Đồng hồ đo lưu lượng khí là thiết bị thiết yếu giúp đo chính xác lượng khí đi qua đường ống, phục vụ cho việc kiểm soát quy trình, quản lý năng lượng và giao dịch thương mại. Cùng Nhất Tín tìm hiểu chi tiết về các loại đồng hồ đo lưu lượng khí phổ biến và cách lựa chọn thiết bị phù hợp nhất trong bài viết sau nhé!
1. Đồng hồ đo lưu lượng khí là gì?
Đồng hồ đo lưu lượng khí (hay máy đo lưu lượng khí) là một thiết bị kỹ thuật chuyên dụng, được dùng để đo lường và xác định lượng khí thực tế đã di chuyển qua một tiết diện đường ống trong một khoảng thời gian nhất định. Thiết bị này có thể cho bạn biết hai thông số: tốc độ dòng chảy tức thời (bao nhiêu mét khối khí đang chảy qua mỗi giờ) hoặc tổng lượng khí đã đi qua (tổng thể tích hoặc khối lượng).
So với chất lỏng, đo lường thể tích của chất khí chịu tác động và thay đổi liên tục dựa trên nhiệt độ và áp suất của môi trường tại thời điểm đo. Do đó, các thiết bị đo lưu lượng khí hiện đại được thiết kế để có khả năng tự tính toán và bù trừ các sai số có thể xảy ra do sự thay đổi về áp suất và nhiệt độ của môi chất.
Ngành công nghiệp thường sử dụng hai loại đơn vị chính để biểu thị lưu lượng khí:
- Lưu lượng thể tích ở điều kiện tiêu chuẩn: Đây là giải pháp quy đổi thể tích khí đo được về một mốc nhiệt độ và áp suất cố định để có thể sánh và tính toán năng lượng. Các đơn vị phổ biến là:
- Nm3/h: Quy về điều kiện “Normal” (thường là 0°C và 1 atm).
- Scfm hoặc Sm3/h: Quy về điều kiện “Standard” (thường là 15°C hoặc 20°C và 1 atm).
- Lưu lượng khối lượng (Mass Flow Rate): Đây là phép đo trực tiếp khối lượng vật chất (ví dụ: kg/h hoặc t/h). Kết quả của phương pháp này không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt độ hay áp suất. Vì vậy, đây được xem là đơn vị đo chính xác nhất về lượng vật chất, đặc biệt quan trọng trong quản lý năng lượng và kiểm soát quy trình.
Nhờ có đồng hồ đo lưu lượng khí, người vận hành có thể hiểu rõ tình hình sử dụng khí, từ đó đưa ra quyết định để nâng cao hiệu quả, kiểm soát quy trình, thực hiện giao dịch thương mại và đảm bảo an toàn.
THAM KHẢO HỒ SƠ NĂNG LỰC NHẤT TÍN
2. Các loại đồng hồ đo lưu lượng khí
Để đo lưu lượng khí, có nhiều loại thiết bị khác nhau. Xem ngay bảng tóm tắt sau để hiểu nhanh cơ chế hoạt động và điểm mạnh chính của các máy đo lường lưu lượng khí phổ biến:
| Đặc điểm | Đồng hồ Nhiệt khối | Đồng hồ Vortex | Đồng hồ Siêu âm | Đồng hồ Cơ (Tuabin/Roto) | Đồng hồ Chênh áp | Đồng hồ Coriolis |
| Nguyên lý hoạt động | Dựa trên sự làm nguội của khí lên một cảm biến nóng. | Đếm tần suất các xoáy được tạo ra khi khí gặp vật cản. | Đo chênh lệch thời gian di chuyển của sóng âm xuôi/ngược dòng. | Dòng khí làm quay một cánh quạt (tuabin) hoặc rô-to cơ khí. | Đo sự sụt áp suất khi khí đi qua một chỗ thắt (tấm lỗ). | Đo lực xoắn (hiệu ứng Coriolis) trên ống đo đang rung. |
| Ưu điểm | Đo trực tiếp khối lượng, nhạy với dòng chảy yếu, tổn thất áp suất thấp. | Bền, chịu được nhiệt độ và áp suất cao. | Không cản trở dòng chảy (không sụt áp), lý tưởng cho ống lớn, có thể kẹp ngoài. | Độ chính xác tốt (phù hợp thương mại), một số loại không cần cấp nguồn. | Chi phí phần tử sơ cấp rất rẻ, chịu được môi trường khắc nghiệt nhất. | Siêu chính xác, đo thẳng khối lượng, không bị ảnh hưởng bởi đặc tính khí. |
