Đồng hồ mức từ: nguyên lý hoạt động, ưu điểm, ứng dụng và hướng dẫn lựa chọn

Thiết bị đo mức từ tính là một thiết bị hiển thị mức liên tục kiểu tiếp xúc, thường được sử dụng trên các bồn chứa, tháp, bình chứa, cột công nghệ, bồn chứa hình cầu, nồi hơi và các thiết bị công nghiệp khác. Ưu điểm chính của thiết bị này là cung cấp tín hiệu hiển thị tại vị trí lắp đặt một cách rõ ràng, trong khi cơ chế hiển thị bên ngoài vẫn được cách ly hoàn toàn với môi trường công nghệ.

So với các thiết bị đo mức bằng ống thủy tinh hoặc tấm thủy tinh, bộ chỉ thị bên ngoài của thiết bị đo mức từ tính thường không tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng. Với thiết kế phao phù hợp, vật liệu buồng đo, khả năng chịu áp suất và kết nối quy trình phù hợp, thiết bị này có thể được sử dụng cho nhiều loại chất lỏng trong công nghiệp, bao gồm các ứng dụng đặc biệt ở nhiệt độ cao, trong điều kiện áp suất cao và môi trường ăn mòn.

1. Thiết bị đo mức từ tính hoạt động như thế nào?

Thiết bị đo mức từ tính thường bao gồm buồng dẫn lưu, phao từ tính, bộ chỉ thị dạng cánh hoặc con lăn bên ngoài, thang đo và các kết nối quy trình. Buồng này được nối với bình chứa thông qua các vòi trên và vòi dưới, nhờ đó mức chất lỏng bên trong buồng sẽ phản ánh chính xác mức chất lỏng bên trong bình chứa chính.

Khi mức chất lỏng thay đổi, phao từ sẽ di chuyển lên hoặc xuống bên trong buồng. Một nam châm vĩnh cửu đặt bên trong phao sẽ tạo ra liên kết từ tính với bộ chỉ thị bên ngoài, khiến các cánh gạt hoặc con lăn quay và hiển thị mức chất lỏng hiện tại thông qua sự tương phản màu sắc rõ nét trên bề mặt trong suốt.

Do bộ chỉ thị bên ngoài được cách ly với môi trường quy trình, các nhân viên vận hành có thể đọc trực tiếp mức chất lỏng mà không cần phụ thuộc vào phần kính trong suốt tiếp xúc với chất lỏng.

2. Các đặc điểm chính của thiết bị đo mức từ tính:

– Màn hình hiển thị cục bộ rõ ràng;

– Các tấm hoặc con lăn có độ tương phản cao cung cấp thông tin hiển thị trực quan cho việc kiểm tra định kỳ.

Môi trường quy trình được chứa bên trong buồng.

Bộ chỉ thị bên ngoài không tiếp xúc trực tiếp với môi trường quy trình, giúp đảm bảo tính cách ly của môi trường quy trình và an toàn vận hành.

Cấu trúc cơ học đơn giản.

Thành phần di chuyển chính là phao bên trong, trong khi bộ hiển thị bên ngoài hoạt động thông qua liên kết từ tính.

Lắp đặt linh hoạt

Các thiết kế lắp đặt ở cạnh là phổ biến, trong khi thiết kế lắp đặt trên đỉnh hoặc các cấu hình khác có thể được sử dụng cho một số loại tàu cụ thể.

Tùy chọn truyền tín hiệu từ xa

Một số cấu hình được lựa chọn có thể bổ sung thêm một bộ truyền mức nhằm chuyển đổi vị trí của phao thành tín hiệu đầu ra tiêu chuẩn.

– Tùy chọn công tắc báo động;

– Các công tắc từ tính có thể được lắp đặt cho các điểm báo động cao, thấp hoặc các điểm báo động khác, cũng như cho các chức năng liên động;

– 3. Những ưu điểm chính là gì?

