Thiết bị đo mức. Nguyên lý và cấu hình lắp đặt

Diễn Đàn Bảo Dưỡng công nghiệp VN Vinamain.com

THIẾT BỊ ĐO MỨC

NGUYÊN LÝ-CẤU HÌNH-LẮP ĐẶT-ỨNG

DỤNG

Diễn Đàn Bảo Dưỡng công nghiệp VN Vinamain.com

MỤC LỤC

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN...........................................................................................5

1.1. Khái niệm chung ..................................................................................................5

1.2. Các phƣơng pháp đo mức ....................................................................................6

CHƢƠNG 2: CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐO MỨC............................................................9

2.1. Đo mức sử dụng cảm biến áp suất .......................................................................9

2.1.1. Nguyên lý......................................................................................................9

2.1.2. Hƣớng dẫn lắp đặt.......................................................................................13

2.1.3. Điều kiện hoạt động....................................................................................14

2.1.4. Điều kiện công nghệ ...................................................................................15

2.2. Đo mức sử dụng cảm biến kiểu điện dung.........................................................15

2.2.1. Nguyên lý....................................................................................................15

2.2.2. Hƣớng dẫn lắp đặt.......................................................................................18

2.2.3. Điều kiện hoạt động....................................................................................24

2.2.4. Điều kiện công nghệ ...................................................................................24

2.3. Đo mức sử dụng phao chìm (đo mức kiểu thế chỗ)...........................................24

2.3.1. Nguyên lý....................................................................................................24

2.3.2. Hƣớng dẫn lắp đặt.......................................................................................27

2.3.3. Điều kiện hoạt động....................................................................................29

2.3.4. Điều kiện công nghệ ...................................................................................29

2.4. Đo mức sử dụng sóng siêu âm ...........................................................................30

2.4.1. Nguyên lý....................................................................................................30

2.4.2. Hƣớng dẫn lắp đặt.......................................................................................31

2.4.3. Điều kiện hoạt động....................................................................................35

2.4.4. Điều kiện công nghệ ...................................................................................35

2.5. Đo mức sử dụng sóng radar ...............................................................................36

2.5.1. Nguyên lý....................................................................................................36

2.5.2. Các kiểu cảm biến đo mức sử dụng sóng radar và ứng dụng .....................38

2.5.3. Tầm đo và khoảng cách giới hạn ................................................................41

Diễn Đàn Bảo Dưỡng công nghiệp VN Vinamain.com

2.5.4. Điều kiện đo................................................................................................41

2.5.5. Hƣớng dẫn lắp đặt.......................................................................................42

2.5.6. Điều kiện hoạt động....................................................................................44

2.5.7. Điều kiện công nghệ ...................................................................................45

2.6. Đo mức sử dụng phóng xạ .................................................................................45

2.6.1. Nguyên lý và ứng dụng...............................................................................45

2.6.2. Hệ thống đo.................................................................................................47

2.6.3. Tính toán tín hiệu đo...................................................................................49

2.6.4. Giá trị đo, độ nhạy, tầm đo .........................................................................52

2.6.5. Hƣớng dẫn lắp đặt.......................................................................................54

2.6.6. Điều kiện hoạt động....................................................................................56

2.6.7. Điều kiện công nghệ ...................................................................................56

Diễn Đàn Bảo Dưỡng công nghiệp VN Vinamain.com

1. MỤC ĐÍCH

Tài liệu này biên soạn nhằm mục đích giới thiệu các kiến thức cơ bản về

nguyên lý hoạt động, nguyên lý cấu tạo, đặc tính kỹ thuật, cách thức lắp đặt, cấu hình,

kiểm tra và cân chỉnh các thiết bị đo mức.

2. PHẠM VI ÁP DỤNG

Tài liệu này áp dụng cho các thiết bị, hệ thống đo mức trong Nhà máy công

nghiệp. Tài liệu này không thay thế cho tài liệu nhà sản xuất, khi cần có thể tham khảo

tài liệu của nhà sản xuất.

