Màng ngăn có hai loại: màng ngăn chuẩn vàmàng ngăn có lỗ thu hẹp đặc biệt.
Màng ngăn chuẩn cólỗ thu hẹp hình trụ (hình 4.8a), được chế tạo với nhiều cỡ
kích thước khác nhau. Màng ngăn chuẩn có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo và lắp đặt
nhưng tổn thất của dòng chảy qua thiết bị thu hẹp khá lớn, được sử dụng khi đo lưu
lượng các dòng chảy cótrị số Reynol lớn hơn trị số tới hạn.
Màng ngăn có lỗ thu hẹp đặc biệt nhưmàng ngăn cólỗ côn (hình 4.8b), lỗ
hình phểu (hình4.8c), . được sửdụng khi đo lưu lượng các dòng chảy cótrị số
Reynol nhỏ hơn giá trị tới hạn, vì khiđó hệ số lưu lượng không phải là hằng số.
Trong trường hợp này,trên cơsở thực nghiệmngười ta xác định hệ số lưu lượng cho
mỗi lỗ thu hẹp và xemnhưkhông đổi trong phạm vi trị số Reynol giới hạn
14 trang |
Chia sẻ: maiphuongdc | Lượt xem: 1923 | Lượt tải: 5
Bạn đang xem nội dung tài liệu Giáo trình Kiểm nhiệt tự động hóa - Đo lưu lượng, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Ch−ơng 4
Đo l−u l−ợng
4.1. Khái niệm chung
4.2.1. L−u l−ợng và đơn vị đo
L−u l−ợng là l−ợng chất l−u chảy qua tiết diện ngang của ống dẫn trong một
đơn vị thời gian. Tuỳ theo đơn vị tính l−ợng chất l−u theo thể tích hoặc khối l−ợng,
ng−ời ta phân biệt:
+ L−u l−ợng thể tích (Q) tính bằng m3/s, m3/giờ ...
+ L−u l−ợng khối (G) tính bằng kg/s, kg/giờ ...
L−u l−ợng trung bình trong khoảng thời gian ∆t = t2 - t1 xác định bởi biểu thức:
t
V
Q tb ∆
∆= hoặc
t
m
Gtb ∆
∆= (4.1)
Trong đó ∆V, ∆m là thể tích và khối l−ợng chất l−u chảy qua ống trong thời khoảng
gian khảo sát ∆t.
L−u l−ợng tức thời xác định theo công thức:
dt
dV
Q = hoặc
dt
dm
G = (4.2)
4.1.2. Ph−ơng pháp đo l−u l−ợng
Để đo l−u l−ợng ng−ời ta dùng các l−u l−ợng kế. Tuỳ thuộc vào tính chất chất
l−u, yêu cầu công nghệ, ng−ời ta sử dụng các l−u l−ợng kế khác nhau. Nguyên lý
hoạt động của các l−u l−ợng kế dựa trên cơ sở:
- Đếm trực tiếp thể tích chất l−u chảy qua l−u l−ợng kế trong một khoảng thời
gian xác định ∆t.
- Đo vận tốc chất l−u chảy qua l−u l−ợng kế khi l−u l−ợng là hàm của vận tốc.
- Đo độ giảm áp qua tiết diện thu hẹp trên dòng chảy, l−u l−ợng là hàm phụ
thuộc độ giảm áp.
Tín hiệu đo biến đổi trực tiếp thành tín hiệu điện hoặc nhờ bộ chuyển đổi điện
thích hợp.
4.2. L−u l−ợng kế đo l−u l−ợng theo thể tích
L−u l−ợng kế đo l−u l−ợng theo thể tích làm việc theo nguyên tắc đếm trực tiếp
l−ợng thể tích chất l−u đi qua buồng chứa có thể tích xác định của l−u l−ợng kế.
- 64 -
Theo cấu tạo, l−u l−ợng kế đo l−u l−ợng theo thể tích đ−ợc chia ra: l−u l−ợng
kế bánh răng, l−u l−ợng kế cánh.
4.2.1. L−u l−ợng kế bánh răng
Sơ đồ nguyên lý của l−u l−ợng kế bánh răng trình bày trên hình 4.1.
