Giải pháp tối ưu khi lựa chọn đồng hồ đo lưu lượng

Liên hệ tư vấn

Những nhà máy công nghiệp lớn khi đi vào hoạt động sẽ đáp ứng năng suất nhất định trong khoảng thời gian tương ứng (Ví dụ: Tại Nhà Máy Chế Biến Tinh Bột Mì, cho năng suất 120 tấn/ngày, mỗi ngày thải ra môi trường 1.200 – 1.400 m3 nước thải.

doluluong2

Lượng nước thải này đã được đưa vào các “hầm chứa” để tạo ra khí Biogas, và thực tế mỗi ngày cung cấp khoảng 10.000 m3 biogas). Những nhà máy này luôn cần đảm bảo rất cao về rất nhiều vấn đề: an toàn thiết bị và người sử dụng, chất lượng, độ chính xác,…

Trong bài viết này, tôi muốn nhấn mạnh tới vấn đề “tăng khả năng hoạt động của nhà máy và tiết kiệm chi phí vận hành”. Cụ thể hơn tôi muốn nói tới những nhà máy khi đi vào hoạt động có liên quan tới khí, nhất là những loại khí quan trọng, quý hiếm-đắt tiền, hay với cả những khí nguy hiểm(dễ gây cháy, nổ,…).

Việc đo lường chính xác lưu lượng dòng môi chất(khí, hơi, chất lỏng) là cực kỳ quan trọng trong nhiều nhà máy cũng như trong quy trình sản xuất hóa chất/năng lượng và nguồn năng lượng/thực phẩm/nước giải khát/dược phẩm/giấy/hạt nhân/…

Vấn đề đặt ra:

Trên thực tế, khi lựa chọn thiết bị đo lưu lượng để kiểm soát cho dòng môi chất cần trong ứng dụng đã có rất rất nhiều các yếu tố khách quan(vị trí lắp đặt thiết bị đo dòng môi chất, nhiệt độ dòng môi chất/nhiệt độ môi trường xung quanh, môi trường lắp đặt, dải lưu lượng tương thích của dòng môi chất qua ống,tính kinh tế/chất lượng/độ chính xác/tính năng hỗ trợ/…khi lựa chọn thiết bị,…) tác động mà người sử dụng nếu chưa có kinh nghiệm sẽ mắc phải. Điều này cho tới thời điểm hiện tại đã và đang xảy ra không ít tại Việt Nam.

Ở bài viết này, tôi sẽ đi vào phân tích cũng như đưa ra giải pháp tối ưu nhất trong việc kiểm soát lưu lượng của thiết bị đo trong ngành công nghiệp. Giải pháp tối ưu này sẽ được xoay quanh những yếu tố khách quan mà tôi nói ở trên.

Không chỉ dừng lại ở mục đích đưa ra giải pháp tối ưu trong công nghệ đo lưu lượng. Qua bài viết này, tôi còn muốn bạn đọc có cái nhìn tổng quan hơn khi muốn lựa chọn một thiết bị đo-những điều cần và đủ trong công nghệ đo lưu lượng.

Vấn đề thường gặp trong quá trình lắp đặt:

Một vấn đề thường xuyên gặp phải trong quá trình lắp đặt thiết bị đo, đặc biệt đồng hồ đo lưu lượng là khoảng cách dòng chảy thẳng trước(upstream) và sau(downstream) thiết bị. Với mỗi một hãng sản xuất đồng hồ đo thì có vị trí lắp đặt tương ứng khác nhau cho thiết bị đo của mình. Vì vậy nhất thiết trước khi lắp đặt cho ứng dụng của mình,bạn đặc biệt cần tới sự trợ giúp của các chuyên gia của hãng, các chuyên gia luôn sẵn sang tư vấn-hỗ trợ bạn tìm ra giải pháp tối ưu một cách tốt nhất cho ứng dụng bạn cần.

Bài toán ví dụ:

Cần lắp đặt một đồng hồ đo lưu lượng với môi chất là khí, hướng dòng môi chất từ trái qua phải, ống dẫn môi chất đặt nằm ngang.

