Flow meter là gì? 6 loại Flow meter cơ bản

“Flow meter là gì?” là câu hỏi mà chúng tôi nhận được, khá thường xuyên trong thời gian gần đây. Mặc dù Flow meter được chế tạo và đưa vào sử dụng từ rất lâu, trước đây với chức năng đo lường lưu lượng của chất lưu.

Trong bài viết này chúng ta sẽ cùng nhau trả lời cho câu hỏi “Flow meter là gì?”.

Flow meter là gì?

Flow meter là tên tiếng anh của thiết bị đồng hồ đo lưu lượng, chúng bao gồm nhiều chủng loại có cấu tạo khác nhau, sử dụng nhiều nguyên lý đo lường khác nhau. Để thực hiện công việc, đo lưu lượng của dòng chảy chất lưu đi qua thân đồng hồ. Ngoài chức năng đo lưu lượng, một số thiết bị được lắp đặt thêm các cảm biến, để tích hợp thêm một số chức năng đo lường bao gồm đo nhiệt độ, đo áp suất của chất lưu.

Nghĩa của Flow meter:

• “Flow” có nghĩa là lưu lượng hoặc dòng chảy.
• “Meter” có nghĩa là thiết bị đo lường, đồng hồ đo.

Kết hợp lại ta có: Flow meter là đồng hồ đo lưu lượng.

Đồng hồ đo lưu lượng (Flow meter) thực hiện hai phương pháp đo lưu lượng cơ bản:

• Đo lưu lượng thể tích: Đây là phương pháp đo, xác định thể tích chất lưu đi qua thiết bị trên một đơn vị thời gian, đơn vị được sử dụng thường thấy là m³/h, lít/phút, gal/ min,…
• Đo lưu lượng khối lượng: Phương pháp đo xác định khối lượng chất lưu đi qua thiết bị trên một đơn vị thời gian, được vị đo được sử dụng gồm có kg/h, tấn/h, Ib/min,…

Có nhiều loại flow meter khác nhau, việc phân loại thiết bị được căn cứ vào nhiều khía cạnh khác nhau như: Nguyên lý hoạt động, Chức năng đo lường, vật liệu chế tạo cơ bản,… Thường thấy nhất là đồng hồ đo lưu lượng, sẽ được phân loại dựa trên nguyên lý hoạt động.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động cơ bản của flow meter

Việc tìm kiếm câu trả lời cho “Flow meter là gì?”, không đơn giản chỉ dừng lại ở câu trả lời khái quát, để hiểu sâu hơn về Flow meter, thì cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị, làm những thông tin chúng ta cần nắm được.

Cấu tạo

Flow meter có nhiều chủng loại và cấu tạo từ loại sẽ có sự khác biệt nhất định, tuy nhiên các thiết bị này có cấu tạo chung, bao gồm các bộ phận sau:

• Thân: Bộ phận được lắp đặt với đường ống là nơi để lưu chất đi qua, đồng thời nó còn có chức năng liên kết các chi tiết và bộ phận cấu thành khác. Thân của đồng hồ đo lưu lượng thường được chế tạo từ gang, thép không gỉ hoặc thép (dành cho những ứng dụng có áp suất và nhiệt độ cao), thân nhựa (đặc biệt phù hợp cho các loại hóa chất ăn mòn kim loại).
• Bộ phận tương tác với dòng chảy: Bên trong thân của đồng hồ, được thiết lập các bộ phận tương tác với dòng chảy, bộ phận này có chức năng biến đổi tốc độ dòng chảy thành một dạng tín hiệu nào đó, mà cảm biến có thể đọc được. Nó có thể là tốc độ độ quay với đồng hồ tuabin, dòng điện với đồng hồ từ tính, dòng xoáy đối với đồng hồ vortex,…
• Cảm biến: Bộ phận cảm biến tiếp nhận những tín hiệu được phản ứng lại với tốc độ dòng chảy, đến từ bộ phận tương tác dòng chảy. Tín hiệu thu thập được sau đó truyền đến bộ máy, dưới dạng tín hiệu điện hoặc dạng chuyển động cơ khí.
• Bộ phận phân tích: Tín hiệu từ cảm biến, được truyền đến bộ phận phân tích để giải mã, từ đó suy ra giá trị lưu lượng cần đo. Bộ phận phân tích là chip xử lý với những loại đồng hồ đo lưu lượng điện tử, hoặc bộ đếm tốc độ thông qua hệ thống bánh răng cơ khí, đối với đồng hồ đo lưu lượng cơ học.
• Mặt hiển thị: Sau khi giá trị lưu lượng được tính toán từ bộ máy, nó được hiển thị trên mặt đồng hồ.

