Đồng hồ đo lưu lượng khí nén là gì? Nên chọn dòng nào cho nhà máy

Đồng hồ đo lưu lượng khí nén là thiết bị đo lượng khí nén đi qua một đường ống trong một đơn vị thời gian, đồng thời cộng dồn tổng lượng khí đã tiêu thụ. Nghe đơn giản, nhưng đây là thiết bị mà phần lớn nhà máy Việt Nam lắp sai hoặc không lắp và hậu quả là không ai biết máy nén khí đang thực sự tiêu thụ bao nhiêu, phân xưởng nào dùng nhiều, hệ thống đang rò rỉ mất bao nhiêu phần trăm.

Bài viết này giải thích thiết bị này hoạt động ra sao, có mấy loại, và cách chọn đúng loại cho từng vị trí trong hệ thống khí nén. Nội dung dựa trên kinh nghiệm triển khai thiết bị CS Instruments (Đức) tại các nhà máy sản xuất ở Việt Nam.

Vì sao nhà máy cần đo lưu lượng khí nén

Khí nén thường được gọi là "nguồn năng lượng đắt nhất trong nhà máy". Để tạo ra 1 m³ khí nén ở 7 bar, máy nén tiêu tốn khoảng 0,1–0,12 kWh điện. Một hệ thống 75 kW chạy 3 ca sẽ ngốn hơn 500 triệu đồng tiền điện mỗi năm.

Vấn đề là phần lớn nhà máy không đo. Không đo thì không biết ba con số quan trọng nhất:

Lượng tiêu thụ thực tế của từng phân xưởng: Khi có số liệu, chi phí khí nén mới phân bổ được về đúng bộ phận, và trưởng bộ phận mới có động lực tiết kiệm.

Tỷ lệ rò rỉ: Đo lưu lượng vào giờ nghỉ, khi toàn bộ thiết bị tiêu thụ đã dừng, con số còn lại chính là rò rỉ. Nhà máy trung bình rò rỉ 20–30% sản lượng khí nén. Một lỗ rò đường kính 3 mm ở 7 bar tiêu tốn khoảng 11 triệu đồng điện mỗi năm.

Hiệu suất thực của máy nén: So sánh sản lượng đo được với thông số catalogue cho biết máy nén đã xuống cấp bao nhiêu, và giúp bạn quyết định nên đại tu hay thay mới dựa trên số liệu chứ không phải cảm tính.

Với các nhà máy đang làm ISO 50001 hoặc báo cáo kiểm toán năng lượng theo Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, dữ liệu đo lưu lượng khí nén còn là yêu cầu bắt buộc phải có.

Xem chi tiết cách tính tiền lãng phí do rò rỉ trong bài "Rò rỉ khí nén tốn của nhà máy bao nhiêu tiền mỗi năm" 

Nguyên lý hoạt động: ba công nghệ phổ biến

Thiết bị đo lưu lượng khí nén không có một nguyên lý duy nhất. Ba công nghệ đang được dùng nhiều nhất:

Nhiệt khối (thermal mass): Một cảm biến được nung nóng đặt trong dòng khí, khí chảy qua càng nhiều thì lấy đi càng nhiều nhiệt, từ mức tổn thất nhiệt này thiết bị tính ra lưu lượng khối. Ưu điểm lớn nhất là đo trực tiếp ra lưu lượng chuẩn mà không cần bù áp suất và nhiệt độ, đồng thời đo được vận tốc rất thấp từ 0,1 m/s đủ nhạy để phát hiện rò rỉ. Đây là nguyên lý của dòng VA của CS Instruments: VA 520, VA 521, VA 525, VA 550, VA 570.

Chênh áp (differential pressure): Thiết bị đo độ sụt áp qua một vật cản đặt trong dòng chảy rồi quy đổi ra lưu lượng. Điểm mạnh là chịu được khí ẩm, khí lẫn dầu, nhiệt độ cao và áp suất cao. Chính vì vậy dòng VD 500 của CS Instruments được dùng để đo ngay sau máy nén, nơi khí còn ẩm và nóng tới +180°C. Dải đo rộng, độ chính xác dưới 0,5% giá trị đo.

