Phát triển đồng hồ đo lưu lượng nước không xâm lấn

Lưu lượng kế nước không xâm lấn sử dụng công nghệ đo lưu lượng siêu âm; đầu dò lưu lượng kế thường là loại kẹp mà không xâm lấn vào đường ống nước, chúng ta thường thấy lưu lượng kế siêu âm cầm tay, lưu lượng kế siêu âm cầm tay hoặc lưu lượng kế gắn tường với cảm biến lưu lượng không xâm lấn để đo lưu lượng nước.

Công nghệ lưu lượng kế siêu âm đã xuất hiện trên thị trường từ năm 1970. Lúc đầu, nó chủ yếu dựa trên lưu lượng kế Doppler . Tuy nhiên, trong giai đoạn đầu, công nghệ lưu lượng kế nước không xâm lấn đã được áp dụng trong nhiều ứng dụng không phù hợp dẫn đến kết quả đo kém. Nhiều năm sau, một số ứng dụng thành công hơn đã được thúc đẩy và phép đo lưu lượng nước siêu âm bằng công nghệ không xâm lấn đã dần được người dùng công nhận. Đồng thời, khả năng của bộ xử lý điện tử của lưu lượng kế siêu âm đã được cải thiện trong vài thập kỷ qua với sự cải thiện về trình độ kỹ thuật của ngành công nghiệp điện tử. Với sự phát triển liên tục, những cải tiến này không chỉ mở rộng lĩnh vực ứng dụng của lưu lượng kế Doppler mà còn làm cho lưu lượng kế siêu âm chuyển tiếp thời gian được áp dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau và có thể đạt được độ chính xác cao hơn, do đó làm cho công nghệ lưu lượng kế siêu âm không xâm lấn được sử dụng nhiều hơn.


Từ năm 1990, nhiều công ty dầu khí và trạm hiệu chuẩn lưu lượng đã tích lũy được một lượng lớn dữ liệu thực tế, do đó đã hoàn thành báo cáo nghiên cứu đầu tiên về đo khí thiên nhiên bằng lưu lượng kế siêu âm vào năm 1996, đây là phần quan trọng của báo cáo AGA 9 năm 1998. Kể từ đó, lưu lượng kế siêu âm đã được phát triển rộng rãi trong lĩnh vực đo khí thiên nhiên. Năm 2005, cũng dựa trên một lượng lớn dữ liệu thực tế, tiêu chuẩn API 5.8 để đo hydrocarbon lỏng bằng lưu lượng kế siêu âm lỏng đã chính thức được ban hành, thúc đẩy hiệu quả việc ứng dụng lưu lượng kế siêu âm lỏng trong dầu mỏ và các sản phẩm của nó.


Hiện nay, số lượng lưu lượng kế siêu âm được ứng dụng trên toàn cầu với tốc độ hơn 10% mỗi năm. Trung Quốc là quốc gia phát triển nhanh nhất và ngành dầu khí là ngành ứng dụng lớn nhất.

Nguyên lý đo lưu lượng nước không xâm lấn

Có hai công nghệ lưu lượng kế siêu âm phổ biến trên thị trường hiện nay: lưu lượng kế thời gian trung chuyển và lưu lượng kế Doppler. Mặc dù Lưu lượng kế không xâm lấn với phương pháp thời gian trung chuyển được phát minh sau, nhưng nó được sử dụng rộng rãi và có thể đạt được độ chính xác cao hơn để đo nước. Mặc dù ứng dụng công nghệ Doppler có nhiều hạn chế, nhưng nó cũng có ứng dụng riêng để đo nước thải hoặc nước bẩn.

Đồng hồ đo lưu lượng thời gian vận chuyển với cảm biến lưu lượng nước không xâm lấn

Phương pháp đo lưu lượng thời gian quá cảnh là kỹ thuật xác định vận tốc nước trong đường ống bằng cách đo thời gian giữa hai đầu dò khi xung siêu âm chảy về phía trước và phía sau. Mỗi đầu dò hoạt động như một máy phát và sau đó là máy thu. Đồng hồ đo lưu lượng thời gian quá cảnh chủ yếu dùng cho nước sạch, nước máy, nước ngầm, nước chữa cháy, v.v., không phù hợp với nước bẩn hoặc nước thải hoặc nước thải.


Trong điều kiện nước lấp đầy đường ống và đứng yên, thời gian của xung siêu âm đến và đi từ đầu dò về mặt lý thuyết là như nhau. Bởi vì trong chất lỏng tĩnh, tốc độ truyền âm thanh siêu âm theo các hướng khác nhau là hằng số. Nếu nước chảy qua đường ống, các xung siêu âm di chuyển nhanh hơn về hạ lưu so với về thượng lưu và chênh lệch thời gian giữa hai xung này tỷ lệ thuận với vận tốc của nước trong đường ống. Cả lưu lượng kế siêu âm đơn kênh và đa kênh đều có thể được sử dụng để đo lưu lượng nước, nhưng lưu lượng kế siêu âm đa kênh đo chính xác hơn vì nó thu được thông tin về lưu lượng từ các vị trí khác nhau trong mặt cắt nước, do đó gần với tình hình lưu lượng thực tế hơn. Vận tốc dòng chảy được tính toán từ thời gian di chuyển trên một khoảng cách cố định và không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như nhiệt độ nước, áp suất và thành phần chất lỏng.

