Đồng hồ lưu lượng điện từ thông minh

Cấu tạo

Cảm biến chủ yếu bao gồm: ống đo, hệ thống kích từ, điện cực, vỏ bảo vệ và hộp đấu dây, như hình minh họa.

• Ống đo:
  Ống đo nằm ở vị trí trung tâm của toàn bộ cảm biến, chất lỏng đi qua ống đo. Ống đo được làm bằng thép không gỉ chống ăn mòn, không dẫn từ, hàn với mặt bích và lót bên trong bằng lớp cách điện.
• Hệ thống kích từ:
  Chức năng của hệ thống kích từ là tạo ra từ trường làm việc. Nó bao gồm cuộn dây kích từ và phần khung từ (magnetic yoke).
• Điện cực:
  Điện cực tiếp xúc với môi chất đo, phát hiện tín hiệu lưu lượng. Vật liệu điện cực cần được lựa chọn phù hợp với tính chất ăn mòn của môi chất đo.
• Vỏ bảo vệ:
  Vỏ có chức năng chịu lực, bảo vệ và kín khít.
• Hộp đấu dây:
  Hộp đấu dây đặt ở phía trên cảm biến, bên trong có bảng đấu dây dùng để kết nối giữa cảm biến và bộ chuyển đổi.

Chú thích cấu tạo cảm biến

1. Mặt bích
2. Hộp đấu dây
3. Vỏ bảo vệ
4. Khung từ (Magnetic yoke)
5. Cuộn dây kích từ
6. Điện cực
7. Bu lông tiếp đất
8. Lớp lót cách điện
9. Ống đo
10. Chân đế

Chú ý: L là bội số của đường kính danh nghĩa cảm biến, D là đường kính danh nghĩa của cảm biến.

4. Lắp đặt ngang

Khi lắp đặt cảm biến ở vị trí ngang, hai điện cực phải đặt ngang. Điều này giúp:

• Khi môi chất có bọt khí hoặc cặn lắng, bọt khí sẽ không bám gần điện cực gây mở mạch đầu vào bộ chuyển đổi,
• Cặn lắng sẽ không che phủ điện cực gây drift zero.

Như minh họa trong Hình 1.

Hình 1: Sơ đồ vị trí điện cực khi lắp đặt cảm biến ngang

Để đảm bảo ống đo cảm biến luôn đầy chất lỏng, vị trí cảm biến nên thấp hơn một chút so với ống chính hoặc đảm bảo cảm biến có áp suất dương nhất định.

5. Lắp đặt đứng

• Việc lắp đặt đứng phù hợp với môi chất lỏng-rắn hai pha, vì:
  1. Ngăn ngừa phân tách pha của môi chất đo.
  2. Giúp lớp lót xung quanh ống đo mài mòn đều hơn.
• Khi lắp đặt đứng, dòng chảy môi chất nên đi từ dưới lên trên, đảm bảo ống đo cảm biến luôn đầy chất lỏng.

6. Lắp đặt cảm biến trên đường ống

1. Vị trí lắp đặt theo nhu cầu, nhưng trục điện cực nên gần ngang nhất có thể (góc nhọn giữa trục điện cực và mặt ngang ≤ 45°), tránh bọt khí bám lên điện cực gây dao động tín hiệu.
2. Ống đo phải luôn đầy môi chất.
3. Chú ý hướng dòng chảy.
4. Ống thẳng của lưu lượng kế: thượng lưu ≥ 10D, hạ lưu ≥ 5D (D = đường kính ống).
5. Với dòng xoáy hoặc xoắn, cần tăng chiều dài ống thẳng thượng/hạ lưu hoặc lắp đặt đoạn ống thẳng.
6. Tránh các từ trường mạnh gần lưu lượng kế.
7. Với môi chất dễ mài mòn, nên lắp đứng.
8. Với môi chất hỗn hợp nhiều chất lỏng, tại điểm trộn: thượng lưu hoặc hạ lưu cách tối thiểu 30D.
9. Lưu ý:
   1. Tránh sai số đo do khí kèm theo và hư hại lớp lót PTFE hoặc cao su không bám dính do chân không.
   2. Với ống xả hở, lắp lưu lượng kế ở đoạn thấp.
   3. Nếu chênh cao ống > 5 m, lắp van xả khí phía hạ lưu lưu lượng kế.
   4. Với đường ống dài, thường lắp van điều khiển phía hạ lưu lưu lượng kế.
   5. Không lắp lưu lượng kế phía hút bơm.
   6. Không lắp trên đường ống tự do rung.
   7. Cảm biến lắp dưới mặt đất.

7. Lắp đặt trên đường ống cách điện

• Khi lắp trên ống cách điện, hai đầu cần lắp ống kim loại ngắn hoặc mặt bích tiếp đất, sau đó nối dây dẫn để nối cảm biến, ống kim loại ngắn/mặt bích tiếp đất với đất.
• Với môi chất ăn mòn mạnh, không dùng ống kim loại hoặc mặt bích tiếp đất, có thể khoan lỗ trên ống cách điện và lắp điện cực tiếp đất, như minh họa trong hình.

II. Kích thước và kích thước lắp đặt

Kích thước cảm biến và kích thước lắp đặt xem hình minh họa ở trên.

III. Đi dây cáp

Việc đi dây cáp tại hiện trường có hai phương pháp: dây nổi và dây âm, lựa chọn phương pháp nào tùy theo điều kiện thực tế.

