Đồng hồ đo lưu lượng vortex

Cập nhật lần cuối ngày 15/03/2023 lúc 10:26 chiều

Đối với nhiều hệ thống công nghiệp sản xuất, có liên quan đến các loại chất lưu, việc kiểm soát và giám sát được lưu lượng của dòng chảy làm việc bên trong đường ống, là rất quan trọng để làm được điều này, chúng ta cần đến những thiết bị được thiết kế đặc biệt, một số đó là đồng hồ đo lưu lượng vortex.

Loại máy đo lưu lượng, được biết đến với khả năng đo lưu lượng có độ chính xác cao, hoạt động ổn định và bền bỉ trong nhiều điều kiện làm việc khác nhau.

Ở bài viết này chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu các kiến thức liên quan đến thức như: Cách làm việc, cấu tạo của thiết bị, những ưu điểm của loại máy đo áp suất này,… Để từ đó bạn đọc có thể có thêm cho mình những kiến thức hữu ích, và ứng dụng những kiến thức này, để giải quyết những vấn đề liên quan đến việc đo lường lưu lượng.

Giới thiệu thiết bị đồng hồ đo lưu lượng vortex

Đồng hồ đo lưu lượng vortex, hay còn được gọi là đồng hồ đo lưu lượng xoáy, tên tiếng anh là Vortex flow meter, là loại máy đo lưu lượng hoạt động nhờ vào nguyên lý liên quan đến dòng xoáy, của Theodore von Kármán (một nhà khoa học chuyên ngành khí động lực học).

Thiết bị này hoạt động bằng cách cảm biến các dòng xoáy, của dòng chảy được tạo ra phía sau một thanh chắn, được bố trí bên trong đường ống (bộ phận thân đồng hồ). Tần số xuất hiện của các dòng xoáy tỉ lệ thuận, với tốc độ của dòng chảy lưu chất.

Đồng hồ đo lưu lượng vortex được cung cấp đa dạng chủng loại, sử đa dạng này được thể hiện qua cách thức lắp đặt, vật liệu chế tạo, cấu tạo chi tiết,…

Với cấu tạo và nguyên lý làm việc, loại máy đo lưu lượng này mang lại chức năng đo lưu lượng dòng chảy, của các loại lưu chất ở trạng thái lỏng và trạng thái khí, với độ ổn định và độ chính xác cao.

Sự hình thành và phát triển của đồng hồ đo lưu lượng vortex

Đồng hồ đo lưu lượng vortex là một loại đồng hồ đo lưu lượng, được sử dụng để đo tốc độ dòng chảy của chất lỏng, hoặc khí trong các ứng dụng công nghiệp. Hoạt động dựa trên nguyên tắc của đường xoáy von Kármán, và được phát minh lần đầu tiên vào những năm 1970. Dưới đây là lịch sử ngắn gọn về sự phát triển của đồng hồ đo lưu lượng dòng xoáy:

1911: Đường xoáy von Kármán được phát hiện bởi nhà vật lý học người Hungary, Theodore von Kármán. Ông quan sát thấy rằng khi một chất lỏng chảy qua một vật thể vô tội vạ, chẳng hạn như một hình trụ, các xoáy luân phiên chảy ra ở hai bên của vật thể, tạo ra một mô hình tuần hoàn các xoáy được gọi là đường xoáy von Kármán.

1969: Một kỹ sư người Nhật tên là Kuroda đã phát minh ra nguyên mẫu đầu tiên của đồng hồ đo lưu lượng dòng xoáy, mà ông gọi là “đồng hồ đo lưu lượng dòng xoáy Kuroda”. Thiết bị đó bao gồm một ống dẫn, đóng vai trò là thân đồng hồ, một thanh chắn tạo dòng xoáy và hai đầu cảm biến áp suất, được đặt ở trước và sau thanh chắn, để đo áp suất chênh lệch.

1972: Đồng hồ đo lưu lượng vortex thương mại đầu tiên được giới thiệu bởi công ty Nhật Bản Yokogawa, với tên gọi “Lưu lượng kế dòng xoáy”. Nó sử dụng nguyên tắc tương tự như nguyên mẫu của Kuroda, nhưng có thêm những cải tiến về độ chính xác.

