Tất cả các thiết bị đo lưu lượng chất lỏng đều được gọi là lưu lượng kế. Khối lượng hoặc thể tích chất lỏng chảy qua mặt cắt ngang của đường ống hoặc thiết bị trên một đơn vị thời gian được gọi là lưu lượng.
Lưu lượng kế khí thường phản ánh lưu lượng khí bằng phép đo thể tích khí.
Để triển khai dự án dịch vụ tiết kiệm năng lượng đo lường, cần phát huy tối đa vai trò hỗ trợ kỹ thuật của đo lưu lượng kế. Đo khí, đặc biệt là đo chính xác các loại khí đắt tiền, được sử dụng trong quá trình vận chuyển, quản lý mạng lưới đường ống truyền tải và phân phối, cũng như giám sát thiết bị khí. Đây là biện pháp cần thiết để giảm tiêu thụ năng lượng, giảm chi phí vận hành và loại bỏ xung đột giữa các bên tham gia thanh toán.
Các thiết bị đo lưu lượng khí chính được phân loại theo nguyên lý hoạt động:
① Lưu lượng kế vận tốc;
② Lưu lượng kế dịch chuyển tích cực;
③ Lưu lượng kế chênh lệch áp suất;
④ Đồng hồ đo lưu lượng khối lượng và các loại khác.
Lưu lượng kế vận tốc bao gồm lưu lượng kế khí tuabin, lưu lượng kế xoáy, lưu lượng kế xoáy và lưu lượng kế siêu âm, những loại đã phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây. Với sự phát triển của lưu lượng kế đường ống lớn, lưu lượng kế siêu âm ngày càng được sử dụng rộng rãi nhờ đặc tính không có bộ phận chuyển động và không bị mất áp suất. Lưu lượng kế tuabin khí thường được sử dụng để đo khí thiên nhiên, CO2, không khí, v.v. Lưu lượng kế vi sai áp suất và lưu lượng kế xoáy được sử dụng nhiều hơn để đo lưu lượng hơi nước hoặc khí thiên nhiên. Lưu lượng kế vận tốc là lưu lượng kế khí kỹ thuật số với ngõ ra dòng điện 4-20mA hoặc ngõ ra xung, màn hình kỹ thuật số hiển thị lưu lượng khí tức thời và lưu lượng tổng; chúng cũng có thể được sử dụng với giao thức Modbus hoặc HART.
Các thiết bị đo lưu lượng thể tích bao gồm đồng hồ đo khí màng truyền thống, đồng hồ đo lưu lượng bánh xe thắt lưng, đồng hồ đo lưu lượng khí ướt, v.v.
Lưu lượng kế chênh lệch áp suất với bộ phận phát hiện là một loại lưu lượng kế có lịch sử lâu đời, dữ liệu lý thuyết và thực tiễn phong phú, được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng. Nhờ cấu trúc đơn giản, lắp đặt thuận tiện, vận hành đáng tin cậy, giá thành thấp và độ chính xác cao, nó được sử dụng rộng rãi trong việc đo lưu lượng của các đường ống có đường kính lớn và trung bình.
Lưu lượng kế khối lượng có thể trực tiếp đo lưu lượng khí; chúng được sử dụng nhiều hơn trong việc đo lường, phát hiện và kiểm soát các thông số của quy trình sản xuất.
Lưu lượng kế diện tích thay đổi hoặc lưu lượng kế rotor có cấu trúc đơn giản; yêu cầu thấp về tiết diện ống thẳng, tổn thất áp suất không đổi, v.v., lưu lượng kế rotor chủ yếu được sử dụng để đo lưu lượng khí thấp.
Có thể sử dụng nhiều loại lưu lượng kế khác nhau để
đo lưu lượng khí , mỗi lưu lượng kế phù hợp với một số điều kiện và trường hợp hạn chế nhất định và đều có những ưu điểm riêng.
