công.
|
|
|
Cấu hình tại chỗ thông qua điều khiển từ xa
|
||
|
Cấu hình tại chỗ thông qua thiết bị cầm tay
|
||
|
ký ức
|
EEPROM là một loại bộ nhớ không bao giờ biến mất và không cần pin để lưu trữ.
|
|
Lưu lượng kế điện từ được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước thải, hóa chất flo, cấp nước công nghiệp, nước máy, dược phẩm, thép và nhiều ngành công nghiệp khác. Do nguyên lý hoạt động, chúng chỉ có thể đo lưu lượng chất lỏng dẫn điện. Mặc dù chúng mang lại độ tin cậy và ổn định tốt hơn đáng kể so với các loại lưu lượng kế khác, nhưng khách hàng vẫn gặp một số vấn đề trong quá trình sử dụng thực tế. Dưới đây, tôi sẽ thảo luận chi tiết về việc lựa chọn và lắp đặt lưu lượng kế điện từ:
Thứ nhất, giống như các loại lưu lượng kế khác, mặc dù lưu lượng kế điện từ có tỷ lệ phạm vi đo là 30:1, cao hơn so với lưu lượng kế xoáy và lưu lượng kế chênh lệch áp suất, chúng vẫn có những hạn chế. Nhiều khách hàng thường so sánh chúng với đồng hồ nước khi đặt hàng, cho rằng chúng có thể đo được vận tốc dòng chảy rất thấp. Trên thực tế, chúng chỉ có thể đo được 0,1 m/s. Dưới vận tốc này, lưu lượng kế điện từ khó có thể đo chính xác. Do đó, việc làm rõ tỷ lệ phạm vi đo lưu lượng khi đặt hàng là rất quan trọng. Không nên đặt hàng dựa trên đường kính ống ban đầu; tốt nhất là nên xác định đường kính thiết bị dựa trên lưu lượng thực tế của bạn.
Thứ hai, giống như các loại lưu lượng kế khác, lưu lượng kế điện từ cũng có yêu cầu về độ thẳng của đường ống trước và sau khi lắp đặt, mặc dù các yêu cầu này ít nghiêm ngặt hơn so với các loại lưu lượng kế khác. Tuy nhiên, yêu cầu quan trọng nhất là đường ống phải được đổ đầy hoàn toàn. Đường ống chỉ chứa một phần chất lỏng có thể dễ dàng khiến lưu lượng kế hoạt động sai.
Thứ ba, giống như các loại lưu lượng kế khác, lưu lượng kế điện từ cũng có xếp hạng bảo vệ. Nói chung, lưu lượng kế tích hợp có xếp hạng bảo vệ IP65, trong khi lưu lượng kế tách rời có xếp hạng IP68 (đối với cảm biến). Nếu khách hàng có yêu cầu cụ thể về môi trường lắp đặt, chẳng hạn như hố ga ngầm hoặc các vị trí ẩm ướt khác, thì nên chọn lưu lượng kế tách rời để tránh làm hỏng thiết bị nếu chọn sai loại.
Thứ tư, lưu lượng kế điện từ có thể đo chất lỏng ăn mòn, nhưng khách hàng phải cung cấp các đặc tính chính xác của môi chất đo khác ở giai đoạn đặt hàng ban đầu để tránh sai sót trong việc lựa chọn điện cực, điều này có thể dẫn đến hỏng cảm biến trong quá trình sử dụng sau này, gây bất tiện và tổn thất kinh tế cho khách hàng.
Thứ năm, mặc dù lưu lượng kế điện từ nhìn chung đáng tin cậy và không dễ hỏng, nhưng nguyên lý hoạt động của chúng có nghĩa là bề mặt điện cực cảm biến luôn tiếp xúc với chất lỏng. Theo thời gian, bề mặt điện cực dễ bị nhiễm bẩn. Do đó, nếu khách hàng có điều kiện, nên tháo rời lưu lượng kế điện từ và làm sạch các điện cực một lần mỗi một đến một năm rưỡi để đảm bảo độ chính xác đo tổng thể của lưu lượng kế. Giống như bất kỳ thiết bị nào khác, lưu lượng kế điện từ cần được bảo trì.
Thứ sáu, khi đường ống chính là đường ống thẳng đứng, dòng nước nói chung nên chảy từ dưới lên trên, và tốt nhất là không nên chảy từ trên xuống dưới. Chảy từ trên xuống dưới dễ gây ra sự dao động lưu lượng lớn. Bên cạnh việc đảm bảo đường ống đầy nước, điều này cũng rất quan trọng trong quá trình lắp đặt; khoảng cách giữa các đoạn ống thẳng trước và sau cũng là một yếu tố quan trọng khác.
Chọn vị trí dễ bảo trì và thuận tiện di chuyển. Đồng hồ đo lưu lượng nên được lắp đặt ở phía hạ lưu của bơm nước, không bao giờ được lắp đặt ở phía hút; van nên được lắp đặt ở phía hạ lưu của đồng hồ đo lưu lượng.
Nguyên lý hoạt động lưu lượng kế điện từ
Lưu lượng kế điện từ đo lưu lượng dựa trên định luật cảm ứng điện từ Faraday. Ưu điểm của chúng bao gồm tổn thất áp suất cực thấp và phạm vi đo lưu lượng rộng. Tỷ lệ giữa lưu lượng tối đa và tối thiểu thường trên 20:1. Chúng phù hợp với nhiều đường kính ống công nghiệp, lên đến 3 mét. Tín hiệu đầu ra tuyến tính với lưu lượng đo được, mang lại độ chính xác cao. Chúng có thể đo lưu lượng của chất lỏng có độ dẫn điện ≥5 μS/cm, chẳng hạn như axit, kiềm, dung dịch muối, nước, nước thải, chất lỏng ăn mòn, cũng như bùn, bùn khoáng và bột giấy. Tuy nhiên, chúng không thể đo lưu lượng của khí, hơi nước hoặc nước tinh khiết.
Khi một vật dẫn chuyển động trong từ trường, cắt các đường sức từ, một suất điện động cảm ứng (EMF) được sinh ra trong vật dẫn. Độ lớn của suất điện động cảm ứng tỷ lệ thuận với chiều dài hiệu dụng của vật dẫn trong từ trường và vận tốc của vật dẫn chuyển động vuông góc với hướng của từ trường.