Lưu lượng kế nước siêu âm có độ chính xác rất cao trên phạm vi lưu lượng rất rộng mà không bị mất áp suất trong đường ống. Vì không có bộ phận chuyển động, lưu lượng kế siêu âm có hiệu suất rất ổn định như Lưu lượng kế không xâm lấn. Nhìn chung, lưu lượng kế nước không xâm lấn có những ưu điểm chính sau so với các loại lưu lượng kế khác: lưu lượng kế không có bộ phận chuyển động, lưu lượng kế không tiếp xúc, không bị mất áp suất; tỷ lệ giảm áp rộng; đo hai chiều; không cần bảo trì định kỳ; yêu cầu công việc lắp đặt hệ thống ống nước đơn giản; tuổi thọ ổn định và lâu dài.

Kẹp trên lưu lượng nước siêu âm

Lưu lượng kế siêu âm của phương pháp Doppler và phương pháp truyền thời gian có lắp đặt kẹp; có thể kẹp lưu lượng kế nước. Lưu lượng kế không xâm lấn không xuyên qua thành ống và đầu dò của chúng không tiếp xúc với nước. Lưu lượng kế không xâm lấn này có ưu điểm trong việc đo chất lỏng ăn mòn, nhưng độ chính xác của nó thấp và không thể đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác cao.


Lưu lượng kế kẹp phải tuân thủ nghiêm ngặt các thao tác sau:
✅ Vật liệu của ống cần đo phải phù hợp với khả năng truyền sóng âm;
✅ Bề mặt lắp đặt phải sạch sẽ, vệ sinh;
✅Đầu dò phải được kết nối âm học với bên ngoài đường ống (thường sử dụng mỡ hoặc epoxy);
✅Thành bên trong của đường ống cần đo phải không có vật liệu có khả năng hấp thụ sóng âm.

Ví dụ, các nhà sản xuất lưu lượng kế cung cấp nhiều cách khác nhau để lắp đặt lưu lượng kế kẹp để định vị đầu dò. Một số nhà sản xuất gắn cụm đầu dò vào thành ngoài của đường ống bằng thanh căn chỉnh, dây đai, xích liên kết hoặc giá đỡ bề mặt để gắn toàn bộ mô-đun vào đường ống. Tốc độ âm thanh mà sóng âm truyền đi được xác định bởi vật liệu mà nó đi qua và góc khúc xạ kết quả thay đổi rất nhiều. Vì cả đường ống và nước đều có thể tạo ra góc khúc xạ nên rất khó để định vị đầu dò chính xác.

Ngoài ra, cách định vị đầu dò phù hợp với một chất lỏng có thể không phù hợp với chất lỏng khác do góc khúc xạ thay đổi.
Khi định vị đầu dò chính xác hoàn tất, đầu dò phải được ghép âm học với thành ống bên ngoài bằng mỡ hoặc epoxy. Bề mặt ghép thô có thể khiến đầu dò tách khỏi thành ống, ảnh hưởng đến việc truyền và nhận xung giữa các đầu dò. Đối với các ứng dụng chuyển giao quyền sở hữu, lưu lượng kế siêu âm kẹp không có độ chính xác và độ ổn định cần thiết.

Thông số kỹ thuật của đồng hồ đo lưu lượng nước không xâm lấn

• Đồng hồ đo lưu lượng nước không xâm lấn có thể được chế tạo thành đồng hồ đo lưu lượng nước xâm lấn gắn tường hoặc đồng hồ đo lưu lượng nước loại cầm tay hoặc đồng hồ đo lưu lượng nước cầm tay;
• Lưu lượng nước chảy tới và chảy lui có thể được đo và ghi lại trên dữ liệu bằng đồng hồ đo lưu lượng không xâm lấn.
• Có nhiều giao thức truyền thông khác nhau có sẵn bằng các máy phát lưu lượng kế không xâm lấn, chẳng hạn như 4-20mA, xung, rơle, RS485, Modbus. Lưu lượng kế có thể truyền dữ liệu đến PC hoặc đám mây thông qua giao thức để hiện thực hóa Internet vạn vật. Giao thức truyền thông phù hợp với các điều kiện môi trường khác nhau.

Sau đây là thông tin kỹ thuật về cài đặt MODBUS RS485 của lưu lượng kế siêu âm không xâm lấn: Cài đặt MODBUS RS485>>


• Bộ truyền lưu lượng có bộ ghi dữ liệu tích hợp để lưu dữ liệu đo nước và dữ liệu có thể được xuất sang máy tính. Dữ liệu đường ống kiểm tra có thể được xuất trong quá trình kiểm tra bảo trì. Dữ liệu bao gồm thời gian, tốc độ dòng nước, tổng lưu lượng nước, lưu lượng nước tiến và lùi, và thời gian khoảng cách đo có thể được thiết lập, phù hợp cho công việc kiểm tra đường ống công việc giám sát lưu lượng nước.
• Nhiều cách khác nhau để lắp đặt đầu dò siêu âm dòng chảy không xâm lấn, chẳng hạn như mắt xích, thanh ray căn chỉnh hoặc dây đai. Lưu lượng kế không tiếp xúc để không bị mất áp suất.



Lưu lượng kế siêu âm gắn trên thanh ray căn chỉnh



• Đồng hồ đo lưu lượng nước không xâm lấn có đầu dò kẹp để không gây hư hại cho đường ống nước và không dẫn đến rò rỉ đường ống nước.
• Kích thước đường ống nước từ DN32 đến DN2000, kích thước yêu cầu thông thường là đồng hồ đo lưu lượng nước không xâm lấn 1 inch, 2”, 3” 4 inch, DN100, cảm biến lưu lượng siêu âm 6 inch, đồng hồ đo lưu lượng kẹp 8 inch, 10”, 12 inch hoặc DN300
• Phạm vi tốc độ nước: ±0,01m/s~±12,0m/s

Chúng tôi đính kèm video hướng dẫn cách lắp đặt máy đo lưu lượng siêu âm không xâm lấn >>