Có nhiều loại lưu lượng kế và có nhiều cách phân loại. Dựa trên nguyên lý hoạt động khác nhau, chúng có thể được chia thành các loại sau:
1. Lưu lượng kế chênh lệch áp suất
Lưu lượng kế chênh lệch áp suất được trang bị một thiết bị đặc biệt (như tấm lỗ, họng, v.v.) trong đường ống dẫn chất lỏng. Khi chất lỏng chảy, chênh lệch áp suất được tạo ra giữa phần trước và phần sau của thiết bị, và chênh lệch áp suất có mối quan hệ chức năng nhất định với lưu lượng. Tức là, chênh lệch áp suất lớn thì lưu lượng lớn; chênh lệch áp suất nhỏ thì lưu lượng nhỏ. Lưu lượng có thể được tính toán bằng cách đo chênh lệch áp suất.
Lưu lượng kế chênh lệch áp suất được chia thành hai loại: loại chênh lệch áp suất không đổi và loại tiết lưu (hoặc loại chênh lệch áp suất thay đổi). Lưu lượng kế rotor thuộc loại lưu lượng kế chênh lệch áp suất không đổi; lưu lượng kế bao gồm thiết bị tiết lưu và bộ truyền áp suất chênh lệch thuộc loại lưu lượng kế chênh lệch áp suất (DP). Các loại lưu lượng kế chênh lệch áp suất thường được sử dụng bao gồm lưu lượng kế tấm lỗ, lưu lượng kế hình nón chữ V, lưu lượng kế hình nêm, lưu lượng kế vòi phun bán kính dài, v.v.
Lưu lượng kế chênh lệch áp suất có thể được sử dụng để đo khí thiên nhiên, khí nén, khí sinh học, khí thải, hơi nước, v.v.
2. Lưu lượng kế thể tích
Lưu lượng kế dịch chuyển tích cực là lưu lượng kế chính xác nhất. Bên trong cảm biến lưu lượng kế dịch chuyển tích cực, có một khoảng không tạo thành một thể tích chuẩn nhất định, thường được gọi là "khoảng đo" hoặc "buồng đo". Khoảng không này được tạo thành bởi thành trong của vỏ đồng hồ đo và các bộ phận quay của lưu lượng kế. Khi lưu chất đi qua lưu lượng kế, lưu chất liên tục lấp đầy buồng đo với một thể tích nhất định. Do có sự chênh lệch áp suất nhất định giữa đầu vào và đầu ra của lưu lượng kế, các bộ phận quay của lưu lượng kế sẽ quay dưới tác động của chênh lệch áp suất này, và lưu chất sẽ được truyền đi theo lưu lượng. Trong quá trình này, lưu chất liên tục lấp đầy "khoảng đo" của lưu lượng kế, và sau đó liên tục được đưa đến đầu ra. Trong các điều kiện của một lưu lượng kế nhất định, thể tích của khoảng đo được xác định và đẩy piston (hoặc tang trống, bánh răng, màng ngăn, v.v.) lắc (hoặc quay) qua lại. Chỉ cần đo số vòng quay của bộ phận quay, tức là số lần chất lỏng đổ đầy buồng đo được bộ đếm tích lũy, thì có thể thu được tổng giá trị lưu lượng tích lũy của thể tích chất lỏng đi qua lưu lượng kế.
Lưu lượng kế PD thường được sử dụng để đo lưu lượng khí áp suất thấp, đây là đồng hồ đo mức tiêu thụ khí.
Lưu lượng kế dạng màng, lưu lượng kế piston, lưu lượng kế bánh răng, lưu lượng kế bánh xe, lưu lượng kế ướt, v.v. thuộc nhóm lưu lượng kế dịch chuyển tích cực. Lưu lượng kế dịch chuyển tích cực có ưu điểm là không nhạy cảm với trạng thái dòng chảy ngược dòng (không cần lắp đặt đoạn ống thẳng trước và sau), độ chính xác đo lường cao và hiệu suất chi phí cao, chủ yếu được sử dụng cho việc vận chuyển hàng hóa như khí đốt và dầu.
