Nước hay các loại chất lỏng hiện nay đang là một nhân tố không thể thiếu đối với con người trong công việc và cuộc sống, chính vì thế là nhu cầu đo lường cũng ngày một tăng lên. Việc này nhằm đáp ứng được những công việc quan trọng công công nghiệp, công việc hàng ngày và kể cả trong sinh hoạt. Chính vì thế mà trên thị trường hiện nay có khá nhiều loại thiết bị chuyên dùng để đo mức chất lỏng nói chung và đo mức nước nói riêng. Mỗi loại đều có những cách thức đo lường riêng cũng như có thế mạnh về từng ứng dụng khác nhau.
Và trong bài viết mình mình sẽ tổng hợp tất cả các phương pháp đo mức nước và chất lỏng thường thấy và cũng rất hiệu quả hiện nay. Từ đó cho các bạn có cái nhìn tổng quát hơn về những cách thức này. Bên cạnh đó bài viết còn cung cấp một số kiến thức về các thiết bị liên quan đến quá trình đo lường mức nước từ đó giúp các bạn có thể hiểu thêm về các thiết bị kỹ thuật mà các công ty hay xí nghiệp đang dùng hiện nay.
Các phương pháp đo mức nước là gì ?
Phương pháp đo mức nước các bạn có thể hiểu đơn giản đó là một cách thức, một cách làm để có thể đo lường mực nước hay mực chất lỏng một cách đơn giản nhưng hiệu quả và tối ưu nhất. Với các phương pháp đo mức khác nhau sẽ cho phép các bạn có thể đo lường chính xác từng loại nước hay chất lỏng trong từng điều kiện môi trường khác nhau. Từ đó cho thấy tính đa dạng trong việc đo lường hiện này đã và đang góp phần hỗ trợ rất tốt cho con người chúng ta hiện nay.
Các phương pháp đo mức hiện nay cũng khá đa dạng, có thể kể đến như phương pháp đo mức nước bằng sóng siêu âm, đo mức nước bằng radar, đo mức nước bằng phương pháp thủy tĩnh, hay đo mức bằng phương pháp điện dung. Và trong bài viết này mình cũng sẽ nhấn mạnh vào từng loại cụ thể để các bạn có thể tham khảo rõ hơn.
Tại sao chúng ta cần tìm hiểu các phương pháp này ?
Một cách giải thích đơn giản cho vấn đề này là môi trường sống và làm việc của chúng ta luôn luôn khác nhau. Chính vì thế mà môi trường chúng ta mong muốn đo lường mực nước hay mức chất lỏng cũng khác nhau. Chính vì điều đó mà chúng ta có được nhiều cách thức đo lường khác nhau như ở trên mình đã liệt kê. Mỗi cách thức, mỗi phương pháp sẽ cho ta một thế mạnh về từng môi trường đo cụ thể.
Thứ hai là dựa vào các cách thức đo lường thông dụng hiện nay. Chúng ta sẽ có thể dễ dàng so sánh về tính hữu dụng cũng như cách thức vận hành, thiết kế sao cho hợp lý với điều kiện môi trường mong muốn của chúng ta. Từ đó chọn ra được phương thức đo lường hiệu quả nhất và tiết kiệm chi phí nhất.
Thiết bị hỗ trợ các phương pháp đo mức nước hiện nay:
Hiện nay đất nước chúng ta và cả thế giới đang là thời đại của máy móc và công nghệ. Chính vì thế chúng ta không cần đo lường bằng tay mà thay vào đó máy móc sẽ hoàn toàn làm thay chúng ta công việc đó với một tỷ lệ thành công và chính xác rất cao. Sau đây mình sẽ giới thiệu đến các bạn từng loại thiết bị hỗ trợ đo lường cụ thể để các bạn tham khảo. Và vì đây là kiến thức tổng hợp nên mình chỉ rút ngắn lại những thông tin cần thiết, nếu các bạn muốn tham khảo một cách chi tiết từng loại thiết bị thì có thể xem tại link mình cung cấp ở từng phần.
Cảm biến đo mức nước siêu âm:
Đây là một phương pháp đo mức nước phổ biến nhất hiện nay mà mình muốn giới thiệu đến các bạn. Không chỉ chuyên nghiệp trong cách thức đo đường mà còn cho thấy sự vượt trội trong hầu hết tất cả các chất lỏng hiện nay. Với thiết kế khá hiện đại và tối giản, kích thước nhỏ gọn đây hứa hẹn là một loại cảm biến chuyên nghiệp trong các nhà máy, khu công nghiệp quy mô lớn.