Các ưu điểm chính của thiết bị đo mức từ tính bao gồm khả năng hiển thị trực tiếp tại hiện trường, tính cách ly trong quy trình vận hành và khả năng mở rộng chức năng một cách linh hoạt. Thiết bị này đặc biệt phù hợp trong các trường hợp nhân viên vận hành cần được hiển thị trực tiếp giá trị từ trường, đồng thời tránh việc tiếp xúc trực tiếp với bộ chỉ thị bằng thủy tinh khi làm việc trong môi trường chất lỏng quy trình nóng, có áp suất cao hoặc có tính chất nguy hiểm.

Dễ dàng đọc từ xa;

Các bộ chỉ thị có kích thước lớn và độ tương phản màu sắc cao giúp nâng cao khả năng quan sát tại hiện trường.

Không yêu cầu kính xử lý.

Màn hình không yêu cầu cột kính trong suốt tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng xử lý.

Không phụ thuộc vào hằng số điện môi.

Bộ nổi hoạt động dựa trên nguyên lý lực nổi, do đó hằng số điện môi không trực tiếp quyết định mức độ hiển thị.

Các chức năng tại chỗ và từ xa có thể được kết hợp.

Một buồng có thể hỗ trợ cả hiển thị tại chỗ, truyền dữ liệu từ xa và các công tắc báo động.

Phù hợp với nhiều loại chất lỏng trong công nghiệp.

Với việc sử dụng vật liệu phù hợp và thiết kế bộ nổi tối ưu, ứng dụng có thể bao gồm nước, dầu và nhiều loại chất lỏng trong quy trình sản xuất khác.

4. Những hạn chế chính là gì?

Thiết bị đo mức từ tính hoạt động dựa trên sự di chuyển tự do của một phao đặt bên trong buồng đo. Do đó, mật độ chất lỏng, độ nhớt, hiện tượng kết tinh, các chất lắng đọng, các hạt rắn lơ lửng và các hạt từ tính đều có thể ảnh hưởng đến chuyển động của phao, từ đó làm giảm độ tin cậy của kết quả đo lường.

– Hệ số quy trình;	– Ảnh hưởng kỹ thuật;
– Mật độ chất lỏng;	– Thiết bị nổi cần được lựa chọn phù hợp với mật độ của môi chất; trong quá trình lựa chọn, cần xác định các biến thiên mật độ lớn;
– Độ nhớt cao;	– Các chất lỏng có độ nhớt rất cao có thể làm chậm phản hồi của thiết bị nổi hoặc hạn chế khả năng di chuyển tự do;
– Hiện tượng kết tinh và tạo cặn;	– Các lớp cặn có thể hình thành trên thiết bị nổi hoặc thành buồng, làm tăng nguy cơ bị bám dính.
Chất rắn lơ lửng	: Các chất rắn nặng, bùn hoặc cặn có thể gây ảnh hưởng đến chuyển động của phao hoặc các điểm nối trong buồng đo.
: Các hạt từ tính	: Các hạt sắt từ có thể ảnh hưởng đến khả năng ghép nối từ tính và hoạt động của phao.

: 5. Thiết bị đo mức từ tính có thể được sử dụng trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao không?Các thiết bị đo mức từ tính

có thể được cấu hình cho các ứng dụng ở nhiệt độ cao hoặc áp suất cao thông qua việc lựa chọn vật liệu buồng đo phù hợp, thiết kế phao, cấp độ chịu áp của mặt bích, các gioăng kín và các kết nối quy trình. Nhiệt độ và áp suất quy trình được phép sử dụng phụ thuộc vào cấu hình cụ thể của từng sản phẩm.

Đối với các ứng dụng ở nhiệt độ cao, cần xem xét giới hạn nhiệt độ của nam châm nổi, bộ chỉ thị bên ngoài, các gioăng kín và mọi hệ thống cách nhiệt liên quan. Đối với môi chất ở nhiệt độ thấp hoặc có xu hướng đông đặc, có thể sử dụng lớp cách nhiệt, hệ thống dẫn nhiệt hoặc buồng có vỏ bọc – khi phù hợp – nhằm duy trì dòng chảy trong quá trình vận hành bên trong buồng.

