Việc đo lưu lượng chính xác trong nhà máy nhiệt điện đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu quả hoạt động và tối ưu hóa quá trình sản xuất điện. Dưới đây là một số phương pháp đo lưu lượng phổ biến được sử dụng trong nhà máy nhiệt điện các bạn hãy cùng VNTECH đọc và tìm hiểu nhé !
Đo lưu lượng là gì ?
Đo lưu lượng là một trong những phép đo được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, đặc biệt trong các nhà máy điện. Chúng ta có nhiều nguyên lý đo lưu lượng khác nhau và hầu hết các nguyên lý đo đều cho kết quả chính xác.
Các phương pháp đo lưu lượng trong nhà máy nhiệt điện
Sau đây là một số phương pháp đo cơ bản và khá phổ biến:
Đo lưu lượng thể tích (Volumetric Flow rate):
- Đo lưu lượng theo nguyên lý Chênh áp
- Đo lưu lượng theo nguyên lý Turbine
- Đo lưu lượng theo nguyên lý Điện từ
- Đo lưu lượng theo nguyên lý Vortex
- Đo lưu lượng theo nguyên lý Chiếm chỗ
- Đo lưu lượng theo nguyên lý Siêu âm (Ultrasonnics).
Đo lưu lượng khối lượng (Mass Flow-rate):
- Đo lưu lượng theo nguyên lý gia nhiệt (phân tán nhiệt)
- Đo lưu lượng theo nguyên lý Coriolis
Phân tích phương pháp đo lưu lượng
Trong phạm vi nghiên cứu khảo sát & đánh giá của bài viết này. Tập trung phân tích Phương pháp đo hiện hữu của nhà máy đang sử dụng là đo lưu lượng chênh áp sử dụng đĩa tiết lưu (Orifice) cho các đường gió có đường kính ống nhỏ và Phương pháp sử dụng ống Pitot cho các đường gió có đường kính ống lớn.
Đo lưu lượng theo phương pháp chênh áp (Differential Pressure)
Nguyên lý chung
Đây là nguyên lý đo được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay trong các nghành công nghiệp quá trình. Nguyên lý đo này dựa trên Phương trình lưu lượng thể tích
Theo đó, người ta sẽ sử dụng các thiết bị tạo chênh áp bằng cách thay đổi tiết diện ngang của ống (theo hướng nhỏ lại) như:
- Tấm Orifice (Tiết lưu);
- Venturi và ống đo lưu lượng;
- Ống Pitot;
- Albow metters;
- Flow nozzle.
Để tính toán ra lưu lượng của môi chất đo từ chênh áp DP người ta sử dụng một bộ biến đổi áp suất (Transmitter) kiểu chênh áp. Transmitter có 2 đầu vào áp suất tương ứng với áp suất cao nhất tạo điểm khi tiết diện ngang của ống chua thay đổi và áp suất thấp nhất tại điểm dòng chảy có tiết diện ngang nhỏ nhất. Để đo được lưu lượng chính xác nhất thì việc lắp đặt điểm lấy áp suất cần tuân thủ các yêu cầu kỹ thuật liên quan đến hướng dòng chày, đường kính ống, vị trí và khoảng cách giữ hai điểm đo áp suất,…
Các loại thiết bị đo lưu lượng bằng nguyên lý chênh áp
-
Tấm Orifice (Tấm tiết lưu).
Tấm tiết lưu là những đĩa kim loại, tương đối bằng phẳng được đục những lỗ có kích thước xác định.
Hình dạng có nhiều dạng khác nhau: Hình tròn, Ovan, bán nguyệt hay hình côn.
Hình 1: Cấu trúc đĩa tiết lưu và Phương pháp tính.
Phần lớn nhất của áp suất động được chuyển thành áp suất tĩnh phía sau tấm lỗ: Chỉ một phần nhỏ áp suất tĩnh bị mất khi áp suất giảm (dw).
Ưu điểm:
- Độ ổn định tốt
- Dễ dàng lắp đặt và bảo trì (chỉ cho các đường ống kích thước nhỏ)
- Chỉ sử dụng chung 1 loại transmitter mà không cần quan tâm đến kích thước của đường ống;
Nhược điểm;
- Giá thành cao, đặc biệt cho các ống có đường kính lớn;
- Đoạn ống lắp đĩa tiết lưu phải là đoạn ông thẳng
- Sai số suy hao theo thời gian: nếu môi chất đo làm mòn hoặc làm sai số các lỗ trên đĩa tiết lưu sẽ dẫn đến kết quả đo sai.
