Lưu lượng kế điện từ: nguyên lý và lưu ý lắp đặt

Lưu lượng kế điện từ (còn gọi là đồng hồ đo lưu lượng điện từ, đồng hồ đo nước điện tử) đo lưu lượng dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ theo định luật Faraday và có độ chính xác từ ±0.50% trở lên. Thiết bị không có bộ phận chuyển động nên ít phải bảo dưỡng, nhưng chỉ đo tốt khi ống đầy và lưu chất dẫn điện.

Điểm chính

• Nguyên lý: cảm ứng điện từ (định luật Faraday); hiệu điện thế trên điện cực tỷ lệ thuận với vận tốc lưu chất.
• Độ chính xác dao động 0.3% – 0.5% giá trị đo; một số dòng cao cấp công bố tới ±0.2%.
• Lưu chất phải có độ dẫn điện lớn hơn 5 µS/cm và đường ống phải đầy.
• Nên có đoạn ống thẳng phía trước (thường khoảng 5 lần đường kính ống, 5xD, tùy hãng và model); nên lắp thẳng đứng, dòng chảy từ dưới lên.

Khái niệm chung về lưu lượng kế điện từ

Lưu lượng kế điện từ còn được gọi bằng nhiều tên khác như lưu lượng kế điện tử, đồng hồ đo lưu lượng dạng điện từ, đồng hồ đo nước điện tử, thiết bị đo lưu lượng dạng từ. Các tên gọi này đều chỉ cùng một loại thiết bị.

Ngày nay thiết bị ngày càng phổ biến trong công nghiệp và đời sống. Thiết bị đo lưu lượng chính xác và được dùng cho các ứng dụng có thời gian sử dụng tương đối dài, ổn định và có lưu lượng lớn. Độ chính xác của phép đo chỉ từ ±0.50%.

Các doanh nghiệp đang chuyển dần từ đồng hồ cơ sang dạng này. Chi phí ban đầu cao hơn đồng hồ cơ, nhưng thông tin chính xác và kịp thời cho phép điều chỉnh hệ thống ngay lập tức và đưa ra các giải pháp hiệu quả cho doanh nghiệp và người sử dụng.

Một vài thông số kỹ thuật

• Thân: gang, carbon, nhôm, inox
• Kiểu đo: lưu lượng tức thời, lưu lượng tổng
• Màn hình: LCD liền thân hoặc màn hình rời
• Áp lực làm việc: 16 bar
• Môi trường sử dụng: nước sạch, nước thải, hóa chất dẫn điện, bùn loãng…
• Tín hiệu analog: 4 – 20 mA
• Tiếp điểm: inox 316L
• Lớp lót: PTFE

Nguyên lý hoạt động

Lưu lượng kế điện từ hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ áp dụng từ định luật của Michael Faraday. Trong thân máy, cuộn dây đặt hai bên ống đo rỗng tạo ra một từ trường vuông góc với dòng chảy. Khi lưu chất dẫn điện chảy qua ống dẫn, một hiệu điện thế xuất hiện ở các điện cực gắn hai bên ống đo, tỷ lệ thuận với vận tốc của lưu chất.

Các điện cực được kết nối với bảng mạch chứa bộ vi xử lý trung tâm. Bộ xử lý điện tử này tính toán và xuất ra màn hình các thông số cần thiết.

Một lưu ý là thân đồng hồ có thể chế tạo bằng vật liệu dẫn điện, nhưng lớp lót phải là lớp cách điện để ngăn điện áp bị tiêu tán vào đường ống.

Loại dùng từ trường một chiều xung (pulsed DC) hoạt động như sau: thiết bị tắt từ trường, đo hiệu điện thế ở các điện cực, sau đó bật lại từ trường và đo tiếp. Phương thức này lặp lại vài lần trong một giây, cho phép loại trừ hiện tượng lệch điểm và hiện tượng trôi. Kết quả là hiệu số giữa lúc bật và lúc tắt từ trường, nghĩa là hiệu điện thế trên các cảm biến tỷ lệ thuận với vận tốc dòng chảy của lưu chất; cách này chính xác hơn nhiều so với các phương pháp đo vận tốc khác.

Lưu lượng kế điện từ đo vận tốc lưu chất với độ chính xác khá cao và được dùng để đo lưu lượng trong thời gian tương đối dài. Độ chính xác dao động từ 0.3% – 0.5% giá trị đo. Một số dòng cao cấp còn công bố độ chính xác tới ±0.2%.

Lưu ý khi sử dụng trong đo đạc hiện đại

Môi trường đo của lưu chất

Lưu lượng kế điện từ có dải đo rộng và được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp.

• Thiết bị chỉ hoạt động thực sự hiệu quả khi đường ống đầy lưu chất; ống đo không đầy sẽ gây lỗi đáng kể. Để giảm tình trạng này, nên thiết kế ống dạng chữ U để đường ống luôn đầy nước.
• Thiết bị không hoạt động tốt khi có khí hoặc khí gas lẫn trong lưu chất đo. Cần loại bỏ không khí lẫn trong đường ống trước khi sử dụng bằng thiết bị tách khí.
• Điều quan trọng nhất là lưu chất chảy qua thân phải có độ dẫn điện lớn hơn 5 µS/cm (microsiemens trên centimet), vì điện trở trong của cảm biến phải nhỏ hơn rất nhiều so với điện trở vào của thiết bị đo.
• Với lưu chất có độ dẫn rất cao (nước muối, nước biển), cần chọn model và cấu hình phù hợp theo khuyến nghị của hãng.

Lưu ý khi lắp đặt

• Lắp trên đoạn ống thẳng: lưu lượng kế điện từ cần đoạn ống thẳng ngắn hơn các thiết bị đo lưu lượng khác, thường khoảng 5 lần đường kính ống đo (5xD) phía trước cảm biến và 2-3xD phía sau; yêu cầu cụ thể tùy hãng và model, cần xem catalogue. Tốt nhất nên lắp theo phương thẳng đứng, hoặc lắp theo chiều dọc nhưng dòng lưu chất phải đi từ dưới lên trên. Điều này hạn chế hiện tượng xoáy nước và không khí tràn vào đường ống.
• Chọn dải đo hợp lý, không nên dùng thiết bị ở điều kiện vận tốc cực đại hoặc cực tiểu.
• Tiếp đất cho thiết bị: đây là lưu ý vô cùng quan trọng khi lắp đặt.
• Nhiệt độ và áp suất làm việc phải nằm trong thông số của đồng hồ; không nên ép thiết bị hoạt động ở mức tối đa vì về lâu dài sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị.

Kết luận

Lưu lượng kế điện từ đang dần phổ biến hơn trong công nghiệp và đời sống. Thiết bị đang dần thay thế các thiết bị đo lưu lượng khác nhờ cấu tạo rỗng hoàn toàn, không có bộ phận chuyển động nên ít khi cần bảo dưỡng, bảo trì mà độ chính xác vẫn rất cao.

Đội ngũ nhân viên của CAD được chuyên gia của hãng đào tạo chuyên sâu, cung cấp dịch vụ tư vấn kỹ thuật, sửa chữa bảo dưỡng và thay thế vật tư tiêu hao ngay tại nhà máy của quý khách. Xem thêm thiết bị đo lưu lượng và đồng hồ đo lưu lượng điện từ Siemens tại CAD.