Tương tự, khi một chất lỏng dẫn điện chảy vuông góc trong từ trường, cắt các đường sức từ, một suất điện động cảm ứng cũng được sinh ra tại các điện cực ở hai bên của chất lỏng. Hướng của suất điện động cảm ứng được xác định bằng quy tắc bàn tay phải, và độ lớn của suất điện động cảm ứng được xác định bằng công thức:
Ví dụ=BDv-----------------Công thức (1)
Trong công thức, Ex biểu thị suất điện động cảm ứng (EMF), tính bằng V.
- B—Mật độ từ thông, T
- D—Đường kính trong của ống, tính bằng mét
- v — vận tốc trung bình của chất lỏng, m/s
Tuy nhiên, lưu lượng thể tích qv bằng tích của vận tốc chất lỏng v và diện tích mặt cắt ngang của ống (πD²)/4. Thay phương trình (1) vào phương trình này, ta được:
Qv=(πD/4B)* Ex————————————-Công thức (2)
Như công thức trên đã chỉ ra, khi đường kính ống D cố định và cường độ cảm ứng từ B không đổi, lưu lượng thể tích đo được có mối quan hệ tuyến tính với sức điện động cảm ứng. Nếu đặt một điện cực vào mỗi đầu ống, có thể tạo ra một sức điện động cảm ứng Ex. Bằng cách đo độ lớn của sức điện động này, có thể xác định được lưu lượng thể tích.
Theo nguyên lý cảm ứng điện từ Faraday, một cặp điện cực dò được lắp đặt trên thành ống vuông góc với trục của ống đo và các đường sức từ. Khi chất lỏng dẫn điện chuyển động dọc theo trục của ống đo, nó cắt các đường sức từ, tạo ra một suất điện động cảm ứng. Suất điện động cảm ứng này được hai điện cực dò phát hiện, và độ lớn của nó tỷ lệ thuận với vận tốc dòng chảy. Giá trị của nó là:
- E=B·V·D·K
- Trong đó: E – suất điện động cảm ứng;
- K – Hệ số liên quan đến sự phân bố từ trường và chiều dài trục;
- B – Mật độ từ thông;
- V – Vận tốc dòng chảy trung bình của chất lỏng dẫn điện;
- D – Khoảng cách giữa các điện cực; (Đường kính trong của ống đo)
Cảm biến truyền sức điện động cảm ứng E dưới dạng tín hiệu lưu lượng đến bộ chuyển đổi. Sau khi khuếch đại, chuyển đổi, lọc và xử lý tín hiệu khác, lưu lượng tức thời và lưu lượng tích lũy được hiển thị trên màn hình LCD ma trận điểm có đèn nền. Bộ chuyển đổi có đầu ra 4~20mA, đầu ra cảnh báo và đầu ra tần số, được trang bị giao diện truyền thông RS-485, hỗ trợ các giao thức HART và MODBUS.
Lưu ý: Thông số của các loại lưu lượng kế điện từ khác nhau có thể hơi khác biệt. Vui lòng tham khảo hướng dẫn sử dụng trước khi dùng.
Theo định luật cảm ứng điện từ Faraday, trong một từ trường đều có cường độ cảm ứng từ B, nếu một ống không nhiễm từ có đường kính trong D được đặt vuông góc với hướng của từ trường, và một chất lỏng dẫn điện chảy qua ống với vận tốc v, thì chất lỏng dẫn điện sẽ cắt các đường sức từ. Nếu một cặp điện cực được lắp đặt ở hai đầu đường kính ống vuông góc với từ trường, có thể chứng minh rằng miễn là phân bố vận tốc bên trong ống đối xứng trục, thì một suất điện động cảm ứng sẽ được tạo ra giữa hai điện cực.
e=KBDv (3-36)
Trong công thức, v là vận tốc dòng chảy trung bình trên mặt cắt ngang của ống, và k là hằng số của thiết bị. Do đó, lưu lượng thể tích của ống có thể được tính như sau:
qv = πeD/4KB (3-37)
Như công thức trên cho thấy, lưu lượng thể tích qv tỷ lệ thuận với sức điện động cảm ứng e và đường kính trong D của ống đo, tỷ lệ nghịch với cường độ cảm ứng từ B và không phụ thuộc vào các thông số vật lý khác. Đây là nguyên lý đo của lưu lượng kế điện từ.Cần lưu ý rằng để phương trình (3-37) đúng một cách nghiêm ngặt, các điều kiện đo của lưu lượng kế điện từ phải thỏa mãn các giả thiết sau:
- Từ trường là từ trường không đổi có phân bố đều;
- Sự phân bố vận tốc của chất lỏng được đo là đối xứng trục;
- Chất lỏng được thử nghiệm không có từ tính;
- Độ dẫn điện của chất lỏng được thử nghiệm là đồng nhất và đẳng hướng.
Yêu cầu kỹ thuật lưu lượng kế điện từ
Mức độ chính xácCấp độ chính xác và sai số tối đa cho phép của lưu lượng kế trong phạm vi lưu lượng quy định phải tuân theo các quy định tại Bảng 1. Sai số của lưu lượng kế được biểu thị bằng sai số chỉ thị tương đối.
Cấp độ chính xác và sai số tối đa cho phép
|
Mức độ chính xác
|
0,2
|
(0,25)
|
(0.3)
|
0,5
|
|
Sai số tối đa cho phép
|
±0,2%
|
(±0,25%)
|
(±0,3%)
|
±0,5%
|
|
Mức độ chính xác
|
1.0
|
1,5
|
2,5
|
/
|
|
Sai số tối đa cho phép
|
±1,0%
|
±1,5%
|
±2,5%
|
/
|
|
Lưu ý: Nên sắp xếp điểm số theo thứ tự không có dấu ngoặc đơn.
|
||||
Lỗi tham chiếu
Đối với các lưu lượng kế dùng để đo lưu lượng tức thời, sai số tham chiếu cũng có thể được sử dụng. Dãy sai số cho phép tối đa phải tuân theo các quy định trong Bảng 1. Cấp độ chính xác sẽ không còn được ghi trong giấy chứng nhận hiệu chuẩn nữa. Thay vào đó, sai số cho phép tối đa sẽ được sử dụng, và ký hiệu FS phải được ghi sau sai số cho phép tối đa, ví dụ như ±0,5%FS.
Trong một lần hiệu chuẩn lưu lượng kế, sai số của lưu lượng kế cần được biểu thị theo cấp độ chính xác hoặc sai số tham chiếu. Đối với các lưu lượng kế sử dụng kết hợp sai số chỉ thị tương đối và sai số tham chiếu để biểu thị sai số, một lần hiệu chuẩn cũng cần sử dụng phương pháp thống nhất để biểu thị sai số.
