Các cảm biến được gắn bên ngoài đường ống nắm bắt chính xác tốc độ quay của lưỡi dao, chuyển đổi chuyển động vật lý thành tín hiệu xung điện thông qua nguyên tắc cảm ứng điện từ, cuối cùng thể hiện giá trị dòng chảy tức thời chính xác trên màn hình trung tâm điều khiển - đây chính xác là ứng dụng điển hình của đồng hồ đo lưu lượng tuabin lỏng trong các tình huống công nghiệp. Là một đại diện của đồng hồ đo lưu lượng loại tốc độ, nó đã trở thành thiết bị cốt lõi để đo lường chất lỏng trong các lĩnh vực dầu khí, hóa chất, năng lượng nhờ độ chính xác cao, phạm vi rộng và đặc tính phản ứng nhanh.

I. Nguyên tắc kỹ thuật: chuyển đổi chính xác từ cơ học chất lỏng sang cảm ứng điện từ

Thành phần cốt lõi của đồng hồ đo lưu lượng tuabin lỏng là một tuabin được lắp đặt ở trung tâm của đường ống có cánh quạt ở một góc cụ thể với dòng chảy chất lỏng. Khi chất lỏng chảy qua, động năng chất lỏng đẩy tuabin để vượt qua ma sát và mô-men xoắn lực cản quay, và trong điều kiện làm việc ổn định, tốc độ tuabin tỷ lệ thuận với tốc độ dòng chảy chất lỏng. Lấy đường ống DN200 làm ví dụ, khi tốc độ dòng nước là 2m/s, tốc độ tua bin có thể đạt 3000 vòng/phút, lưỡi dao sẽ cắt dây từ được tạo ra bởi thép từ hai lần mỗi tuần, do đó tạo ra hai tín hiệu xung điện trong cuộn cảm biến.

Hệ thống xử lý tín hiệu chuyển đổi tín hiệu xung yếu thành sóng vuông tiêu chuẩn bằng cách khuếch đại, lọc và định hình mạch, tần số của nó có mối quan hệ tuyến tính với dòng chảy. Một mô hình lưu lượng kế, khi đo dầu diesel, có thể xuất ra tín hiệu tần số cao 3-4kHz, độ phân giải lên đến 0,01m³/h. Thông qua các hoạt động tích hợp, hệ thống có thể hiển thị tổng lưu lượng tức thời và tích lũy trong thời gian thực, và một số mô hình cũng có thể tích hợp mô-đun bù nhiệt độ và áp suất để thực hiện đo lưu lượng chất lượng.

II. Lợi thế hiệu suất: đa diện trong đo lường công nghiệp

Độ chính xác và độ lặp lại cao: sử dụng vòng bi cacbua và vật liệu nam châm vĩnh cửu samarium coban, một máy đo lưu lượng thương hiệu có thể đạt được độ chính xác ± 0,2% R trong điều kiện phòng thí nghiệm, độ lặp lại ngắn hạn tốt hơn 0,05%. Trong ứng dụng của một nhà máy lọc dầu ở Bắc Trung Quốc, dữ liệu đo lường và tỷ lệ ống tiêu chuẩn có sai số nhỏ hơn 0,3%, đáp ứng yêu cầu cấp thanh toán thương mại.

Tỷ lệ phạm vi rộng: Tỷ lệ phạm vi thiết bị cỡ trung bình và cỡ lớn có thể đạt 1: 20 và cỡ nhỏ là 1: 10. Khi đo ethanol, một đồng hồ đo lưu lượng DN50 nhất định có thể nắm bắt chính xác lưu lượng nhỏ 0,5 m³/h và ổn định lưu lượng đỉnh 10 m³/h.

Khả năng đáp ứng nhanh: Turbo có thời gian đáp ứng dưới 0,1 giây từ tốc độ tĩnh đến tốc độ quay ổn định, đặc biệt phù hợp với các quy trình công nghệ đòi hỏi giám sát thời gian thực. Trong dây chuyền sản xuất PVC của một doanh nghiệp hóa chất ở Thiểm Tây, đồng hồ đo lưu lượng có thể phát hiện đột biến dòng chảy của đường ống vận chuyển nguyên liệu trong vòng 3 giây.

