Đồng Hồ Lưu Lượng Chênh Lệch áp Suất Là Gì | 6 ưu điểm - Vimi

Đồng hồ lưu lượng chênh lệch áp suất là gì? Đây là một mẫu thiết bị đo thông minh được sử dụng rất nhiều trong các hệ thống nhà máy nước ngoài. Ở Việt Nam, thiết bị này rất hiếm để chúng ta nhìn thấy, mặc dù lợi ích của chúng mang lại không hề nhỏ.

Nội dung chính

• 1 Đồng hồ lưu lượng chênh lệch áp suất là gì
• 2 Lịch sử – là thiết bị có lịch sử lâu đời nhất
• 3 Phân loại – với nhiều thiết kế và hình dáng thân chắn khác nhau
• 4 Nguyên lý hoạt động – chúng làm việc theo nguyên lý nào
• 5 Ưu – nhược điểm của đồng hồ lưu lượng chênh lệch áp suất là gì
• 6 Khi nào chúng ta sẽ sử dụng đồng hồ lưu lượng này
• 7 Lưu ý sử dụng – đảm bảo không có sự cố xảy ra
• 8 Ứng dụng cho mọi hệ thống dẫn lưu chất khác nhau

1 Đồng hồ lưu lượng chênh lệch áp suất là gì

Là một cái tên khá xa lạ và không phổ biến mấy tại Việt Nam, nếu các bạn vẫn chưa biết về thiết bị đo này thì hãy cùng tôi tìm hiểu về đồng hồ lưu lượng chênh lệch áp suất là gì? Được gọi với nhiều cái tên khác nhau như DP flow meter, Differential Pressure Flow Meters, lưu lượng kế chênh áp, …  Nói một cách đơn giản và dễ hiểu thì đây là một thiết bị đo lưu lượng vận tốc của lưu chất chay trong đường ống.

Chúng tạo ra sự thay đổi tiết diện trong ống dòng, làm cho vận tốc của chất lỏng thay đổi. Sự thay đổi vận tốc xảy ra bất cứ khi nào có sự thay đổi về mặt cắt ngang của dòng chảy. Nghĩa là với sự giảm vận tốc, sự gia tăng áp suất xảy ra. Lưu lượng kế chênh lệch áp suất có thể được sử dụng như lưu lượng kế chất lỏng hoặc lưu lượng kế khí; tuy nhiên, một đồng hồ đo lưu lượng đơn lẻ có thể không được cấu hình để đo cả hai pha lỏng và khí.

Tìm hiểu thêm đồng hồ lưu lượng là gì?

2 Lịch sử – là thiết bị có lịch sử lâu đời nhất

Đi sâu hơn về đồng hồ lưu lượng chênh lệch áp suất là gì? Hãy tìm hiểu về thiết bị được mệnh danh là có lịch sử lâu đời nhất.

Đo lưu lượng DP có từ ít nhất là thế kỷ 17 – mặc dù việc đo lưu lượng bằng vòi phun thực sự bắt nguồn từ thời La Mã. Năm 1738, Daniel Bernoulli đã phát triển phương trình tính toán tốc độ dòng chảy nổi tiếng của mình, cho thấy rằng việc tăng vận tốc bằng cách thắt chặt đường dẫn dòng sẽ làm tăng áp suất chất lỏng. Hạn chế đường dẫn dòng chảy sẽ tạo ra một áp suất tăng lên và nếu bạn có thể đo áp suất thượng nguồn và hạ lưu, bạn có thể tính toán tốc độ dòng chảy.

3 Phân loại – với nhiều thiết kế và hình dáng thân chắn khác nhau

Các loại đồng hồ lưu lượng chênh lệch áp suất là gì? Nếu phải phân loại ra mà nói, đồng hồ nước này được thiết kế và sản xuất theo nhiều kiểu khác nhau, nhất là đối với thanh chắn giúp sự chênh lệch áp suất.

Lưu lượng kế chênh áp kiểu Orifice

tấm kim loại phẳng có lỗ trong tấm, được lắp đặt vuông góc với dòng chảy trong một đường ống tròn. Khi chất lỏng chảy qua lỗ, sự hạn chế gây ra sự gia tăng vận tốc và giảm áp suất. Một máy phát áp suất chênh lệch được sử dụng để đo áp suất giữa lỗ và dòng chảy của đường ống. Luôn luôn có một tổn thất áp suất vĩnh viễn. Không được phép chứa chất lỏng bẩn. Lưu lượng kế chênh lệch áp suất có thể được chế tạo để đo khí, chất lỏng hoặc hơi nước. Tấm Orifice là phần tử dòng chảy chính đo dòng chảy như một hàm của áp suất chênh lệch

Lưu lượng kế chênh áp kiểu Venturi

một hạn chế với một lối đi tương đối dài có lối vào và lối ra thông suốt. Một lỗ thông hơi tạo ra ít tổn thất áp suất vĩnh viễn hơn một lỗ thoát nước nhưng đắt hơn. Chúng thường được sử dụng trong các dòng nước bẩn vì không có vật chất lạ tích tụ. Đồng hồ đo lưu lượng Venturi có thể được cấu tạo để trở thành đồng hồ đo lưu lượng khí hoặc lưu lượng kế chất lỏng.