6. Thiết bị đo mức từ tính có thể được sử dụng cho các chất lỏng ăn mòn không?

Trong các ứng dụng chịu ăn mòn, cần lựa chọn cẩn trọng vật liệu cho buồng phản ứng, phao và các bộ phận nối trong quy trình, dựa trên thành phần hóa học, nồng độ, nhiệt độ và áp suất của môi trường phản ứng. Các hệ thống công nghiệp có thể sử dụng thép không gỉ, nhựa kỹ thuật, cấu trúc có lớp lót hoặc các vật liệu chống ăn mòn khác.

Tính tương thích của vật liệu cần được đảm bảo cho toàn bộ các bộ phận tiếp xúc với môi trường. Đối với các axit mạnh, bazơ, dung môi hoặc các môi trường ăn mòn khác, cần cung cấp đầy đủ thông tin về quy trình trong quá trình lựa chọn vật liệu.

7. Thiết bị đo mức từ tính có thể đo được mặt phân cách giữa hai chất lỏng không?

Các thiết bị đo mức bằng phao từ tính được chọn lọc có thể được thiết kế để đo đạc bề mặt phân cách giữa hai chất lỏng không trộn lẫn được. Phao được lựa chọn dựa trên sự chênh lệch mật độ giữa hai lớp chất lỏng trên và dưới, nhằm đảm bảo phao duy trì trạng thái ổn định tại vùng gần bề mặt phân cách mục tiêu.

Do đó, các ứng dụng giao diện cần xác định rõ mật độ của cả hai chất lỏng, nhiệt độ quy trình và mức độ biến thiên mật độ dự kiến. Một thiết bị đo mức kiểu nổi thông thường và một thiết bị đo mức giao diện có thể sử dụng các thiết kế khác nhau.

8. Có những phương thức lắp đặt nào?

Lắp đặt theo cạnh

Hộp nối được kết nối với bình chứa thông qua các điểm nối quy trình ở phía trên và phía dưới, đây là cấu hình phổ biến đối với các bình chứa và bình xử lý.

– Loại lắp đặt trên đỉnh

Phù hợp cho các ứng dụng được lựa chọn trong trường hợp không có kết nối phía trên và phía dưới, tùy theo thiết kế cơ khí cụ thể.

– Loại có vỏ bọc hoặc được dẫn nhiệt;

– Có thể được sử dụng khi cần cách nhiệt, bảo vệ chống đóng băng hoặc duy trì độ lưu động của chất lỏng.

Đối với các thiết bị đo mức từ tính được lắp ở bên, các đầu nối quy trình phía trên và phía dưới cần được giữ ở trạng thái mở đối với bình chứa, nhằm đảm bảo mức trong buồng đo bám sát mức quy trình chính. Độ thẳng đứng phù hợp của buồng đo cũng rất quan trọng đối với chuyển động tự do của thiết bị đo.

9. Làm thế nào để thêm chức năng truyền tín hiệu từ xa và hệ thống cảnh báo?

Thiết bị đo mức từ tính cơ bản cung cấp chỉ báo cơ học tại chỗ.Trong trường hợp mức áp suất cũng cần được truyền đến PLC, hệ thống DCS hoặc phòng điều khiển, có thể lắp thêm bộ truyền mức từ xa tùy theo cấu hình sản phẩm.

Bộ truyền tín hiệu phát hiện vị trí của phao từ tính và chuyển đổi vị trí này thành tín hiệu điện tiêu chuẩn, ví dụ như 4-20mA, hoặc một giao diện công nghiệp khác. Các công tắc từ tính cũng có thể được lắp đặt tại những vị trí được chọn để thực hiện các chức năng báo động và khóa liên động như mức cao, mức thấp hoặc các chức năng khác.

– Phao từ tính đo mức → Bộ chỉ thị tại chỗ → Bộ truyền tín hiệu mức / Công tắc từ tính → PLC / DCS / Hệ thống báo động

10.Các ứng dụng điển hình:

– Bình chứa hóa chất;

– Dùng cho axit, kiềm, dung môi và các chất lỏng quy trình khác, với việc lựa chọn vật liệu phù hợp;

– Dầu mỏ và lưu trữ.

Phù hợp cho các loại dầu, nhiên liệu và ứng dụng lưu trữ trong quy trình sản xuất được lựa chọn phù hợp.