3. TÀI LIỆU THAM KHẢO

Các bộ cảm biến trong kỹ thuật đo lƣờng và điều khiển – Lê Văn Doanh,

Nguyễn Thượng Hàn, Nguyễn Văn Hòa, Võ Thạch Sơn, Đào Văn Tân – Nhà xuất

bản Khoa học và Kỹ thuật – 2006.

Giáo trình cảm biến – Phan Quốc Phô, Nguyễn Đức Chiến – Nhà xuất bản

Khoa học và Kỹ thuật – 2008.

Giáo trình đo lƣờng điện và cảm biến đo lƣờng – Nguyễn Văn Hòa, Bùi

Đăng Thảnh, Hoàng Sỹ Hồn – Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam – 2009.

Tài liệu của các nhà sản xuất Endress & Hauser, Omega Engineering,

Yokogawa, Magnetrol,…

Website: http://www.endress.com

http://www.omega.com

http://www.yokogawa.com

http://www.engineeringtoolbox.com

http://us.magnetrol.com

Diễn Đàn Bảo Dưỡng công nghiệp VN Vinamain.com

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Khái niệm chung

Mức là chiều cao điền đầy các chất lỏng hay hạt có tiết diện không thay đổi

trong các thiết bị công nghệ và là tham số cần xác định để kiểm tra chế độ làm việc

của thiết bị, điều khiển các quá trình sản xuất. Mặt khác nhờ đo mức ngƣời ta có thể

xác định đƣợc khối lƣợng chất lỏng trong các bồn, bể chứa, hoặc dùng để phân loại

hay kiểm kê hàng hóa,…Đơn vị đo mức là đơn vị đo chiều dài.

Nhu cầu tự động hóa các hệ thống xử lý, sự nghiêm ngặt của những quy chuẩn

trong điều khiển quá trình, và những yêu cầu ngày càng khắt khe trong môi trƣờng đo

mức khiến cho những hệ thống đo mức phải tin cậy hơn, chính xác hơn. Kết quả đo

chính xác cao hơn làm giảm thiểu những khả năng sai lệch trong quá trình xử lý, nâng

cao chất lƣợng của sản phẩm đầu ra, giảm chi phí.

Đo mức có thể thực hiện đo liên tục hoặc xác định theo ngƣỡng. Đo liên tục là

quá trình đo trong đó tín hiệu đo cho biết thể tích chất lƣu còn lại trong bồn chứa. Khi

đo theo ngƣỡng, cảm biến đƣa ra tín hiệu dƣới dạng nhị phân để phát hiện tình trạng

mức có đạt hay không để điều khiển quá trình làm việc của bồn chứa.

Những tác nhân của quá trình đo lƣờng ảnh hƣởng đến độ chính xác khi đo

mức là áp suất, nhiệt độ, chất ăn mòn, bọt khí, cánh khuấy, môi trƣờng và mức độ độc

hại của hoá chất,… Những tác nhân khi thay đổi về vật liệu ảnh hƣởng đến phép đo

mức là tỷ trọng, thành phần hoá học, vật liệu bám dính và các đặc tính về điện của vật

liệu, …

Theo phạm vi đo ngƣời ta chia thành phạm vi đo rộng và hẹp. Phạm vi đo

rộng (giới hạn từ

0.5 20 

m) dùng cho các quá trình kiểm kê hàng hóa, còn phạm vi đo

hẹp (giới hạn từ

0 100 

mm hay

0 45 

mm) thƣờng dùng trong hệ thống điều khiển tự

động.

Khi công nghệ đo mức phát triển thì dữ liệu từ cảm biến truyền về hệ thống

điều khiển và giám sát phải đƣợc mã hóa ở dạng dữ liệu thích hợp. Trong đó, những

dạng tín hiệu đầu ra hữu dụng là dạng tín hiệu ở dạng mạch vòng (current loops), tín

hiệu tƣơng tự (analog signals) và tín hiệu số (digital signals). Tín hiệu điện áp tƣơng tự

là dạng tín hiệu dễ thiết lập và giải mã, tuy nhiên nó lại dễ bị ảnh hƣởng bởi các yếu tố