L−u l−ợng kế gồm hai bánh răng hình ôvan (1) và (2) truyền động ăn khớp với
nhau trong vỏ (3) (hình 4.1a). D−ới tác động của dòng chất lỏng, bánh răng (2) quay
và truyền chuyển động tới bánh răng (1) (hình 4.1b) cho đến lúc bánh răng (2) ở vị
trí thẳng đứng, bánh răng (1) nằm ngang. Chất lỏng trong thể tích V1 đ−ợc đẩy sang
cửa ra. Sau đó bánh răng (1) quay và quá trình t−ơng tự lặp lại, thể tích chất lỏng
trong buồng V2 đ−ợc đẩy sang cửa ra. Thông th−ờng thể tích buồng chứa
, do đó trong một vòng quay của trục l−u l−ợng kế, thể tích chất lỏng
qua l−u l−ợng kế bằng bốn lần thể tích V
021 VVV ==
0. Trục của một trong hai bánh răng liên kết
với cơ cấu đếm đặt ngoài vỏ l−u l−ợng kế.
Thể tích chất l−u chảy qua l−u l−ợng kế trong thời gian ∆t = t2 - t1 tỉ lệ với số
vòng quay xác định bởi công thức:
( 12v NNqV )−=∆ (4.3)
3
V1
1
2
V2
a) c) b)
Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý của l−u l−ợng kế bánh răng
1&2) Bánh răng 3) Vỏ
Trong đó:
qV - thể tích chất l−u chảy qua l−u l−ợng kế ứng với một vòng quay.
N1, N2 - tổng số vòng quay của l−u l−ợng kế tại thời điểm t1 và t2.
L−u l−ợng trung bình:
( )
12
12v
tb tt
NNq
t
V
Q −
−=∆
∆= (4.4)
- 65 -
L−u l−ợng tức thời:
nq
dt
dN
q
dt
dV
Q vv === (4.5)
Với
dt
dN
n = là tốc độ quay của trục l−u l−ợng kế.
Thông th−ờng thể tích chất l−u chảy qua l−u l−ợng kế đ−ợc biểu diễn d−ới dạng:
(4.6) ( 1c2cc NNqV −=∆ )
Trong đó:
qc - hệ số l−u l−ợng kế (thể tích chất l−u chảy qua l−u l−ợng kế ứng với một
đơn vị chỉ thị trên l−u l−ợng kế).
Nc1, Nc2 - số trên chỉ thị của l−u l−ợng kế tại thời điểm t1 và t2.
Để đếm số vòng quay và chuyển thành tín hiệu điện ng−ời ta dùng một trong
ba cách d−ới đây:
- Dùng một nam châm nhỏ gắn trên trục quay của l−u l−ợng kế, khi nam
châm đi qua một cuộn dây đặt cố định sẽ tạo ra xung điện. Đếm số xung điện theo
thời gian sẽ tính đ−ợc tốc độ quay của trục l−u l−ợng kế.
- Dùng tốc độ kế quang.
- Dùng mạch đo thích hợp để đo tần số hoặc điện áp.
Giới hạn đo của l−u l−ợng kế loại này từ 0,01 - 250 m3/giờ, cấp chính xác 0,5;
1, tổn thất áp suất nhỏ nh−ng có nh−ợc điểm là chất lỏng đo phải đ−ợc lọc tốt và gây
ồn khi làm việc.
4.2.2. L−u l−ợng kế kiểu cánh
Để đo l−u l−ợng dòng khí ng−ời ta sử dụng l−u l−ợng kế kiểu cánh (hình
4.2).
7
8
6 5
4
1
2
3
Hình 4.2 L−u l−ợng kế kiểu cánh
1) Vỏ 2, 4,7&8) Cánh 3) Tang quay 5) Con lăn 6) Cam
- 66 -
L−u l−ợng kế gồm vỏ hình trụ (1), các cánh (2,4,7,8), tang quay (3) và cam (6).