Khả năng lặp lại
Độ lặp lại của lưu lượng kế không được vượt quá một phần ba giá trị tuyệt đối của sai số cho phép tối đa được quy định cho cấp độ chính xác tương ứng.
Phạm vi đo
Lưu lượng kế điện từ có phạm vi đo rộng, điển hình từ 20:1 đến 50:1, và có thể chọn phạm vi lưu lượng rộng; phạm vi đường kính của lưu lượng kế điện từ rộng hơn so với các loại lưu lượng kế khác, từ vài milimét đến 3 mét; chúng có thể đo lưu lượng hai chiều và lưu lượng xung, miễn là tần số xung thấp hơn nhiều so với tần số kích thích; đầu ra của thiết bị về cơ bản là tuyến tính; dễ dàng lựa chọn vật liệu của các bộ phận tiếp xúc với chất lỏng, và có thể được áp dụng cho chất lỏng ăn mòn, v.v.
Vì lưu lượng kế điện từ đo hàm lượng chất rắn lơ lửng hoặc bụi bẩn thường xuyên hơn nhiều so với các lưu lượng kế khác, nên xác suất hỏng hóc do lớp bám dính trên thành trong tương đối cao.
Nếu độ dẫn điện của lớp bám dính tương tự như của chất lỏng, thiết bị vẫn có thể xuất tín hiệu bình thường, nhưng nó làm thay đổi vùng dòng chảy và tạo ra lỗi ẩn gây sai số đo; nếu đó là lớp bám dính có độ dẫn điện cao, sức điện động giữa các điện cực sẽ bị đoản mạch; nếu đó là lớp kết dính cách điện, bề mặt điện cực sẽ bị cách điện và mạch đo sẽ bị ngắt. Hai hiện tượng sau sẽ khiến thiết bị không hoạt động.
Giới thiệu dòng lưu lượng kế điện từ thông minh
Lưu lượng kế điện từ thông minh sử dụng màn hình LCD ma trận điểm dải nhiệt độ màu rộng có đèn nền. Tất cả các thông tin hiển thị đều bằng tiếng Việt, chức năng đa dạng và thiết thực, giúp người dùng vận hành thuận tiện hơn, giảm thiểu những rắc rối và sai sót không cần thiết.
Giao hàng nhanh, giá thành thấp và dễ bảo trì.
Làm thế nào các lưu lượng kế điện từ có thể chống lại nhiễu?
Khi đo các tín hiệu có độ nhiễu cao như bột giấy/bùn lỏng, việc sử dụng ống đo lưu lượng tín hiệu cao 8707 có thể cải thiện cường độ tín hiệu.
Lưu lượng kế điện từ thông minh AFLD được thiết kế dựa trên nguyên lý hoàn toàn thông minh, và nó khác biệt rất nhiều so với các lưu lượng kế điện từ kiểu cũ hoặc giả thông minh do một số công ty trong nước sản xuất về độ chính xác đo lường, chức năng, độ tin cậy và tuổi thọ.
Tuổi thọ của đồng hồ đo lưu lượng điện từ cần đạt từ 10 đến 20 năm trở lên, vì vậy chúng tôi đã xem xét kỹ lưỡng điểm này trong quá trình thiết kế. Chúng tôi rất cẩn thận với từng chi tiết, từ cảm biến đến bộ chuyển đổi. Chúng tôi đặc biệt chú trọng đến mọi khâu từ thiết kế, lựa chọn vật liệu, quy trình, sản xuất và thử nghiệm. Chúng tôi đã thiết kế và tùy chỉnh dây chuyền sản xuất đồng hồ đo lưu lượng điện từ tiên tiến nhất tại Việt Nam để đảm bảo chất lượng lâu dài cho sản phẩm của mình.
Máy đo lưu lượng điện từ kiểu cắm bao gồm một cảm biến lưu lượng điện từ kiểu cắm (gọi tắt là cảm biến) và một bộ chuyển đổi lưu lượng điện từ (gọi tắt là bộ chuyển đổi) (gọi tắt là máy đo lưu lượng). Đây là thiết bị dùng để đo lưu lượng thể tích của các chất lỏng dẫn điện khác nhau trong đường ống. Máy đo lưu lượng điện từ kiểu cắm được sử dụng để đo lưu lượng chất lỏng dẫn điện trong các ngành công nghiệp như nước máy, thép, dầu khí, hóa chất, điện lực, công nghiệp và thủy lợi. Chúng cũng có thể đo các chất lỏng dẫn điện ăn mòn như axit, kiềm và muối.
Các biện pháp phòng ngừa khi sử dụng lưu lượng kế điện từ thông minh
Cấp độ chính xác và chức năng: Chọn cấp độ chính xác của thiết bị dựa trên yêu cầu đo lường và ứng dụng để đảm bảo hiệu quả chi phí. Ví dụ, đối với thanh toán thương mại, giao nhận sản phẩm và đo lường năng lượng, nên chọn cấp độ chính xác cao hơn, chẳng hạn như 1.0, 0.5, hoặc thậm chí cao hơn. Đối với điều khiển quy trình, nên chọn các cấp độ chính xác khác nhau tùy theo yêu cầu điều khiển. Đối với các ứng dụng chỉ đo lưu lượng quy trình mà không cần điều khiển và đo lường chính xác, có thể chọn cấp độ chính xác thấp hơn một chút, chẳng hạn như 1.5, 2.5, hoặc thậm chí 4.0. Trong những trường hợp như vậy, có thể chọn lưu lượng kế điện từ cắm vào có giá thành thấp.
Đo vận tốc dòng chảy của môi chất, phạm vi đo và đường kính thiết bị: Khi đo các môi chất thông thường, lưu lượng toàn thang đo của lưu lượng kế điện từ có thể được chọn trong phạm vi 0,5–12 m/s, đây là một phạm vi tương đối rộng. Thông số kỹ thuật của thiết bị (đường kính) không nhất thiết phải giống với đường ống trong quá trình. Cần xác định dựa trên việc phạm vi lưu lượng đo được có nằm trong phạm vi vận tốc hay không. Tức là, khi vận tốc dòng chảy trong đường ống quá thấp so với yêu cầu của lưu lượng kế, hoặc khi độ chính xác đo không thể được đảm bảo ở vận tốc dòng chảy này, cần phải giảm đường kính thiết bị để tăng vận tốc dòng chảy trong ống và thu được kết quả đo đạt yêu cầu.
Tránh tiếp xúc với các vật thể và thiết bị có từ tính mạnh càng nhiều càng tốt, để ngăn từ trường ảnh hưởng đến từ trường hoạt động và tín hiệu dòng chảy của cảm biến.