Đo lưu lượng sử dụng ống Pitot
-
Ống Pitot
Được phát minh bởi kỹ sư người Pháp Henri Pitot, ống Pitot là thiết bị đo áp suất được ứng dụng để tính vận tốc và lưu lượng các dòng chảy. Sau khi đc phát minh bởi Henri Pitot, ống được chỉnh sửa trở nên hiên đại với hình dáng ngày này nhờ nhà khoa học người Pháp Henry Darcy. Ống được thiết kế dùng để đo vận tốc dòng chảy, vận tốc không khí trên máy bay, vận tốc nước ở tàu thủy và vân tốc các dòng chất lỏng, khí khác nhau trong các thiết bị công nghiệp. Ống Pitot không thể đo được vân tốc chảy trung bình trong các đường ống, ống dẫn, chúng chỉ có khả năng đo vận tốc dòng chảy cục bộ tại một điểm nhất định
-
Nguyên lý hoạt động của ống Pitot
Ống Pitot cơ bản được cấu tạo gồm một ống hướng trực tiếp vào dòng chảy chất lỏng và một máng mỏng ở bên trong. Khi ống này chứa một chất lỏng, lúc này áp suất sẽ được đo. Cụ thể hơn, ống đo áp suất sẽ được chèn vào giữa đường ống được xem là ống để đo áp suất tổng và ống kế tiếp dùng để đo áp suất tĩnh. Khi lưu lượng chất lỏng chảy qua ống thay đổi, áp suất tại hai ống này cũng thay đổi tuy theo vận tốc dòng chất lỏng. Sự chênh lệch áp suất giữa ống áp suất tổng và ống áp suất tĩnh tỉ lệ thuận với lưu lượng dòng chất lỏng qua ống.
Vận tốc của dòng chảy không thể được xác định bởi áp suất đo được. Thay vào đó, theo phương tình Bernoulli, ta có:
Áp suất tổng = Áp suất tĩnh + Áp suất động ,có thể viết là:
Giải phương trình vận tốc dòng chảy:
Trong đó:
- u là vận tốc dòng chảy (m/s)
- Pt là áp suất tổng (Pa)
- Ps là áp suất tĩnh (Pa)
- p là khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m3)
Như chúng ta đã biết áp suất động là sự chênh lêch giữa áp suất tổng và áp suất tĩnh. Để xác định áp suất động, chúng ta sẽ sử dụng một màng ngăn bên trong đường ống kín. Với áp suất động đo được từ việc bố trí trên, chúng ta có thể sử dụng để xác định tốc độ bay của máy bay. Việc bố trí màng ngăn như mô tả ở trên thường được lắp đặt trong các phần đo chỉ số tốc độ bay, sự chuyển đổi áp suất động đến một thiết bị đọc tốc độ bay bằng phương tiện của đòn bẩy cơ khí.
Thay vì đặt ống Pitot và cổng tĩnh riêng biệt, một ống pitot tĩnh có thể được sử dụng, trong đó có một ống đồng trục thứ hai với các ống pitot có lỗ ở hai bên, ở bên ngoài luồng không khí trực tiếp, để đo áp suất tĩnh.
Tỷ lệ dòng chảy chất lỏng trong một ống dẫn có thể được ước tính từ:
Lưu lượng dòng chảy (m3/ph) = diện tích mặt cắt ống (m2) x vận tốc dòng chảy (m/ph)
Đối với ngành hàng không, tốc độ không khí thường được tính bằng hải lý/ giờ
Trong trạm thời tiết với tốc độ gió cao, các ống pitot được sửa đổi để tạo ra một loại phong kế đặc biệt được gọi là ống pitot phong kế tĩnh.
Ứng dụng của ống Pitot trong công nghiệp
Trong các ngành công nghiệp, phong kế rất khó sử dụng để đo vận tốc dòng chảy cần đo. Vì vậy, ống Pitot là dụng cụ dễ dàng thao tác và thiết thực nhất trong các phép đo. Ống pitot sẽ được đưa vào bên trong đường ống hoặc ống dẫn thông qua một lỗ nhỏ, ống Pitot sẽ được kết nối với một máy đo dạng ống chữ U hoặc một máy đo áp suất khác để xác định vận tốc dòng chảy bên trong đường ống gió ngầm hoá. Bên cạnh đó, chúng ta có một ứng dụng khác của kỹ thuật này là để xác định khối lượng của không khí được thổi vào bên trong một không gian điều hòa. Ngoài ra ống Pitot còn sử dụng đo lưu lượng gió trong các đường ống gió cấp 1, 2 …của các nhà máy điện.
