Lưu lượng chuẩn, lưu lượng thực tế, lưu lượng bình thường trong đo khí là gì?

Chúng tôi đã nhận được nhiều yêu cầu ứng dụng đo lưu lượng khí từ các ngành công nghiệp trên toàn thế giới. Vì việc đo lưu lượng khí liên quan đến nhiều biến động như nhiệt độ, áp suất và độ ẩm trong dòng khí, việc lựa chọn một đồng hồ đo lưu lượng khí phù hợp được coi là khó khăn hơn so với việc lựa chọn đồng hồ đo lưu lượng chất lỏng. Tại Silver Automation Instruments, trước khi các kỹ sư của chúng tôi có thể đề xuất kích thước đồng hồ đo khí phù hợp với nhu cầu của bạn, họ cần biết loại khí được đo, nhiệt độ hoạt động và áp suất hoạt động.

Một số khách hàng bối rối về các đơn vị đo lưu lượng khí khác nhau thường thấy trong các thông số kỹ thuật và bảng dữ liệu, chẳng hạn như:

• Nm³/h (Mét khối thông thường mỗi giờ)
• Am³/h (Mét khối thực tế mỗi giờ)
• SCFM (feet khối chuẩn mỗi phút)
• SCCM (Cimét khối chuẩn trên phút)
• ACFM (feet khối thực tế trên phút)

Các tiền tố có ý nghĩa cụ thể:

• N = Dòng chảy bình thường
• S = Lưu lượng tiêu chuẩn
• A = Lưu lượng thực tế

Nhưng chính xác thì những khác biệt này là gì và tại sao chúng lại quan trọng?

Sự nhầm lẫn này phát sinh do khí có thể nén được, nghĩa là thể tích của chúng thay đổi rất nhiều theo nhiệt độ và áp suất. Tùy thuộc vào cách đo lường, cùng một lượng khí có thể chiếm những thể tích rất khác nhau. Ngành công nghiệp khí đốt sử dụng ba hệ thống đo lưu lượng (Thực tế, Tiêu chuẩn và Bình thường) để giải quyết vấn đề này. Bạn cần nắm rõ những thông số này để lựa chọn thiết bị phù hợp và đo lường chính xác.

Định nghĩa chi tiết

- Lưu lượng tiêu chuẩn

Lưu lượng tiêu chuẩn (như Sm3/h, SCFM) điều chỉnh lưu lượng thực tế của bạn về một điểm tham chiếu chung, giống như chuyển đổi tiền tệ. Điều này cho phép bạn so sánh các phép đo từ nhiều tình huống khác nhau một cách bình đẳng. Việc điều chỉnh sử dụng định luật khí lý tưởng (PV = nRT), liên quan đến áp suất, thể tích và nhiệt độ.

Các điều kiện tiêu chuẩn phổ biến nhất:

• Áp suất: 1 atm (101,325 kPa hoặc 14,696 psia) ở mực nước biển
• Nhiệt độ: 15°C (59°F) hoặc đôi khi là 60°F (15,56°C)

Lưu ý: Các khu vực và ngành công nghiệp khác nhau có các điều kiện tiêu chuẩn khác nhau, vì vậy hãy luôn kiểm tra kỹ tiêu chuẩn nào áp dụng cho đơn đăng ký của bạn.

- Lưu lượng bình thường

Lưu lượng kế khối nhiệt với lưu lượng bình thường

Lưu lượng bình thường (như Nm3/h ) hoạt động theo cùng một cách như lưu lượng tiêu chuẩn, ngoại trừ việc nó sử dụng nhiệt độ tham chiếu khác:

Điều kiện bình thường:

• Áp suất: 1 atm (101,325 kPa hoặc 14,696 psia)
• Nhiệt độ: 0°C (32°F hoặc 273,15 K)

Bạn sẽ thấy điều này được sử dụng thường xuyên hơn trong các tiêu chuẩn Châu Âu và trong các ngành công nghiệp hóa chất hoặc hóa dầu.

- Lưu lượng thực tế

Hiển thị lưu lượng thực tế bằng lưu lượng kế

Lưu lượng thực tế là những gì đang thực sự diễn ra trong đường ống của bạn ngay lúc này: thể tích khí theo thời gian thực chảy qua ở nhiệt độ và áp suất vận hành hiện tại. Không cần điều chỉnh, không cần hiệu chỉnh.