Lưu lượng kế chênh áp kiểu đầu phun

vào êm và thoát ra sắc nét. Tổn thất áp suất vĩnh viễn ở cùng mức với lỗ thoát nước, với khả năng bổ sung để xử lý chất lỏng bẩn và mài mòn. Một bộ truyền chênh lệch áp suất được sử dụng để đo áp suất giữa vòi phun và dòng chảy của đường ống. Loại công nghệ lưu lượng kế chênh lệch áp suất này có thể được chế tạo để đo chất khí hoặc chất lỏng.

Lưu lượng kế chênh áp kiểu ống Pitot-static

một thiết bị bao gồm một ống Pitot và một ống hình khuyên kết hợp với các cổng áp suất tĩnh. Sự chênh lệch áp suất giữa hai cổng là đầu vận tốc. Một máy phát áp suất chênh lệch được sử dụng để đo chênh lệch áp suất giữa hai cổng. Dấu hiệu vận tốc này kết hợp với diện tích mặt cắt ngang của đường ống cung cấp một dấu hiệu về tốc độ dòng chảy. Đồng hồ đo lưu lượng dạng ống Pitot, có thể đo chất lỏng hoặc chất khí.

Lưu lượng kế chênh áp kiểu khuỷu tay

chênh lệch áp suất là do lực ly tâm giữa đường kính trong và thành ngoài của khuỷu ống. Nó không gây ra bất kỳ tổn thất áp lực nào khác ngoài tổn thất do khuỷu tay gây ra. Một máy phát áp suất chênh lệch được sử dụng để đo áp suất giữa các bức tường. Loại công nghệ đồng hồ đo lưu lượng này có thể được cấu hình dưới dạng đồng hồ đo lưu lượng khí hoặc chất lỏng.

Lưu lượng kế chênh áp kiểu hình nêm

phần tử hình nêm đặt vuông góc với dòng chảy ở đầu ống dẫn có nghĩa là phần dưới cùng không bị hạn chế. Do đó, nó rất hữu ích trong việc đo bùn. Một máy phát áp suất chênh lệch được sử dụng để đo áp suất giữa hai bên của nêm. Tuy nhiên, loại công nghệ đo lưu lượng chênh lệch áp suất này có thể được cấu tạo để hoạt động như một đồng hồ đo lưu lượng chất khí hoặc chất lỏng.

Lưu lượng kế chênh áp kiểu V-Cone

bao gồm một phần tử hình nón hình chữ V được đặt ở trung tâm của đường ống tạo ra một không gian hình khuyên cho chất lỏng đi qua. Nó có tổn thất áp suất vĩnh viễn thấp hơn so với lưu lượng kế lỗ. Phần tử hình nón điều chỉnh dòng chảy đồng thời tạo ra sự chênh lệch áp suất, mang lại kết quả đo chênh lệch áp suất mượt mà hơn và ít ồn hơn so với công nghệ lỗ thoát khí. Một máy phát áp suất chênh lệch được sử dụng để đo áp suất trước và sau hình nón. Loại đồng hồ đo lưu lượng chênh lệch áp suất này có thể được chế tạo để đo chất khí, chất lỏng hoặc hơi nước.

Lưu lượng kế chênh áp kiểu khẩu độ thay đổi có lò xo

Loại đồng hồ đo lưu lượng này liên quan đến sự thay đổi tốc độ dòng chảy với chênh lệch áp suất trên một hình nón có lò xo. Hình nón định vị lại chính nó để cân bằng lực. Điều này lần lượt thay đổi khẩu độ cho luồng. Tốc độ dòng chảy có mối quan hệ với chênh lệch áp suất của đồng hồ đo lưu lượng và vị trí của hình nón lò xo. Một máy phát áp suất chênh lệch được sử dụng để chỉ ra lưu lượng. Loại công nghệ đo lưu lượng chênh lệch áp suất này có thể được xây dựng để đo chất khí hoặc chất lỏng.

Lưu lượng kế chênh áp kiểu Laminar

Tốc độ dòng chảy tỷ lệ thuận với chênh lệch áp suất và tỷ lệ nghịch với độ nhớt của chất lỏng chảy. Một dòng chảy có thể được tạo thành tầng bằng cách đi qua một bó ống có đường kính nhỏ. Một máy phát áp suất chênh lệch được sử dụng để đo áp suất trước và sau các ống. Loại công nghệ đo lưu lượng chênh lệch áp suất này có thể được xây dựng để đo khí hoặc chất lỏng.