Khi cánh (4) ở vị trí nh− hình vẽ, áp suất chất khí tác động lên cánh làm cho tang (3)
quay. Trong quá trình quay các cánh luôn tiếp xúc với mặt ngoài cam (6) nhờ các
con lăn (5). Trong một vòng quay, thể tích chất khí đi qua l−u l−ợng kế bằng thể tích
vành chất khí giữa vỏ và tang. Chuyển động quay của tang đ−ợc truyền đến cơ cấu
đếm đặt bên ngoài vỏ l−u l−ợng kế.
L−u l−ợng kế kiểu cánh có thể đo l−u l−ợng đến 100 - 300 m3/giờ, cấp chính
xác 0,25; 0,5.
4.3. L−u l−ợng kế đo l−u l−ợng theo tốc độ
4.3.1. Nguyên lý đo
L−u l−ợng kế đo l−u l−ợng theo tốc độ dựa trên công thức:
(4.7) S.vQ =
Trong đó:
Q - l−u l−ợng.
v - tốc độ dòng chảy.
S - diện tích tiết diên ngang ống dẫn.
Tiết diện S biết tr−ớc, đo v xác định đ−ợc Q.
4.3.2. L−u l−ợng kế tuabin h−ớng trục
Hình 4.3 trình bày sơ đồ cấu tạo của một l−u l−ợng kế tuabin h−ớng trục.
4
2
1
3
Hình 4.3 Sơ đồ cấu tạo l−u l−ợng kế tuabin h−ớng trục
1) Bộ chỉnh dòng chảy 2) Tuabin
3) Bộ truyền bánh răng-trục vít 4) Thiết bị đếm
Bộ phận chính của l−u l−ợng kế là một tuabin h−ớng trục nhỏ (2) đặt theo
chiều chuyển động của dòng chảy. Tr−ớc tuabin có đặt bộ chỉnh dòng chảy (1) để
- 67 -
san phẳng dòng rối và loại bỏ xoáy. Chuyển động quay của tuabin qua bộ bánh răng
- trục vít (3) truyền tới thiết bị đếm (4).
Tốc độ quay của tuabin tỉ lệ với tốc độ dòng chảy:
kvn =
Trong đó:
k - hệ số tỉ lệ phụ thuộc cấu tạo l−u l−ợng kế.
v- tốc độ dòng chảy.
L−u l−ợng thể tích chất l−u chảy qua l−u l−ợng kế:
n
k
F
S.vQ == [m3/s] (4.8)
Với:
S - tiết diện dòng chảy [m2].
n - tốc độ quay của tuabin [vòng/s].
Nếu dùng cơ cấu đếm để đếm tổng số vòng quay của l−u l−ợng kế trong một
khoảng thời gian từ t1 đến t2 sẽ nhận đ−ợc thể tích chất lỏng chảy qua l−u l−ợng kế :
dt.n
k
F
dt.dQdV ==
∫= 2
1
t
t
ndt
k
F
V
Hay ( 12 NNk
F
V −= ) (4.9)
Với ∫=− 2
1
t
t
12 ndtNN
L−u l−ợng kế tuabin h−ớng trục với đ−ờng kính tuabin từ 50 - 300 mm có
phạm vi đo từ 50 - 300 m3/giờ, cấp chính xác 1; 1,5; 2.
4.3.3. L−u l−ợng kế tuabin tiếp tuyến
Để đo l−u l−ợng nhỏ ng−ời ta dùng l−u l−ợng kế tuabin tiếp tuyến có sơ đồ
cấu tạo nh− hình 4.4.
Tuabin (1) của l−u l−ợng kế đặt trên trục quay vuông góc với dòng chảy. Chất
l−u qua màng lọc (2) qua ống dẫn (3) vào l−u l−ợng kế theo h−ớng tiếp tuyến với
- 68 -
tuabin làm quay tuabin. Cơ cấu đếm liên kết với trục tuabin để đ−a tín hiệu đến
mạch đo.
L−u l−ợng kế tuabin tiếp tuyến với đ−ờng kính tuabin từ 15 - 40 mm có phạm
vi đo từ 3 - 20 m3/giờ, cấp chính xác 2; 3.