Hệ thống xử lý nước;

Được sử dụng cho các bồn chứa nước quy trình, bình pha hóa chất, bình chịu áp lực và thiết bị lưu trữ phụ trợ;

Lò hơi và thiết bị chịu áp lực;

Được thiết kế phù hợp với yêu cầu về nhiệt độ, áp suất và tiêu chuẩn an toàn.

Thiết bị chế biến thực phẩm và dược phẩm

Các cấu trúc được lựa chọn có thể được cấu hình phù hợp với yêu cầu về vật liệu, độ sạch và tiêu chuẩn vệ sinh.

11. Cần cung cấp những thông tin nào khi lựa chọn?

Các thông số lựa chọn	Thông tin cần xác nhận
Môi trường quy trình	Thành phần và tính ăn mòn của chất lỏng
Khối lượng riêng của chất lỏng	Dùng để đánh giá độ nổi và lựa chọn kích thước;
– Độ nhớt;	– Dùng để đánh giá phản ứng nổi và điều kiện dòng chảy trong buồng;
– Phạm vi đo;	– Phạm vi thực tế của mức chất lỏng và khoảng cách từ tâm đến tâm giữa các điểm nối trong quy trình;
– Nhiệt độ quy trình;	– Giá trị tối thiểu,Nhiệt độ hoạt động bình thường và nhiệt độ hoạt động tối đa
Áp suất quy trình	Áp suất thiết kế bình thường và áp suất thiết kế tối đa
Kết nối quy trình	Tiêu chuẩn mặt bích, kích thước, phân loại áp suất hoặc loại kết nối khác
Vật liệu tiếp xúc	Lựa chọn dựa trên khả năng chống ăn mòn và tính tương thích với quy trình
Truyền tín hiệu từ xa	Yêu cầu về tín hiệu ra từ xa: 4-20mA hay loại khác
Yêu cầu cảnh báo	Số lượng và vị trí của các công tắc báo động điểm cao, điểm thấp hoặc đa điểm:

12.Thiết bị đo mức từ tính so với bộ truyền tín hiệu mức radar

– Đối tượng so sánh:	– Thiết bị đo mức từ tính;	– Bộ truyền tín hiệu mức radar;
– Phương pháp đo;	– Đo có tiếp xúc bằng phao từ tính;	– Đo không tiếp xúc bằng phương pháp điện từ;
– Hiển thị tại chỗ;	– Hiển thị cơ học trực tiếp bằng cánh hoặc con lăn;	– Hiển thị điện tử theo chế độ chuẩn;
– Ảnh hưởng của độ đặc trưng	Phao phải được lựa chọn phù hợp với mật độ chất lỏng	Mật độ chất lỏng thường không ảnh hưởng trực tiếp đến việc đo khoảng cách
Hiện tượng tích tụ và kết tinh	Có thể hạn chế khả năng di chuyển tự do của phao	Thiết kế không tiếp xúc giúp giảm thiểu ảnh hưởng trực tiếp, mặc dù hiện tượng tích tụ điện trên ăng-ten vẫn có thể có tác động.
Truyền tín hiệu từ xa	Bộ phát tín hiệu từ xa (tùy chọn)	Bộ phát tín hiệu điện tử – luôn sẵn có khi sử dụng trực tiếp

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Thiết bị đo mức từ tính có cần nguồn điện không?

A1: Chỉ định sử dụng cơ bản thường hoạt động theo nguyên lý cơ học thông qua phao từ tính và bộ chỉ thị bên ngoài, và không yêu cầu nguồn điện ngoại vi. Các bộ truyền tín hiệu từ xa hoặc công tắc báo động có thể cần nguồn điện, tùy theo cấu hình hệ thống.

Q2: Thiết bị đo mức từ tính có thể được sử dụng để đo các chất lỏng ăn mòn hay không?

A2: Có, khi sử dụng vật liệu được làm ướt phù hợp hoặc cấu trúc chống ăn mòn. Thành phần, nồng độ, nhiệt độ và áp suất của chất lỏng cần được xác định kỹ lưỡng trong quá trình lựa chọn.

Q3: Thiết bị đo mức từ tính có bị ảnh hưởng bởi độ đặc của chất lỏng không?

