Lưu lượng kế diesel cơ học

Lưu lượng kế cơ khí diesel là gì?

Lưu lượng kế diesel cơ học đo thể tích nhiên liệu diesel đi qua nó bằng các bộ phận chuyển động như bánh răng hình bầu dục. Nó cung cấp phép đo vật lý trực tiếp mà không cần linh kiện điện tử hoặc nguồn điện, thường được sử dụng vì độ bền và tính đơn giản trong nhiều ứng dụng quản lý nhiên liệu. Nhiên liệu có thể là xăng, dầu mỏ, dầu diesel, dầu hỏa, LPG, nhiên liệu sinh học, v.v. Lưu lượng kế bánh răng hình bầu dục là một loại lưu lượng kế diesel cơ học điển hình.

Nguyên lý đồng hồ đo lưu lượng diesel cơ học

Lưu lượng kế diesel cơ học hoạt động như một lưu lượng kế dịch chuyển dương. Nó đo lưu lượng nhiên liệu bằng cách thu thập và dịch chuyển một thể tích nhiên liệu cố định với mỗi chu kỳ chuyển động của các bộ phận bên trong. Khi các bộ phận bên trong chuyển động, chúng dịch chuyển một thể tích chất lỏng nhất định, và tổng lưu lượng nhiên liệu được xác định bằng cách đếm số lần dịch chuyển.

Mỗi chu kỳ của phần tử chuyển động sẽ dịch chuyển một thể tích . Nếu thành phần chuyển động hoàn thành chu kỳ, tổng thể tích nhiên liệu đã đi qua lưu lượng kế được tính bằng:

Chuyển động cơ học của bộ phận được truyền qua cơ cấu bánh răng đến một đồng hồ đo, sau đó đồng hồ này sẽ di chuyển kim chỉ trên mặt số. Mặt số này hiển thị tổng lượng nhiên liệu đã đi qua lưu lượng kế.

Ưu điểm và nhược điểm của lưu lượng kế nhiên liệu cơ học

Lưu lượng kế bánh răng hình bầu dục là một loại lưu lượng kế dịch chuyển tích cực, được sử dụng rộng rãi để đo lưu lượng dầu nhiên liệu bằng cách thu thập liên tục một thể tích cố định. Được biết đến với đặc tính dòng chảy một chiều, lưu lượng kế này còn được gọi là "lưu lượng kế dịch chuyển tích cực" ở nhiều khu vực.

Nó có lịch sử lâu đời và khả năng ứng dụng rộng rãi, với những ưu điểm đáng chú ý:

1. Độ chính xác đo lường cao: Đạt được sai số tương đối từ ±0,1% đến ±0,5%. Độ chính xác của lưu lượng kế bánh răng hình bầu dục không bị ảnh hưởng bởi loại dầu nhiên liệu, độ nhớt, mật độ, số Reynolds hoặc chiều dài của các đoạn ống thẳng thượng lưu và hạ lưu.

2. Phạm vi đo rộng: Lưu lượng kế bánh răng hình bầu dục có khả năng đạt độ chính xác 0,5 ở phạm vi 10. Nó cung cấp các phép đo dầu nhiên liệu tích lũy chính xác, phù hợp cho các ứng dụng đo vật liệu.

3. Hiệu quả ở số Reynolds thấp: Đo nhiên liệu có độ nhớt cao và lưu lượng thấp với độ chính xác cao, ngay cả trong điều kiện số Reynolds thấp, có thể được sử dụng làm lưu lượng kế nhiên liệu có độ nhớt cao.

4. Đoạn ống thẳng ngắn khi lắp đặt bộ điều khiển lưu lượng nhiên liệu cơ học: Hoạt động hiệu quả tại chỗ với yêu cầu tối thiểu đối với đoạn ống thẳng thượng lưu và hạ lưu.

Nhược điểm của lưu lượng kế nhiên liệu cơ học

Tuy nhiên, có một số nhược điểm liên quan đến lưu lượng kế nhiên liệu loại dịch chuyển tích cực cần phải cân nhắc:

1. Cồng kềnh và phức tạp: Với cùng một lưu lượng, lưu lượng kế dịch chuyển dương thường cồng kềnh hơn do thể tích lớn hơn và số lượng linh kiện cơ khí nhiều hơn. Quy trình lắp ráp phức tạp hơn, dẫn đến chi phí sản xuất cao hơn.

