Bài báo cáo môn Kĩ thuật đo 2: Cảm biến đo lưu lượng, mực chất lỏng

Bài báo cáo môn Kĩ thuật đo 2: Cảm biến đo lưu lượng, mực chất lỏng trình bày tổng quát về nguyên tắc hoạt động, ưu điểm và nhược điểm, cũng như những đặc tính của cảm biến lưu lượng chất lỏng, chất khí nhằm giúp người sử dụng chọn đúng cảm biến cho ứng dụng của mình. Mời các bạn cùng tìm hiểu để nắm bắt nội dung thông tin tài liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài báo cáo môn Kĩ thuật đo 2: Cảm biến đo lưu lượng, mực chất lỏng BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HCM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÀI BÁO CÁO MÔN: KĨ THUẬT ĐO 2ĐỀ TÀI: CẢM BIẾN ĐO LƯU LƯỢNG, MỰC CHẤT LỎNGGVHD: LÊ MẠNH THẮNG NHÓM 2: NGUYỄN VĂN TOÀN DT12 PHẠM VŨ TRƯỜNG DT12 LƯƠNG TẤN SANG DT12 TP HCM, ngày 1 tháng 4 năm 20151 I. Tóm tắt Đo lưu lượng đóng một vai trò quan trọng, không chỉ vì nó phục vụ cho mụcđích kiểm kê, đo đếm mà còn bởi vì ứng dụng của nó trong hệ thống tự động hóacác quá trình sản xuất. Chính vì vậy việc hiểu rõ về phương pháp đo, cũng nhưnắm vững các đặc tính của thiết bị đo lưu lượng là điều hết sức cần thiết. II. Mở đầu Cảm biến đo không thể thiếu để đo lưu lượng của chất khí, chất lỏng, hay hỗnhợp khí-lỏng trong các ứng dụng công nghiệp như thực phẩm-nước giải khát, dầumỏ- khí đốt, hóa chất-dược phẩm, sản xuất giấy, điện, xi măng … Trên thị trường,các loại lưu lượng kế rất đa dạng và luôn sẵn có cho bất kỳ ứng dụng công nghiệphay dân dụng nào. Việc chọn lựa cảm biến đo lưu lương loại nào cho ứng dụng cụthể thường dựa vào đặc tính chất lỏng (dòng chảy một hay hai pha, độ nhớt, độđậm đặc, …), dạng dòng chảy (chảy tầng, chuyển tiếp, chảy hỗn loạn, …), dải lưulượng và yêu cầu về độ chính xác phép đo. Các yếu tố khác như các hạn chế về cơkhí và kết nối đầu ra mở rộng cũng sẽ ảnh hưởng đến quyết định chọn lựa này. Nóichung, độ chính xác của lưu lượng kế còn phụ thuộc vào cả môi trường đo xungquanh. Các ảnh hưởng của áp suất, nhiệt độ, chất lỏng/khí hay bất kỳ tác động bênngoài nào đều có thể ảnh hưởng đến kết quả đo. Cảm biến đo lưu lượng trong công nghiệp được lắp đặt ở môi trường nhiễu caovà thường bị xung áp. Điều này đòi hỏi các cảm biến đo lưu lượng phải hoạt độngbình thường cả với xung điện áp và bù được nhiễu để đảm bảo đưa ra tín hiệu đovới độ chính xác cao. Thông thường, trong công nghiệp hay sử dụng giao diệntruyền dẫn tín hiệu 4-20mA giữa bộ truyền tín hiệu đo với thiết bị điều khiển. Bộtruyền tín hiệu đo gắn với cảm biến đo lưu lượng có thể được cấp nguồn bởi chínhmạch vòng 4-20mA này hoặc bằng nguồn riêng. Bộ truyền tín hiệu đo sử dụng 2mạch vòng 4-20mA có yêu cầu rất khắt khe về công suất: tất cả các thiết bị điệnthu thập/xử lý và truyền tin cần phải hoạt động độc lập với nguồn cấp từ mạchvòng 4-20mA, chỉ những vi xử lý/vi điều khiển tiêu thụ rất ít điện (ví dụ dòng viđiều khiển DSP) mới được kết hợp dùng chung nguồn của mạch vòng 4-20mA. Bộtruyền tín hiệu với kết nối truyền số liệu dạng số như tích hợp giao diện bus trường(Profibus, I/O Link) hoặc kết nối không dây ngày càng phổ biến, vì chúng làmgiảm thời gian khởi động và cho phép giám sát liên tục, cũng như chẩn đoán lỗi.Tất cả các yếu tố này góp phần cải thiện đáng kể năng suất và hiệu quả của hệthống tự động hóa. Các cảm biến lưu lượng được phân làm bốn nhóm chính dựa vào nguyên lýhoạt động của chúng: cảm biến lưu lượng dựa vào chênh lệch áp suất, cảm biến lưulượng điện từ, cảm biến lưu lượng Coriolis, cảm biến lưu lượng siêu âm. Dưới đây,bài báo sẽ trình bày tổng quát về nguyên tắc hoạt động, ưu điểm và nhược điểm,cũng như những đặc tính của cảm biến lưu lượng chất lỏng, chất khí nhằm giúpngười sử dụng chọn đúng cảm biến cho ứng dụng của mình. III. Nội dung1.Cảm biến lưu lượng dựa vào chênh lệch áp suất Lưu lượng kế loại này hoạt động dựa vào nguyên lý Bernoulli. Tức là sự chênhlệch áp suất xảy ra tại chỗ thắt ngẫu nhiên nào đó trên đường chảy, dựa vào sựchênh áp suất này để tính toán ra vận tốc dòng chảy. Cảm biến lưu lượng loại nàythường có dạng lỗ orifice, ống pitot và ống venture. Hình 1 thể hiện loại cảm biếntâm lỗ orifice, lỗ này tạo ra nút thắt trên dòng chảy. Khi chất lỏng chảy qua lỗ này, theo định luật bảo toàn khối lượng, vận tốc củachất lỏng ra khỏi lỗ tròn lớn hơn vận tốc của chất lỏng đến lỗ đó. Theo nguyên lýBernoulli, điều này có nghĩ là áp suất ở phía mặt vào cao hơn áp suất mặt ra. Tiến 3hành đo sự chênh lệch áp suất này cho phép xác định trực tiếp vận tốc dòngchảy.Dựa vào vận tốc dòng chảy sẽ tính được lưu lượng thể tích dòng chảy. Hình 1: Cảm biến lưu lượng chênh lệch áp suất kiểu lỗ tròn (orifice): chênh lệch áp suất trước và sau lỗ tròn Δp=p1-p2; lưu lượng thể tích Q được xác định từ biểu thức Q2=KΔp, p1 - áp suất trước tấm lỗ, p2 - áp suất sau tấm lỗ, K - hệ số, phụ thuộc vào tỷ trọng chất lỏng, đường kính ống và lỗ orifice.Phương trình Bemoulli cho đường ống nằm ngang như hình:Định luật bảo toàn khối lương: 4Lưu lượng chất lỏng: √ ( ) Phân loại: có 4 loạia. Đo lưu lượng dạng Orifice . Là đ ...