Đồng hồ đo lưu lượng khối lượng khí nén

Đồng hồ đo lưu lượng khối lượng khí nén là gì?

Nói một cách đơn giản, lưu lượng kế khối lượng khí nén là một thiết bị đo trực tiếp "lượng khí nén tính bằng kilogam chảy qua đường ống", với đơn vị đo lưu lượng như kg/giờ, tấn/giờ. Nó không giống như các loại lưu lượng kế xoáy hoặc lưu lượng kế lỗ truyền thống, vốn đo "lưu lượng thể tích" (m³/giờ). Lưu lượng thể tích thay đổi rất nhiều trong hệ thống khí nén - vì thể tích khí nén thay đổi mạnh theo áp suất và nhiệt độ, nhưng khối lượng thì không đổi. Ví dụ, lượng "m³" khí nén tiêu thụ bởi cùng một thiết bị ở các áp suất khác nhau có thể khác nhau nhiều lần, nhưng lượng "kilogam (kg)" (lưu lượng khối lượng) về cơ bản là ổn định. Vì vậy, trong các trường hợp áp suất dao động thường xuyên trong khí nén, việc đo bằng lưu lượng khối lượng phản ánh chính xác mức tiêu thụ và sử dụng năng lượng thực tế.

Tại sao phép đo lưu lượng khí nén của tôi luôn không chính xác?

Những nguyên nhân phổ biến nhất dẫn đến việc đo lường không chính xác hệ thống khí nén như sau: Thứ nhất, đó là sự dao động về áp suất và nhiệt độ. Nhiều hệ thống chỉ lắp đặt đồng hồ đo áp suất ở đầu ra của lưu lượng kế, bỏ qua sự thay đổi mật độ do sự thay đổi áp suất ở phía thượng nguồn, đặc biệt là trong các hệ thống có nhiều máy nén khí được kết nối song song hoặc thường xuyên được nạp và xả tải. Ảnh hưởng của nhiệt độ cũng rất quan trọng, vì các chỉ số đo được ở đường ống trong nhà và ngoài trời có thể chênh lệch hơn 10% giữa mùa hè và mùa đông.

Tiếp theo là hiện tượng nhiễu loạn trong đường ống. Vấn đề phổ biến nhất tại công trường là việc lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng khí nén ngay sau các đoạn cong, van hoặc bộ giảm áp. Sau khi đi qua các bộ phận này, không khí sẽ tạo ra các xoáy mạnh, đòi hỏi một đoạn ống thẳng đủ dài (thường cần gấp 10 lần đường kính ống phía thượng nguồn và gấp 5 lần đường kính ống phía hạ nguồn) để khôi phục dòng chảy trơn tru. Nhiều nhà máy lắp đặt cảm biến lưu lượng khí trong vòng vài mét tính từ đầu ra của máy nén khí để tiết kiệm thời gian, nhưng các chỉ số đo lại thay đổi đột ngột.
Hơn nữa, còn có nước ngưng tụ và sương dầu. Khí nén chắc chắn mang theo dầu và nước, và nếu những tạp chất này bám vào cảm biến, đặc biệt là đầu dò của lưu lượng kế nhiệt, chúng sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến đặc tính tản nhiệt, dẫn đến sai lệch kết quả đo hoặc thậm chí hư hỏng. Nhiều nơi chỉ lắp đặt bộ lọc trong đường ống chính, bỏ qua việc lọc thứ cấp trước các nhánh hoặc thiết bị.

Làm thế nào để chọn đúng loại lưu lượng kế khí nén?

Phạm vi lưu lượng khí nén và kích thước đường ống, nhiệt độ và áp suất hoạt động.

Việc lựa chọn trước tiên đòi hỏi phải cung cấp đường kính ống và phạm vi lưu lượng. Phạm vi lưu lượng cần có ba giá trị: tối thiểu, thông thường và tối đa, đặc biệt là lưu lượng tối thiểu - nhiều cảm biến lưu lượng khí nén gặp phải sự giảm mạnh độ chính xác ở lưu lượng thấp. Thứ hai, áp suất và nhiệt độ làm việc không chỉ cần được xem xét dựa trên các giá trị thông thường, mà còn cả các điều kiện làm việc khắc nghiệt.

Chất lượng không khí thường bị bỏ qua.

Để làm rõ điểm sương áp suất và hàm lượng dầu trong hệ thống, hầu hết các lưu lượng kế có thể xử lý không khí dưới tiêu chuẩn ISO 8573-1 Loại 2 (điểm sương áp suất -40 °C, hàm lượng dầu ≤ 0,1 mg/m³); Nếu độ ẩm hoặc hàm lượng dầu cao hơn, cần phải chọn cảm biến lưu lượng không khí có thiết kế chống ô nhiễm.