3. Lưu lượng kế vận tốc
Đầu ra của cảm biến lưu lượng khí vận tốc tỷ lệ thuận với lưu lượng, và người ta sử dụng lưu lượng khí vận tốc chảy qua đường ống để đẩy cánh quạt hoặc tua bin của lưu lượng kế, khiến chúng quay. Khi tốc độ khí nhanh, số vòng quay của cánh quạt hoặc tua bin trên một đơn vị thời gian sẽ nhiều hơn; khi tốc độ chậm, số vòng quay của cánh quạt hoặc tua bin sẽ ít hơn. Số vòng quay của cánh quạt hoặc tua bin có mối quan hệ chức năng tương đối ổn định với lưu lượng. Lưu lượng chất lỏng có thể được xác định bằng cách đo số vòng quay của cánh quạt hoặc rôto trên một đơn vị thời gian. Các loại lưu lượng kế này thường là lưu lượng kế khí kỹ thuật số.
4. Đồng hồ đo lưu lượng khối lượng
Lưu lượng kế khối lượng được sử dụng để đo lưu lượng khí của chất lỏng chảy qua đường ống. Lưu lượng kế khối lượng chủ yếu bao gồm:
(1) Lưu lượng kế khối lượng Coriolis
Lưu lượng kế loại này sử dụng lực Coriolis sinh ra bởi chất lỏng trong ống rung, và áp dụng phương pháp đo trực tiếp lực Coriolis để thu được lưu lượng khối lượng của chất lỏng. Lưu lượng kế Coriolis thường được sử dụng để đo khí có mật độ lớn, áp suất cao hoặc lưu lượng lớn. Cảm biến lưu lượng kế Coriolis có thể là 1/2”, 3/4”, 1”, 2”, 3”, 4 inch, 6 inch, DN200, v.v.
(2) Lưu lượng kế khối lượng nhiệt
Lưu lượng kế nhiệt đặt nguồn nhiệt bên ngoài thành ống dẫn chất lỏng, sử dụng mối quan hệ giữa nhiệt và khối lượng của dòng khí, đo lường sự thay đổi nhiệt độ ở thượng lưu và hạ lưu để thu được lưu lượng khối của khí. Lưu lượng kế nhiệt có thể được sử dụng để đo Nitơ (N2), khí Oxy (O2), khí nén, khí tự nhiên, v.v. Lưu lượng kế nhiệt có thể là lưu lượng kế khối lượng kiểu lắp hoặc kiểu lắp đặt cho phép đo lưu lượng khí trong đường ống hoặc ống dẫn lớn, đơn vị lưu lượng là Nm3/h hoặc SCFH.
(3) Lưu lượng kế khối lượng xung
Loại lưu lượng kế này sử dụng lực tạo ra bởi xung lực của chất lỏng rơi ở một độ cao nhất định và áp dụng phương pháp đo lực trực tiếp để thu được lưu lượng khối chất lỏng.
Lưu lượng kế khối lượng có thể đo trực tiếp lưu lượng khối lượng, chủ yếu được sử dụng trong đo lường thông số quy trình sản xuất, phát hiện và kiểm soát quy trình. Nhìn chung, lưu lượng kế khối lượng khí chủ yếu dựa trên lưu lượng kế khối lượng nhiệt lượng.
Chúng tôi có nhiều lựa chọn thiết bị đo lưu lượng khí. Mỗi loại lưu lượng kế khí đều có ưu và nhược điểm riêng. Lưu lượng kế kiểu vận tốc có cấu trúc đơn giản, kích thước nhỏ và giá thành thấp, nhưng độ chính xác thấp khi đo lưu lượng nhỏ, ngay cả khi cánh quạt (hoặc tua bin) không quay, vẫn dễ xảy ra hiện tượng "đồng hồ chết". Lưu lượng kế kiểu DP phù hợp hơn để đo lưu chất áp suất cao. Nó có hiệu suất cao và dễ sản xuất với số lượng lớn, nhưng khó sử dụng cho lưu chất có đường kính nhỏ và lưu lượng nhỏ, và độ chính xác không cao. Lưu lượng kế dịch chuyển dương có độ chính xác cao, nhưng kích thước lớn, đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao khi lắp ráp và yêu cầu nghiêm ngặt về điều kiện môi trường thử nghiệm.