| Nhược điểm | Yêu cầu khí phải rất sạch và khô; dễ sai số nghiêm trọng khi bị bẩn/ẩm. | Cần đoạn ống thẳng dài, không hoạt động tốt khi dòng chảy quá yếu. | Nhạy cảm với hạt rắn, bọt khí, hoặc giọt lỏng (gây nhiễu âm). | Bị mài mòn theo thời gian (do quay), yêu cầu khí phải sạch để tránh kẹt. | Gây lãng phí năng lượng (sụt áp vĩnh viễn), dải đo thấp. | Chi phí rất cao, cồng kềnh, nhạy cảm với rung động đường ống. |
| Ứng dụng tiêu biểu | Giám sát năng lượng, khí nén (loại khô, sạch), khí công nghiệp. | Đo hơi nóng, khí nén (đo tổng), khí gas công nghiệp. | Khí thải, khí đốt (ống lớn), các ứng dụng không cần sụt áp. | Đo khí gas, khí tự nhiên (đặc biệt cho mục đích mua bán, thương mại). | Đo hơi, các đường ống kích thước rất lớn, nơi có nhiệt/áp siêu cao. | Phòng thí nghiệm, hóa chất, các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác tuyệt đối. |
| Yêu cầu bù T/P | Không | Cần (nhiều loại tích hợp sẵn) | Cần (để quy về Standard/Normal) | Cần (để quy về Standard/Normal) | Cần (bắt buộc, và phức tạp) | Không |
| Độ chính xác (tham khảo) | ±1% đến ±2% R | ±0.5% đến ±1.5% R | ±1% đến ±2% R | ±0.5% đến ±2% R | ±2% đến ±5% R | ±0.1% đến ±0.5% R |
→ Xem nhanh: Tổng hợp quy định quan trắc khí thải theo Nghị Định 08/2022
2.1. Đồng hồ đo lưu lượng khí dạng nhiệt
Đây là loại đồng hồ hoạt động dựa trên nguyên lý truyền nhiệt. Cảm biến của nó sẽ có một đầu dò được nung nóng. Khi dòng khí chảy qua và làm nguội đầu dò này, thiết bị sẽ tính toán lượng năng lượng điện cần thiết để duy trì nhiệt độ ổn định cho đầu dò. Lượng năng lượng này tỷ lệ thuận trực tiếp với khối lượng phân tử khí .
Điểm mạnh lớn nhất của đồng hồ nhiệt là khả năng đo trực tiếp lưu lượng mà không cần bù trừ nhiệt độ hay áp suất. Điều này khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng giám sát năng lượng, đo khí nén khô, hoặc các khí công nghiệp sạch (Oxy, Nitơ, CO2…). Chúng cũng rất nhạy ở dải lưu lượng thấp. Tuy nhiên, chúng cực kỳ “kỵ” khí ẩm, bẩn hoặc chứa dầu, vì chỉ cần một lớp bám mỏng lên cảm biến là sẽ gây sai số đo nghiêm trọng.
2.2. Máy đo đo lưu lượng khí dạng Vortex (Xoáy)
Đồng hồ Vortex hoạt động bằng cách đặt một vật cản chắn ngang dòng chảy. Khi khí đi qua vật cản, nó sẽ tạo ra các xoáy ổn định ở phía sau. Cảm biến sẽ đếm tần số sinh ra các xoáy này, vì tần số đó tỉ lệ thuận với vận tốc khí.
Đây là lựa chọn hàng đầu cho các môi trường khắc nghiệt vì nó không có bộ phận chuyển động, giúp nó cực kỳ bền bỉ và chịu được nhiệt độ, áp suất rất cao. Ứng dụng tiêu biểu nhất của nó là đo hơi nóng, khí nén và khí gas công nghiệp. Tuy nhiên, nó có hai yêu cầu bắt buộc: cần một đoạn ống thẳng đủ dài phía trước để dòng chảy ổn định, và nó không thể đo được ở các mức lưu lượng quá thấp (vì không đủ lực tạo xoáy).
→ Xem thêm: Trạm quan trắc khí thải là gì? Thành phần và cách vận hành trạm
2.3. Đồng hồ đo lưu lượng khí dạng siêu âm
Đồng hồ siêu âm sử dụng sóng âm thanh để đo vận tốc khí. Nó hoạt động bằng cách phát và thu các tín hiệu siêu âm chéo qua đường ống. Nó đo sự chênh lệch cực nhỏ về thời gian di chuyển của sóng âm khi đi xuôi dòng so với khi đi ngược dòng. Từ chênh lệch thời gian này, nó tính toán chính xác vận tốc khí.
Ưu điểm vượt trội của loại này là hoàn toàn không xâm lấn vào dòng chảy, do đó không gây sụt áp (mất áp suất). Điều này làm nó trở nên lý tưởng cho các đường ống kích thước rất lớn, các hệ thống phân phối khí đốt tự nhiên, hoặc giám sát khí thải. Một số loại thậm chí có thể kẹp bên ngoài mà không cần cắt ống. Dù vậy, nó có thể gặp khó khăn nếu trong khí có quá nhiều hạt rắn hoặc độ ẩm cao, vì chúng sẽ cản trở đường truyền của sóng âm.