3
2
1
Hình 4.4 L−u l−ợng kế tốc độ kiểu tuabin tiếp tuyến
1) Tuabin 2) Màng lọc 3) ống dẫn
4.4. L−u l−ợng kế đo l−u l−ợng theo độ giảm áp
4.4.1. Nguyên lý đo
L−u l−ợng kế đo l−u l−ợng theo độ giảm áp hoạt động dựa trên nguyên tắc đo
độ giảm áp suất của dòng chảy khi đi qua thiết bị thu hẹp.
Khi chảy qua thiết bị thu hẹp (hình 4.5), vận tốc chất l−u tăng lên và đạt cực
đại (v2) tại tiết diện B-B, do đó tạo ra sự chênh áp tr−ớc và sau thiết bị thu hẹp. Sử
dụng một áp kế vi sai đo độ chênh áp này có thể xác định đ−ợc l−u l−ợng của dòng
chảy.
F1 F0 F2
W1 W2
p’p’1
p’2p2
∆p
p1
v1 v2
B CA
δp
p3’
v3
’
p’1
Hình 4.5 Phân bố vận tốc và áp suất
của một dòng chảy lý t−ởng qua thiết bị thu hẹp
- 69 -
Giả sử chất lỏng không bị nén, và dòng chảy là liên tục, vận tốc cực đại của
dòng chảy tại tiết diện B-B đ−ợc xác định theo biểu thức:
( )'2'1222 pp2m1v −ρà−ξ=
Trong đó:
p1’, p2’ - áp suất tĩnh tại tiết diện A-A và B-B.
ρ - tỉ trọng chất l−u.
ξ - hệ số tổn thất thuỷ lực.
m - tỉ số thu hẹp của thiết bị, m = F0/F1.
à - hệ số thu hẹp dòng chảy, à = F2/F0.
Th−ờng ng−ời ta không đo độ giảm áp ∆p’ = p’1 - p’2 ở tiết diện A-A và B-B,
mà đo độ giảm áp ∆p = p1 - p2 ngay tr−ớc và sau thiết bị thu hẹp. Quan hệ giữa ∆p’
và ∆p có dạng:
21
'
2
'
1 pppp −ψ=−
Khi đó:
( )21222 pp2mv −ρà−ξ
ψ=
và l−u l−ợng khối l−ợng của chất l−u:
ρà=ρ= 0222 FvFvG
( )21022 pp2FmG −ρà−ξ
àψ=
Hay: ( )210 pp2FG −ρα= (4.10)
Với
22mà−ξ
àψ=α gọi là hệ số l−u l−ợng.
Từ các biểu thức trên và F0 = πd2/4, ta nhận đ−ợc công thức xác định l−u l−ợng khối
(G) và l−u l−ợng thể tích (Q) của dòng chất l−u:
( )212 pp24
d
G −ρπα= (4.11)
- 70 -
( )212 pp24
d
Q −ρ
πα= (4.12)
Trong tr−ờng hợp môi tr−ờng chất l−u chịu nén, thì khi áp suất giảm, chất l−u
giản nở, làm tăng tốc độ dòng chảy so với khi không chịu nén, do đó phải đ−a thêm
vào hệ số hiệu chỉnh ε (ε < 1), khi đó các ph−ơng trình trên có dạng:
( )21 ppcG −ραε= (4.13)
( )21 pp1cQ −ραε= (4.14)
ở đây:
( ) 4/2c π= là hằng số.
ρ - tỉ trọng chất l−u tại cửa vào của lỗ thu hẹp.
4.4.2. Thiết bị thu hẹp
a) Màng ngăn
Màng ngăn có hai loại: màng ngăn chuẩn và màng ngăn có lỗ thu hẹp đặc biệt.
Màng ngăn chuẩn có lỗ thu hẹp hình trụ (hình 4.8a), đ−ợc chế tạo với nhiều cỡ
kích th−ớc khác nhau. Màng ngăn chuẩn có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo và lắp đặt
nh−ng tổn thất của dòng chảy qua thiết bị thu hẹp khá lớn, đ−ợc sử dụng khi đo l−u
l−ợng các dòng chảy có trị số Reynol lớn hơn trị số tới hạn.