Sau đây là những yếu tố ảnh hưởng đến nó: khi nhiệt độ tăng, khí giãn nở và lưu lượng thực tế tăng; khi áp suất tăng, khí nén lại và thể tích thực tế giảm.

Sản phẩm được đề xuất để đo lưu lượng thực tế:

Silver Automation Instruments cung cấp một số giải pháp:

---

---

---

Bảng so sánh tham khảo nhanh

Flow Type	Reference Pressure	Reference Temperature	Typical Use	Common Units
Standard	101.325 kPa (14.696 psia)	15°C (59°F) or 60°F	US markets, billing	SCFM, Sm³/h
Normal	101.325 kPa (14.696 psia)	0°C (32°F)	EU markets, chemical industry	Nm³/h, NLPM
Actual	Process pressure	Process temperature	Equipment sizing, control	ACFM, Am³/h

Tại sao những sự khác biệt này lại quan trọng

Hiểu rõ các loại lưu lượng này sẽ tác động trực tiếp đến hoạt động và chi phí của bạn:

• Xác định kích thước thiết bị: Cảm biến lưu lượng khí phải được xác định kích thước dựa trên điều kiện lưu lượng thực tế để đảm bảo tốc độ và phạm vi đo phù hợp.
• Chuyển giao thanh toán và quyền lưu ký: Việc bán khí đốt áp dụng các điều kiện tiêu chuẩn hoặc thông thường để giữ giá không đổi bất kể điều kiện hoạt động như thế nào.
• Kiểm soát quy trình: Hệ thống kiểm soát có thể cần lưu lượng khí hoặc không khí thực để thực hiện những thay đổi tức thời và chính xác cho toàn bộ quy trình, nhưng chúng cũng có thể cần lưu lượng tiêu chuẩn để tìm ra lượng vật liệu cân bằng.
• So sánh và Chuẩn hóa: Dòng chảy chuẩn và bình thường cho phép công nhân đo lường và quản lý nhà máy so sánh các phép đo ở nhiều địa điểm, thời điểm và điều kiện khác nhau.

Ví dụ thực tế:

Xét một luồng khí chảy ở:

• Điều kiện thực tế: 5 bar (500 kPa) và 50°C
• Lưu lượng thực tế: 100 Am³/h

Khi hiệu chỉnh theo điều kiện chuẩn (101,325 kPa và 15°C):

Lưu lượng tiêu chuẩn có thể xấp xỉ 450 Sm³/h

Điều này chứng minh tại sao sự khác biệt này lại quan trọng—cùng một dòng khí có giá trị khác nhau đáng kể tùy thuộc vào điều kiện tham chiếu được sử dụng.

Chuyển đổi giữa các loại luồng:

Để chuyển đổi giữa lưu lượng thực tế, tiêu chuẩn và bình thường, bạn sẽ cần áp dụng các hiệu chỉnh theo định luật khí:

Công thức chuyển đổi cơ bản:

Q₁/Q₂ = (P₁/P₂) × (T₂/T₁) × (Z₂/Z₁)

Ở đâu:

• Q = lưu lượng thể tích
• P = áp suất tuyệt đối
• T = nhiệt độ tuyệt đối (Kelvin)
• Z = hệ số nén

Ví dụ chuyển đổi từng bước:

Chuyển đổi 100 Am³/h ở 5 bar và 50°C sang điều kiện tiêu chuẩn (1,01325 bar, 15°C):

1. Chuyển đổi nhiệt độ sang độ Kelvin:

• oT₁ (thực tế) = 50°C + 273,15 = 323,15 K
• oT₂ (tiêu chuẩn) = 15°C + 273,15 = 288,15 K

2.Sử dụng áp suất theo giá trị tuyệt đối:

• oP₁ (thực tế) = 5 bar
• oP₂ (tiêu chuẩn) = 1,01325 bar

3. Áp dụng công thức (giả sử Z₁ ≈ Z₂ ≈ 1 đối với khí lý tưởng):

• oQ(chuẩn) = 100 × (5/1,01325) × (288,15/323,15)
• oQ(chuẩn) = 100 × 4,935 × 0,892
• oQ(tiêu chuẩn) ≈ 440 Sm³/h

Những sai lầm thường gặp khi đo lưu lượng khí hoặc không khí

Tránh những lỗi phổ biến này có thể giúp bạn tiết kiệm thời gian, tiền bạc, giúp bạn có được phép đo chính xác và đưa ra quyết định đúng đắn.