Nguyên lý làm việc:
Cảm biến đo mức nước bằng siêu âm có nguyên lý làm việc khá đặc biệt. Trong các phương pháp đo mức nước hiện nay thì có thể xem đo mức dạng siêu âm là dạng đo mức hiện đại nhất. Cụ thể là trong quá trình đo lường cảm biến sẽ liên tục phát ra sóng điện từ truyền trong môi trường đo. Sau đó sóng sẽ truyền đến mực chất lỏng hay mực nước cần đo và bị phản xạ ngược lại cảm biến. Tại cảm biến thì sẽ có bộ phận phân tích và tính toán. Cụ thể là dựa vào thời gian và tốc độ thu phát sóng bộ phận này sẽ tính ra được khoảng cách từ cảm biến đến mực nước một cách dễ dàng từ đó cho ra mực nước cụ thể. Khá thú vị đúng không nào.
Các thông số kỹ thuật của cảm biến siêu âm:
Các bạn có thể tham khảo một số thông số kỹ thuật của dòng cảm biến này như sau:
- Model: MWB1A
- Xuất xứ : Hawk – USA (được sản xuất tại Australia), hãng sản xuất cảm biến hàng đầu hiện nay
- Dãy đo: có thể tùy chọn 0-1m, 0-2m, 0-3m, 0-4m, 0-5m, 0-6m, 0-7m, 0-8m, 0-9m, 0-10m, 0-12m…40m
- Đo được các chất lỏng như: nước, nước thải, dầu, nhớt,…
- Ngõ ra (Output): Có thể tùy chọn ngõ ra 4-20mA / 20-4mA / 4-20mA Hart.
- Nhiệt độ làm việc: -40÷60°C
- Áp suất làm việc: -0.5÷3bar
- Độ phân giải: 1mm
- Tần số phát: 50Khz
- Tiêu chuẩn bảo vệ: chống nước và chống bụi IP67.
- Sai số: chỉ 0.25% trên toàn dãy đo của cảm biến
- Nguồn cấp: 7÷28 VDC
- Độ phân giải của tín hiệu analog: 14 bit
- Vị trí lắp: trên đỉnh của tank, silo, hoặc điểm cao nhất của nơi cần đo.
Cách thức lắp đặt của cảm biến:
Những điều cần chú ý đối với phương pháp đo mức này đó là cách lắp đặt. Chúng ta cần tuân thủ một số cách thức lắp đặt cụ thể để có thể đem lại hiệu quả tốt nhất trong quá trình đo, cụ thể là:
- Không lắp cảm biến tại nơi có cửa nạp nhiên liệu như nước, dầu, xăng, chất lỏng khác,…
- Phải lắp phần phát sóng của cảm biến nằm trong bể chứa để phát sóng tốt.
- Ưu tiên lắp cảm biến theo phương vuông góc với bề mặt chất lỏng.
Để dễ hình dung hơn mình sẽ cung cấp một số cách lắp sai để các bạn có thể tránh trong quá trình lắp đặt.
Và đây là một số cách lắp đặt cảm biến đúng cách các bạn có thể tham khảo.
Link chi tiết sản phẩm cảm biến đo mức siêu âm
Cảm biến đo mức nước thủy tĩnh:
Đây là phương pháp đo mức nước thứ hai mà mình muốn chia sẽ đến các bạn. Dòng cảm biến này tuy không được cao cấp và hiện đại như cảm biến siêu âm. Nhưng ứng với một số môi trường cụ thể thì đây sẽ là một sự lựa chọn hợp lý. So với cảm biến siêu âm thì giá thành dòng cảm biến này tương đối rẻ hơn và rất thích hợp cho các ứng dụng đo lường đơn giản, quy mô nhỏ.
Nguyên lý làm việc:
Về nguyên lý làm việc của dòng cảm biến này cũng khá đơn giản. Cụ thể là thiết bị sẽ dựa vào sự thay đổi của áp suất tỷ lệ theo sự thay đổi của mực nước. Ở phổ thông chúng ta đã từng học thì cứ xuống sâu 10m nước thì áp suất sẽ tăng lên 1bar. Dưa vào mức tiêu chuẩn này mà cảm biến có thể đo lường mực nước thông qua sự thay đổi áp suất một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Các thông số của cảm biến đo mức nước thủy tĩnh:
Các bạn có thể tham khảo một số thông số như sau:
- Xuất xứ : Hawk – USA và được sản xuất tại Úc
- Dãy đo: có thể tùy chọn 0-1m, 0-2m, 0-3m…100m. phù hợp với nhau loại silo khác nhau
- Ngõ ra (Output): tín hiệu dạng analog 4-20mA hoặc 0-10v
- Sai số: 0.1%
- Nguồn cấp: 9÷36VDC
- Nhiệt độ làm việc: -10÷70°C
- Vật liệu màng cảm biến: Ceramic Al2O3
- Vật liệu vỏ cảm biến: SS316
- Tiêu chuẩn bảo vệ: IP68 có khả năng chống bụi và chống nước
- Dây cáp: làm bằng PTFE chống nước tốt.