2.4. Đồng hồ đo lưu lượng khí dạng cơ
Đây là nhóm đồng hồ truyền thống, dùng chuyển động cơ khí để đo. Hai loại phổ biến trong nhóm này là đồng hồ Tua bin khí và đồng hồ Roto quay
- Đồng hồ Tua bin khí có một cánh quạt nhỏ, dòng khí sẽ làm quay cánh quạt này. Tốc độ quay của Turbine tỷ lệ với tốc độ dòng khí.
- Đồng hồ Roto quay (hay dạng số 8) sử dụng hai rô-to ăn khớp với nhau. Mỗi khi có một lượng khí nhất định đi qua, nó sẽ đẩy cặp rô-to này quay, hoạt động như một “cái đong” khí có độ chính xác cao.
Nhóm đồng hồ cơ thường được sử dụng trong các ứng dụng giao nhận thương mại (mua bán khí, gas) vì độ chính xác tốt. Tuy nhiên, nhược điểm cố hữu là chúng có các bộ phận chuyển động nên sẽ bị mài mòn theo thời gian và rất nhạy cảm với khí bẩn, có thể gây kẹt hoặc hỏng hóc.
→ Xem thêm: Hệ thống quan trắc khí thải liên tục (CEMS) gồm các loại máy quan trắc không khí nào?
2.5. Máy đo lưu lượng khí dạng chênh áp
Đây là một trong những công nghệ đo lường lâu đời nhất. Đồng hồ DP hoạt động bằng cách sử dụng một tấm lỗ hoặc ống Venturi để tạo ra một chỗ thắt trên đường ống. Khi khí đi qua chỗ thắt, vận tốc tăng lên và áp suất giảm xuống. Thiết bị sẽ đo sự chênh lệch áp suất giữa điểm trước và tại chỗ thắt để suy ra lưu lượng.
Ưu điểm của nó là cấu tạo phần tử sơ cấp (tấm lỗ) rất đơn giản, rẻ tiền và chịu được các điều kiện nhiệt độ, áp suất khắc nghiệt nhất mà các loại khác không chịu nổi. Ngược lại, nó có nhiều nhược điểm: gây tổn thất áp suất (lãng phí năng lượng), độ chính xác không cao, dải đo hẹp, và luôn yêu cầu phải có hệ thống bù trừ nhiệt độ, áp suất phức tạp đi kèm.
2.6. Đồng hồ đo lưu lượng khí dạng Coriolis
Đồng hồ Coriolis là một trong những công nghệ tiên tiến và chính xác nhất. Nó cho dòng khí đi qua một ống đo được làm cho rung ở tần số cộng hưởng. Dòng chảy sẽ tạo ra một lực xoắn (hiệu ứng Coriolis), làm lệch pha dao động của ống. Cảm biến sẽ đo độ lệch pha này, vốn tỷ lệ thuận trực tiếp với lưu lượng khối lượng.
Thế mạnh tuyệt đối của Coriolis là nó đo trực tiếp khối lượng với độ chính xác cực cao, và gần như không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của áp suất, nhiệt độ, hay thành phần khí. Nó thường được dùng trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác tuyệt đối như trong phòng thí nghiệm, hóa chất, hoặc đo các khí đặc biệt như Hydro, Nitơ.
→ Xem thêm: Thiết bị quan trắc môi trường: Các loại, quy định liên quan
4. Ứng dụng của máy đo lưu lượng khí
Thiết bị đo lưu lượng khí được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp (từ dầu khí, hóa chất, luyện kim đến dệt may) và các tòa nhà thương mại, đóng vai trò then chốt trong việc quản lý năng lượng, kiểm soát quy trình, giao dịch thương mại và giám sát môi trường:
- Quản lý và tiết kiệm năng lượng: Giúp doanh nghiệp đánh giá hiệu suất, phát hiện rò rỉ và tiết kiệm chi phí bằng cách đo lường chính xác lưu lượng khí nén (đo tổng lưu lượng từ máy nén hoặc đo mức tiêu thụ của từng xưởng) và hơi nóng (hơi bão hòa, hơi quá nhiệt) cung cấp cho các thiết bị sản xuất.
- Kiểm soát quy trình sản xuất và đốt cháy: Đảm bảo tỷ lệ khí đầu vào chính xác để ổn định chất lượng sản phẩm, thực hiện bằng cách đo lường lưu lượng khí nhiên liệu (khí đốt, gas, không khí đốt) cấp cho các lò đốt, lò nung, hoặc đo các loại khí công nghiệp đặc thù (Oxy, Nitơ, Argon, Hydro) trong các quy trình hóa chất, điện tử.
