Cảm biến lưu lượng

1. Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
Trường ĐH Bách Khoa
Khoa kỹ thuật Địa chất và Dầu khí
BÀI THUYẾT TRÌNH
CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
GVHD
Nhóm
: Phùng Trí Công
: Nguyễn Xuân Trực
Lý Đặng Thái Thịnh
Trương Minh Tâm
- 1513804
- 1513253
- 1512936
1

2.  CẢM BIẾN ĐO LƯU LƯỢNG THỂ TÍCH
 Đo lưu lượng theo nguyên lý chênh áp
 Đo lưu lượng theo nguyên lý vortex
 Đo lưu lượng theo nguyên lý điện từ
 Đo lưu lưu lượng theo nguyên lý chiếm chổ
 Đo lưu lượng theo nguyên lý turbine
 CẢM BIẾN ĐO LƯU LƯỢNG KHỐI LƯỢNG
 Đo lưu lượng theo nguyên lý gia nhiệt
 Đo lưu lượng theo nguyên lý Coriolis
2

3. ĐO LƯU LƯỢNG THỂ TÍCH
(VOLUMETRIC FLOW-RATE)
3

4. 1. Đo lưu lượng theo nguyên lý CHÊNH ÁP
NGUYÊN LÝ VÀ CẤU TẠO
 Là phương pháp phổ biến để đo lưu lượng của chất lỏng, khí
và hơi dựa vào nguyên tắc thay đổi áp suất qua ống hẹp
 Thiết bị có thể đo chênh lệch áp suất: ống venturi
4

5. 1. Đo lưu lượng theo nguyên lý CHÊNH ÁP
CÔNG THỨC TÍNH
 Phương trình bernoulli và bảo toàn khối lượng cho đường
ống nằm ngang như hình:
5
𝑃1 − 𝑃2
𝜌
=
𝑣1
2
− 𝑣2
2
2
𝑣1𝐴1𝜌 = 𝑣2𝐴2𝜌

6. 1. Đo lưu lượng theo nguyên lý CHÊNH ÁP
 Ta có lưu lượng chất lỏng là:
6
𝑄 = 𝑣1𝐴 =
𝐴2
1 −
𝐴2
𝐴1
2
2 𝑃2 − 𝑃1
𝜌

7. 1. Đo lưu lượng theo nguyên lý CHÊNH ÁP
Ưu ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM
 Ưu điểm: là phương pháp đơn giản, độ tin cậy cao, không có
tiếng ồn, đo được được ở bất kì môi trường , nhiệt độ, áp
suất nào, tự làm sạch
 Nhược điểm: Vùng đo hạn chế do vùng lưu lượng tỉ lệ với
căn bậc hai hiệu áp, gây sụt áp , không nên ứng dụng đo
dòng chảy thẳng đứng
7

8. 2. Đo lưu lượng theo nguyên lý Vortex
8
Cảm biến lưu lượng đo bằng sự chênh lệch áp suất

9. 2. Đo lưu lượng theo nguyên lý Vortex
NGUYÊN Lý VÀ CẤU TẠO
 Tốc độ tạo xoáy trong dòng chất lỏng tăng lên khi lưu lượng
tăng. Cảm biến tạo ra để hoạt động với chất lỏng, khí hoặc
hơi.
 Cấu tạo gồm 3 phần :
1. Thân gián đoạn dòng chảy
2. Một cảm biến bị làm rung bời dòng xoáy
3. Một bổ chuyển đổi và truyền tín hiệu hơn 9

10. 2. Đo lưu lượng theo nguyên lý Vortex
10
Cấu tạo của thiết bị tạo độ xoáy

11. 2. Đo lưu lượng theo nguyên lý Vortex
Ưu ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM
 Ưu điểm: kinh tế ít và có độ tin cậy cao. Không bị ảnh hưởng
bởi sự dơ bẩn, hay sự hư hỏng nhẹ do vật cản. Đo được ở
bất kì nhiệt độ nào
 Nhược điểm: không thể đo được những chất có độ nhớt lớn
11

12. 2. Đo lưu lượng theo nguyên lý Vortex
12
Cảm biến đo lưu lượng bằng cách tạo độ xoáy

13. 3. Đo lưu lượng theo nguyên lý điện từ
 Nguyên lý: tương tự với máy phát điện, khi vật dẫn điện đi
qua từ trường, một điện áp sẽ được tạo ra. Điện áp tạo ra sẽ
đo bởi các điện cực cảm biến lắp trên thành ống. Các cảm
biến chuyển đổi điện áp này thành tín hiệu ngõ ra tỷ lệ thuận
với lưu lượng thể tích.
13

14. 3. Đo lưu lượng theo nguyên lý điện từ
14
 Một cảm biến lưu lượng kiểu
từ trường chỉ làm việc chính
xác khi điện áp được tạo ra
đủ lớn để có thể đo được.
Cảm biến sẽ được hiệu
chuẩn để phù hợp với vật liệu
dẫn điện cần đo.