4 Nguyên lý hoạt động – chúng làm việc theo nguyên lý nào

Cách thức hoạt động của đồng hồ lưu lượng chênh lệch áp suất là gì? Đi sâu vào chuyên môn thì mẫu thiết bị có cách thức hoạt động khá phức tạp.

Lưu lượng kế chênh lệch áp suất sử dụng phương trình Bernoulli để đo lưu lượng chất lỏng trong đường ống. Lưu lượng kế chênh lệch áp suất gây ra sự co thắt trong đường ống tạo ra sự sụt giảm áp suất trên lưu lượng kế. Khi lưu lượng tăng, giảm áp suất nhiều hơn được tạo ra. Đường ống xung định tuyến áp suất thượng lưu và hạ lưu của lưu lượng kế đến máy phát đo áp suất chênh lệch để xác định lưu lượng chất lỏng. Công nghệ này chiếm khoảng 21% thị trường lưu lượng kế trên thế giới.

Phương trình Bernoulli nói rằng áp suất giảm qua chỗ thắt tỷ lệ với bình phương tốc độ dòng chảy. Sử dụng mối quan hệ này, 10 phần trăm lưu lượng quy mô đầy đủ chỉ tạo ra 1 phần trăm áp suất chênh lệch quy mô đầy đủ. Ở 10 phần trăm của dòng chảy quy mô đầy đủ, độ chính xác của lưu lượng kế chênh lệch phụ thuộc vào việc máy phát chính xác trên phạm vi chênh lệch áp suất 100: 1. Độ chính xác của máy phát áp suất chênh lệch thường bị suy giảm ở áp suất chênh lệch thấp trong phạm vi của nó, vì vậy độ chính xác của lưu lượng kế cũng có thể bị suy giảm tương tự. Do đó, mối quan hệ phi tuyến tính này có thể có ảnh hưởng bất lợi đến độ chính xác và biến thiên của lưu lượng kế chênh lệch áp suất. Hãy nhớ rằng điều quan tâm là độ chính xác của hệ thống đo lưu lượng — không phải độ chính xác của bộ truyền chênh lệch áp suất.

Các hình dạng khác nhau được sử dụng cho các phép đo khác nhau, bao gồm tấm lỗ, vòi dòng chảy, phần tử dòng chảy tầng, ống dòng tổn thất thấp, nêm phân đoạn, hình nón chữ V và ống Venturi.

5 Ưu – nhược điểm của đồng hồ lưu lượng chênh lệch áp suất là gì

Ưu và nhược điểm của đồng hồ lưu lượng chênh lệch áp suất là gì? Mỗi một thiết bị đều có những lợi thế của riêng mình, tạo nên sự khác biệt và thoả mãn nhu cầu sử dụng của người tiêu dùng.

◊ Dễ chế tạo, không có bộ phận chuyển động

◊ Hiệu suất của họ được hiểu rõ

◊ Chúng rẻ – đặc biệt là trong các đường ống lớn hơn khi so sánh với các máy đo khác

◊ Chúng có thể được sử dụng theo bất kỳ hướng nào

◊ Chúng có thể được sử dụng cho hầu hết các chất khí và chất lỏng

◊ Một số loại không yêu cầu hiệu chuẩn cho các ứng dụng nhất định

Vậy còn đi ngược lại ưu điểm là nhược điểm của chúng. 

♦ Khả năng hiển thị (tắt máy) thấp hơn so với hầu hết các loại đồng hồ đo lưu lượng khác

♦ Tổn thất áp suất đáng kể có thể xảy ra

♦ Tín hiệu đầu ra không tuyến tính với dòng chảy

♦ Hệ số xả và độ chính xác có thể bị ảnh hưởng bởi cách bố trí đường ống hoặc bản chất của dòng chảy

♦ Chúng có thể bị ảnh hưởng bởi các tác động lão hóa, ví dụ như sự tích tụ của cặn hoặc xói mòn các cạnh sắc

6 Khi nào chúng ta sẽ sử dụng đồng hồ lưu lượng này

Nói chung, bạn chọn đồng hồ đo lưu lượng chênh lệch áp suất vì nguyên tắc đo này được tiêu chuẩn hóa trong ISO 5167, điều này đảm bảo rằng cách tiếp cận này tạo ra kết quả đo đáng tin cậy. Và điều kiện nào thuận lợi để lắp đặt đồng hồ lưu lượng chênh lệch áp suất là gì.