Xoáy Vortex: Một vật cản tạo ra các xoáy phía sau nó, tần số xoáy tỷ lệ với vận tốc dòng. Nguyên lý này độc lập với áp suất và nhiệt độ phù hợp với vận tốc cao, hơi nước và khí hỗn hợp. CS Instruments có dòng VU và VX cho nhóm ứng dụng này.

Phân tích sâu ưu nhược điểm ba nguyên lý trong bài "3 nguyên lý đo lưu lượng khí nén" 

Hai kiểu lắp đặt: insertion và inline

Kiểu insertion (cắm que đo vào ống): khoan một lỗ trên đường ống, hàn cổ ren, lắp van bi 1/2" rồi cắm que cảm biến vào. Ưu điểm là lắp và tháo được khi hệ thống vẫn đang có áp suất, không phải dừng máy nén, và dùng được cho ống rất lớn - trên DN 1000 hoặc ống chữ nhật. VA 500 và VA 550 thuộc nhóm này.

Kiểu inline (đoạn ống đo liền khối): thiết bị đã tích hợp sẵn một đoạn ống có đủ chiều dài ống thẳng phía trước và phía sau chỉ việc cắt ống và nối ren hoặc mặt bích vào. Độ chính xác cao hơn vì điều kiện dòng chảy đã được nhà sản xuất chuẩn hóa, không phụ thuộc vào tay nghề người lắp. VA 520, VA 521, VA 525 và VA 570 thuộc nhóm này.

Quy tắc chọn trong thực tế: đường ống từ DN 50 trở xuống thì dùng inline, vì kích thước nhỏ, giá chênh không đáng kể mà độ chính xác cao hơn hẳn. Đường ống lớn hoặc hệ thống đang chạy không thể dừng thì bắt buộc dùng insertion.

Tham khảo bài Cảm biến dạng insertion và dạng inline: khác nhau thế nào 

Những thông số cần xem khi chọn mua

Khi so sánh các model, đây là bảy hông số quyết định:

Dải đo và vận tốc: Không chọn theo đường kính ống mà theo lưu lượng thực tế mà chọn sao cho lưu lượng vận hành bình thường nằm ở khoảng 30–70% dải đo.

Độ chính xác: Chú ý cách nhà sản xuất công bố: "% giá trị đo" (o.r.) chặt chẽ hơn nhiều so với "% toàn dải" (f.s.). Thiết bị ghi 3% f.s. trên dải 0–1000 m³/h nghĩa là sai số tuyệt đối tới 30 m³/h ngay cả khi bạn chỉ đo 100 m³/h.

Áp suất và nhiệt độ làm việc tối đa.

Tín hiệu đầu ra: 4–20 mA để đưa vào PLC, đầu ra xung để đếm tổng, Modbus RTU / RS485 hoặc Ethernet để đưa lên SCADA và phần mềm quản lý năng lượng.

Chứng chỉ: ATEX hoặc IECEx cho khu vực phòng nổ, DVGW nếu đo khí tự nhiên.

Cấp bảo vệ: IP65 trở lên nếu lắp ngoài trời hoặc khu vực rửa vệ sinh.

Giấy chứng nhận hiệu chuẩn: Thiết bị CS Instruments xuất xưởng luôn kèm chứng chỉ hiệu chuẩn nhà máy; có thể đặt thêm chứng chỉ ISO truy xuất được về chuẩn quốc gia.

Xem toàn bộ dòng đồng hồ đo lưu lượng khí nén CS Instruments đang phân phối tại HT Việt Nam

Cần tư vấn chọn thiết bị?
Công ty TNHH Thiết Bị HT Việt Nam — nhà phân phối CS Instruments (Đức) tại Việt Nam.
Số 82C, Ngõ 885 Tam Trinh, Hoàng Mai, Hà Nội 

Liên hệ Mr Hoàng - 0919 914 138 | kd3@thietbiht.com