Lưu lượng kế là gì? So sánh Pitot Tube, Flow Nozzle và ống lưu lượng
Lưu lượng kế là gì?
Lưu lượng kế (flowmeter) là thiết bị đo lượng chất lỏng, khí hoặc hơi đi qua một điểm trên đường ống trong một đơn vị thời gian, thường tính bằng lít/phút, m³/giờ hoặc kg/giờ. Trong nhà máy, lưu lượng là thông số dùng để định lượng nguyên liệu, tính tiêu hao năng lượng, kiểm soát quá trình và thanh toán nội bộ, nên chọn sai loại lưu lượng kế dẫn đến sai số kéo dài mà rất khó phát hiện.
Bài viết tập trung vào ba nhóm mà kỹ sư hay phải cân nhắc trong danh mục Wise: lưu lượng kế phao (ống thủy tinh và ống kim loại), Pitot Tube trung bình hóa (Averaging Pitot Tube) và Flow Nozzle.
Nhóm 1: Lưu lượng kế phao (Variable Area / Rotameter)
Lưu lượng kế phao gồm một ống côn đặt thẳng đứng, đường kính tăng dần từ dưới lên, bên trong có một phao có thể di chuyển lên xuống. Khi dòng chảy đi từ dưới lên, lực đẩy nâng phao lên đến vị trí mà lực cản của dòng cân bằng với trọng lượng hiệu dụng của phao. Vị trí phao chính là thước đo lưu lượng, đọc trên thang chia độ. Đặc điểm của nguyên lý này là chênh áp qua phao gần như không đổi, còn diện tích khe hở thay đổi theo lưu lượng, vì vậy có tên "diện tích thay đổi".
Lưu lượng kế Wise F801
Ống thủy tinh: nhìn thấy phao trực tiếp, đọc dễ, giá thấp, phù hợp chất lỏng và khí sạch, áp suất và nhiệt độ vừa phải. Trong danh mục Wise có F806, F801, F802, F810, F812 và dòng vệ sinh F811 cho thực phẩm, đồ uống, dược phẩm.
Ống kim loại: phao chuyển động trong ống kim loại nên không nhìn được, vị trí phao được truyền qua khớp từ ra mặt đồng hồ. Loại này chịu áp suất và nhiệt độ cao hơn, dùng cho chất lỏng đục, có màu, ăn mòn hoặc nóng. Wise có dòng F821 đến F824.
Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, không cần nguồn điện (loại hiển thị cơ), đọc trực quan, tổn thất áp suất thấp và ổn định, dải đo rộng. Hạn chế: phải lắp thẳng đứng, đọc số phụ thuộc vào khối lượng riêng và độ nhớt của lưu chất so với lúc hiệu chuẩn, kích thước đường ống hạn chế với loại nhỏ.
Nội dung chọn giữa ống thủy tinh và ống kim loại của Wise được phân tích riêng trong trang lưu lượng kế Wise F824 và F811.
Nhóm 2: Lưu lượng kế chênh áp (Differential Pressure)
Nhóm này đo lưu lượng gián tiếp. Ta đặt một vật cản hoặc đầu dò vào dòng chảy để tạo ra chênh áp, rồi tính lưu lượng từ chênh áp đó. Theo phương trình Bernoulli, lưu lượng tỷ lệ với căn bậc hai của chênh áp, nghĩa là muốn đo lưu lượng thấp phải phân biệt được chênh áp rất nhỏ, và dải đo hiệu dụng của loại này thường hẹp hơn rotameter (thường cỡ 3:1 đến 4:1 với thiết kế thông thường).
Flow Nozzle (F600)
Flow nozzle là một cút thu hẹp lắp vào đường ống. Dòng chảy đi qua tiết diện nhỏ lại nên tăng tốc, áp suất giảm, và hai đầu ống lấy áp trước và sau nozzle cho ra chênh áp. So với tấm orifice, nozzle có biên dạng cong nên chịu được dòng tốc độ cao, hơi nóng và chất lỏng có xu hướng mài mòn, và tổn thất áp suất thường thấp hơn. Đây là lựa chọn quen thuộc cho hơi nước, khí, nước cấp nồi hơi trong đường ống công nghiệp.