Những năm 1980-1990: Đồng hồ đo lưu lượng dòng xoáy được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp do độ chính xác, độ tin cậy và yêu cầu bảo trì thấp.

Ngày nay, đồng hồ đo lưu lượng dòng xoáy tiếp tục là lựa chọn phổ biến để đo tốc độ dòng chảy của chất lỏng và khí trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm dầu khí, xử lý hóa chất, xử lý nước và nước thải, chế biến thực phẩm và đồ uống.

Thông số kỹ thuật cơ bản của đồng hồ đo lưu lượng vortex

Đối với các loại thiết bị đo lường được sử dụng trong công nghiệp, thông số kỹ thuật được coi là thước đo đánh giá sự tương thích giữa thiết bị đối với hệ thống làm việc. Trong thực tế đồng hồ đo lưu lượng vortex có rất nhiều chủng loại, được sản xuất bởi nhiều đơn vị khác nhau, vì thế đồng hồ sẽ có những khác biệt về thông số kỹ thuật chi tiết.

Dưới đây là một số thông số kỹ thuật của đồng hồ đo lưu lượng dòng xoáy điển hình:

• Phạm vi đo lưu lượng: 0.4 ~ 100 lít/ phút, 0.5 ~ 1000 m³/h,…
• Kích thước thân đồng hồ: Từ 15 mm đến 700 mm
• Dung sai đo lường: 0.75%, 1.0%,…
• Xếp hạng áp suất làm việc: 10bar, 16bar, 20bar,…
• Phạm vi nhiệt độ làm việc: -70℃ đến 390℃
• Ứng dụng cho các loại lưu chất: Nước, xăng dầu, khí,…
• Nguồn điện vận hành thiết bị: DC 24V hoặc AC 220V
• Kiểu lắp đặt: Lắp bích, lắp ren, lắp clamp
• Nguồn gốc xuất xứ: Korea, Taiwan, EU, China,…
• Chế độ bảo hành: 12 hoặc 18 tháng (phụ thuộc vào sản phẩm).
• 

Đồng hồ đo lưu lượng vortex có cấu tạo như thế nào?

Đồng hồ đo lưu lượng vortex là loại máy đo lưu lượng, hoạt động nhờ vào các cảm biến đặc biệt, được đặt ở vị trí thân đồng đồng hồ, thông quan bộ vi xử lý để tính toán đánh giá lưu lượng của dòng chảy lưu chất, sau đó hiển thị giá trị đo được lên màn hình.

Thiết bị được cấu thành từ nhiều chi tiết cơ khí, kết hợp với các loại linh kiện điện tử, những chi tiết và linh kiện này, liên kết với nhau tạo thành 5 bộ phận chính bao gồm: Thân đồng hồ đo, bộ phận cảm biến, bộ phận khuếch đại tín hiệu, bộ xử lý tín hiệu, màn hình hiển thị.

• Thân đồng hồ: Bộ phận thân được chế tạo dưới dạng một đoạn đường ống thông thường, với hai đầu được thiết kế các kiểu kết nối như (nối bích, nối ren, nối clamp). Được chế tạo từ kim loại, thường thấy là inox.
• Bên trong đường ống được đặt một thanh chắn, có tác dụng tạo ra các xoáy chất lỏng khi mày lưu chất đi qua đây.
• Cảm biến áp suất: Bộ phận này có nhiệm vụ cảm biến các thay đổi về giá trị của áp suất bên trong thân đồng hồ đo (sự biến đổi về áp suất này phát sinh do xuất hiện các dòng xoáy).
• Bộ khuếch đại tín hiệu: Tại đây tín hiệu thay đổi áp suất được kết hợp với năng lượng điện của nguồn cấp, được tiếp nhận và khuếch đại về giá trị sau đó được truyền đến bộ vi xử lý.
• Bộ xử lý tín hiệu: Sau khi tiếp nhận tín hiệu từ bộ khuếch đại, bộ phận này được lập trình sẵn các phương trình sẵn các phương trình tính toán, dựa trên thiết kế của nhà sản xuất, sẽ tính toán và cho ra các giá trị lưu lượng phù hợp.
• Màn hình: Bộ phận này có nhiệm vụ hiển thị giá lưu lượng của dòng chảy chất lưu, mà bộ vi xử lý tính toán được, và một số thông số khác như nhiệt độ hoặc áp suất (đây là một số tính năng kèm theo của sản phẩm).

