Chỉ thị mức từ tính hay siêu âm gắn ngoài: hướng dẫn lựa chọn

Trong các lĩnh vực như kiểm soát quy trình công nghiệp, lưu trữ và vận chuyển hóa chất, cũng như hệ thống tự động hóa kho bãi, thiết bị đo mức đóng vai trò là thiết bị cốt lõi để giám sát vị trí và dung tích của chất lỏng, đồng thời là yếu tố thiết yếu đối với an toàn sản xuất và công tác quản lý tài sản. Hai phương pháp kỹ thuật chủ đạo hiện nay là: thiết bị đo mức từ tính – sử dụng cơ chế liên kết từ tính với thiết bị đo, và thiết bị đo mức siêu âm/sonar ngoại vi – sử dụng kỹ thuật đo khoảng cách bằng sóng siêu âm không xâm nhập.

Bài viết này cung cấp phân tích chuyên sâu về các nguyên lý kỹ thuật, đặc điểm cấu trúc, so sánh các thông số cốt lõi, yêu cầu lắp đặt tại hiện trường và phương pháp khắc phục sự cố, từ đó tạo ra tài liệu tham khảo lựa chọn khách quan cho các nhà tích hợp hệ thống, các nhà thầu kỹ thuật (EPC) và các khách hàng công nghiệp.

I. Các thông số kỹ thuật cốt lõi và bảng so sánh lựa chọn:

II. Phân tích chuyên sâu về các nguyên lý vận hành

1. Bộ đo mức từ tính: Nguyên lý của thiết bị chứa liên thông và kết nối từ tính

Bộ đo mức từ tính tạo thành hệ thống bình chứa liên thông với bình chứa thông qua các kết nối bằng mặt bích.

• Bộ truyền động kết hợp từ tính: Khi mức chất lỏng bên trong bình tăng hoặc giảm, tấm nổi từ tính bên trong buồng chính sẽ di chuyển lên hoặc xuống tương ứng. Nam châm vĩnh cửu bên trong tấm nổi sẽ truyền động cho các cánh từ tính màu đỏ và trắng trên bảng chỉ thị bên ngoài để quay lại 180° thông qua cơ chế kết hợp từ tính.

• – Hộp hiển thị trực quan: Khi mức chất lỏng tăng, các cánh từ tính chuyển từ màu trắng sang màu đỏ; khi mức chất lỏng giảm, chúng chuyển từ màu đỏ sang màu trắng. Bờ giới hạn giữa khu vực màu đỏ và màu trắng cho biết mức chất lỏng thực tế bên trong bình chứa.

• Truyền tín hiệu từ xa: Có thể bổ sung bộ phát tín hiệu từ xa loại công tắc reed hoặc cảm biến magnetostrictive để chuyển đổi chuyển vị cơ học thành tín hiệu đầu ra theo chuẩn 4-20 mA, HART hoặc Modbus.

2. Bộ đo mức bên ngoài: Đo khoảng cách bằng công nghệ sonar và phân tích rung động vi mô –

Thiết bị đo mức bên ngoài hoạt động dựa trên nguyên lý đo khoảng cách bằng công nghệ sonar, cho phép thực hiện phép đo hoàn toàn cách ly từ bên ngoài bồn chứa.

• – Truyền và thu tín hiệu: Thấu kính siêu âm được lắp đặt ở phía ngoài đáy bồn chứa sẽ truyền các tín hiệu siêu âm tần số cao về phía thành bể. Tín hiệu đi qua đáy bể và môi trường lỏng, đến mặt phân cách khí–lỏng, sau đó được phản xạ trở lại đầu dò.

• – Công nghệ xử lý tín hiệu thông minh: Hệ thống sử dụng công nghệ “phân tích rung động vi mô” để lọc nhiễu rung động còn sót lại từ thành bể và tiếng ồn âm thanh; từ đó tính toán chính xác thời gian lan truyền một vòng của tín hiệu siêu âm qua môi trường và chuyển đổi giá trị này thành mức chất lỏng tương ứng.

III. Điều kiện vận hành áp dụng và Yêu cầu lắp đặt tại hiện trường –

1. Yêu cầu kỹ thuật đối với các thiết bị đo mức từ

• Các trường hợp áp dụng: Các bồn chứa thông thường dùng trong các ứng dụng ở nhiệt độ cao, áp suất cao, chống nổ, chống ăn mòn, cũng như trong lĩnh vực thực phẩm và đồ uống –

• Yêu cầu lắp đặt và thi công: Thiết bị đo phải được lắp đặt theo phương thẳng đứng. Không được có vật liệu ferromagnetic mạnh nào nằm trong phạm vi 30 cm xung quanh thân thiết đo; ví dụ như các giá đỡ ferromagnetic hoặc thiết bị điện từ công suất lớn, nhằm ngăn chặn hiện tượng nhiễu từ gây ra chuyển động sai lệch của cánh cửa hoặc tình trạng tắc nghẽn hệ thống nổi. Một van xả nên được lắp đặt ở đáy buồng chính để tháo bỏ cặn định kỳ.