2. Độ nhạy với tạp chất: Các lưu lượng kế nhiên liệu này thường nhạy cảm với các hạt và tạp chất trong nhiên liệu. Việc lắp đặt bộ lọc ở đầu vào có thể làm tăng tổn thất áp suất. Ngoài ra, các bộ phận như rotor và vỏ cần được vệ sinh định kỳ, làm tăng chi phí bảo trì.

3. Dễ bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi lưu lượng: Sự thay đổi lưu lượng thường xuyên có thể làm hỏng các bộ phận quay. Điều quan trọng là tránh đóng hoặc mở van đột ngột gần lưu lượng kế diesel, vì những hành động như vậy có thể dẫn đến hư hỏng thiết bị nếu người vận hành không xử lý đúng cách.

Bất chấp những hạn chế này, lưu lượng kế dịch chuyển dương vẫn là thiết bị đo lưu lượng nhiên liệu được sử dụng rộng rãi và đáng tin cậy nhờ độ chính xác cao và tuổi thọ dài. Chúng thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp như đo lường và kinh doanh dầu mỏ, sản xuất nhẹ, chế biến thực phẩm và các lĩnh vực khác.

Thông số kỹ thuật của đồng hồ đo lưu lượng nhiên liệu cơ học

• Các thông số kỹ thuật chính của lưu lượng kế thể tích bao gồm: đường kính danh nghĩa, lưu chất có thể đo, phạm vi lưu lượng, độ chính xác, áp suất danh nghĩa, phạm vi nhiệt độ hoạt động, v.v.
• Kích thước đồng hồ đo lưu lượng nhiên liệu cơ học: từ DN10 đến DN250.
• Độ chính xác: Tùy chọn 0,5% (tiêu chuẩn) với 0,2%
• Phạm vi nhiệt độ nhiên liệu: -20 ~120℃
• Độ nhớt tối đa của nhiên liệu là 4000 cp
• Vật liệu lưu lượng kế: gang, thép đúc, thép không gỉ.
• Xếp hạng áp suất: tiêu chuẩn 232 psi, áp suất nhiên liệu tối đa là 914 psi.
• Mặt số có thể có chức năng tổng tích lũy hoặc tùy chọn có chức năng tổng có thể đặt lại như hình ảnh bên dưới.

Phân tích lỗi của đồng hồ đo lưu lượng nhiên liệu cơ học

Để tiến hành phân tích lỗi chính xác của đồng hồ đo lưu lượng nhiên liệu cơ học, cần xem xét một số yếu tố quan trọng. Giả sử độ chính xác gia công và tiêu chuẩn lắp ráp được duy trì, các nguồn chính gây ra lỗi hệ thống bao gồm rò rỉ hoặc trượt, phát sinh do khe hở giữa phần tử đo (như rotor, lưỡi gạt hoặc piston) và khoang bên trong của vỏ đồng hồ. Một yếu tố quan trọng khác là sự thay đổi thể tích buồng đo, có thể xảy ra do biến dạng vỏ đồng hồ do áp suất chất lỏng, ứng suất cơ học và biến động nhiệt độ.

Rò rỉ bị ảnh hưởng bởi kích thước khe hở, độ nhớt của chất lỏng và chênh lệch áp suất giữa đầu vào và đầu ra của lưu lượng kế (liên quan đến lực cản chuyển động của bộ phận đo, cơ cấu truyền động và lực cản dòng chảy của chất lỏng bên trong vỏ). Mặc dù việc giảm thiểu khe hở có thể làm giảm rò rỉ, nhưng nó cũng làm tăng độ phức tạp của quá trình sản xuất và có nguy cơ làm kẹt các bộ phận chuyển động, hoặc ít nhất là làm tăng lực cản. Do đó, không thể giảm thiểu khe hở vô thời hạn. Lực cản quay của rôto, bị khắc phục bởi chênh lệch áp suất giữa đầu vào và đầu ra, cùng với tổn thất áp suất do độ nhớt của chất lỏng bên trong buồng đo, góp phần vào chênh lệch áp suất tổng thể dẫn đến rò rỉ chất lỏng qua khe hở. Các yếu tố như tăng khe hở, giảm độ nhớt, tăng chênh lệch áp suất, tăng mật độ và tăng lực cản quay đều làm trầm trọng thêm tình trạng rò rỉ. Đối với lưu lượng kế thể tích có độ chính xác cao, việc giảm thiểu rò rỉ là rất cần thiết, yêu cầu rôto quay tự do với mô-men xoắn cản trở tối thiểu, đảm bảo chênh lệch áp suất nhỏ, duy trì khe hở nhỏ phù hợp và lựa chọn chất lỏng có độ nhớt vừa phải.