Nguyên lý hoạt động

Các loại flow meter khác nhau, áp dụng những nguyên lý hoạt động khác nhau, để đo lượng chất lỏng hoặc khí. Dưới đây là mô tả nguyên tắc hoạt động, của một số loại Flow meter phổ biến:

• Electromagnetic Flow Meter: Dựa trên nguyên tắc Faraday, cảm biến tạo ra từ trường điện trong ống, và khi chất lỏng dẫn điện chảy qua, nó tạo ra một dòng điện có thể đo được. Lưu lượng được tính dựa trên dòng điện này.
• Ultrasonic Flow Meter: Sử dụng sóng siêu âm để đo thời gian, mà sóng đi từ bộ phát đến bộ thu và ngược lại, hoặc thời gian mà sóng siêu âm đi qua một khoảng cách cố định trong chất lỏng. Từ đó, tốc độ dòng chất có thể tính toán.
• Vortex Flow Meter: Dựa trên nguyên tắc tạo ra và đếm số lượng xoáy trong dòng chất. Số xoáy tạo ra liên quan đến tốc độ dòng chất, để tính toán lưu lượng.
• Thermal Mass Flow Meter: Sử dụng nguyên lý truyền nhiệt của chân phát nhiệt, vào dòng chảy của chất lưu. Dựa vào thông tin về nhiệt độ mất đi của chân phát nhiệt, lưu lượng chất có thể tính toán.
• Coriolis Flow Meter: Sử dụng hiệu ứng Coriolis để tạo ra dao động, trong ống dẫn chất lưu. Từ thông tin này, lưu lượng có thể được xác định.

6 loại Flow meter cơ bản

Đồng hồ đo lưu lượng (Flow meter) có nhiều biến thể khác nhau, chúng được phát triển từ những loại cơ bản, từ đó mở rộng khả năng ứng dụng, đồng thời giúp tối ưu việc đo lưu lượng cho từng ứng dụng cụ thể.

Dưới đây là 8 loại đồng hồ đo lưu lượng cơ bản, việc tìm hiểu về các loại đồng hồ đo lưu lượng, là cần thiết cho câu hỏi “Flow meter là gì?”.

Mechanical flow meter là gì?

Mechanical flow meter tại Việt Nam được gọi là đồng hồ đo lưu lượng loại cơ học, những thiết bị này cung cấp khả năng đo lưu lượng, mà không cần sử dụng điện thay vào đó, những thiết bị này hoạt động trực tiếp bằng lực của dòng chảy của chất lưu.

Chúng thường được sử dụng để đo lượng của các loại chất lỏng, bằng cách lắp đặt lên đường ống dẫn chất lỏng cần đo. Khi chất lỏng chảy qua, lực đẩy tác động đến bộ phận chuyển động (cánh quạt, bánh xe xoáy nước, bánh răng oval,…) làm chúng có chuyển động quay. Chuyển động này sau đó được truyền đền bộ đếm, qua đó cho ta biết giá trị lưu lượng đo được.

Coriolis flow meter là gì?

Coriolis flow meter được gọi là đồng hồ đo lưu lượng Coriolis, một loại thiết bị đo lượng chất lỏng hoặc khí dựa trên hiệu ứng Coriolis. Hiểu đơn giản là hiện tượng, mà khi một vật thể di chuyển trong một hệ thống quay, nó sẽ có một sự dao động vuông góc, với hướng chuyển động ban đầu của nó. Các bộ đo lưu lượng Coriolis vận dụng hiệu ứng này để đo lượng chất thông qua hệ thống ống.

Và đồng hồ đo lưu lượng loại Coriolis, là một trong 2 loại thiết bị đo lường trực tiếp sử dụng phương pháp đo lưu lượng khối lượng, được đánh giá là có độ chính xác cao hơn. Không giống như thể tích, khối lượng các chất không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như áp suất và nhiệt độ.

Ưu điểm của Coriolis flow meter:

• Đo lưu lượng dòng chảy với độ chính xác cao.
• Khả năng đo lường đồng thời lưu lượng và mật độ của chất.
• Độ tin cậy và ổn định cao, phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp yêu cầu độ chính xác và chất lượng cao.
• Tương đối ít bị ảnh hưởng bởi thay đổi áp suất và nhiệt độ.

Tuy nhiên, Coriolis flow meter có giá thành đắt đỏ và phức tạp hơn, so với những loại đồng hồ đo lưu lượng còn lại, nó được ưu tiên sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao.

Electromagnetic flow meter là gì?

Electromagnetic flow meter được gọi là đồng hồ đo lưu lượng điện từ, loại thiết bị này áp dụng nguyên lý đo lưu lượng, dựa trên định luật Faraday.

Một đặc điểm cần lưu ý, khi lựa chọn sản phẩm đồng hồ đo lưu lượng điện từ đó là, loại đồng hồ đo lưu lượng dạng điện từ, chỉ có thể sử dụng để cho những loại chất lưu có tính dẫn điện.

Thiết bị sẽ tạo ra một vùng từ trường bên trong thân đồng hồ, khi chất lỏng chảy qua vùng từ trường đó, trong dòng chảy sẽ phát sinh dòng điện, điện áp của dòng điện sẽ tỉ lệ thuận với tốc độ của dòng chảy. Điện áp tạo ra được đo bởi các điện cực được đặt trong thành đồng hồ.

Xuất phát từ đặc điểm và nguyên lý cấu tạo, Electromagnetic flow meter phù hợp để đo lưu lượng của những loại chất lưu bao gồm nước, hóa chất, nước thải,…

Ultrasonic flow meter là gì?