Cách thức làm việc của đồng hồ đo lưu lượng vortex

Đồng hồ đo lưu lượng vortex đo lưu lượng dòng chảy của chất lỏng hoặc khí, bằng cách phát hiện tần suất phát sinh của các dòng xoáy, thoát ra phía sau bộ phận thanh chắn, được đặt trong đường dẫn dòng chảy.

Hoạt động đo lượng cụ thể của thiết bị diễn ra như sau:

• Dòng chảy của chất lưu khi đi vào thân đồng hồ, gặp phải bộ phận “thanh chắn” được chế tạo với biên dạng đặc biệt và đặt vuông góc, so với phương của của dòng chảy, sẽ phát sinh các dòng xoáy bên trong thân đồng hồ. Tần số phát sinh dòng xoáy sẽ tỷ lệ thuận với tốc độ dòng chảy.
• Các dòng xoáy sau khi được phát sinh phía sau “thanh chắn”, sẽ tạo ra các biến động về áp suất theo tính chu kỳ lặp lại, bên trong dòng chảy của chất lưu. Những dao động áp suất này tạo ra các vùng áp suất cao và thấp xen kẽ, có thể được phát hiện bằng cảm biến áp suất.
• Các dao động áp suất được phát hiện bởi một cảm biến áp điện, giúp chuyển đổi tín hiệu áp suất thành tín hiệu điện.
• Các tín hiệu điện được xử lý bởi một bộ xử lý tín hiệu, xác định tần số của các xoáy và tính toán tốc độ dòng chảy, dựa trên các thông số hiệu chuẩn trước đó bao gồm độ nhớt của chất lỏng, tiết diện của thân đồng hồ, nhiệt độ và áp suất của chất lỏng,…
• Bộ xử lý tín hiệu xuất dữ liệu tốc độ dòng chảy, dữ liệu này có thể được hiển thị trên màn hình cục bộ hoặc được truyền tới hệ thống điều khiển để phân tích thêm.
• Tần số của các xoáy tỷ lệ thuận với vận tốc của dòng chất lỏng hoặc chất khí. Do đó, bằng cách phát hiện tần số của các xoáy, đồng hồ đo lưu lượng xoáy có thể đo chính xác tốc độ dòng chảy của chất lỏng hoặc khí chảy qua đường ống hoặc ống dẫn.

Tại sao nên sử dụng đồng hồ đo lưu lượng vortex?

Có nhiều lý do để sử dụng đồng hồ đo lưu lượng xoáy, trong quá trình đo lường lưu lượng chất lỏng, khí và hơi nước trong các ứng dụng công nghiệp và xây dựng. Sau đây là một số lý do quan trọng để sử dụng đồng hồ đo lưu lượng xoáy.

Độ chính xác cao

Thiết bị cung cấp đến người dùng khả năng đo lưu lượng với độ chính xác cao, với phạm vị sai số trong khoảng từ 0.5 đến 1% (với những thiết bị chất lượng cao), và từ 0.75 đến 2% (với những thiết bị có giá thành rẻ hơn, phù hợp cho những hệ thống không yêu cầu độ chính xác quá lớn). Ngoài ra độ chính xác trong đo lường của đồng hồ đo lưu lượng vortex, còn ảnh hưởng bởi một vài tính chất của chất lỏng như: Độ nhớt, tốc độ dòng chảy, áp suất làm việc,… Nhìn chúng sản phẩm đáp ứng tốt được yêu cầu về độ chính xác, của hầu hết hệ thống công nghiệp hiện tại.