A3: Có. Buồng đo hoạt động dựa trên nguyên lý nổi và cần được lựa chọn phù hợp với độ đặc của chất lỏng. Cần lưu ý những thay đổi lớn về độ đặc trong quá trình lựa chọn.

Q4: Thiết bị đo mức từ tính có phù hợp với các loại chất lỏng có độ nhớt cao không?

A4: Độ phù hợp phụ thuộc vào độ nhớt thực tế và đặc tính dòng chảy của môi chất. Các môi chất có độ nhớt cao, có xu hướng kết tinh hoặc tạo cặn có thể làm hạn chế chuyển động của phao đo và quá trình tuần hoàn trong buồng đo.

Q5: Thiết bị đo mức từ tính có thể cung cấp tín hiệu đầu ra 4-20mA không?

A5: Với một số cấu hình được lựa chọn, có thể tích hợp bộ truyền tín hiệu mức từ xa – thiết bị này chuyển đổi vị trí của phao đo thành tín hiệu 4-20mA hoặc một dạng tín hiệu công nghiệp khác.

Q6: Thiết bị này có thể cung cấp cảnh báo mức cao và mức thấp không?

A6: Có.Các công tắc từ tính có thể được lắp đặt tại những vị trí được chọn để cung cấp tín hiệu báo động mức cao, mức thấp hoặc các mức khác.

Q7: Thiết bị đo mức từ tính có thể đo được các chất rắn dạng khối không?

A7: Không. Các thiết bị đo mức từ tính hoạt động dựa trên nguyên lý nổi và chuyển động tự do của chất lỏng trong môi trường lỏng, và chủ yếu được sử dụng cho các chất lỏng cũng như các phép đo tại bề mặt tiếp giáp giữa hai chất lỏng được lựa chọn.

Q8: Điều gì quan trọng nhất khi lắp đặt thiết bị đo mức từ tính kiểu đặt bên cạnh?

A8: Các đầu nối quá trình trên và dưới phải vẫn được giữ ở trạng thái mở đối với bình chứa; buồng phản ứng phải duy trì được sự căn chỉnh thẳng đứng phù hợp; khoảng cách giữa hai tâm, nhiệt độ quá trình, áp suất và mật độ chất lỏng phải phù hợp với cấu hình đã được lựa chọn.

Kết luận

Thiết bị đo mức từ tính sử dụng hiện tượng liên kết từ tính giữa một phao bên trong và một bộ chỉ thị dạng cánh hoặc con lăn bên ngoài để cung cấp tín hiệu mức độ tại vị trí cụ thể một cách liên tục. Những ưu điểm chính của thiết bị này bao gồm: tín hiệu hiển thị trực quan rõ ràng, sự cách ly quy trình giữa thiết bị đo và bộ hiển thị bên ngoài, cấu trúc cơ khí đơn giản, cũng như khả năng tích hợp thêm các chức năng truyền tín hiệu từ xa và cảnh báo.

Việc lựa chọn phụ thuộc mạnh mẽ vào mật độ chất lỏng, độ nhớt, xu hướng kết tinh, tính ăn mòn, nhiệt độ và áp suất trong quy trình vận hành. Đối với các ứng dụng ở nhiệt độ cao, trong điều kiện áp suất cao hoặc có tính ăn mòn, có thể lựa chọn vật liệu buồng phù hợp, thiết kế kiểu nổi, cấp độ mặt bích và cấu trúc bịt kín phù hợp; đồng thời, các chức năng truyền tín hiệu từ xa và cảnh báo có thể được tích hợp thêm tùy theo yêu cầu của hệ thống tự động hóa.

METRAVON Các sản phẩm đo mức từ tính có thể được cấu hình phù hợp với loại môi chất trong quy trình, mật độ, phạm vi đo, nhiệt độ quy trình, áp suất quy trình, phương thức kết nối quy trình cũng như các yêu cầu về đầu ra từ xa, đồng thời hỗ trợ các tùy chọn tích hợp cho PLC các hệ thống DCS và tự động hóa công nghiệp nhằm cung cấp khả năng đo lường mức chất lỏng một cách trực quan, tương thích và có khả năng mở rộng cho các bồn chứa, bình phản ứng và thiết bị công nghiệp.