-
Ưu điểm và hạn chế của ống Pitot trong thực tế
Đối vối việc sử dụng ống Pitot chúng ta sẽ có những ưu điểm và hạn chế riêng.
Ưu điểm của ống Pitot:
- Ít cản trở dòng chảy
- Ít tốn kém chi phí
- Đối với những loại lưu lượng kế đơn giản có thể thể dùng cho nhiều loại đường ống, ống dẫn khác nhau
Hạn chế của ống Pitot:
- Khó khăn trong kiểm tra và hiệu chỉnh
- Nếu vận tốc của dòng chảy thấp, sự chênh lệch áp suất sẽ rất nhỏ vì vậy đầu đo sẽ khó có thể đo đạt chính xác.
Còn nếu vận tốc dòng chảy quá lớn, điều này không nằm trong giả định của phương trình Bernoulli vì vậy sẽ cho ra phép đo không đúng.
Các thiết bị trên cung cấp chênh áp, và để tính toán lưu lượng, người ta sử dụng bộ biến đổi áp suất kiểu chênh áp. Điều này đảm bảo rằng áp suất cao nhất tạo điểm khi tiết diện ngang của ống thay đổi, và áp suất thấp nhất tại điểm dòng chảy có tiết diện ngang nhỏ nhất. Việc lắp đặt điểm lấy áp suất cần tuân thủ các yêu cầu kỹ thuật liên quan đến hướng dòng chảy, đường kính ống, vị trí và khoảng cách giữa hai điểm đo áp suất.
Kết luận
Tất cả các phương pháp đo lưu lượng nêu trên, với môi trường khói bụi và thời gian làm việc trên 15 năm thì sẽ xuất hiện sự mài mòn của các ống thu tín hiệu áp suất, áp suất thu tại các đầu tĩnh và đầu động của ống Pitot, đĩa tiết lưu đã không còn chính xác. Điều này gây lên áp suất chênh áp đặt vào bộ chuyển đổi tín hiệu cũng không chính xác và kết quả đo được cũng không chính xác, phản ảnh không trung thực giá trị đo lưu lượng của gió vào buồng đốt tại các điểm và tổng lưu lượng gió cũng sai số. Và gặp thêm một vài tình huống sau:
- Miệng ống pitot bị mòn & có rỉ sét.
- Hay bị tắc
- Bảo dưỡng khó khăn;
- Không thể hiệu chỉnh được;
- Toàn bộ các điểm đo đã bị trôi điểm không nhưng không thể hiệu chỉnh được;
- Việc tháo lắp & bảo dưỡng rất khó khăn;
- Muốn kiểm tra các đường áp suất tĩnh/áp suất động của ống pitot và đĩa tiết lưu chỉ có thể dừng tổ máy sau đó tháo đường ống mới có thể kiểm tra được;
- Các điểm đo lưu lượng có sai số lớn
Để giải quyết các vấn đề nêu trên, VNTECH có giải pháp đầu tư thiết bị có công nghệ tốt hơn – Phương pháp phân tán nhiệt.
VNTECH GROUP cung cấp các thiết bị có thể đáp ứng hầu hết các ứng dụng trong công nghiệp với tiêu chuẩn châu âu cho độ chính xác cao và chế độ bảo hành lên đến 5 năm cho Quý khách hàng có thể yên tâm sử dụng lâu dài.
Với kim chỉ nam là luôn mang lại những sản phẩm tốt nhất đến với khách hàng, VN TECH Group đã và đang lắng nghe và thấu hiểu tâm lý cũng như nhu cầu của khách hàng Hỗ trợ lắp đặt và đưa ra giải pháp tối ưu nhất là lựa chọn hàng đầu của khách hàng khi hợp tác với VN TECH của chúng tôi.
Liên hệ
VN TECH GROUP luôn tâm niệm sự hài lòng của khách hàng là mục tiêu quan trọng. Chúng tôi cam kết đem lại những sản phẩm và dịch vụ với chất lượng tốt nhất cho Quý khách hàng.
Hãy liên hệ với chúng tôi để có giải pháp tốt nhất cho yêu cầu của bạn cùng với giá cả cạnh tranh nhất thị trường
Xem thêm:
Cảm biến đo mức liên tục 4-20 mA
Bộ chuyển đổi tín hiệu đa năng PR4116