Đồng hồ đo lưu lượng khí gas (còn được gọi là cảm biến lưu lượng khí gas) là một thiết bị cho phép bạn đo tốc độ của luồng không khí. Điều này có nghĩa là một máy đo không khí đo vận tốc của không khí. Ngoài vận tốc, đồng hồ đo lưu lượng khí gas còn có khả năng đo áp suất khí, thậm chí có khả năng phát hiện hướng gió.
Khí gas là gì
Khí gas là khí mà nghe tên có lẽ ai cũng biết. Nhưng thực chất, khí gas là tên gọi chung của nhiều loại khí. Và khí được định nghĩa là trạng thái của vật chất bao gồm các hạt không có thể tích xác định cũng như hình dạng xác định. Đây là một trong bốn trạng thái cơ bản của vật chất, cùng với chất rắn, chất lỏng và plasma. Trong điều kiện bình thường, trạng thái khí nằm giữa trạng thái lỏng và plasma.
Một chất khí có thể bao gồm các nguyên tử của một nguyên tố (ví dụ: H2, Ar) hoặc của các hợp chất (ví dụ: HCl, CO2) hoặc hỗn hợp (ví dụ: không khí, khí tự nhiên).
Đồng hồ đo lưu lượng khí
Đồng hồ đo lưu lượng khí gas được sử dụng tại các tòa nhà dân dụng, thương mại và công nghiệp tiêu thụ khí đốt nhiên liệu được cung cấp bởi một trạm gas. Các đồng hồ đo lưu lượng khí ga phải có các chứng chỉ Atex hay còn gọi là tiêu chuẩn phòng nổ.
Đồng hồ đo lưu lượng khíKhí khó đo hơn chất lỏng, vì thể tích đo bị ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt độ và áp suất. Đồng hồ đo lưu lượng khí đo một thể tích xác định, bất kể số lượng hoặc chất lượng áp suất của khí chảy qua đồng hồ.
Có nhiều thiết kế khác nhau của đồng hồ đo khí được sử dụng phổ biến, tùy thuộc vào tốc độ dòng khí cần đo, phạm vi lưu lượng dự đoán, loại khí được đo và các yếu tố khác.
Đơn vị lưu lượng khí
Khí có thể nén và thay đổi thể tích khi:
- Chịu áp lực
- Đun nóng
- Làm lạnh
Nói cách khác, một thể tích khí ở điều kiện áp suất và nhiệt độ xác lập không bằng cùng một chất khí trong các điều kiện áp suất hoặc nhiệt độ khác nhau. Bởi vì điều này, tốc độ dòng chảy của đồng hồ đề cập đến tốc độ dòng chảy thực tế và các đơn vị tiêu chuẩn được quy ước như:
- acm/h (mét khối thực tế / giờ)
- kscm/h (kilo mét khối tiêu chuẩn / giờ)
- LFM (Linear Feet per Minute)
- MSCFD (Million standard cubic feet per day)
Tốc độ dòng khí có thể được đo trực tiếp, không phụ thuộc vào hiệu ứng áp suất và nhiệt độ, với đồng hồ đo lưu lượng khối nhiệt, đồng hồ đo lưu lượng khối Coriolis hoặc bộ điều khiển lưu lượng khối.
Nguyên lý đồng hồ đo lưu lượng khí gas
Khí thường được đo theo thể tích của chúng, tức là tốc độ dòng khí sẽ được biểu thị bằng tỷ lệ thể tích của dòng khí trên mỗi đơn vị thời gian. Do đó, các đơn vị đo lưu lượng khí là m3/giờ, Nm3/giờ,… Một yếu tố quan trọng hơn cần lưu ý trong khi đo lưu lượng khí là thực tế là khí có thể nén được (không giống như chất lỏng) do đó thể tích của chúng thay đổi theo áp suất (và cả nhiệt độ). Để tính đến yếu tố này, thông thường các giá trị thu được bằng cách đo các khí ở điều kiện ban đầu được chuyển đổi thành cơ sở nhiệt độ và áp suất (NTP) bình thường hoặc cơ sở Nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn (STP).
Tốc độ dòng khí là khối lượng thực của khí di chuyển qua dụng cụ đo trên một đơn vị thời gian. Đơn vị của nó thường ở dạng lít tiêu chuẩn mỗi phút; hoặc centimet khối tiêu chuẩn mỗi phút tính theo đơn vị SI.
Các loại đồng hồ đo lưu lượng khí gas
Cũng giống với chất lỏng, đồng hồ đo lưu lượng khí gas cũng có nhiều loại. Mỗi loại dựa trên một đặc tính vật lý khác nhau để suy ra lưu lượng của khí gas. Tuỳ thuộc vào từng ứng dụng đo mà các đồng hồ đo lưu lượng này có ưu nhược điểm khác nhau.
Chúng ta cùng tham khảo sơ qua một số loại phổ biến nhất, được sử dụng nhiều nhất trong công nghiệp.
Đồng hồ đo lưu lượng khí gas dạng màng
Đây có thể xem là loại đồng hồ đo lưu lượng khí gas phổ biến nhất. Được tìm thấy trong nhiều ứng dụng cả trong dân dụng và thương mại công nghiệp.
Chúng có cấu tạo gồm 2 hoặc nhiều buồng có chứa lớp màng bên trong. Khi có luồng khí gas đi qua, những buồng dẫn khí đi qua lớp màng liên tục. Dưới áp lực, màng sẽ co hoặc giãn. Chúng tác động lên một cơ cấu trục truyền động, làm cho các trục quay theo dòng chảy của khí. Các trục quay này có một cơ cấu đếm, chúng có nhiệm vụ đếm lượng khí gas di chuyển qua đồng hồ.