Nên lắp đặt ở nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp và mưa. Nhiệt độ môi trường nên nằm trong khoảng từ -20 đến +60℃, và độ ẩm tương đối nên dưới 85%.
Cần có đủ không gian xung quanh đồng hồ đo lưu lượng để thuận tiện cho việc kiểm tra và bảo trì.
Bảo trì định kỳ lưu lượng kế điện từ
Chỉ cần kiểm tra trực quan định kỳ thiết bị là đủ. Kiểm tra môi trường xung quanh, loại bỏ bụi bẩn, đảm bảo không có nước hoặc các chất khác xâm nhập, kiểm tra tình trạng dây dẫn, và kiểm tra xem có thiết bị tạo ra trường điện từ mạnh mới được lắp đặt hoặc dây dẫn mới nào cắt ngang thiết bị hay không. Nếu môi chất cần đo dễ làm nhiễm bẩn các điện cực hoặc tạo cặn trên thành ống đo, cần tiến hành vệ sinh và loại bỏ cặn thường xuyên.
Khắc phục sự cố
Nếu đồng hồ đo lưu lượng bị trục trặc sau khi vận hành ban đầu hoặc sau một thời gian hoạt động bình thường, bước đầu tiên cần làm là kiểm tra tình trạng bên ngoài của nó, chẳng hạn như nguồn điện có tốt không, đường ống có bị rò rỉ hoặc không được đổ đầy không, có bọt khí trong đường ống không, cáp tín hiệu có bị hỏng không và tín hiệu đầu ra của bộ chuyển đổi (tức là mạch đầu vào của thiết bị phía hạ lưu) có bị hở không. Tuyệt đối không được tự ý tháo rời hoặc sửa chữa đồng hồ đo lưu lượng.
Kiểm tra cảm biến
Thiết bị kiểm tra: một máy đo điện trở cách điện 500MΩ và một đồng hồ vạn năng.
Các bước kiểm tra:
1. Khi đường ống chứa đầy môi chất, hãy dùng đồng hồ vạn năng để đo điện trở giữa các cực A, B và C. Điện trở giữa AC và BC phải xấp xỉ bằng nhau. Nếu chênh lệch lớn hơn 1, có thể là do rò rỉ điện cực hoặc ngưng tụ trên thành ngoài của ống đo hoặc bên trong hộp nối.
2. Khi lớp lót đã khô, hãy đo điện trở cách điện giữa AC và BC bằng đồng hồ vạn năng (điện trở này phải lớn hơn 200MΩ). Sau đó, dùng đồng hồ vạn năng đo điện trở giữa các cực A và B và hai điện cực bên trong ống đo (chúng phải ở trạng thái nối tắt). Nếu điện trở cách điện rất nhỏ, điều đó cho thấy các điện cực bị rò rỉ, và toàn bộ lưu lượng kế cần được gửi về nhà máy để sửa chữa. Nếu điện trở cách điện giảm nhưng vẫn trên 50MΩ và kết quả kiểm tra ở bước (1) bình thường, có thể là do thành ngoài của ống đo bị ẩm, và có thể dùng máy thổi khí nóng để làm khô bên trong vỏ ngoài.
3. Sử dụng đồng hồ vạn năng để đo điện trở giữa X và Y. Nếu điện trở vượt quá 200Ω, cuộn dây kích thích và dây dẫn của nó có thể bị hở mạch hoặc tiếp xúc kém. Tháo khối đầu nối để kiểm tra.
4. Kiểm tra điện trở cách điện giữa X, Y và C. Điện trở này phải trên 200MΩ. Nếu giảm, hãy làm khô bên trong vỏ bằng khí nóng. Trong hoạt động thực tế, việc giảm điện trở cách điện của cuộn dây sẽ dẫn đến tăng sai số đo và tín hiệu đầu ra của thiết bị không ổn định.
5. Nếu cảm biến được xác định là bị lỗi, vui lòng liên hệ với nhà sản xuất lưu lượng kế điện từ. Nói chung, vấn đề không thể giải quyết tại chỗ và cần được sửa chữa bởi nhà sản xuất.
Kiểm tra bộ chuyển đổi
Nếu xác định vấn đề là do trục trặc bộ chuyển đổi và các nguyên nhân bên ngoài được xác định là chính xác, vui lòng liên hệ với nhà sản xuất lưu lượng kế điện từ. Nhà sản xuất thường sẽ giải quyết vấn đề bằng cách thay thế bo mạch.
Bảo trì điện cực
Trước khi sử dụng lưu lượng kế điện từ, cần phải hiệu chuẩn bằng dung dịch pH chuẩn. Sau khi hiệu chuẩn, trước khi vận hành, hãy chắc chắn làm sạch các điện cực của lưu lượng kế điện từ bằng nước cất, sau đó làm sạch lại bằng dung dịch thử nghiệm.
Nếu bạn không sử dụng lưu lượng kế điện từ, khi cần tháo các điện cực, hãy cẩn thận không để các cảm biến của điện cực va chạm với các vật cứng, nếu không, bất kỳ hư hỏng nào cũng sẽ ảnh hưởng đến việc sử dụng các điện cực.
Sau khi sử dụng lưu lượng kế điện từ, lắp lại ống bọc điện cực và đổ một lượng nhỏ dung dịch bão hòa vào, chỉ đủ để giữ cho bầu điện cực ẩm. Nhưng nhớ đừng ngâm nó trong nước cất.
Thường xuyên giữ cho các điện cực sạch sẽ và ngăn ngừa hiện tượng đoản mạch ở các đầu ra ở cả hai phía, nếu không phép đo sẽ không chính xác và ảnh hưởng đến việc sử dụng lưu lượng kế điện từ.
Trên thực tế, có nhiều cách để bảo dưỡng các điện cực của lưu lượng kế điện từ. Mọi người nên chú ý hơn trong quá trình sử dụng để tránh gây ra sự cố cho lưu lượng kế điện từ trong tương lai do sơ suất nhỏ.
Phân tích lỗi khi sử dụng lưu lượng kế điện từ
Các lỗi phát sinh trong giai đoạn vận hành thử
Các lỗi trong giai đoạn vận hành thử thường xảy ra trong quá trình lắp đặt và chạy thử thiết bị. Sau khi được khắc phục, các lỗi này sẽ không tái diễn trong cùng điều kiện. Nguyên nhân thường do lắp đặt sai, nhiễu môi trường và đặc tính của chất lỏng.