- Giao nhận thương mại và tính toán chi phí: Là thiết bị đo lường bắt buộc để đảm bảo tính minh bạch và công bằng trong việc mua bán, thông qua việc đo chính xác lưu lượng khí gas, khí tự nhiên (NG), hoặc LPG tại các trạm giao nhận và phân phối.
- Giám sát môi trường và đảm bảo an toàn: Giúp doanh nghiệp tuân thủ các quy định pháp lý về môi trường bằng cách đo lường lưu lượng khối khí thải từ các ống khói nhà máy, đồng thời giám sát các dòng khí nguy hiểm hoặc lưu lượng không khí tại các lưới thông gió, cửa thoát khí.
→ Xem thêm: Data Logger là gì? Lợi ích trong quản lý, giám sát dữ liệu
5. Các yếu tố cần cân nhắc khi lựa chọn đồng hồ đo lưu lượng khí
Việc lựa chọn đồng hồ đo lưu lượng khí phù hợp đòi hỏi bạn phải xem xét cẩn thận các đặc tính của khí, điều kiện vận hành của quy trình, và các yêu cầu về lắp đặt cũng như độ chính xác của phép đo. Dưới đây là các yếu tố then chốt cần cân nhắc:
- Đặc tính của môi chất (khí): Xác định rõ loại khí cần đo là gì (ví dụ: khí nén, hơi nóng, khí gas…). Khí này sạch hay có chứa bụi bẩn, tạp chất? Khí khô hay có độ ẩm cao? Nó có đặc tính ăn mòn hay không? (Các yếu tố như độ ẩm, bụi bẩn, và thành phần khí sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác và tuổi thọ của đồng hồ).
- Mục tiêu đo lường: Bạn cần đo lưu lượng khối lượng (như kg/h) hay lưu lượng thể tích (như m3/h)? Để kiểm soát năng lượng hoặc quy trình, việc đo khối lượng hoặc thể tích ở điều kiện tiêu chuẩn (như Nm3/h) thường được ưu tiên.
- Điều kiện vận hành của quy trình: Nắm rõ nhiệt độ và áp suất làm việc của hệ thống (bao gồm mức tối thiểu, tối đa và mức thông thường). Các yếu tố này ảnh hưởng đến mật độ khí và tính chính xác của phép đo.
- Dải lưu lượng (Turndown): Xác định dải đo mà đồng hồ cần đáp ứng, từ mức lưu lượng thấp nhất đến mức lưu lượng cao nhất. Điều này rất quan trọng để đảm bảo đồng hồ hoạt động chính xác trong toàn bộ dải vận hành.
- Yêu cầu về độ chính xác: Ứng dụng của bạn có đòi hỏi độ chính xác cao không? Ví dụ, các ứng dụng liên quan đến giao nhận thương mại (mua bán) hoặc tuân thủ quy định môi trường thường yêu cầu độ chính xác cao nhất.
- Điều kiện lắp đặt và môi trường: Vị trí lắp đặt có đủ không gian cho các đoạn ống thẳng theo yêu cầu kỹ thuật của đồng hồ không? (Việc lắp đặt gần các đoạn cong hay van có thể gây nhiễu dòng). Môi trường xung quanh có yêu cầu đặc biệt về an toàn, như chống cháy nổ (ATEX, IECEx) không?
- Tín hiệu đầu ra: Bạn cần đồng hồ xuất ra tín hiệu gì để kết nối với hệ thống điều khiển? (Ví dụ: tín hiệu analog 4-20mA, tín hiệu xung, hay các chuẩn giao thức kỹ thuật số như Modbus, HART).
Với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực quan trắc môi trường và đo lường công nghiệp, công ty quan trắc môi trường Nhất Tín là đơn vị cung cấp thiết bị đo lưu lượng khí chính hãng, nhập khẩu trực tiếp từ các thương hiệu uy tín như DR. Födisch (Đức), ABB (Thụy Sĩ), Advantech (Đài Loan), ZuoYeal (Trung Quốc)… Các sản phẩm đều có CO–CQ đầy đủ, được hiệu chuẩn chính xác, đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn kỹ thuật và pháp lý của Bộ Tài nguyên & Môi trường.
Ngoài thiết bị, Nhất Tín còn cung cấp giải pháp trọn gói gồm tư vấn, lắp đặt, tích hợp phần mềm giám sát, vận hành và bảo trì – giúp doanh nghiệp vận hành ổn định, tiết kiệm chi phí và tuân thủ quy định môi trường. Liên hệ Hotline/Zalo 0975 191 409 để được tư vấn thiết bị và báo giá phù hợp cho dự án của bạn.