Màng ngăn có lỗ thu hẹp đặc biệt nh− màng ngăn có lỗ côn (hình 4.8b), lỗ
hình phểu (hình4.8c), ... đ−ợc sử dụng khi đo l−u l−ợng các dòng chảy có trị số
Reynol nhỏ hơn giá trị tới hạn, vì khi đó hệ số l−u l−ợng không phải là hằng số.
Trong tr−ờng hợp này, trên cơ sở thực nghiệm ng−ời ta xác định hệ số l−u l−ợng cho
mỗi lỗ thu hẹp và xem nh− không đổi trong phạm vi trị số Reynol giới hạn.
a) c)b)
Hình 4.6 Cấu tạo màng ngăn dùng để đo l−u l−ợng dòng chảy
a) Màng ngăn chuẩn b) Màng ngăn lỗ côn c) Màng ngăn hình phểu
- 71 -
b) ống thu hẹp
ống thu hẹp chuẩn có cấu tạo dạng ống venturi (hình 4.7), có biên dạng gần
giống với biên dạng dòng chảy khi bị thu hẹp, nhờ đó dòng chảy biến đổi từ từ, giảm
tổn thất áp suất khi qua thiết bị thu hẹp nh−ng loại này có nh−ợc điểm là khó chế tạo
và lắp đặt.
Hình 4.7 Sơ đồ cấu tạo của ống thu hẹp chuẩn
4.4.3. Sơ đồ thiết bị đo
Đối với hệ thống đo l−u l−ợng theo độ giảm áp thông dụng gồm hai bộ phận cơ
bản: thiết bị thu hẹp và thiết bị đo áp. Ngoài ra tùy theo yêu cầu sử dụng trong hệ
thống đo có thể trang bị thêm các bộ phận: biến đổi điện, tích phân l−u l−ợng, tính
khối l−ợng chất l−u, tính toán xử lý số liệu, biến đổi tỉ trọng chất l−u trong điều kiện
làm việc …
Đối với thiết bị thu hẹp, trong công nghiệp sử dụng rộng rãi các màng ngăn,
khi cần giảm tổn thất dòng chảy sử dụng ống thu hẹp venturi. Để nhận đ−ợc kết quả
đo chính xác cao, khi đặt thiết bị thu hẹp phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Lỗ của thiết bị thu hẹp phải đồng tâm với ống dẫn.
+ ống đo áp phải đặt ngay tr−ớc và sau thiết bị thu hẹp.
+ Tr−ớc và sau thiết bị thu hẹp, ống dẫn phải có một đoạn thẳng không thay
đổi tiết diện, không có van hoặc các vật cản làm thay đổi dòng chảy với chiều dài
cần thiết.
Đối với thiết bị đo hiệu áp suất, tùy theo phạm vi đo, tính chất chất l−u, yêu
cầu sử dụng kết quả đo có thể dùng các loại áp kế khác nhau. Trên hình 4.8 trình
bày một số hệ thống đo với thiết bị thu hẹp màng ngăn và áp kế đo hiệu áp khác
nhau.
- 72 -
Trên hình 4.9 trình bày sơ đồ hệ thống đo l−u l−ợng đ−ợc dùng rộng rãi trong
nhà máy luyện kim và nhà máy hóa chất. Hệ thống gồm hai bộ phận: Bộ phận đo
l−u l−ợng tức thời (A) và bộ phận tích phân l−u l−ợng (B) .
G
α ρgh
a) b) c)
Hình 4.8 Sơ đồ hệ thống đo l−u l−ợng theo độ giảm áp
a)Với ống Pito b) Với áp kế vành khuyên c) Với màng đàn hồi
Hình 4.9 Hệ thống đo l−u l−ợng kiểu
1, 2 & 3) Cuộn dây và lõi sắt 4) Bộ phận so sánh 5) Động cơ xoay chiều
6) Cam 7) Kim chỉ 8) Động cơ đồng bộ 9) Vành bán khuyên 10 & 11) Chổi điện
12 &13) Vành khuyên dẫn điện 14) Cuộn dây 15) Ly hợp 16) Hộp số
13
12
11
10
16
15
14
10
9
8
7
6
5
4
3
2 1
b2
a2
b1
a1
B
A
- 73 -
Nguyên tắc làm việc của bộ phân đo l−u l−ợng tức thời:
Khi ch−a làm việc, l−u l−ợng bằng 0, các lõi sắt (1) và (2) ở giữa các cuộn dây
thứ cấp, vì số vòng dây của các cuộn dây a1, b1 và a2, b2 bằng nhau và đấu ng−ợc
pha, ta có:
11 ba
UU =
⇒ 0UUU
11 ba1
=−=
và 2ba UU 2 =
⇒ 0UUU
22 ba2
=−= .