Hình minh họa sơ đồ đấu nối điện giữa cảm biến và bộ chuyển đổi cho thấy:

• Có hai cáp giữa cảm biến và bộ chuyển đổi:
  1. Dây cấp nguồn kích từ từ bộ chuyển đổi đến cảm biến.
  2. Dây tín hiệu từ cảm biến ra bộ chuyển đổi.

Lưu ý khi đi dây và đấu nối:

1. Dây tín hiệu không nên đi song song với dây động lực dòng lớn.
2. Kết nối điện giữa cảm biến và bộ chuyển đổi phải tuân thủ sơ đồ.
3. Khoảng cách giữa cảm biến và bộ chuyển đổi thường ≤ 100 m.
4. Sản phẩm xuất xưởng có sẵn: 15 m cáp tín hiệu và 15 m cáp kích từ.
5. Nếu chiều dài không đủ, sử dụng cáp RVVP hai lõi, vỏ PVC cách điện và chống nhiễu, quy cách 2*32/0,2, đường kính ngoài Φ8.
6. Khi đặt hàng, có thể yêu cầu Jijia Water cung cấp cáp phù hợp.

IV. Tiếp đất

Tín hiệu dòng chảy do cảm biến tạo ra rất yếu, thường ở mức microvolt hoặc millivolt, do đó ngăn ngừa nhiễu điện từ bên ngoài là yêu cầu quan trọng để sử dụng lưu lượng kế hiệu quả.

Yêu cầu tiếp đất của cảm biến gồm hai mặt:

1. Môi chất đo:
   • Cực tiếp đất của cảm biến và bộ chuyển đổi, cùng lớp chắn của dây tín hiệu dòng chảy phải nối thông với môi chất đo.
2. Tiếp đất:
   • A. Sử dụng đất làm điện thế 0 để giảm nhiễu bên ngoài. Thông thường, đường ống công nghệ là ống kim loại đã tiếp đất, nhưng khi có nhiễu điện từ mạnh hoặc dòng rò trên ống lớn, cần thiết lập hệ thống tiếp đất riêng. Dây tiếp đất nên dùng dây đồng bện ≥ 4 mm², nhưng không được nối chung với motor hoặc thiết bị điện khác để tránh ảnh hưởng dòng rò. Điện trở tiếp đất < 10 Ω.
   • B. Khi đường ống công nghệ là kim loại, đảm bảo trước-sau cảm biến tiếp xúc với vỏ cảm biến gần như bằng 0 Ω.

V. Lưu ý khi lắp đặt

1. Khi vận chuyển hoặc cẩu cảm biến, dây cẩu phải quấn quanh vành cổ hai đầu mặt bích, không chèn thanh vào ống đo để tránh hư lớp lót.
2. Trước khi lắp, dùng bông tẩm cồn hoặc vải sợi mịn sạch lau điện cực để loại bỏ dầu mỡ bám do tiếp xúc tay.
3. Kiểm tra các thông số kỹ thuật bằng đồng hồ vạn năng trước khi lắp:
   • Điện trở cuộn kích từ: 20–80 Ω giữa X và Y trong hộp đấu nối. Nếu điện trở vô cực hoặc 0, xảy ra mạch hở hoặc chập mạch.
   • Điện trở điện cực: Tín hiệu đầu A, B nối tương ứng với điện cực, điện trở gần 0 Ω.
   • Điện trở cách điện: Cuộn kích từ và tín hiệu với vỏ phải vô cực. Dùng vạn năng đo X, Y, A, B với vỏ phải không dẫn điện.

Nếu có bất thường, liên hệ nhà sản xuất.

4. Gioăng kín phải trùng đường kính trong lớp lót ống đo. Đảm bảo hộp đấu nối khô ráo, nếu không, đồng hồ có thể sai số.

VI. Chuẩn bị trước khi vận hành

1. Sau khi đấu nối, kiểm tra lắp đặt và kết nối đúng trước khi chạy chính thức.
2. Mở van phía trước cảm biến, đóng van phía sau để ống đo đầy môi chất.
3. Dùng đồng hồ vạn năng kiểm tra:
   • Cuộn kích từ X, Y với vỏ điện trở vô cực.
   • Cực C trong hộp đấu nối với vỏ và ống trước-sau bằng 0 Ω.
   • Dùng thang 1kΩ đo điện trở A, B với C khoảng 3–10 kΩ, có hiện tượng sạc/xả.
4. Cấp nguồn cho bộ chuyển đổi.
5. Dùng vạn năng đo DC 2,5V hoặc 10V tại X, Y, nếu kim dao động tần số thấp → hệ thống kích từ bình thường.
6. Mở van thượng lưu trước, sau đó mở từ từ van hạ lưu, quan sát hiển thị lưu lượng → tín hiệu đúng chiều, nếu không, ngắt nguồn và đổi vị trí dây A và B.
7. Mở van trước-sau vài phút để xả khí trong ống.
8. Đóng van hạ lưu, sau đó đóng van thượng lưu, ống đầy môi chất, thực hiện cân chỉnh zero và thiết lập hệ số cảm biến theo hướng dẫn bộ chuyển đổi.

VII. Bảo dưỡng, sửa chữa và khắc phục sự cố

1. Bảo dưỡng:
   • Cảm biến thường không cần bảo dưỡng định kỳ, nhưng với môi chất dễ bám cặn trên điện cực hoặc ống, phải vệ sinh định kỳ.
   • Khi vệ sinh, tránh làm hỏng lớp lót và điện cực.
2. Khắc phục sự cố:
   • Nếu cảm biến lắp đúng yêu cầu, thường không gặp sự cố.
   • Khi có sự cố, thực hiện kiểm tra từng mục theo phần VI để xác định nguyên nhân.