1. Lắp đặt
Lỗi này thường do vị trí lắp đặt cảm biến lưu lượng điện từ không chính xác. Một số ví dụ phổ biến gồm: lắp đặt cảm biến tại điểm cao nhất của hệ thống đường ống, nơi dễ tích tụ khí; lắp đặt trên đoạn ống đứng chảy từ trên xuống, dễ gây thoát khí; hoặc không có áp suất ngược sau cảm biến, khiến chất lỏng xả trực tiếp ra khí quyển làm đường ống không đầy.
2. Các khía cạnh môi trường
Các nguồn nhiễu chính gồm dòng điện rò từ đường ống, sóng điện từ mạnh trong không khí và nhiễu từ các động cơ công suất lớn. Nhiễu do dòng điện rò thường được giảm bằng cách nối đất riêng đúng kỹ thuật. Tuy nhiên, trong môi trường có dòng rò lớn (ví dụ xưởng điện phân, nơi điện thế cảm ứng có thể đạt tới 1V), cần thêm biện pháp cách điện giữa cảm biến và đường ống. Nhiễu điện từ trong không khí thường xâm nhập qua cáp tín hiệu và được khắc phục bằng cáp chống nhiễu nhiều lớp.
3. Các khía cạnh liên quan đến chất lỏng
Sự xuất hiện các bọt khí nhỏ phân bố đều trong chất lỏng thường không ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động của lưu lượng kế điện từ. Tuy nhiên, khi bọt khí lớn xuất hiện, thiết bị sẽ bắt đầu dao động tín hiệu.
Nếu bọt khí đủ lớn để che phủ toàn bộ điện cực, mạch đo sẽ bị gián đoạn tạm thời, dẫn đến tín hiệu đầu ra dao động mạnh hơn.
Khi đo bùn có hàm lượng chất rắn cao bằng lưu lượng kế điện từ kích thích sóng vuông tần số thấp, có thể xảy ra nhiễu do bùn, gây dao động tín hiệu.
Khi đo hỗn hợp chưa đồng nhất, nếu chất lỏng chưa được trộn đều trước khi đi vào cảm biến, tín hiệu đầu ra cũng sẽ không ổn định.
Việc chọn sai vật liệu điện cực so với môi trường đo có thể gây phản ứng hóa học hoặc hiện tượng phân cực, làm sai lệch phép đo. Do đó cần chọn đúng vật liệu theo hướng dẫn kỹ thuật.
4. Sự cố vận hành
Sự cố vận hành là các lỗi xảy ra sau khi thiết bị đã hoạt động ổn định trong một thời gian. Nguyên nhân thường do bám cặn trong ống đo, sét đánh hoặc thay đổi điều kiện môi trường.
5. Lớp bám dính trong ống đo
Lưu lượng kế điện từ thường dùng trong môi trường chất lỏng bẩn nên sau thời gian vận hành có thể xuất hiện cặn bám trong ống đo, gây sai số.
Nếu lớp bám có độ dẫn điện quá cao hoặc quá thấp sẽ gây lỗi. Nếu là lớp cách điện, mạch điện cực bị hở và thiết bị không đo được. Nếu lớp bám có độ dẫn điện cao hơn môi chất, điện cực có thể bị ngắn mạch, gây sai số nghiêm trọng.
Do đó cần vệ sinh lớp bám trong ống đo định kỳ.
6. Sét đánh
Sét có thể tạo ra điện áp và dòng xung lớn trong hệ thống, gây hư hỏng thiết bị. Xung sét thường đi vào qua đường nguồn, cuộn kích từ hoặc cáp tín hiệu, đặc biệt là từ hệ thống điện phòng điều khiển.
7. Thay đổi điều kiện môi trường
Trong giai đoạn vận hành ổn định, thiết bị hoạt động tốt do môi trường ít nhiễu. Tuy nhiên, khi môi trường thay đổi (ví dụ: hàn gần đường ống, lắp máy biến áp lớn gần thiết bị), nhiễu điện từ có thể xuất hiện, gây dao động tín hiệu đầu ra của lưu lượng kế.
Các lỗi thường gặp khi sử dụng lưu lượng kế điện tử
Chẩn đoán và xử lý lỗi thường gặp
1. Không có tín hiệu đầu ra dòng chảy
Kiểm tra nguồn điện xem có hoạt động bình thường không, điện áp cấp có ổn định không. Kiểm tra cầu chì xem có bị đứt hay không. Kiểm tra hướng lắp đặt cảm biến, đảm bảo mũi tên trên thân cảm biến trùng với hướng dòng chảy thực tế; nếu không đúng, cần đảo chiều lắp đặt cảm biến.
Kiểm tra cảm biến có được làm đầy môi chất hay không. Nếu đường ống không đầy, cần thay đổi vị trí lắp đặt hoặc bố trí đường ống theo phương thẳng đứng để đảm bảo ống luôn được lấp đầy.
2. Tín hiệu ngày càng yếu hoặc giảm đột ngột
Kiểm tra lớp cách điện giữa hai điện cực có bị hỏng hoặc bị ngắn mạch không. Điện trở bình thường giữa hai điện cực nằm trong khoảng 70–100 Ω.
Kiểm tra xem có cặn bẩn bám trong thành ống đo không; nếu có cần vệ sinh và làm sạch điện cực, chú ý không làm trầy xước lớp lót.
Kiểm tra lớp lót của ống đo có bị hư hỏng không; nếu có, cần thay thế.
3. Điểm 0 không ổn định
Kiểm tra ống đo có được làm đầy môi chất hay không và có bọt khí trong môi chất hay không. Nếu có bọt khí, có thể lắp thêm bộ khử khí ở phía trước.
Nếu lắp đặt theo phương ngang, có thể chuyển sang lắp đặt thẳng đứng để cải thiện độ ổn định.
Kiểm tra hệ thống nối đất của thiết bị có tốt không; nếu không đạt yêu cầu, cần thực hiện nối đất đúng kỹ thuật (điện trở nối đất ≤ 100 Ω).
Kiểm tra độ dẫn điện của môi chất có nhỏ hơn 5 μS/cm hay không. Kiểm tra xem môi chất có bị ứ đọng trong ống đo hay không. Khi vệ sinh cần tránh làm trầy xước lớp lót bên trong.
4. Lưu lượng hiển thị không khớp với thực tế
Kiểm tra xem cảm biến đã được làm đầy hoàn toàn hay chưa và có bọt khí trong dòng chảy hay không. Nếu có bọt khí, cần lắp thiết bị xả khí ở phía trước.
Kiểm tra hệ thống nối đất có đảm bảo hay không. Kiểm tra van phía trước đồng hồ đo; nếu có, cần mở hoàn toàn hoặc di chuyển vị trí phù hợp.