Lưu ý là phương pháp đo mức này có một bất lợi đó là nếu chiều cao silo chứa nước của bạn bao nhiêu thì bạn phải đặt chiều dài đây đo cảm biến dài bấy nhiêu. Vì khi lắp đặt cảm biến sẽ được thả từ đỉnh cho tới đáy của silo.
Cảm biến đo mức bằng điện dung:
Đây là phương pháp đo mức thứ ba mình muốn chia sẽ đến các bạn. Dòng cảm biến này sẽ có phạm vi sử dụng đặc biến hơn 2 dòng cảm biến kể trên. Đó là loại này dòng cảm biến này sẽ hoạt động rất tốt trong các môi trường có áp suất và nhiệt độ cao như lò hời, nồi hơi, bể nước nóng,…Nói cách khác nếu các bạn muốn dùng loại chịu nhiệt và chịu áp cao thì có thể dùng loại cảm biến này.
Các thông số kỹ thuật của cảm biến đo mức điện dung:
Các bạn có thể tham khảo các thông số của thiết bị này tại đây.
- Xuất xứ : Hawk – USA, sản xuất tại Australia.
- Ngõ ra (Output): tín hiệu dạng analog 4-20mA có thể truyền đi xa.
- Sai số: 0.1% trên toàn dãy đo.
- Nhiệt độ hoạt động: 200°C hoạt động tốt trong các môi trường có nhiệt độ cao.
- Áp suất làm việc : ≤ 75bar tại 30°C, ≤ 50bar tại 85°C, ≤ 45bar tại 120°C, ≤ 40bar tại 150°C và ≤ 35bar tại 200°C.
- Vật liệu cảm biến: INOX có bọc lớp PTFE.
- Chiều dài dây cáp: 1÷5m
- Kiểu kết nối: G3/4, M27x2, M30x1.5, NPT 3/4.
Cách lựa chọn cảm biến đo mức điện dung như thế nào ?
Để có thể hoạt động tốt trong quá trình làm việc, chúng ta cần phải chọn mua đúng loại sao cho phù hợp với môi trường cần đo, cụ thể các bạn cần xác định một vài thông số sau đây:
- Chất cần đo là gì: nếu là chất có tính ăn mòn cao thì phải chọn loại cảm biến có lớp vỏ bọc chống ăn mòn.
- Khoảng nhiệt độ và áp suất cần đo: việc này giúp chúng ta có thể chọn được loại cảm biến có thể chịu áp và chịu nhiệt tốt.
- Chiều dài silo cần đo: vì phải lắp cảm biến từ đỉnh xuống đến đáy cảm biến nên cần phải quan tâm đến chiều cao của silo để chọn đây cảm biến phù hợp.
Link chi tiết sản phẩm cảm biến đo mức lò hơi
Cảm biến đo mức nước bằng radar dẫn sóng:
Dòng cảm biến này có cấu tạo tương tự như dòng cảm biến đo mức nước dạng điện dung. Cũng cần phải có dây để lắp từ đỉnh đến đáy của silo chứa nước. đây cũng là một dạng khác của cảm biến báo mức nước dạng dây. Với giá thành khác với các loại khác nên các bạn có thể lựa chọn sao cho phù hợp với nhu cầu cần đo.
Nguyên lý hoạt động:
Nguyên lý hoạt động của dòng cảm biến này khá hiện đại và tiện ích. Cảm biến được tích hợp một bộ phận cảm biến hay phần transmitter của cảm biến sẽ nối với dây bằng kim loại thông thường là inox 304. Dây dẫn này có nhiệm vụ là truyền sóng và dây sẽ được lắp từ trên đỉnh của silo đến đáy của silo.