Phù hợp với nhiều loại lưu chất khác nhau

Khác với đồng hồ đo lưu lượng điện từ, chỉ có thể sử dụng để đo lưu lượng của những loại chất lưu có tính chất dẫn điện, mày đo áp suất vortex mang lại khả năng ứng dụng phổ biến hơn khi có thể sử dụng, đối với những loại chất chất lưu không có khả năng dẫn điện.

Khả năng kết nối với trung tâm điều khiển

Bộ phận mạch điện tử, ngoài tác dụng phân tích và tính toàn số liệu, bộ phận này được thiết kế các đầu đấu nối dây tín hiệu, nhằm truyền tải thông tin, ta có thể đấu nối dây tín hiệu này đến hệ thống máy tính, cho phép chúng ta có thể giám sát hoạt động của hệ thống từ xa, hoặc sử dụng tín hiệu này như một dòng điều khiển, để cấp đến các thiết bị điều tiết khác, qua đó nâng cao khả năng làm việc tự động của hệ thống.

Tiết kiệm năng lượng

Đồng hồ đo lưu lượng vortex, có thể được coi là tiết kiệm năng lượng điện, vì nó không cần sử dụng nguồn điện liên tục để hoạt động. Thiết bị này chỉ cần một nguồn điện nhỏ, để cung cấp cho cảm biến đo lưu lượng, tuy nhiên nó có thể hoạt động độc lập mà không cần nguồn điện, đặc biệt là khi sử dụng trong các ứng dụng lưu lượng chất lỏng.

Ngoài ra, vortex flow meter cũng tiết kiệm năng lượng, bằng cách giảm thiểu lực cản trong ống dẫn. Với thiết kế của nó, đồng hồ đo lưu lượng xoáy không yêu cầu, phải có bất kỳ bộ phận chuyển động nào trong quá trình đo lưu lượng. Điều này giúp giảm lực cản và mất áp suất trong ống dẫn, giúp tiết kiệm năng lượng của dòng chảy, so với loại lưu lượng kế tuabin.

Do đó, sử dụng thiết bị này giúp tiết kiệm năng lượng điện trong quá trình đo lưu lượng, và là một lựa chọn tốt cho các ứng dụng yêu cầu sự tiết kiệm năng lượng và tài nguyên.

Một số hạn chế của đồng hồ đo lưu lượng vortex

Mặc dù thiết bị được sử dụng rất rộng rãi, có nhiều ưu điểm và trong nhiều trường hợp, là sự lựa chọn tối ưu nhất trong việc đo lường lưu lượng. Tuy nhiên chúng cũng không thể tránh khỏi, một số hạn chế nhất định, từ vị trí là một nhà cung cấp sản phẩm, chúng tôi luôn đưa ra các góc nhìn đa chiều về sản phẩm, để khách hàng cân nhắc và có được sự lựa chọn phù hợp nhất với hệ thống của mình.

Thiết bị lưu lượng kế vortex còn tồn tại một số hạn chế sau:

• Sản phẩm có chi phí đầu tư ban đầu tương đối cao, nếu so sánh với những máy đo lưu lượng cơ học
• Hạn chế sử dụng cho những hệ thống có chế độ dòng chảy không liên tục, với những dòng chảy này các dòng xoáy tạo ra thường mất ổn định, ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác trong đo lường.
• Hạn chế sử dụng để đo lưu lượng khí có áp suất thấp, với dòng chảy của khí có áp suất thấp thường không đủ mật độ để tạo ra dòng xoáy có áp suất chênh lệch đủ lớn, để bộ phận cảm biến có thể tiếp nhận được.
• Hạn chế sử dụng cho những loại lưu chất có xu hướng kết tủa, vì sau một thời gian làm việc nhất định, lượng kết tủa sẽ bám vào bộ phận cảm biến, và vô hiệu hóa chức năng của bộ phận này.

Ứng dụng thực tiễn của đồng hồ đo lưu lượng vortex

Đồng hồ đo lưu lượng vortex là một loại máy đo lưu lượng, được biết với những đặc điểm nổi trội như: Phạm vi đo lưu lượng rộng, độ bền và độ ổn định cao, có khả năng tương thích với nhiều loại chất lưu, dung sai đo lường chỉ dao động từ 0.75% đến 2%,…

Nhưng đặc điểm trên kết hợp với yêu cầu đặt ra đối với việc kiểm soát, giám sát lưu lượng của dòng chảy các loại chất lưu, làm việc trong nhiều hệ thống công nghiệp.