Kiểm tra cài đặt dải đo (range) có chính xác không; nếu sai cần thiết lập lại đúng thông số.
5. Giá trị hiển thị dao động
Kiểm tra điều kiện môi trường xung quanh xem có thay đổi hay không, như xuất hiện nguồn nhiễu điện từ mới, thiết bị công suất lớn hoặc rung động cơ học ảnh hưởng đến thiết bị. Nếu có cần loại bỏ nguồn nhiễu hoặc di chuyển vị trí lưu lượng kế.
Kiểm tra cáp tín hiệu, đảm bảo lớp chống nhiễu và đầu nối không bị hở. Các đầu dây cần được cách điện đúng cách để tránh tiếp xúc giữa lõi dây, lớp chắn và vỏ thiết bị.
Lưu ý
Chất lỏng dùng để đo bằng lưu lượng kế điện từ phải là chất lỏng dẫn điện. Vì vậy, khí, hơi nước, dầu và các chất không dẫn điện như propylene… không thể đo bằng loại thiết bị này.
Lỗi vận hành
Sau giai đoạn hiệu chuẩn ban đầu và vận hành ổn định trong một thời gian, các lỗi phát sinh trong quá trình hoạt động thường do: lớp bám dính trên thành trong của cảm biến lưu lượng, hiện tượng sét đánh và sự thay đổi điều kiện môi trường.
1. Lớp bám dính thành trong
Do lưu lượng kế điện từ thường dùng để đo các môi chất có chứa chất rắn lơ lửng hoặc tạp chất, nên tần suất xuất hiện cặn bám trên thành trong cao hơn so với nhiều loại lưu lượng kế khác.
Nếu độ dẫn điện của lớp bám tương tự với môi chất, thiết bị vẫn có thể xuất tín hiệu bình thường, nhưng sự thay đổi tiết diện dòng chảy sẽ tạo ra sai số tiềm ẩn trong phép đo.
Nếu lớp bám có độ dẫn điện cao, nó có thể gây đoản mạch giữa hai điện cực; nếu lớp bám là chất cách điện, bề mặt điện cực sẽ bị cách ly, làm hở mạch đo. Cả hai trường hợp này đều có thể khiến thiết bị ngừng hoạt động hoặc đo sai nghiêm trọng.
2. Sét đánh
Sét có thể tạo ra điện áp cao tức thời và dòng xung lớn trong hệ thống dây dẫn, khi xâm nhập vào thiết bị sẽ gây hư hỏng.
Có ba đường chính để xung sét đi vào hệ thống: đường cấp nguồn, đường tín hiệu giữa cảm biến và bộ chuyển đổi, và đường kích từ. Tuy nhiên, qua thống kê sự cố, phần lớn xung sét gây hư hỏng đều đi vào qua đường cấp nguồn tại phòng điều khiển; hai đường còn lại ít gặp hơn.
Ngoài ra, trong thực tế, không chỉ lưu lượng kế điện từ bị ảnh hưởng mà các thiết bị khác trong phòng điều khiển cũng có thể bị hư hỏng đồng thời khi xảy ra sét đánh. Vì vậy, cần chú trọng lắp đặt hệ thống chống sét và bảo vệ nguồn cho toàn bộ hệ thống đo.
Hiện nay, một số đơn vị thiết kế đã đưa ra giải pháp chống sét đồng bộ cho hệ thống thiết bị công nghiệp, giúp giảm thiểu rủi ro trong vận hành.
3. Thay đổi điều kiện môi trường
Nguyên nhân tương tự như trong giai đoạn vận hành thử, tuy nhiên khác ở chỗ nguồn nhiễu không xuất hiện trong giai đoạn ban đầu mà phát sinh trong quá trình vận hành thực tế.
Ví dụ, một lưu lượng kế có hệ thống nối đất chưa hoàn thiện vẫn có thể hoạt động ổn định khi môi trường không có nhiễu. Tuy nhiên, khi xuất hiện nguồn nhiễu mới như hàn đường ống gần khu vực đo hoặc lắp đặt thiết bị công suất lớn gần đó, tín hiệu đầu ra có thể bị dao động và mất ổn định.
Các trường hợp bảo trì
Bảo trì lưu lượng kế điện từ
1. Kiểm tra cảm biến
Thiết bị kiểm tra gồm: máy đo điện trở cách điện 500MΩ và đồng hồ vạn năng.
2. Kiểm tra bộ chuyển đổi
Nếu xác định lỗi xuất phát từ bộ chuyển đổi và các yếu tố bên ngoài đã được loại trừ, cần liên hệ nhà sản xuất. Thông thường giải pháp là thay thế bo mạch điều khiển.
Thực hành sử dụng lưu lượng kế điện từ đo môi chất có độ dẫn điện thấp
Lưu lượng kế điện từ được sử dụng để đo lưu lượng thể tích của môi chất dẫn điện có độ dẫn điện lớn hơn 5 μS/cm.
Nguyên lý đo dựa trên định luật cảm ứng điện từ Faraday: khi chất lỏng dẫn điện chảy qua ống đo trong từ trường, nó cắt các đường sức từ và tạo ra suất điện động (EMF). Suất điện động này tỷ lệ với mật độ từ thông, đường kính ống đo và vận tốc dòng chảy trung bình. Tín hiệu được điện cực thu nhận và truyền về bộ chuyển đổi qua cáp tín hiệu.
Tuy nhiên, khi đo môi chất có độ dẫn điện rất thấp, tín hiệu EMF trở nên yếu và khó phát hiện. Từ thực tế vận hành, có thể lưu ý các điểm sau:
Trước hết cần xác định môi chất có dẫn điện hay không;
Tiếp theo, việc lắp đặt phải tuân thủ đúng hướng dẫn kỹ thuật của nhà sản xuất;
Ngoài ra, khi hiệu chỉnh, có thể tắt chức năng cảnh báo đường ống rỗng trong bộ chuyển đổi để giúp tín hiệu đo ổn định hơn.
Phương pháp xác định đường kính lưu lượng kế điện từ
Lưu lượng kế điện từ chủ yếu dùng để đo lưu lượng thể tích của chất lỏng dẫn điện trong đường ống kín.
Thiết bị thường làm việc trong dải vận tốc từ 0,5 m/s đến 8 m/s, trong đó vùng tối ưu là 2–4 m/s.
Khi chọn đường kính, cần đảm bảo vận tốc nằm trong vùng tối ưu để đạt độ chính xác cao.