Ultrasonic flow meter được gọi là đồng hồ đo lưu lượng dạng siêu âm, thiết bị sử dụng tính chất truyền và phản xạ sóng của sóng siêu âm trong các môi trường khác nhau, để thực hiện việc đo lưu lượng.

Về cơ bản đồng hồ đo lưu lượng dạng siêu âm, sử dụng hai hoặc nhiều đầu thu, phát sóng siêu âm khác nhau, với mục đích tạo ra sóng siêu âm truyền vào trong dòng chảy cần đo. Sóng này sau đó được thu lại thông qua đầu thu sóng, tiếp theo là so sánh sự thay đổi về tần số sóng, giữa đầu thu và đầu phát, từ đó tính toán để đưa ra giá trị lưu lượng của dòng chảy chất lưu.

Vortex flow meter là gì?

Vortex flow meter là đồng hồ đo lưu lượng vortex, hay còn được gọi là đồng hồ đo lưu lượng dạng xoáy. Loại đồng hồ đo này phù hợp để đo lưu lượng cho dòng chảy không chứa tạp chất, phù hợp nhất là các môi trường bao gồm nước sạch, khí nén, hơi nóng,…

Tên gọi đồng hồ đo lưu lượng dạng xoáy, xuất phát từ nguyên lý đo lường của thiết bị, dòng chảy của chất lưu cần đo, khi đi và trong thân đồng hồ, nó gặp một thanh kim loại, được đặt vuông góc với chiều của dòng chảy, khu vực phái sau thanh kim loại này sẽ hình thành các “xoáy”. Vortex flow meter có một bộ phận cảm biến dòng xoáy (hiểu cơ bản là bộ phận đếm những xoáy được tạo ra), tốc độ chảy của chất lưu tỉ lệ thuận với số “xoáy” được phát sinh.

Thermal mass flow meter là gì?

Thermal mass flow meter (TMFM) được gọi là, đồng hồ đo lưu lượng khối lượng dạng nhiệt. Thiết bị sử dụng phương pháp đo lưu lượng khối lượng, mang lại độ chính xác cao trong đo lường.

TMFM thực hiện việc đo lưu lượng, dựa trên nguyên lý truyền nhiệt (khuếch tán nhiệt). Thermal mass flow meter được thiết kế hai chân kim loại, nhúng vào trong chất lưu, một chân có nhiệm vụ phát nhiệt, chân còn lại có chức năng đo nhiệt độ.

Dựa trên nguyên lý truyền nhiệt khi chất lưu, chảy qua nó tiếp xúc với chân phát nhiệt, và lấy đi một nhiệt lượng nhất định. Lượng nhiệt bị mất đi tỉ lệ thuận với tốc độ dòng chảy. Ở đây chân đo nhiệt độ sẽ đo nhiệt của chất lưu, nhằm cung cấp tín hiện về bộ vi điều khiển.

Thermal mass flow meter là giải pháp tối ưu, cho việc đo lưu lượng của các loại chất khí (khí nén, Oxy, Nito, Argon,…).

Ứng dụng của flow meter

Việc đo lưu lượng của các loại chất lưu trong hệ thống, đóng vai trò hết sức quan trọng. Những thông số thu được từ thiết bị flow meter, được sử dụng cho nhiều quy trình khác nhau, tiêu biểu có thể kể đến như: Kiểm soát chất lượng, đánh giá hiệu suất, phối trộn nguyên liệu,…

Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của flow meter:

• Lĩnh vực dầu khí: Trong lĩnh vực dầu khí có nhiều quy trình, cần phải thực hiện công việc đo lường lưu lượng, các công đoạn trong quá trình lọc hóa dầu, việc đo lường lượng dầu trong trao đổi mua bán giữa hai bên,…
• Trong sản xuất công nghiệp: Trong nhiều ngành nghề sản xuất, việc đo lường lưu lượng được thực hiện, với mục đích bảo đảm lượng nguyên liệu được phối trộn đúng tỉ lệ, ngoài ra đo lưu lượng, giúp tính toán đánh giá hiệu suất làm việc của hệ thống, từ đó đưa ra những điều chỉnh cho phù hợp hơn.
• Trong nghiên cứu khoa học: Đồng hồ đo lưu lượng, thường sử dụng để phục vụ mục đích nghiên cứu và tính toán, thông số thu được từ quá trình đo lưu lượng được sử dụng, để làm căn cứ thiết kế những hệ thống giả định, trước khi tiến hành xây dựng hệ thống tổng thể.

Kết luận

Trong bài viết này mình đã đề cập nhiều khía cạnh, liên quan đến flow meter. Hy vọng những thông tin trên đã giúp bạn hiểu rõ hơn về “Flow meter là gì?”.

Nếu bạn có bất cứ câu hỏi nào liên quan đến, đồng hồ đo lưu lượng, VIVA luôn sẵn sàng giải đáp. Ngoài ra chúng tôi rất vui khi nhận được những ý kiến đóng góp liên quan đến bài viết, đến từ quý độc giả.

Cảm ơn bạn đã dành thời gian cho bài viết! Hẹn gặp lại trong những bài viết tiếp theo.