Lưu lượng kế Wise F600
Ưu điểm: cấu tạo cứng vững, không bộ phận chuyển động, chịu nhiệt độ và áp suất cao, có chuẩn thiết kế và tính toán rõ ràng.
Hạn chế: gây tổn thất áp suất cố định, cần đoạn ống thẳng trước và sau, dải đo hẹp, chi phí gia công và lắp đặt cao hơn.
Pitot Tube trung bình hóa (F760)
Pitot Tube truyền thống chỉ đo tốc độ tại một điểm. Averaging Pitot Tube khắc phục bằng cách đặt một đầu dò dạng thanh cắt ngang đường ống, có nhiều lỗ lấy áp dọc theo chiều dài, nên lấy được áp suất trung bình trên toàn tiết diện. Chênh áp giữa cổng áp tổng và cổng áp phía sau được chuyển thành lưu lượng.
Lưu lượng kế Wise F760
Theo thông số của Wise, dòng F760 dùng cho chất lỏng, khí, hơi, độ chính xác ±1% lưu lượng thực, áp suất làm việc tối đa 15 MPa, nhiệt độ làm việc tối đa 600 °C, vật liệu inox 304, 316, 316L và Monel. Wise mô tả đây là thiết bị tiết kiệm năng lượng vì gây tổn thất áp suất cố định thấp, phù hợp đường ống, ống khói và ống gió tiết diện chữ nhật.
Ưu điểm: tổn thất áp suất rất thấp, lắp đặt gọn (thường có thể lắp vào ống đang chạy tùy thiết kế), phù hợp đường ống lớn nơi các phương án khác quá đắt.
Hạn chế: lỗ lấy áp có thể tắc nếu lưu chất bẩn hoặc có cặn, độ chính xác phụ thuộc nhiều vào điều kiện dòng chảy và đoạn ống thẳng.
Bảng so sánh nhanh
| Tiêu chí | Lưu lượng kế phao | Flow Nozzle | Averaging Pitot Tube |
| Nguyên lý | Diện tích khe thay đổi | Chênh áp qua vật cản | Chênh áp qua đầu dò nhiều lỗ |
| Đọc số tại chỗ | Có, trực tiếp | Cần bộ đo chênh áp | Cần bộ đo chênh áp |
| Nguồn điện | Không (loại cơ) | Tùy thiết bị đo chênh áp | Tùy thiết bị đo chênh áp |
| Tổn thất áp suất | Thấp, ổn định | Trung bình đến cao | Rất thấp |
| Cỡ ống phù hợp | Nhỏ đến vừa | Vừa đến lớn | Vừa đến rất lớn |
| Điều kiện khắc nghiệt (hơi, nhiệt cao) | Loại kim loại có giới hạn | Tốt | Tốt (đến 600 °C với F760) |
| Vệ sinh thực phẩm | Có dòng chuyên dụng (F811) | Không phải điểm mạnh | Không phải điểm mạnh |
Lưu ý về cách chọn:
1. Đường ống cỡ nào? Ống nhỏ và vừa, cần đọc tại chỗ: nghĩ đến lưu lượng kế phao. Ống lớn, đường hơi, ống gió, ống khói: nghĩ đến Pitot Tube trung bình hóa hoặc nozzle.
2. Lưu chất và điều kiện vận hành là gì? Sạch hay bẩn, ăn mòn hay không, nhiệt độ và áp suất bao nhiêu. Lưu chất bẩn làm tắc lỗ lấy áp của Pitot, còn lưu chất đục không nhìn thấy phao thủy tinh nên phải dùng ống kim loại.
3. Cần hiển thị tại chỗ hay tín hiệu về hệ thống điều khiển? Cần tín hiệu điện thì loại kim loại có ngõ ra 4-20 mA, hoặc hệ chênh áp kết hợp transmitter. Bài về bộ chuyển đổi áp suất Wise SMT2003 giải thích thêm phần tín hiệu 4-20 mA thường dùng trong các hệ đo chênh áp.
Bài liên quan: · Đồng hồ đo Wise: toàn bộ dòng sản phẩm
Gửi loại lưu chất, cỡ ống, nhiệt độ và áp suất vận hành, HT Việt Nam sẽ tư vấn loại lưu lượng kế phù hợp và báo giá.
Liên hệ Mr Hoàng - 0919 914 138 để được hỗ trợ 24/7.