Ví dụ: một bể chứa 500 m³ nước cần bơm hết trong 4 giờ. Lưu lượng yêu cầu là 500/4 = 125 m³/h.
Từ đó xác định tiết diện và vận tốc dòng chảy để chọn đường kính phù hợp, kết quả tính toán cho thấy dải DN100–DN150 là phù hợp, và lựa chọn DN100 thường tối ưu về kinh tế và kỹ thuật.
Các bước lắp đặt lưu lượng kế điện từ kiểu cắm
1. Lưu lượng kế kiểu cắm yêu cầu đường ống phải ổn định, với đoạn ống thẳng tối thiểu 5DN phía trước và 3DN phía sau cảm biến. Van điều khiển nên đặt cách cảm biến ít nhất 3DN về phía hạ lưu. Đường ống cần hạn chế rung động và bề mặt trong phải tương đối nhẵn, không có gờ hoặc biến dạng lớn.
2. Khoan một lỗ đường kính Ф60–62mm tại vị trí đo trên đường ống. Mép lỗ phải được xử lý nhẵn, không có ba via hoặc biến dạng do cắt.
3. Tháo bộ phận gá lắp của cảm biến và hàn cố định vào vị trí đã khoan. Đảm bảo phần đáy của bộ phận lắp đặt bằng phẳng với mặt trong của ống và không bị rò rỉ.
4. Nới lỏng ba vít khóa trên cảm biến để tháo thanh dò và đầu dò phục vụ lắp đặt. (Lưu ý: không được tháo rời kết nối giữa đầu dò và thanh dò.)
5. Quấn phần ren trên của cụm lắp bằng sợi gai dầu hoặc băng PTFE, sau đó siết chặt van bi và cơ cấu khóa kín.
6. Từ từ đưa thanh dò vào vị trí, siết nhẹ đai ốc khóa, hạ thanh dò xuống và đo, ghi lại kích thước L2. Quá trình lắp đặt đã hoàn tất.
Các yếu tố ảnh hưởng và cân nhắc khi lựa chọn
Ảnh hưởng của các phương tiện truyền thông khác nhau đến phép đo
1. Ảnh hưởng của phân bố vận tốc: Cơ học chất lỏng cho chúng ta biết rằng khi chất lỏng chảy trong ống, vận tốc tại các điểm khác nhau trên mặt cắt ngang của ống không bằng nhau. Tuy nhiên, bất kể đó là dòng chảy tầng hay dòng chảy rối, sau một khoảng cách nhất định qua đoạn ống thẳng, phân bố vận tốc trở nên đối xứng trục. Vận tốc đạt cực đại tại trục ống và bằng không tại thành ống, với vận tốc trung bình là V⁻¹. Miễn là phân bố vận tốc đối xứng so với trục trung tâm của ống đo, độ lớn của suất điện động (EMF) cảm ứng được tạo ra tại điện cực không phụ thuộc vào phân bố vận tốc tại mỗi điểm, mà tỷ lệ thuận với vận tốc trung bình của chất lỏng được đo. Do đó, phân bố vận tốc đối xứng trục là một trong những điều kiện hoạt động thiết yếu đối với lưu lượng kế điện từ có từ trường đều. Nếu phân bố vận tốc không đối xứng so với trục trung tâm của ống, mặc dù tổng lưu lượng là như nhau, suất điện động cảm ứng sẽ lớn gần điện cực, dẫn đến tín hiệu lớn hơn lưu lượng thực tế. Ngược lại, ở góc 90° so với điện cực, suất điện động cảm ứng nhỏ, dẫn đến tín hiệu nhỏ hơn lưu lượng thực tế, gây ra sai số đo. Do đó, để đảm bảo phân bố vận tốc đối xứng trục, cần thêm một đoạn ống thẳng trước lưu lượng kế.
2. Ảnh hưởng của hiệu ứng biên từ trường đến phép đo: Nếu ta giả sử từ trường luôn đồng nhất dọc theo hướng dòng chảy của chất lỏng, điều này thực chất có nghĩa là từ trường dọc theo trục ống có chiều dài vô hạn. Tuy nhiên, từ trường của một lưu lượng kế thực tế có chiều dài hữu hạn. Do đó, cần phải xem xét hiệu ứng biên của từ trường có chiều dài hữu hạn. Giả sử thành ống được cách điện, từ trường gần các điện cực gần như đồng nhất, dần dần suy yếu ở cả hai đầu để tạo thành một biên không đồng nhất, cuối cùng giảm xuống bằng không. Điều này làm cho điện trường E bên trong chất lỏng không đồng nhất, tạo ra dòng điện xoáy. Từ thông thứ cấp được tạo ra bởi dòng điện xoáy, đến lượt nó, làm thay đổi từ thông làm việc ở biên của từ trường, tiếp tục phá vỡ tính đồng nhất của từ trường. Tại thời điểm này, suất điện động cảm ứng đo được tại các điện cực khác với suất điện động cảm ứng dưới từ trường có chiều dài vô hạn, dẫn đến sai số. Nếu thành ống dẫn điện, hiệu ứng biên của từ trường sẽ rõ rệt hơn do hiệu ứng ngắn mạch của thành ống dẫn điện. Hiệu ứng này sẽ càng đáng kể hơn khi độ dẫn điện và độ dày của thành ống thay đổi, dẫn đến sự gia tăng tổn thất sức điện động cảm ứng tại các điện cực. Đối với lưu lượng kế điện từ, việc cách điện thành ống đo là rất cần thiết, do đó thành ống thường được phủ một lớp cách điện. Nếu môi chất đo chứa vật liệu từ tính, hiệu ứng biên của từ trường sẽ trở nên phức tạp hơn. Sự hiện diện của các vật liệu này gây ra sự biến dạng nghiêm trọng của từ trường, dẫn đến tính phi tuyến tính trong phép đo. Do đó, đối với chất lỏng chứa kim loại lỏng, kích thích DC thường được sử dụng để giảm các hiệu ứng biên này.