Nếu độ nhớt của chất lỏng được đo chênh lệch đáng kể so với chất lỏng hiệu chuẩn, biên độ sai số của lưu lượng kế sẽ tăng lên. Để giảm thiểu điều này, việc hiệu chuẩn lưu lượng kế với các chất lỏng có độ nhớt khác nhau - cả thấp hơn và cao hơn chất lỏng thực tế - cho phép hiệu chỉnh bằng phương pháp nội suy trong quá trình vận hành thực tế.

Cân nhắc lựa chọn đồng hồ đo lưu lượng nhiên liệu cơ học

Khi lựa chọn lưu lượng kế thể tích, đặc biệt cho các ứng dụng như đo lường sản phẩm dầu nhiên liệu, thương mại và kế toán vật liệu, cần cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu suất và độ chính xác tối ưu. Cần tuân thủ các hướng dẫn sau:

• 1. Yêu cầu độ chính xác cao: Đối với các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao, việc lựa chọn đồng hồ đo lưu lượng nhiên liệu có độ chính xác phù hợp là rất quan trọng. Nếu chất lỏng có tạp chất, nên lắp đặt một bộ lọc phía trước cảm biến lưu lượng. Ngoài ra, nên lắp đặt đồng hồ đo áp suất hoặc đồng hồ đo chênh lệch áp suất ở cả đầu vào và đầu ra của bộ lọc. Thiết lập này cho phép vệ sinh bộ lọc kịp thời khi phát hiện chênh lệch áp suất tăng đáng kể. Việc lựa chọn đúng thiết bị phụ trợ, chẳng hạn như bộ lọc, bộ lọc khí và van một chiều, cũng quan trọng như việc lựa chọn đúng đồng hồ đo lưu lượng nhiên liệu cơ học.
  
  
• 2. Lưu ý về hướng dòng chảy và đường ống bypass: Lưu lượng kế nhiên liệu cơ học loại dịch chuyển dương thường chỉ cho phép chất lỏng chảy theo một hướng. Do đó, khi cần dòng chảy ngược (ví dụ, trong quá trình quét đường ống), nên lắp đặt đường ống bypass để tránh làm hỏng lưu lượng kế nhiên liệu do dòng chảy ngược. Để thuận tiện cho việc bảo trì, chẳng hạn như vệ sinh bộ lọc hoặc lưu lượng kế mà không làm gián đoạn dòng chảy hoặc sản xuất chất lỏng, nên lắp đặt đường ống bypass song song có thể mở ra khi cần thiết. Các phụ kiện tương ứng phải được lựa chọn và mua sắm cẩn thận.

• 3. Phòng ngừa tắc nghẽn và chuyển mạch tự động: Tạp chất trong nhiên liệu có thể làm tắc rotor của lưu lượng kế thể tích, có khả năng làm dừng dòng chảy chất lỏng và dẫn đến gián đoạn quy trình. Trong những trường hợp như vậy, cần tích hợp hệ thống chuyển mạch tự động. Việc lắp đặt báo động chênh lệch áp suất giữa đầu vào và đầu ra của lưu lượng kế có thể cảnh báo người vận hành khi rotor bị tắc nghẽn, kích hoạt đường ống bypass để đảm bảo dòng chảy dầu nhiên liệu liên tục. Các nhà thiết kế nên tích hợp hệ thống chuyển mạch tự động khi chỉ định lưu lượng kế.
  