Cảm biến sẽ phát sóng dẫn truyền trên dây, khi nguyên liệu dân lên theo chiều cao của dây. Lúc này sẽ cản sóng đi xuống đến đáy silo và sóng sẽ phản xạ lại đi ngược lại bộ phận transmitter của cảm biến. Tương tự như dòng radar không dây, bộ phận transmitter tính được khoảng cách và suy ra tín hiệu điện dạng 4-20mA/0-10V. Khá thú vị đúng không nào.
Các thông số của cảm biến đo mức nước radar:
Các bạn có thể tham khảo một số thông số kỹ thuật của thiết bị này tại đây.
- Có các model như : GRLM 70- 00, GRLM 70- 10, GRLM 70- 11, GRLM 70- 12, GRLM 70- 13…GRLM 70- 35.
- Chiều cao có thể đo: 1÷40m. Các bạn có thể tùy chọn theo nhu cầu riêng.
- Ngõ ra (Output): tín hiệu analog 4-20mA. Có thể truyền đi xa mà không gây sai số.
- Nhiệt độ làm việc: ≤300°C
- Áp suất làm việc: 100bar tại 85°C.
- Nguồn cấp: 18÷36VDC
- Chất liệu cáp: INOX dạng xoắn chịu lực khi dùng trong chất rắn như đá, than.
- Sai số: 5mm với dãy đo 2m, 3mm với dãy đo 20m và 2mm với dãy đo 40m.
- Màn hình hiển thị: DM-70 có thể calib dễ dàng giá trị, dãy đo.
Cách thức lắp đặt cảm biến:
Loại cảm biến này cũng cần phải lưu ý một số cách lắp đặt để đảm bảo chúng hoạt động tốt. Cụ thể là:
- Không lắp cảm biến ngay cửa nạp liệu sẽ dẫn đến sai số.
- Không lắp cảm biến gần cánh khuấy. Đối với các silo có cánh khuấy.
Mình sẽ cung cấp hình ảnh lắp minh họa về cách lắp đặt sai để các bạn có thể tham khảo.
Link chi tiết sản phẩm cảm biến đo mức radar
Bộ hiển thị mực nước:
Khi nào chúng ta cần dùng đến bộ hiển thị mực nước ? Trong các phương pháp đo mức nước hiện nay thì bộ hiển thị mực nước là một thiết bị hỗ trợ đắc lực cho loại cảm biến. Vì hầu hết các loại cảm biến báo mức nước chưa được tích hợp sẵn màn hình hiển thị giá trị đo được (trừ cảm biến siêu âm) nên nếu chúng ta có nhu cấu quan sát giá trị đo thì cần phải trang bị thêm.
Mình xin giới thiệu đến các bạn bộ hiển thị mực nước với model OBM402UNI do công ty mình cung cấp. Thiết bị nhập khẩu chính hãng từ Cộng Hòa Séc, một trong những khu vực sản xuất cảm biến có uy tín hiện nay. Các bạn có thể tham khảo một số thông tin sau:
Thông số kỹ thuật của bộ hiển thị mực nước:
- Model: OBM402UNI
- Xuất xứ: Cộng Hòa Séc.
- Ngõ vào (Input): các tín hiệu pt100, 4-20mA, 0-20mA, 0-10v, 0-5v, 2-10v,… tùy theo nhu cầu mà các bạn có thể cài đặt.
- Ngõ ra (Output): các tín hiệu Analog 4-20mA, 0-20mA, 0-10v, 0-5v, 2-10v,… Ngoài ra có thể tùy chọn dạng REPLAY ON/OFF để điều khiển đóng/ngắt thiết bị nạp liệu.
- Nguồn cấp: 80÷250VAC, ngoài ra có thể tùy chỉnh cấu hình là 10÷30VDC.
- Sai số: 0,1% trong quá trình hiển thị
- Màn hình hiển thị dưới dạng số và phần trăm. Giúp cho việc quan sát mực nước trở nên dễ dàng hơn.
- Kích thước bộ hiển thị: 48 x 96 x 120 (mm).
- Hệ số cách ly, chống nhiễu: 4000VAC.
- Thời gian bảo hành: 18 tháng, 1 đổi 1 nếu có lỗi từ nhà sản xuất.
Link chi tiết sản phẩm bộ hiển thị mực nước
Lưu ý: các phương pháp đo mức nước mình vừa liệt kê có một điểm chung là đều đo mức nước một cách liên tiên từ 0-100%. Chúng ta cũng có thể lựa chọn loại cảm biến báo đầy báo cạn dạng on/off để thuận tiện đóng ngắt motor bơm. Các bạn có thể tham khảo theo thông tin mình cung cấp bên dưới.