3. Ảnh hưởng của độ dẫn điện của môi trường đo: Mặc dù trở kháng đầu vào của bộ chuyển đổi lưu lượng kế điện từ đã được cải thiện, nhưng nhìn chung, những thay đổi nhỏ về độ dẫn điện của môi trường không gây ra lỗi khi đo chất lỏng dẫn điện. Tuy nhiên, đối với một trở kháng đầu vào của bộ chuyển đổi nhất định, vẫn có một giới hạn dưới đối với độ dẫn điện của môi trường đo, không thể giảm xuống được. Độ dẫn điện quá cao của môi trường đo cũng không thể chấp nhận được. Ví dụ, khi độ dẫn điện vượt quá khoảng 10⁻¹ S/cm, tín hiệu lưu lượng sẽ giảm, làm thay đổi giá trị hiển thị; tức là, lưu lượng hiển thị sẽ nhỏ hơn lưu lượng thực tế. Khi độ dẫn điện của môi trường đo rất cao, điện trở của mạch ngoài thấp. Trong trường hợp này, bất kể trở kháng đầu vào của bộ chuyển đổi, kết nối song song sẽ phụ thuộc vào phần này của mạch chất lỏng bên ngoài, do đó làm giảm độ chính xác truyền dẫn giữa bộ phát và bộ chuyển đổi. Vì vậy, đối với lưu lượng kế điện từ, phép đo chỉ không bị ảnh hưởng bởi độ dẫn điện của môi trường trong một phạm vi nhất định; độ dẫn điện của môi trường đo không được quá cao hoặc quá thấp. Nếu độ dẫn điện của môi trường cực kỳ cao, một dòng điện xoáy lớn sẽ được tạo ra ở vùng biên của từ trường, gây ra từ thông thứ cấp, làm suy yếu và tăng cường từ trường ở hai phía của vùng biên của từ trường làm việc. Do đó, kích thích AC không phù hợp để đo môi trường có độ dẫn điện cao; kích thích DC được ưu tiên hơn. Với sự phát triển của công nghệ điện tử, trở kháng đầu vào tăng lên của bộ chuyển đổi chắc chắn sẽ làm giảm giới hạn dưới của độ dẫn điện của môi trường cần đo.
4. Lựa chọn vật liệu điện cực cảm biến lưu lượng cho lưu lượng kế điện từ: Việc lựa chọn không phù hợp vật liệu điện cực và môi chất đo sẽ ảnh hưởng đến phép đo bình thường do các phản ứng hóa học hoặc hiện tượng phân cực. Vật liệu điện cực nên được lựa chọn dựa trên tính ăn mòn của môi chất đo. Vật liệu lớp lót bên trong của lưu lượng kế điện từ nên được lựa chọn dựa trên tính ăn mòn, độ mài mòn và nhiệt độ của môi chất đo. Nên lựa chọn lưu lượng kế điện từ có khả năng chống sét bất cứ khi nào có thể.
5. Lắp đặt cảm biến lưu lượng
Yêu cầu đối với địa điểm lắp đặt.
Khi đo chất lỏng hỗn hợp, hãy chọn vị trí không gây ra hiện tượng tách pha. Khi đo chất lỏng hai thành phần, tránh lắp đặt thiết bị ở phía hạ lưu nơi hỗn hợp chưa đồng nhất. Khi đo đường ống phản ứng hóa học, hãy lắp đặt thiết bị ở đoạn mà phản ứng đã hoàn tất.
Tránh tối đa áp suất âm bên trong ống đo.
Chọn vị trí có độ rung tối thiểu, đặc biệt là đối với các thiết bị tích hợp.
Tránh đặt gần các động cơ lớn, máy biến áp, v.v., để ngăn ngừa nhiễu điện từ.
Các vị trí dễ dàng thực hiện việc nối đất riêng cho từng cảm biến.
Tránh môi trường có nồng độ khí ăn mòn cao.
Nhiệt độ môi trường xung quanh nên nằm trong khoảng từ -25°C đến 60°C, và độ ẩm tương đối nên nằm trong khoảng từ 10% đến 90%. Nên tránh ánh nắng trực tiếp càng nhiều càng tốt.
Chất lỏng cần có độ dẫn điện yêu cầu để đo và sự phân bố độ dẫn điện phải đồng đều. Do đó, cảm biến lưu lượng nên được lắp đặt ở những vị trí tránh xa các điểm có độ dẫn điện không đồng đều, chẳng hạn như gần thượng nguồn nơi thêm chất lỏng. Điểm thêm chất lỏng tốt nhất nên nằm ở hạ lưu của cảm biến.
Yêu cầu về chiều dài đoạn ống thẳng: Lưu lượng kế điện từ có yêu cầu tương đối thấp về chiều dài các đoạn ống thẳng trước và sau lưu lượng kế. Đối với các đoạn cong 90°, khớp nối chữ T, bộ giảm đường kính đồng tâm và van cổng mở hoàn toàn, một đoạn ống thẳng dài hơn 5 lần đường kính tính từ tâm điện cực (không bao gồm bề mặt kết nối đầu vào của cảm biến) thường là đủ. Đối với các van có độ mở khác nhau, cần 1D, và đoạn ống thẳng phía hạ lưu cần 3D. Khi đo hỗn hợp các môi chất khác nhau, khoảng cách giữa điểm trộn và lưu lượng kế phải ít nhất là 30D.
Vị trí lắp đặt và hướng dòng chảy: Cảm biến có thể được lắp đặt theo chiều ngang, chiều dọc hoặc theo một góc; không có hạn chế nào. Tuy nhiên, để đo chất lỏng hai pha rắn-lỏng, lắp đặt theo chiều dọc là tốt nhất, với dòng chảy từ dưới lên trên. Điều này tránh được những nhược điểm của việc lắp đặt theo chiều ngang, chẳng hạn như mài mòn cục bộ nghiêm trọng ở nửa dưới của lớp lót và sự lắng đọng pha rắn ở tốc độ dòng chảy thấp. Khi lắp đặt theo chiều ngang, trục điện cực phải song song với mặt phẳng ngang để ngăn bọt khí trong chất lỏng cọ xát và làm mờ bề mặt điện cực, gây ra các vấn đề về cách điện, và cũng để ngăn điện cực dưới bị phủ bởi cặn bẩn. Khi lắp đặt theo chiều dọc, hướng dòng chảy nên hướng lên trên. Điều này cho phép các hạt rắn nặng hơn trong chất lỏng lắng xuống khi không có dòng chảy hoặc tốc độ dòng chảy thấp, trong khi các chất béo nhẹ hơn nổi lên và rời khỏi khu vực điện cực cảm biến của lưu lượng kế.
Cảm biến nối đất phải được nối đất riêng biệt, với điện trở nối đất nhỏ hơn 100Ω. Đối với các loại riêng biệt, lý tưởng nhất là nên nối đất ở phía cảm biến, trong khi việc nối đất của bộ chuyển đổi nên được thực hiện tại cùng một điểm nối đất.
CÔNG TY TNHH VAN CÔNG NGHIỆP ĐỈNH VẠN THÀNH – Thiết bị van & giải pháp công nghiệp