  
• 4. Lưu lượng và tính toàn vẹn cơ học: Do loại lưu lượng kế này bao gồm nhiều bộ phận chuyển động, việc vận hành ở tốc độ quá cao có thể gây hư hỏng cơ học. Do đó, khi lựa chọn thông số kỹ thuật của lưu lượng kế dầu nhiên liệu, điều quan trọng là không vận hành cảm biến lưu lượng nhiên liệu ở các giới hạn trên hoặc dưới của dải lưu lượng, vì điều này có thể làm giảm độ chính xác. Dải hoạt động được khuyến nghị là từ 20% đến 80% giới hạn lưu lượng trên của đồng hồ. Nếu việc cân bằng cả đường kính và dải lưu lượng của lưu lượng kế nhiên liệu gặp khó khăn, nên ưu tiên duy trì dải hoạt động lưu lượng tối ưu, đồng thời điều chỉnh đường kính tiết diện đo nếu cần (ví dụ: sử dụng khớp nối giảm).
  
  
• 5. Xử lý môi trường đặc biệt: Đối với môi trường đặc biệt, chẳng hạn như dòng chảy hai pha hoặc chất lỏng ăn mòn, nên chọn lưu lượng kế thể tích chuyên dụng. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng thông số kỹ thuật hiện có của các loại lưu lượng kế này thường bị hạn chế. Trong trường hợp các tùy chọn tiêu chuẩn không đủ, có thể cần tham khảo ý kiến nhà sản xuất để thảo luận về các giải pháp tùy chỉnh.

Lắp đặt, sử dụng và bảo trì đồng hồ đo lưu lượng nhiên liệu cơ học

Khi lắp đặt và bảo trì đồng hồ đo lưu lượng dầu nhiên liệu loại thể tích, đặc biệt đối với các ứng dụng liên quan đến phép đo chính xác như giao hàng thương mại hoặc tiêu chuẩn, việc tuân thủ các hướng dẫn sau đây là điều cần thiết để đảm bảo hiệu suất chính xác và tuổi thọ cao:

1. Lựa chọn vị trí lắp đặt: Vị trí lắp đặt phải tuân thủ các hướng dẫn vận hành của đồng hồ đo lưu lượng nhiên liệu, lý tưởng nhất là trong nhà. Nếu cần lắp đặt ngoài trời, nên sử dụng vỏ bảo vệ để giảm thiểu tác động của môi trường. Đối với các vị trí có yêu cầu chống cháy nổ, hãy chọn đồng hồ đo lưu lượng đáp ứng các tiêu chuẩn chống cháy nổ cần thiết.

2. Thận trọng khi lắp đặt: Đảm bảo hướng dòng chảy được chỉ định trên đồng hồ đo lưu lượng nhiên liệu thẳng hàng với dòng chảy thực tế của chất lỏng, chẳng hạn như xăng, dầu diesel. Nếu cần, hãy lắp đặt van một chiều để ngăn dòng chảy ngược, ngoại trừ trường hợp đồng hồ đo lưu lượng hai chiều được thiết kế riêng cho mục đích đó. Trước khi lắp đặt, đường ống thượng nguồn phải được vệ sinh kỹ lưỡng, sau đó lắp đặt bộ lọc và đồng hồ đo lưu lượng. Trong một số trường hợp, có thể cần phải có bộ khử khí. Van được sử dụng để điều chỉnh lưu lượng dầu diesel phải được đặt ở phía hạ lưu của đồng hồ đo lưu lượng để duy trì đường ống được đổ đầy trong quá trình vận hành. Khi kết nối đồng hồ đo lưu lượng với đường ống, tránh tác dụng ứng suất cơ học lên vỏ đồng hồ vì có thể gây biến dạng. Đường ống phải được đỡ chắc chắn để tránh xê dịch và phải có đủ khoảng hở xung quanh đồng hồ đo lưu lượng để có thể tiếp cận bảo trì.

3. Kiểm tra trước khi lắp đặt: Đối với đồng hồ đo lưu lượng nhiên liệu dùng trong thương mại hoặc ứng dụng đo lường chính xác, hiệu suất đo lường cần được kiểm tra trước khi lắp đặt. Đồng hồ đo lưu lượng dầu diesel chỉ được lắp đặt sau khi đã xác nhận độ chính xác và đảm bảo hoạt động trong phạm vi lưu lượng tối ưu, như được ghi trong chứng nhận hiệu chuẩn.