Hệ thống khí nén kỹ thuật số với đầu ra tương tự hoặc giao tiếp kỹ thuật số.

Tín hiệu đầu ra được xác định theo hệ thống điều khiển: đầu ra analog 4-20mA là phổ biến nhất, Modbus RTU phù hợp cho việc thu thập dữ liệu, và HART thuận tiện cho việc gỡ lỗi tại chỗ. Độ chính xác không cần phải được theo đuổi một cách mù quáng - đối với việc giám sát mức tiêu thụ năng lượng, độ lặp lại ± 1,5% thường thực tế hơn độ chính xác ± 1%.

Lưu lượng kế nhiệt dùng để đo lưu lượng khối lượng khí nén.

Lưu lượng kế khối nhiệt cho khí nén

Nguyên tắc

Lưu lượng kế khối nhiệt đặc biệt thích hợp cho khí nén vì chúng đo trực tiếp tốc độ lưu lượng khối. Nguyên lý rất đơn giản: có hai cảm biến nhiệt độ trên đầu dò, một cảm biến được đốt nóng và cảm biến còn lại cảm nhận nhiệt độ của luồng khí. Khi không khí đi qua, nó mang theo nhiệt, và tốc độ lưu lượng càng lớn thì sự tản nhiệt càng nhanh. Tốc độ lưu lượng khối có thể được tính toán bằng cách thay đổi công suất đốt nóng.

Thuận lợi

Ưu điểm lớn nhất của nó là không cần bù áp suất và nhiệt độ (trong trường hợp áp suất tương đối ổn định), và cực kỳ nhạy với lưu lượng thấp, tỷ lệ điều chỉnh có thể đạt tới 100:1, thu được tốc độ gió nhẹ 0,1 mét/giây, rất có lợi cho việc phát hiện rò rỉ. Nhưng nó thực sự khá nhạy cảm - dễ bị ảnh hưởng bởi nước, dầu và bụi. Nếu chất lượng không khí kém, đầu dò dễ bị bám bẩn và cần được làm sạch hoặc thậm chí thay thế thường xuyên. Ngoài ra, nó có yêu cầu lắp đặt cao và sai số đáng kể khi đoạn ống thẳng không đủ.

Loại không khí nào phù hợp cho lưu lượng kế khối lượng nhiệt?

Do đó, lưu lượng kế khối nhiệt thích hợp cho các hệ thống khí nén khô, sạch và ổn định áp suất, chẳng hạn như nguồn khí sạch trong các nhà máy điện tử và dược phẩm. Tuy nhiên, nó không thích hợp cho môi trường ẩm ướt và nhiều dầu mỡ với sự biến động áp suất mạnh, chẳng hạn như các trạm nén khí cũ hoặc hệ thống bôi trơn bằng dầu.

Lưu lượng kế xoáy có bù nhiệt độ và áp suất là một phương pháp thực tiễn trong đo khối lượng khí nén.

Lưu lượng kế xoáy có bù nhiệt độ và áp suất

Nguyên tắc

Nguyên lý của nó là "xoáy số" - khi luồng không khí đi qua đầu dò, một cột xoáy được tạo ra, và tần số tỷ lệ thuận với vận tốc dòng chảy. Nhưng điều được đo là lưu lượng thể tích trong điều kiện hoạt động, trong khi thể tích khí nén thay đổi đáng kể theo áp suất và nhiệt độ. Do đó, cốt lõi nằm ở sự bù trừ: cảm biến lưu lượng xoáy cần thu thập tín hiệu áp suất và nhiệt độ trong thời gian thực, chuyển đổi lưu lượng hoạt động thành lưu lượng tiêu chuẩn (Nm³/h) hoặc lưu lượng khối lượng (kg/h), và dữ liệu thu được mới có ý nghĩa.

Thuận lợi

Ưu điểm rất rõ ràng: so với loại lưu lượng kế khối nhiệt, nó có khả năng chống bụi bẩn tốt hơn và ít nhạy cảm hơn với sương dầu và nước ngưng tụ thường gặp trong khí nén; không có bộ phận chuyển động, ổn định và bền bỉ; và hiệu quả chi phí vượt trội ở lưu lượng trung bình đến cao.

Nhược điểm

Nhược điểm cũng rất rõ ràng: sợ lưu lượng thấp, độ chính xác thường giảm hoặc thậm chí không thể đo được khi lưu lượng dưới 2-3 m/s, gây khó khăn trong việc phát hiện các rò rỉ nhỏ; cũng sợ rung động đường ống. Nếu tần số rung động gần với tần số xoáy, nó sẽ gây nhiễu.