1. Nhầm lẫn giữa lưu lượng thực tế và lưu lượng chuẩn.

Điều gì xảy ra: Bạn đặt mua một lưu lượng kế có kích thước 100 Sm³/h, nhưng hệ thống của bạn thực tế lại chạy ở mức 100 Am³/h ở áp suất cao.

Kết quả: Đồng hồ đo lưu lượng khí có thể quá nhỏ, có thể gây ra hiện tượng giảm áp suất quá mức, kết quả đo không ổn định hoặc thậm chí hư hỏng nếu lưu lượng khí vượt quá mức mà cảm biến lưu lượng khí có thể phát hiện.

Giải pháp: Luôn làm rõ với silverinstruments.com xem lưu lượng khí yêu cầu là thực tế, tiêu chuẩn hay bình thường (hoặc chúng tôi nói là hoạt động) và cung cấp đầy đủ các điều kiện hoạt động cho bộ phận kỹ thuật bán hàng của silverinstruments.com.

2. Bỏ qua hệ số nén

Điều gì xảy ra: Bạn áp dụng định luật khí lý tưởng đơn giản để đo khí thiên nhiên áp suất cao mà không xem xét đến cách các loại khí thực tế hoạt động.

Kết quả: Sai số đo lường có thể dễ dàng đạt tới 5–15% hoặc thậm chí cao hơn khi áp suất vượt quá 50 bar và ở mức áp suất cao như vậy, cảm biến lưu lượng khí có thể bị hỏng.

Giải pháp: Luôn bao gồm các hiệu chỉnh hệ số Z trong các ứng dụng áp suất cao hoặc bất cứ khi nào khí không hoạt động lý tưởng.

3. Bỏ qua hàm lượng ẩm

Hiện tượng xảy ra: Đo khí ướt như thể nó là khí hoàn toàn khô, bỏ qua hàm lượng hơi nước.

Kết quả: Lượng khí khai báo quá cao, cân bằng vật liệu không chính xác, độ chính xác đo lường kém hoặc có vấn đề về thanh toán.

Giải pháp: Hãy xác định khí ướt hay khô khi tra cứu lưu lượng kế khí từ silverinstruments.com. Thực tế, hầu hết các công nghệ lưu lượng kế khí đều có hiệu suất đo khí ướt kém. Hãy sử dụng bộ tách ẩm hoặc đồng hồ đo được thiết kế riêng cho khí ướt khi cần thiết.

4. Thiết lập bù nhiệt độ không chính xác

Điều gì xảy ra: Lắp đặt cảm biến nhiệt độ ở những vị trí tiếp xúc nhiệt kém hoặc có không khí bị kẹt.

Kết quả: Nhiệt độ đo được không chính xác gây ra lỗi bù trừ.

Giải pháp: Thực hiện theo hướng dẫn lắp đặt của nhà sản xuất và sử dụng các ống nhiệt có kích thước phù hợp với độ ngâm và hợp chất nhiệt thích hợp.

5. Tiêu chuẩn đo lường hỗn hợp

Điều gì xảy ra: so sánh báo giá khi một nhà cung cấp sử dụng Sm³/h (ở 15°C) và nhà cung cấp khác sử dụng Nm³/h (ở 0°C) mà không chuyển đổi giữa chúng.

Kết quả: Bạn thấy giá khác nhau vì so sánh sai sản phẩm. Điều này dẫn đến lựa chọn thiết bị sai.

Giải pháp: Luôn chuyển đổi tất cả các thông số kỹ thuật sang cùng một điều kiện tham chiếu trước khi so sánh.

Ứng dụng công nghiệp

Mỗi ngành công nghiệp có nhu cầu riêng về đo lưu lượng. Sau đây là cách các ứng dụng khác nhau giải quyết những thách thức riêng của chúng:

1. Khí thiên nhiên: Thanh toán & Chuyển giao quyền giám hộ

Đo lưu lượng khí thiên nhiên

Yêu cầu: Đo lưu lượng tiêu chuẩn (thường là 15°C, 101,325 kPa) để lập hóa đơn

Những thách thức chính:

• Áp suất cao thay đổi nhiều (20-70 bar)
• Nhiệt độ thay đổi theo mùa
• Phải chính xác ±0,5% đối với các giao dịch tiền tệ

Giải pháp: Tua bin có cảm biến áp suất và cảm biến nhiệt độ tự động bù trừ. Hoặc bạn có thể sử dụng đồng hồ đo lưu lượng Coriolis có thể đo trực tiếp lưu lượng khí thiên nhiên (NG).