15. 3. Đo lưu lượng theo nguyên lý điện từ
 Ưu điểm: sử dụng với các chất ăn mòn, chất lỏng dạng vữa,
với các vật liệu nhớt (có tính dẫn điện phù hợp) và ít nhạy
cảm với nhiệt độ
 nhược điểm: không dung được cho các chất lỏng dẫn điện
kém như nước cất, hydrocacbon,…
15

16. 4. Đo lưu lưu lượng theo nguyên lý chiếm chổ
 Nguyên lý: tính toán các lượng chất lỏng riêng biệt khi nó
chảy liên tục qua một khoang chứa của thiết bị.
 Thiết bị bao gồm:
 Khoang chứa
 Các phần tử cơ khí di chuyển theo chất lỏng
 Van để điều khiển khoang chứa đầy và rỗng
 Cảm biến
16

17. 4. Đo lưu lưu lượng theo nguyên lý chiếm chổ
17
Cảm biến lưu lượng kiểu thế chỗ tích
cực sử dụng kiểu bánh công tác
Các phần phải được làm bằng
máy thật tinh vi để cho cảm
biến vận hành trơn tru mà
không bị bất kỳ sự rò rỉ nào
giữa các ngăn. Số vòng quay
trên phút của trục gắn trên
mỗi bánh công tác được dùng
để tính lưu lượng thể tích

18. 4. Đo lưu lưu lượng theo nguyên lý chiếm chổ
18
Cảm biến lưu lượng kiểu thế chỗ tích
cực sử dụng kiểu cánh quạt
Tín hiệu được gởi ra từ máy đo
mỗi khi trục rotor hoàn thành
một vòng quay. Số lượng vòng
quay trên phút có thể được sử
dụng để xác định lưu lượng thể
tích bởi vì thể tích của các ngăn
máy đo là biết trước.

19. 5. Đo lưu lượng theo nguyên lý turbine
 Nguyên lý: khi một chất lỏng chạy qua sẽ làm tuabin xoay với
tốc độ tỷ lệ với lưu lượng chất lỏng. Từ đó nhờ xác định số
vòng quay của tubin trong khoảng thời gian xác định sẽ tính
được lưu lượng chất lỏng chảy qua.
19

20. 5. Đo lưu lượng theo nguyên lý turbine
 Ưu điểm: có thể sử dụng với chất lỏng và khí
 Nhược điểm: chúng được thiết kế để hoạt động trong một
giới hạn lưu lượng xác định trước, chất lưu không được lẫn
các hạt có thể làm hỏng các cánh tuabin, cần thiết bị nắn
thẳng dòng chảy
20

21. ĐO LƯU LƯỢNG KHỐI
LƯỢNG
(Mass Flow-rate)
21

22. 1. Đo lưu lượng theo nguyên lý gia nhiệt
 Thường được dùng trong các hệ thống dầu tuần hoàn của
các hệ thống máy công suất lớn
 Có hai hình thức:
 Đặt một lượng nhiệt nhất định vào dòng lưu chất và đo sự
suy giảm lượng nhiệt ấy qua hai điểm.
 Đặt một nguồn nhiệt vào lưu chất sao cho sự chênh lệch
nhiệt độ giữa hai điểm là không đổi.
22

23. 1. Đo lưu lượng theo nguyên lý gia nhiệt
23
Cảm biến nhiệt thứ nhất T1 theo dõi nhiệt độ của dòng quá trình đi
vào cảm biến lưu lượng và cảm biến nhiệt thứ hai T2 theo dõi nhiệt
độ của dòng quá trình ra khỏi cảm biến lưu lượng

24. 1. Đo lưu lượng theo nguyên lý gia nhiệt
24
Thay đổi lượng nhiệt đầu vào để giữ cho độ thay đổi nhiệt độ giữa
hai cảm biến là không đổi. Lưu lượng khối lượng có thể được tính
bằng cách do nhiệt lượng cần thiết để duy trì độ sai lệch nhiệt độ là
không đổi.

25. 2. Đo lưu lượng theo nguyên lý Coriolis
 Là nguyên lý đo phức tạp nhất nhưng cũng cho kết quả chính
xác nhất
 Lực coriolis được xác định bằng công thức:
Với m : khối lượng của vật
: Vecto vận tốc của vật
: Vecto vận tốc góc của hệ
25
𝐹 = −2𝑚 𝑣𝜔
𝑣
𝜔

26. 2. Đo lưu lượng theo nguyên lý Coriolis
 Nguyên lý coriolis dựa trên sự biến đổi dòng chảy khi bị lực
tác động ngang
 Nếu ta cho một dòng chảy đi vào một hệ thống đường ống
đang xoay, dòng chảy đó sẽ bị lệch đi tùy thuộc vào tốc độ
quay của đường ống, tốc độ của dòng chảy, và khối lượng
của nó. Hiện tượng này gọi là hiệu ứng coriolis.
26

27. 2. Đo lưu lượng theo nguyên lý Coriolis
 Dựa vào nguyên lý này, người ta chế tạo ra cảm biến lưu
lượng kiểu coriolis.
27

28. 2. Đo lưu lượng theo nguyên lý Coriolis
 Khi không có dòng chảy, hai nhánh chữ U sẽ dao động
ngược hướng với nhau. Hai bộ cảm biến vị trí sẽ ghi nhận
khoảng cách giữa 2 nhánh sẽ thay đổi đồng thời với nhau. Tín
hiệu ra sẽ đồng pha.
28

29. 2. Đo lưu lượng theo nguyên lý Coriolis
 Khi có một lưu lượng chảy qua, lực coriolis sẽ làm cho hai
nhánh sẽ không đồng pha với nhau nữa. Khoảng cách giữa 2
nhánh sẽ không giống nhau ở hai đầu. Tín hiệu điện ở 2 bộ
cảm biến sẽ lệch pha với nhau.
29

30. 2. Đo lưu lượng theo nguyên lý Coriolis
30

31. 3. KẾT LUẬN
Đo lưu lượng khối lượng có kết quả đo chính xác hơn đo lưu
lượng thể tích vì phép đo này không phụ thuộc vào nhiệt độ,
hình thái dòng chảy, áp suất, độ nhớt, khối lượng riêng của lưu
chất...
31

32. 32