4. Vận hành thử: Khi đưa đồng hồ đo lưu lượng nhiên liệu loại PD vào sử dụng, hãy mở và đóng van từ từ để tránh biến động áp suất đột ngột có thể làm hỏng thiết bị đo. Trong quá trình sử dụng ban đầu, hãy kiểm tra lưu lượng nhiên liệu thực tế nằm trong phạm vi quy định của đồng hồ đo lưu lượng và điều chỉnh thông số kỹ thuật của thiết bị đo lưu lượng nếu cần.

5. Bù trừ cho Điều kiện Tiêu chuẩn: Đồng hồ đo lưu lượng thể tích đo lưu lượng nhiên liệu trong điều kiện vận hành thực tế (áp suất và nhiệt độ). Tuy nhiên, các phép đo thường cần được báo cáo là lưu lượng thể tích hoặc lưu lượng khối lượng trong điều kiện tiêu chuẩn. Điều này đòi hỏi phải đo đồng thời nhiệt độ và áp suất, với các tín hiệu được đưa vào một thiết bị hiển thị bù trừ để tính toán và hiển thị các giá trị lưu lượng đã hiệu chỉnh trong điều kiện tiêu chuẩn (thường là 20°C và 1 atm tiêu chuẩn). Người dùng nên đặc biệt thận trọng khi diễn giải các số đo lưu lượng khí, vì độ chính xác sẽ bị ảnh hưởng nếu không có bù trừ nhiệt độ và áp suất.

6. Bảo dưỡng: Do có nhiều bộ phận chuyển động, việc bôi trơn ổ trục và các điểm ăn khớp bánh răng thường xuyên là rất cần thiết để duy trì tính linh hoạt, độ chính xác và tuổi thọ của cơ cấu truyền động. Theo thời gian, bộ lọc và bộ phận loại bỏ khí cần được làm sạch các mảnh vụn và cặn bẩn để duy trì hiệu quả của chúng.

7. Hiệu chuẩn và Giám sát: Để duy trì độ chính xác của phép đo và phát hiện sớm các vấn đề tiềm ẩn, lưu lượng kế nên được hiệu chuẩn thường xuyên theo yêu cầu của cơ quan đo lường hoặc thời hạn hiệu lực của giấy chứng nhận hiệu chuẩn. Nếu có thể, hãy vệ sinh bên trong lưu lượng kế định kỳ để đảm bảo nó luôn ở trạng thái hoạt động tối ưu.

8. Giám sát rotor: Các thành phần rotor của lưu lượng kế thể tích tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng và quay với tốc độ cao, khiến chúng dễ bị tắc nghẽn, nhiễm bẩn, kẹt và mài mòn. Để giám sát các điều kiện này, cần lắp đặt đồng hồ đo chênh lệch áp suất tại đầu vào và đầu ra của lưu lượng kế. Sử dụng giá trị chênh lệch áp suất tại lưu lượng tối đa trong quá trình vận hành bình thường làm cơ sở để giám sát. Nếu chênh lệch áp suất trở nên quá mức tại lưu lượng tối đa, có thể cần kiểm tra đồng hồ đo lưu lượng nhiên liệu.

9. Hỗ trợ từ nhà sản xuất đồng hồ đo lưu lượng nhiên liệu: Do sự đa dạng về thiết kế và các chế độ hỏng hóc tiềm ẩn của đồng hồ đo lưu lượng thể tích, việc đọc kỹ hướng dẫn sử dụng là rất quan trọng. Trong trường hợp phát hiện lỗi không xác định được, hãy liên hệ với nhà sản xuất đồng hồ đo lưu lượng nhiên liệu để được hỗ trợ sửa chữa và hiệu chuẩn.

10. Phòng ngừa Tranh chấp Đo lường: Trong các ứng dụng đo lường thương mại, để ngăn ngừa tranh chấp, bộ phận đo lường nên bảo vệ cơ chế điều chỉnh sai số của lưu lượng kế bằng niêm phong hoặc khóa. Chu kỳ kiểm định cần được xác định rõ ràng và đồng hồ đo nên được hiệu chuẩn thường xuyên theo tiêu chuẩn có độ chính xác cao hơn, có thể tại một trạm đo lường được chứng nhận.