Khi đó , động cơ (5) đứng yên và kim chỉ (7) chỉ 0. Để
chỉnh điểm không, đóng khóa (K) và điều chỉnh lõi sắt (3).
0UUU 21 =−=∆
Khi làm việc, l−u l−ợng tăng lên, giả sử lõi sắt (1) dịch chuyển lên, tăng,
giảm dẫn đến và
1a
U
1b
U 0UUU
11 ba1
>−= 0UUU 21 >−=∆ , sai lệch điện áp qua
khuếch đại (4) làm cho động cơ (5) quay cam (6) và kim (7). Cam (6) quay làm cho
lõi sắt (2) dịch chuyển lên cho đến khi vị trí t−ơng đối của nó nh− lõi sắt (1) thì
, động cơ (5) ngừng quay. 0UUU 21 =−=∆
Nguyên tắc làm việc của bộ tích phân l−u
l−ợng:
Khi kim chỉ 0, thì hai chổi than (9) và (10) của
vành khuyên (11) hợp với tâm vành khuyên (11)
một góc β , chỉ có động cơ (8) đ−ợc cấp
điện. Khi l−u l−ợng tăng, động cơ (5) liên động
với chổi than (10) quay, làm dịch chuyển chổi
than (10) đi một góc α, góc hợp bởi hai chổi than
o180=
9
α
10
Hình 4.10 Sơ đồ vị trí chổi
than của vành bán khuyên
và tâm vành khuyên α−=β 180 giảm xuống. Khi chổi than (9) và (10) nối điện
cuộn dây (14) hút khớp nối (15) làm quay hộp số (16). Số vòng quay trên hộp số
(16) tỉ lệ với thời gian nối điện cho cuộn dây, do đó tỉ lệ với góc dịch chuyển chổi
than (10) là α. Ta có:
n.kQ =∑ (4.15)
- 74 -
Trong đó:
- tổng l−ợng l−u l−ợng. ∑Q
k - hệ số tỉ lệ.
n - số vòng quay trên trục số.
4.4.4. L−u l−ợng kế đo l−u l−ợng theo độ giảm áp không đổi
Ngoài l−u l−ợng kế dùng thiết bị thu hẹp đo l−u l−ợng theo độ giảm áp biến
đổi, trong công nghiệp ng−ời ta còn sử dụng l−u l−ợng kế đo l−u l−ợng theo độ giảm
áp không đổi. Trên hình hình 4.11a trình bày sơ đồ cấu tạo một l−u l−ợng kế loại
này.
Cấu tạo của l−u l−ợng kế gồm hai bộ phận cơ bản: ống hình côn (1) và phao
(2). ống hình côn chế tạo bằng thủy tinh hoặc vật liệu không sắt từ, phao chế tạo
bằng êbônit, đuyra hoặc thép.
Nguyên tắc hoạt động: phao nằm trong dòng chất l−u đ−ợc đẩy lên nhờ lực đẩy
acsimet và động năng của dòng khí, đồng thời chịu tác dụng của trọng l−ợng bản
thân. Khe hở giữa thành ống và phao đóng vai trò thiết bị thu hẹp dòng chảy.
Do giảm áp qua phao nên áp suất tr−ớc phao (p1) và sau phao khác (p2) nhau,
áp lực tác dụng lên phao:
S.pP 11 =
S.pP 22 =
G
P1
P2
a) b)
Hình 4.11 Sơ đồ cấu tạo l−u l−ợng kế
đo l−u l−ợng theo độ giảm áp không đổi
a) Sơ đồ cấu tạo b) Sơ đồ có bộ biến đổi điện
- 75 -
Trong đó S là tiết diện ngang của phao.