Khả năng thích ứng cấu trúc: có thể được làm thành nhiều cấu trúc như loại chèn, loại áp suất cao và loại vệ sinh. Thiết bị chèn mất áp suất ít hơn 0,01MPa trong đường ống trên DN800. Loại vệ sinh sử dụng thép không gỉ 316L và kết nối kẹp. Nó phù hợp với tiêu chuẩn GMP và được sử dụng rộng rãi trong ngành dược phẩm.

III. Ứng dụng điển hình: từ đo năng lượng đến kiểm soát quá trình

Ngành công nghiệp dầu mỏ: Trong đường ống vận chuyển dầu thô tại mỏ Changqing, đồng hồ đo lưu lượng tuabin được liên kết với hệ thống SCADA để thực hiện đo toàn bộ quá trình từ đầu giếng đến trạm thu. Thiết kế dòng chảy chống xung của nó có thể lọc hiệu quả các dao động áp suất do khởi động và dừng bơm, đảm bảo tính ổn định đo lường.

Sản xuất hóa chất: Một doanh nghiệp hóa dầu sử dụng đồng hồ đo lưu lượng tuabin chống cháy nổ để đo lưu lượng ethylene oxide, giao tiếp với hệ thống DCS thông qua giao thức HART, để đạt được điều khiển liên động lưu lượng áp suất nhiệt độ, kiểm soát lỗi cho ăn nồi phản ứng trong vòng ± 0,5%.

Chế biến thực phẩm: Một nhà máy bia ở Thanh Đảo đã lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng vệ sinh trong xưởng đường hóa. Cấu trúc thép không gỉ đầy đủ và thiết kế giao diện lắp ráp nhanh của nó làm cho dư lượng sau khi làm sạch CIP dưới 0,001mg/L để đáp ứng các yêu cầu vệ sinh cấp thực phẩm.

Cấp nước thành phố: Tập đoàn nước Thâm Quyến triển khai đồng hồ đo lưu lượng tuabin thông minh trong hệ thống cấp nước thứ cấp, tải dữ liệu lên nền tảng đám mây thông qua mô-đun 4G, kết hợp với thuật toán AI để đạt được vị trí rò rỉ mạng đường ống, làm cho tỷ lệ rò rỉ của một khu vực nhất định giảm từ 28% xuống 12%.

IV. Lựa chọn và bảo trì: chìa khóa để đảm bảo độ chính xác của phép đo

Phù hợp với môi trường: Đối với môi trường có hàm lượng cát trên 50mg/L, cần chọn vòng bi cacbua vonfram và tuabin phủ chống mài mòn; Khi đo chất lỏng có độ nhớt cao, nên chọn mô hình có chức năng điều chỉnh độ nhớt, một thiết bị thương hiệu nào đó khi đo nhựa đường 1000mPa · s sẽ giảm sai số từ ± 5% xuống ± 1,5% thông qua bù nhớt thời gian thực.

Đặc điểm kỹ thuật lắp đặt: Lưu lượng kế thượng nguồn cần đảm bảo phần ống thẳng 10D, phần ống thẳng 5D hạ lưu. Trong hệ thống nước tuần hoàn của một doanh nghiệp thép, lỗi đo lường lên đến 15% do không lắp đặt bộ chỉnh lưu và lỗi giảm xuống dưới 2% sau khi lắp đặt bộ chỉnh lưu tổ ong.

Bảo trì định kỳ: Làm sạch bộ lọc hàng quý, thực hiện đánh giá dòng chảy thực hàng năm. Một doanh nghiệp hóa chất đã giảm tỷ lệ thất bại của thiết bị từ 12 lần xuống 3 lần mỗi năm bằng cách thiết lập hồ sơ sức khỏe lưu lượng kế và giảm 60% chi phí bảo trì.

Từ đo lường dầu thô tại mỏ Daqing đến giám sát dòng chảy của dự án dẫn nước Yangtze, đồng hồ đo lưu lượng tuabin lỏng đang xây dựng mạng thần kinh kỹ thuật số để quản lý chất lỏng công nghiệp với các phép đo chính xác hàng chục nghìn lần mỗi giây. Với sự phát triển của cảm biến thông minh và công nghệ IoT, một thế hệ thiết bị mới đã được trang bị các chức năng tự chẩn đoán, thích ứng và tự hiệu chuẩn để tiếp tục giải phóng năng lượng sáng tạo trong hành trình đảm bảo an ninh năng lượng và nâng cao hiệu quả sản xuất.