Do đó, thiết bị này thích hợp để lắp đặt trong các đường ống chính, với áp suất ổn định và lưu lượng từ trung bình đến cao, chẳng hạn như tại đầu ra của các trạm nén khí và đường ống chính trong xưởng, để tính toán tổng năng lượng một cách đáng tin cậy. Nó cung cấp dữ liệu được bù trừ, ổn định và có thể so sánh được, trở thành lựa chọn kinh tế cho việc đo lường hệ thống.

Lưu lượng kế khối dạng chèn hay dạng thẳng hàng?

Đồng hồ đo lưu lượng khối khí nén kiểu lắp đặt trực tiếp hay kiểu chèn?

Phương pháp này chủ yếu tập trung vào việc giám sát kích thước đường ống và ngân sách. Chi phí lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng khối khí kiểu chèn thấp, không cần dừng sản xuất và cắt đường ống. Một nhóm có thể lắp đặt trong vòng hai giờ, rất phù hợp cho việc cải tạo các đường ống có đường kính lớn từ DN80 trở lên. Tuy nhiên, độ chính xác của đồng hồ đo lưu lượng xoáy kiểu chèn thường chỉ khoảng ± 2% và bị ảnh hưởng rất nhiều bởi sự phân bố vận tốc dòng chảy. Tin tốt là đồng hồ đo lưu lượng khối nhiệt kiểu chèn và đồng hồ đo lưu lượng khối nhiệt kiểu nội tuyến có cùng độ chính xác.

Loại lắp đặt trực tiếp có độ chính xác cao hơn (lên đến ± 1%) và độ ổn định tốt, nhưng đắt tiền, khó lắp đặt và cần phải cắt đường ống. Loại này phù hợp cho các dự án mới hoặc các trường hợp yêu cầu độ chính xác đo cao khi lắp đặt lưu lượng kế xoáy (như thanh toán thương mại). Nguyên tắc đơn giản: Đối với đường kính DN200 trở xuống, nên chọn loại lắp đặt trong đoạn ống, trong khi đối với đường kính DN300 trở lên, loại lắp đặt gián tiếp có hiệu quả chi phí cao hơn.

Nếu không có đủ đoạn ống thẳng để đo lưu lượng khối lượng khí nén thì sao?

Nếu không có đủ các đoạn ống thẳng tại công trường (ví dụ như không gian hạn chế trong phòng máy tính), có một số giải pháp thay thế: thứ nhất, lắp đặt bộ chỉnh lưu đường ống để phân tán dòng xoáy và giảm yêu cầu về các đoạn ống thẳng từ 10D xuống 5D; thứ hai, di chuyển lưu lượng kế xuống phía hạ lưu, ngay cả khi sử dụng đường ống dài vài chục mét, số liệu đo sẽ ổn định hơn nhiều.

Đơn vị đo lưu lượng khí nén

Việc chuyển đổi đơn vị là điều dễ gây nhầm lẫn nhất. Nm³/h là lưu lượng tiêu chuẩn (0°C, 1 atmosphere), m³/h là lưu lượng hoạt động (ở nhiệt độ và áp suất thực tế), và SCFM là đơn vị tiêu chuẩn Mỹ tính bằng feet khối mỗi phút (21°C, 1 atmosphere). Các hợp đồng khí nén thường được thanh toán bằng Nm³/h, nhưng lưu lượng kế lại xuất ra kg/h hoặc m³/h thực tế, cần phải chuyển đổi dựa trên áp suất và nhiệt độ thực tế. Một cách tiếp cận đáng tin cậy là để lưu lượng kế trực tiếp xuất ra Nm³/h kèm theo bù trừ để tránh sai sót trong tính toán sau này.

Tóm lại, việc đo lưu lượng khối lượng khí nén không phải là vấn đề có thể giải quyết bằng cách mua một thiết bị có độ chính xác cao. Đó là một hệ thống kỹ thuật, từ khâu lựa chọn, lắp đặt đến bảo trì, mỗi khâu đều có thể gây ra sai sót. Hiểu rõ nguyên lý, nhận biết điều kiện hoạt động và tiêu chuẩn hóa việc lắp đặt quan trọng hơn việc chỉ theo đuổi độ chính xác của thiết bị. Tại hiện trường, một thiết bị có độ chính xác trung bình được lắp đặt đúng cách thường đáng tin cậy hơn nhiều so với một thiết bị đo lưu lượng khối lượng khí có độ chính xác cao được lắp đặt ngẫu nhiên.
Hãy liên hệ sales@silveinstruments.com để lựa chọn một thiết bị đo lưu lượng khối khí nén phù hợp và tiết kiệm chi phí cho nhu cầu của bạn.