Giả sử ở một l−u l−ợng nào đó phao ở vị trí cân bằng. Khi l−u l−ợng tăng lên,
p1 tăng, phao bị đẩy lên trên làm khe hở tăng lên làm cho p1 giảm cho đến lúc phao
ở vị trí cân bằng mới:
21 PGP +=
⇒ S.pGS.p 21 +=
⇒ constp
S
G
pp 21 =∆==− (4.16)
Mặt khác ta có:
p.
2
F.Q ∆ρα= (4.17)
Từ (4.16) và (4.17) ta nhận thấy Q phụ thuộc đơn trị vào tiết diện khe hở F do
đó phụ thuộc vào vị trí của phao. Nh− vậy căn cứ vào vị trí của phao ta biết đ−ợc l−u
l−ợng.
L−u l−ợng kế loại này th−ờng dùng để đo l−u l−ợng nhỏ, khi cần truyền kết
quả đi xa ng−ời ta dùng bộ biến đổi điện kiểu biến áp vi sai (hình 4.11b), khi đó
phao đ−ợc chế tạo bằng vật liệu sắt từ.
4.5. L−u l−ợng kế điện từ
Nguyên lý của l−u l−ợng kế điện từ dựa trên cơ sở định luật cảm ứng điện từ:
khi có một dây dẫn chuyển động trong từ tr−ờng, cắt các đ−ờng sức của từ tr−ờng thì
trong dây dẫn xuất hiện một suất điện động cảm ứng tỉ lệ với tốc độ chuyển động
của dây dẫn. Sơ đồ nguyên lý của l−u l−ợng kế điện từ biểu diễn trên hình 4.12.
5
4
2
1
3
SN
Hình 4.12 Sơ đồ l−u l−ợng kế điện từ
1 & 2) Điện cực 3) ống kim loại 4) Milivôn kế 5) Nam châm
- 76 -
L−u l−ợng kế gồm ống kim loại không từ tính (3) bên trong có phủ lớp vật liệu
cách điện (sơn êmay, thuỷ tinh hữu cơ) đặt giữa hai cực của một nam châm (5) sao
cho trục ống vuông góc với đ−ờng sức của từ tr−ờng. Trong mặt phẳng vuông góc
với đ−ờng sức, có hai điện cực (1) và (2) đ−ợc nối với milivôn kế (4). Khi chất l−u
có tính dẫn điện chảy qua ống, trong chất l−u xuất hiện một suất điện động cảm ứng
(E) :
Q
D
B4
D.v.BE π== (4.14)
Trong đó:
B - c−ờng độ từ tr−ờng.
v - tốc độ trung bình của dòng chảy.
D - đ−ờng kính trong của ống.
Q - l−u l−ợng thể tích của chất l−u.
Khi B = const thì sức điện động cảm ứng E tỉ lệ với l−u l−ợng thể tích Q.
L−u l−ợng kế điện từ với từ tr−ờng không đổi có nh−ợc điểm là trên các cực
xuất hiện các sức điện động phụ (do phân cực) làm sai lệch kết quả đo. Để khắc
phục nh−ợc điểm trên, ng−ời ta dùng l−u l−ợng kế điện từ dùng nam châm điện xoay
chiều, tuy nhiên từ tr−ờng xoay chiều lại làm méo tín hiệu ra.
L−u l−ợng kế điện từ đ−ợc dùng để đo l−u l−ợng của chất lỏng có độ dẫn điện
không nhỏ hơn 10-5 - 10-6 simen/m. Chúng có −u điểm: đo l−u l−ợng không cần phải
đo tỉ trọng chất lỏng, các phần tử hạt, bọt khí và tác động của môi tr−ờng (nh− nhiệt
độ, áp suất, ...) nếu chúng không làm thay đổi độ dẫn điện của chất l−u sẽ không ảnh
h−ởng đến kết quả đo.
L−u l−ợng kế điện từ với đ−ờng kính ống từ 10 - 1.000 mm có thể đo l−u l−ợng
trong từ 1 - 2.500 m3/giờ với vận tốc dòng chảy từ 0,6 - 10 m/s, cấp chính xác 1; 2,5.
- 77 -
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- ch4a_9212.pdf