Hôm nay tôi sẽ cùng với các bạn đi tìm hiểu kỹ về nguyên lý hoạt động của đồng hồ lưu lượng dạng điện từ. Ở bài viết trước chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về khái niệm đồng hồ lưu lượng điện từ là gì?.
Đồng hồ đo lưu lượng điện từ(Elictromagnetic flow meter)
– Là dạng thiết bị đo lưu lượng chất lỏng ,khí, hơi dùng từ trường điện đo lưu chất ở thời điểm tức thời và lưu lượng tổng. Kết quả đo được xuất ra một màn hình điện tử đưa ra các thông số cần thiết cho người sử dụng
– Bộ đo lưu lượng kế điện từ hoạt động dựa trên định luật Faraday về cảm ứng điện từ. Đó cũng là nguyên lý hoạt động cơ bản của các máy biến áp, cuộn cảm, các loại động cơ điện, máy phát điện và nam châm điện
Nguyên lý hoạt động của đồng hồ lưu lượng dạng điện từ
Định luật Faraday về cảm ứng điện từ
– Theo định luật Faraday, dòng chảy của chất lỏng dẫn qua từ trường kín sẽ khiến tín hiệu điện áp được cảm nhận bởi các điện cực nằm trên thành ống dòng chảy. Khi chất lỏng di chuyển nhanh hơn, nhiều điện áp được tạo ra. Định luật Faraday nói rằng điện áp được tạo ra tỷ lệ thuận với sự chuyển động của chất lỏng chảy
– Với đinh luật của Faraday được áp dụng vào đồng hồ nươc điện từ ta hiểu rằng đây là một thiết bị đo lưu lượng trong một ống kín( tương tự như thí nghiệm được gọi tên là lồng Faraday) và lưu chất đi qua phải dẫn được điện. Chính vì thế máy đo lưu lượng điện từ được ra đời dựa vào định luật Faraday
– Trong đồng hồ nước điện tử, một dòng điện được đưa vào các cuộn dây được gắn bên trong hoặc bên ngoài thân đồng hồ để tạo ra từ trường. Chất lỏng chảy qua đường ống máy đo lưu lượng đóng vai trò là chất dẫn điện, điều này tạo ra một điện áp tỷ lệ với vận tốc dòng chảy trung bình
Điện áp này được phát hiện bằng các cảm biến(Sensor) gắn trong lòng đồng hồ. Qua giao thức RS – 485 được truyền dẫn tới bộ vy xử lý trung tâm tính toán và cho ra các thông số cần thiết
Công thức áp dụng dùng cho đồng hồ lưu lượng điện tử
Đồng hồ đo lưu lượng điện từ sử dụng định luật Faraday để đo lưu lượng. Định luật Faraday nói rằng bất kế thi nào một dây dẫn có chiều dài L chuyển động với vận tốc V vuông góc với từ trường B một hiệu điện thế được tạo ra theo phương vuông góc với nhau
– Từ định luật Faraday ta thấy: Chất lỏng chảy qua thân rỗng của đồng hồ lưu lượng (Từ trường B), điện áp cảm ứng E được tạo ra và nó tỷ lệ thuận với vận tốc (V) của lưu chất chuyển động
Từ đó ta có công thức sau: E=B.L.V (Phương trình 1)
Trong đó:
E:Hiệu điện thế tạo ra trong một vật dẫn
V: Vận tốc của dòng chảy(m/s)
B:Mật độ từ thông(Wb/m²)
L: Chiều dài đường ống
Lưu lượng thể tích(Q) được tính bởi công thức:
Q = (π.d.2/4).V (phương trình 2)
Trong đó:
d: Đường kính của đường ống
V: vận tốc của lưu chất dẫn điện
Từ phương trình 1 ta có: V= E/B.L
Q = π.d.2.E/ 4BL
Q= K.E
Trong đó: K là hằng số(K= π.d.2/4BL)
Từ đó ta thấy rằng tốc độ của dòng chảy tỉ lệ thuận với hiệu điện thế được tạo ra. Trong các ứng dụng định luật vào các thiết bị đo lưu lượng điện từ nhà sản xuất sẽ nhập thông số “K” không đổi trong lưu lượng kế có sẵn ở phần hướng dẫn sử dụng hoặc catalg của nó
Những điểm được đánh giá cao ở dòng đồng hồ điện từ
- Thân rỗng hoàn toàn nên nó có thể được sử dụng cho nhiều môi trường rác, nước thải kể cả bùn loãng có thể chảy qua cũng không làm ảnh hưởng đến đồng hồ
- Không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như độ nhớt, áp lực làm việc, nhiệt độ làm việc của các môi trường
- Có thể hoạt động rất tốt ở môi trường axit, bazo bởi vật liệu thiết kế nó đa dạng như nhôm, thép Cacbon, Inox…cùng với đó là lớp lót sử dụng cho đồng hồ thường là loại chuyên dùng
- Độ chính xác cực cao sai số chỉ khoảng ±0.20%
- Không bị ảnh hưởng nhiều bởi các biến động về áp suất phía thượng nguồn
- Không bị ảnh hưởng áp suất do thân của thiết bị lưu lượng điện từ này là rỗng hoàn toàn
Những điểm hạn chế của đồng hồ nước dạng điện tử
Chúng ta đã tìm hiểu nguyên lý cấu tạo của dạng đồng hồ này rồi phải không ạ. Từ những vấn để đã nêu ở trên ta nhận thấy dạng đồng hồ này có một số điểm hạn chế cần cân nhắc sau:
- Chất đo phải là chất có độ dẫn điện. Chính vì vậy lưu lượng kế điện tử không thể sử dụng được cho môi trường khí, hơi nước, nước tinh khiết, RO, các sản phẩm từ dầu mỏ bởi các chất nêu trên đều có độ dẫn điện kém hoặc không có độ dẫn điện
- Thiết bị đo lưu lượng điện tử có thể bị ảnh hưởng nặng nề bởi từ trường được tạo ra ở môi trường xung quanh thiết bị
- Đây là một thiết bị đắt tiền có giá trị cao hơn nhiều so với dòng thiết bị sử dụng cơ học để đo
- Để tránh hiện tượng không khí lọt vào đường ống, đồng hồ lưu lượng từ được nhà sản xuất khuyên nên lắp đặt ở phương nằm ngang và các điện cực đo cũng phải nằm trên đường kính ngang
- Là một thiết bị đo thể tích bằng điện từ nên có một điều lưu ý là bất kể chất nào lơ lửng trong chất lỏng đều được nó tính vào lưu lượng đo
- Để cho lưu lượng kế được chính xác điện trở hiệu dụng của chất lỏng giữa các điện cực không được vượt quá 1% trở kháng của mạch ngoài
- Kích thước ống đo của thiết bị này sẽ không tỷ lệ thuận với các bộ phận khác như cuộn dây điện, mặt hiển thị do đó khi sử dụng đo cho các đường ống nhỏ thì lưu lượng kế điện từ rất cồng kềnh
Trên đây tôi đã trình bày nguyên lý hoạt động và cách tính toán của đồng hồ đo lưu lượng điện tử. Hi vọng bài viết đã giải đáp các thắc mắc của các bạn.
Cảm ơn tất cả các bạn đã đọc bài viết
Trân trọng và hẹn gặp lại ở các bài viết tiếp theo!
Xem tiếp phần 3: Lưu lượng kế điện từ là gì?