Giải pháp:

Với thiết bị đo của hãng FCI-Mỹ. Bài toán trên được giải quyết như sau: Thiết bị đo(X) được đặt vuông góc với đường ống, khoảng cách thông thường trước đồng hồ(upstream) là 20D(20 lần đường kính ống) và khoảng cách sau đồng hồ(downstream) là 10D(10 lần đường kính ống). Chi tiết được mô tả như hình dưới:

doluluong3

doluluong4 Tuy nhiên, trên thực tế thì không phải bất kỳ dòng môi chất nào từ thượng nguồn (Upstream) tới hạ nguồn (Downstream) cũng đều được đi qua đường ống thẳng. Việc thêm vào các khuỷu, cút nối, mở rộng hoặc thu hẹp đường ống,…tùy theo những điều kiện thực tế của nhà máy(nơi lắp đặt trực tiếp sử dụng thiết bị) với thiết bị đo sẽ càng làm nghiêm trọng hợn vấn đề vốn đang là khó khăn của dòng chảy thẳng. Rất nhiều các thiết bị ống dẫn do không gian về diện tích hạn chế nên các thiết bị ống dẫn môi chất này được thiết kế không theo một đường thẳng(upstream→downstream), điều này trực tiếp sinh ra dòng chảy rối loạn/dòng chảy xoáy làm biến dạng trạng thái vận tốc của dòng chảy.

doluluong5 Dòng chảy rối loạn như vậy sẽ có ảnh hướng đáng kể tới độ hiệu suất của thiết bị đo, bơm hay các thiết bị khác. Đặc biệt với đồng hồ đo lưu lượng thì vận tốc dòng môi chất thay đổi(không đều) sẽ ảnh hưởng tới độ chính xác. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến“tính kinh tế” nếu dòng môi chất thuộc dạng quý/đắt tiền, đến tính an toàn nếu dòng môi chất thuộc vào dạng dễ cháy/nổ,… →Gây ra nhữngthiệt hại đáng kể nhất định, điều này sẽ là không đơn giản với những nhà máy công nghiệp lớn và quan trọng.

doluluong6

Rất nhiều các công nghệ đo phổ biến hiện nay như: đo kiểu chênh áp, đo kiểu tuabin, đo kiểu từ trường, phân tán nhiệt, siêu âm, điện dung… đều phụ thuộc vào công nghệ đo lưu lượng đòi hỏi khoảng cách ống chạy thẳng thay đổi từ 10→20 lần đường kính ống hoặc hơn thế nữa.

Giải pháp đưa ra:

Một trong những cách phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay để tối ưu độ chính xác của đồng hồ đo và khắc phục tối đa những vị trí lắp đặt có điều kiện không thuận lợi là sử dụng bộ điều tiết lưu lượng. Khi sử dụng thiết bị điều tiết lưu lượng, độ chính xác của thiết bị đo tăng thêm lên tới 50%(thậm chí hơn thế nữa).

Ví dụ thiết bị đo lưu lượng khối lượng sử dụng công nghệ phân tán nhiệt theo nguyên lý đẳng dòng của FCI-Mỹ đạt độ chính xác lên tới ±1%(theo chuẩn là ±2%). Bạn có thể tham khảo chi tiết về công nghệ này qua bài viết theo link:

http://www.hiendaihoa.com/forum/do-luong-cam-bien/20222-do-va-kiem-soat-luu-luong-khi.html

Một số loại điều tiết lưu lượng hiện có như sau:

1. van Bộ điều tiết kiểu Honeycomb Vane được dùng phổ biến trong hệ thống HVAC hoặc các ứng dụng trong hệ thống xử lý khí nén. Với rất nhiều thiết kế khác nhau và các chất liệu có sẵn

2. van2 Bộ điều tiết kiểu Perforated Plate thường chọn để ứng dụng trong đường ống dẫn khí đốt tự nhiên hoặc khí sạch khác và các ứng dụng chất lỏng. Việc cài đặt rất đơn giản và không cần mảnh spool, nhưng cũng có thể dễ bị tắc nghẽn trong các đường ống chứa khí bẩn.

3. vab4 Bộ điều tiết kiểu Tube Bundles và Vanes đã được sử dụng trong nhiều thập niên. Ống bundles rất có hiệu quả trong việc lạo bỏ dòng xoáy, nhưng có xu hướng "đóng băng" các trạng thái vận tốc và do đó không hiệu quả khi điều chỉnh biến dạng dòng chảy.

4. van3 Bộ điều tiết kiểu Tab là một lựa chọn tốt dùng cho khí sạch hoặc bẩn và chất lỏng vì những thiết kế giảm dần của các tab. Chúng cung cấp những sự kết hợp tuyệt vời để loại bỏ các dòng xoáy và điều chỉnh trạng thái vận tốc đúng với áp suất tối thiểu.

Trong bốn loại điều tiết lưu lượng trên, hiện có bộ điều tiết kiểu Tab (hay còn gọi Vortab) là bộ điều tiết được độc quyền sáng chế bởi FCI (Fluild Components International) – USA. Trong bài này, để bạn có thể hiểu sâu và rõ hơn khi thiết bị đo sử dụng bộ điều tiết lưu lượng Tab có những đặc tính ưu việt gì, tôi sẽ đi vào chi tiết như sau:

vab5