2. Hệ thống khí nén: Quản lý năng lượng

Đo lưu lượng khí nén

Yêu cầu: Đo lưu lượng khí nén thực tế để phát hiện rò rỉ và theo dõi hiệu quả

Những thách thức chính:

• Mô hình nhu cầu biến đổi cao (biến động 50-100%)
• Áp suất giảm trong thời gian sử dụng cao điểm
• yêu cầu giám sát hiệu quả về mặt chi phí cho nhiều địa điểm

Giải pháp: Lưu lượng kế khối lượng nhiệt hoặc lưu lượng kế xoáy (giá/hiệu suất tốt)

Lợi ích : Có thể cắt giảm lãng phí năng lượng từ 20-30% bằng cách phát hiện rò rỉ sớm

3. Nhà máy hóa chất: Kiểm soát quy trình và cân bằng vật liệu

Yêu cầu: Đo lưu lượng bình thường (0°C, 101,325 kPa) thường được sử dụng trong nhiều cơ sở để tính toán thành phần hóa học

Những thách thức chính:

• Nhiều luồng cấp khí yêu cầu kiểm soát tỷ lệ chính xác (±2-5%)
• Dòng khí ăn mòn hoặc nguy hiểm
• Yêu cầu đóng cân bằng vật liệu

Giải pháp: Đồng hồ đo Coriolis cho khối lượng hoặc đồng hồ đo lưu lượng khối lượng nhiệt; đồng hồ đo dự phòng cho các quy trình quan trọng

4. Sản xuất chất bán dẫn: Kiểm soát khí đặc biệt

Bộ điều khiển lưu lượng nhiệt (MFC)

Yêu cầu: Kiểm soát lưu lượng khối lượng cực kỳ chính xác được đo bằng SCCM (Tiêu chuẩn Centimét khối trên phút)

Những thách thức chính:

• Lưu lượng rất thấp (điển hình là 0,1-1000 SCCM)
• Yêu cầu về độ tinh khiết cực cao (99,9999%+)
• Các loại khí đặc biệt đắt tiền (silane, arsine, v.v.)
• Yêu cầu thời gian phản hồi nhanh (<1 giây)

Giải pháp: Bộ điều khiển lưu lượng nhiệt (MFC) có độ chính xác đọc ±1,0% và khả năng lặp lại ±0,2%

5. Giám sát môi trường: Khí thải và khí đốt

Yêu cầu chính: Lưu lượng thể tích tiêu chuẩn để báo cáo tuân thủ quy định

Những thách thức chính:

• Thành phần khí thay đổi ảnh hưởng đến phép đo
• Nhiệt độ cao (lên đến 400°C trong ứng dụng ngọn lửa)
• Sản phẩm cháy ăn mòn
• Điều kiện lắp đặt ngoài trời

Giải pháp: Siêu âm (không xâm lấn), lưu lượng kế DP hoặc khối lượng kế nhiệt; hệ thống lấy mẫu để kiểm tra thành phần khí

Phần kết luận

Chúng tôi hy vọng hướng dẫn này đã giúp bạn hiểu được sự khác biệt quan trọng giữa lưu lượng khí thực tế, tiêu chuẩn và bình thường để bạn có thể:

✓ Xác định chính xác yêu cầu về lưu lượng khí
✓ Chọn đồng hồ đo lưu lượng khí có kích thước phù hợp
✓ Tránh những sai sót đo lường tốn kém
✓ Đảm bảo thanh toán chính xác và kiểm soát quy trình
✓ Tối ưu hóa hiệu suất hệ thống đo khí của bạn

Chúng ta cần hiểu rõ những nguyên tắc cơ bản này nếu muốn các dự án đo lưu lượng khí của mình thành công. Cho dù bạn đang thiết kế một hệ thống mới, xử lý sự cố hay tối ưu hóa hiệu suất, sự khác biệt giữa lưu lượng thực tế, lưu lượng tiêu chuẩn và lưu lượng bình thường đều ảnh hưởng đến mọi bộ phận trong hệ thống đo lường của bạn.

Bạn cần trợ giúp cho ứng dụng cụ thể của mình?

Đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm của chúng tôi tại Silver Automation Instruments luôn sẵn sàng giúp bạn lựa chọn giải pháp phù hợp cho nhu cầu đo lưu lượng khí của bạn.

Gửi email cho chúng tôi: sales@silverinstruments.com

Whatsapp: +86 18936759191