Đồng hồ đo lưu lượng khí gas dạng quay
Đồng hồ đo lưu lượng khí gas dạng quay là thiết bị chính xác được gia công kỹ thuật cao. Chúng có khả năng xử lý khối lượng và áp suất cao hơn so với đồng hồ đo lưu lượng dạng màng.
Trong đồng hồ đo lưu lượng này, hai cánh quạt có hình dạng số 8 quay theo hướng chính xác. Với mỗi lượt, chúng dịch chuyển một lượng khí cụ thể qua đồng hồ. Chuyển động quay của trục khuỷu đóng vai trò là phần tử lưu lượng chính và có thể tạo ra các xung điện cho máy tính lưu lượng hoặc có thể điều khiển bộ đếm giống như đồng hồ đo đường.
Đồng hồ đo lưu lượng khí gas dạng tuabin
Đồng hồ đo lưu lượng khí gas dạng tuabin suy ra thể tích khí bằng cách xác định tốc độ của khí di chuyển qua đồng hồ. Do thể tích khí được suy ra theo dòng chảy, điều kiện quan trọng là dòng chảy phải tốt. Tua bin nhỏ bên trong đo tốc độ của khí, được truyền cơ học đến bộ đếm cơ hoặc điện tử.
Loại đồng hồ đo lưu lượng khí dạng tuabin này tuy không cản trở dòng khí, nhưng chỉ giới hạn ở việc đo tốc độ dòng chảy thấp mà thôi.
Đồng hồ đo lưu lượng khí gas dạng vòi phun
Một đồng hồ đo lưu lượng khí gas dạng vòi phun có cấu tạo bao gồm một đường ống thẳng dài bên trong có một tấm lỗ để tạo ra sự sụt áp, ảnh hưởng đến dòng chảy.
Đây là một loại đồng hồ đo vi sai, tất cả đều suy ra tốc độ dòng khí bằng cách đo chênh lệch áp suất qua một sự xáo trộn dòng chảy bởi vòi phun. Áp suất tĩnh, mật độ, độ nhớt và nhiệt độ của khí phải được đo hoặc biết áp suất ngoài chênh lệch cho đồng hồ để đo chính xác. Đồng hồ đo lưu lượng dạng này thường được dùng trong công nghiệp vì chúng có đặc điểm là không có bộ phận chuyển động. Tuy nhiên chúng chỉ dùng trong những ứng dụng nhỏ, dải đo thấp.
Đồng hồ đo lưu lượng khí gas dạng siêu âm
Đồng đo lưu lượng siêu âm phức tạp hơn máy đo hoàn toàn bằng cơ học. Vì chúng đòi hỏi khả năng xử lý tín hiệu và tính toán dữ liệu.
Đồng hồ đo lưu lượng khí gas siêu âm đo tốc độ chuyển động của khí bằng cách đo tốc độ âm thanh truyền trong môi trường khí trong đường ống.
Đồng hồ đo lưu lượng siêu âm có chi phí cao và hoạt động tốt nhất khi không có chất lỏng nào trong khí được đo, vì vậy chúng chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng áp suất cao, lưu lượng cao như trạm đo đường ống dẫn hơi, nơi khí luôn khô. Tỷ lệ chính xác đầu ra của đồng hồ đo lưu lượng dạng siêu âm có lẽ là lớn nhất so với bất kỳ loại đồng hồ đo lưu lượng khí tự nhiên nào. Và phạm vi của đồng hồ đo siêu âm thực sự lớn hơn so với đồng hồ đo khí dạng tua bin.
Đồng hồ đo lưu lượng khí gas dạng Coriolis
Đồng hồ đo lưu lượng khí gas dạng Coriolis thường là một hoặc nhiều ống có tiết diện dọc hoặc trục được kích hoạt để rung ở tần số cộng hưởng. Dạng đồng hồ này dùng được với chất lỏng và khí. Khi chất lỏng trong phần dịch chuyển ở trạng thái nghỉ, cả phần thượng lưu và phần hạ lưu của phần dịch chuyển sẽ rung cùng pha với nhau.
Tần số của rung động này được xác định bởi mật độ tổng thể của đường ống. Điều này cho phép đồng hồ đo mật độ chảy của khí trong thời gian thực.
Tuy nhiên, khi chất lỏng bắt đầu chảy, lực Coriolis phát huy tác dụng. Hiệu ứng này nói lên mối quan hệ giữa độ lệch pha trong độ rung của phần thượng lưu và hạ lưu và tốc độ dòng chảy của chất lỏng chứa trong đường ống.
Đồng hồ đo lưu lượng Coriolis có thể xử lý nhiều tốc độ dòng chảy và có khả năng tạo ra lưu lượng khối – điều này mang lại độ chính xác cao nhất của phép đo dòng chảy. Chính vì đặc điểm đo mật độ chảy, đồng hồ đo lưu lượng Coriolis cũng có thể suy ra tốc độ dòng khí ở điều kiện chảy.
Bài viết chia sẻ đến các bạn thông tin về dòng đồng hồ đo lưu lượng khí gas. Rất mong nhận được những góp ý và chia sẻ của các bạn để bài viết ngày một hoàn thiện hơn! Cảm ơn các bạn.