Ta có thể thấy thiết bị có khả năng đáp ứng được yêu cầu làm việc, của nhiều hệ đường ống ứng dụng trong thực tiễn. Sau đây là một số ví dụ cho thấy khả năng ứng dụng của đồng hồ đo lưu lượng vortex:

• Trong ngành dầu khí: Thiết bị này có thể được sử dụng để kiểm tra lưu lượng của cả khí đốt, dầu và dầu thô, thường thấy trong các nhà máy lọc dầu, các giàn khoan trên biển.
• Trong nông nghiệp: Việc sử dụng thiết bị cho phép người dùng kiểm soát tốt hơn, quá trình cung cấp nước cho các hoạt động nuôi trồng và sản xuất nông nghiệp.
• Trong công nghiệp: Thiết bị được sử dụng để đo nhiều loại lưu chất công công nghiệp khác nhau, trong đó có lưu lượng của khí nén, nước, hóa chất…

Khuyến nghị lắp đặt

Để đồng hồ đo lưu lượng vortex đạt được hiệu quả tốt nhất trong đo lường, ngoài việc lựa chọn được các sản phẩm phù hợp với hệ thống, các lắp đặt hay nói cách khác là việc lựa chọn vị trí lắp đặt phù hợp cũng vô cùng quan trọng.

Không giống như việc đo áp suất và nhiệt độ bên trong hệ thống làm việc, các phương pháp đo lưu lượng, được áp dụng trên lưu lượng kế phức tạp hơn và chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố tác động hơn. Chính vì điều này để thiết bị có thể hoạt động một cách hiệu quả nhất, ta cần tuân thủ theo quy cách lắp đặt được khuyến cáo bởi nhà sản xuất như sau:

• Ước lượng dải lưu lượng làm việc của hệ thống để lựa chọn thiết bị phù hợp, quy trình này có thể được thực hiện thông qua dụng cụ “kẹp siêu âm”.
• Vị trí lắp đặt thiết bị nên là những đoạn đường ống thắng, có chế độ dòng chảy ổn định, không lắp đặt ở những vị trí gần các đoạn gấp khúc, để tránh làm thay đổi chế độ dòng chảy của lưu chất, gây ra sai số trong đo lường.
• Không lắp đặt thiết bị ngay sau các vị trí đường ống có sự thay đổi về kích thước đường kính.

Hỗ trợ tư vấn về đồng hồ đo lưu lượng vortex

Đồng hồ đo lưu lượng vortex được biết đến là loại máy đo lưu lượng hiện đại, được tích hợp nhiều tính năng đo lường khác nhau. Để có thể lựa chọn được những sản phẩm phù hợp, quý khách hàng có thể căn cứ vào, các thông số kỹ thuật kết hợp với điều kiện làm việc thức tiễn của hệ thống.

Nếu như bạn vẫn gặp khó khăn trong việc quyết định lựa chọn thiết bị nào, cho dự án của mình có thể liên hệ trực tiếp với chúng tôi, đội ngũ kỹ thuật viên luôn sẵn sàng cung cấp đến bạn những sản phẩm phù hợp, đáp ứng đầy đủ tính năng và yêu cầu kỹ thuật của hệ thống đặt ra.

Với tư cách là một đơn vị có kinh nghiệm lâu năm, làm việc trong lĩnh vực phân phối các thiết bị công nghiệp. Chúng tôi chú trọng đến yếu tố chất lượng, của sản phẩm đồng hồ đo lưu lượng vortex, đến với VIVA chúng tôi cam kết hàng chính hãng 100%, cùng với đó là chính sách bảo hành lâu dài, nhằm tạo dựng lòng tin với phương châm hợp tác lâu dài.

Xem thêm sản phẩm đồng hồ đo lưu lượng tuabin.