♠ Khái niệm tương đối đơn giản

♠ Có thể được làm bằng nhiều vật liệu để có thể được sử dụng trong nhiều loại khí và chất lỏng

♠ Thích hợp với nhiệt độ thấp và cao (dao động từ -270 ° C đến + 500 ° C)

♠ Số lượng tối thiểu các nguồn rò rỉ tiềm ẩn vì chúng có thể được hàn

♠ Yếu tố đo lường được thực hiện để đo lường cho ứng dụng

♠ Có thể được sử dụng trong các đường ống lớn (đường kính lên đến vài mét)

♠ Dễ bảo trì

♠ Tổng chi phí sở hữu thấp

7 Lưu ý sử dụng – đảm bảo không có sự cố xảy ra

Điều cần lưu ý khi lắp đặt cũng như sử dụng đồng hồ lưu lượng chênh lệch áp suất là gì để đảm bảo rằng việc vận hành sản phẩm được trơn chu nhất có thể.

Do mối quan hệ phi tuyến tính giữa lưu lượng và chênh lệch áp suất, độ chính xác của phép đo lưu lượng ở phần dưới của phạm vi lưu lượng có thể bị suy giảm. Việc cắm đường ống xung lực có thể là mối lo ngại đối với nhiều dịch vụ. Đối với dịch vụ xả bùn, nên sử dụng thanh lọc để giữ cho đường ống xung động không bị cắm.

Đối với dịch vụ chất lỏng, đường ống xung lực phải được định hướng và dốc để nó vẫn chứa đầy chất lỏng và không thu khí. Đối với dịch vụ khí đốt, đường ống xung động phải được định hướng và dốc để nó luôn chứa đầy khí và không đọng lại chất lỏng. Trong dịch vụ hơi, hơi có thể được phép ngưng tụ trong một số đường ống xung động để tạo thành chất lỏng bịt kín giữa hơi nóng và bộ truyền để bảo vệ bộ truyền khỏi nhiệt.

Hãy cẩn thận vì hiệu chuẩn của bộ truyền chênh lệch áp suất có thể bị ảnh hưởng bởi sự tích tụ của chất lỏng hoặc khí trong ống xung động. Ngoài ra, độ chính xác của hệ thống đo lưu lượng có thể bị suy giảm khi lượng chất lỏng khác nhau có thể tích tụ trong quá trình hoạt động.

Vấn đề hiệu chuẩn có thể quan trọng đối với việc áp dụng thành công công nghệ này. Ví dụ, việc loại bỏ máy phát áp suất chênh lệch để hiệu chuẩn khiến máy phát gặp nhiều vấn đề tiềm ẩn có thể ảnh hưởng đến phép đo, đặc biệt là mức độ mà ống máy phát được làm sáng lại sau khi hiệu chuẩn. Việc hiệu chuẩn thường phải được thực hiện tại chỗ khi có thể và các điều khoản để làm như vậy phải được giải quyết trong giai đoạn thiết kế. Ví dụ, máy phát áp suất chênh lệch có thể được mua với một ống góp van tích hợp cho phép hiệu chuẩn dễ dàng mà không cần ngắt kết nối ống xung.

Các ứng dụng khí nên được thiết kế cẩn thận vì những thay đổi về áp suất vận hành và nhiệt độ vận hành có thể ảnh hưởng đáng kể đến phép đo lưu lượng. Nói cách khác, mật độ khí có thể thay đổi đáng kể trong quá trình hoạt động. Do đó, áp suất chênh lệch do lưu lượng kế tạo ra cũng có thể th ay đổi đáng kể trong quá trình hoạt động. Việc không bù đắp những ảnh hưởng này có thể gây ra sai số đo lưu lượng từ 20 phần trăm trở lên trong nhiều ứng dụng. Trong các ứng dụng này, một máy tính lưu lượng có thể được sử dụng để tính toán phép đo lưu lượng đã hiệu chỉnh bằng cách sử dụng các phép đo áp suất, nhiệt độ và lưu lượng thực tế.

8 Ứng dụng cho mọi hệ thống dẫn lưu chất khác nhau

Mẫu thiết bị này rất hữu dụng cũng như khá thấy trong các hệ thống của nước ngoài. Vậy ứng dụng của đồng hồ lưu lượng chênh lệch áp suất là gì, chúng được lắp đặt ở đâu và cho lưu chất nào. Khi có kích thước phù hợp, đồng hồ đo lưu lượng chênh lệch áp suất tuyệt vời cho lưu lượng rất thấp hoặc số Reynolds thấp (Re. <500), chất lỏng có độ nhớt cao có thể chứa bụi hoặc các hạt rắn, hoặc các ứng dụng để đo lưu lượng của xi măng lỏng,  dầu thô, nhựa đường dầu, dầu hắc ín, nước thải, bột giấy cứng, dung dịch muội than, cũng như dòng chảy hai pha. Hay chúng cũng được sử dụng trong. Dầu khí, hóa chất, điện, nước và chất thải, dược phẩm, kim loại và khai thác mỏ, bột giấy và giấy, thực phẩm và đồ uống và HVAC.