2. Yêu cầu kỹ thuật đối với các thiết bị đo mức bên ngoài

• – Các trường hợp áp dụng: các môi chất có tính độc cao, tính ăn mòn mạnh, áp suất cao, dễ cháy hoặc có khả năng nổ – ví dụ như amoniac lỏng và khí dầu mỏ ở dạng lỏng; cũng như các bình chịu áp suất đặc biệt mà tại đó không được phép mở cửa miệng bình.

• Yêu cầu lắp đặt và thi công: Bề mặt ngoài của đáy bể tại vị trí lắp đặt đầu dò phải được mài nhẵn, loại bỏ lớp sơn và vết gỉ, đồng thời phải bôi lớp chất kết dính âm thanh chuyên dụng. Yêu cầu về vật liệu thiết bị tương đối nghiêm ngặt; công nghệ này phù hợp với các vật liệu đặc như bể thép carbon, thép không gỉ hoặc bể nhựa cứng, nhưng không phù hợp với các thiết bị có cấu trúc xốp hoặc thiết bị có lớp lót bên trong bị bong tróc nghiêm trọng.

IV.Ưu điểm về tích hợp hệ thống và tính tương thích của METRAVON: Các thiết bị đo cấp độ

Và METRAVON được tối ưu hóa để đáp ứng các yêu cầu tích hợp hệ thống tự động hóa công nghiệp, đồng thời đảm bảo tính tương thích cao và khả năng mở rộng vượt trội.

• Giao tiếp công nghiệp tiêu chuẩn: Hỗ trợ sẵn các chuẩn 4-20 mA + HART và RS485 (Modbus RTU); có tùy chọn mở rộng sang chuẩn Profibus-PA và Foundation Fieldbus.

• Tích hợp liền mạch DCS/SCADA: Các tệp trình điều khiển DTM/EDD đầy đủ hiện có sẵn để tích hợp trực tiếp với các nền tảng DCS phổ biến từ Honeywell, Yokogawa, Schneider, Siemens cũng như các nền tảng giám sát bồn chứa của các bên thứ ba. Bảo vệ độ ổn định cao

• Các thiết bị METRAVON được thiết kế với mạch điện hoàn toàn cách ly và tích hợp hệ thống bảo vệ chống xung điện đạt tiêu chuẩn công nghiệp, nhằm đảm bảo hoạt động ổn định trong các môi trường chịu ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ mạnh.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Thiết bị đo mức bên ngoài có thực sự không cần sửa đổi gì đối với bình chứa không?

Có. Đầu phát tín hiệu của thiết bị đo mức bên ngoài được lắp trực tiếp vào bề mặt ngoài đáy bể chứa bằng phương pháp gắn từ tính mạnh hoặc sử dụng giá đỡ lắp đặt. Phương pháp này không làm ảnh hưởng đến độ kín của bình chứa, đồng thời không đòi hỏi phải ngừng hoạt động sản xuất, vệ sinh bồn chứa, thực hiện công việc nhiệt hay khoan; do đó, phương pháp này đặc biệt phù hợp cho các dự án cải tạo hoặc nâng cấp liên quan đến các bồn chứa hóa chất nguy hiểm.

Q2: Hiện tượng “Flap Jumping” hoặc màu sắc cánh đo đạc từ tính không đều nên được khắc phục như thế nào?

Tình trạng này thường do nhiễu từ từ trường từ bên ngoài mạnh, chuyển động quá nhanh của bộ nổi từ hoặc sự tích tụ chất bẩn từ bên trong bảng chỉ thị gây ra. Có thể di chuyển nam châm vĩnh cửu từ trên xuống dưới dọc theo bảng chỉ thị để thiết lập lại và căn chỉnh các cánh từ. Nếu vấn đề xảy ra thường xuyên, hãy kiểm tra xem có vật thể kim loại từ tính hoặc các nguồn điện từ mạnh đặt gần đó hay không.

Q3: Phương tiện có độ nhớt cao hoặc có tính chất kết tinh ảnh hưởng như thế nào đến dụng cụ đo mức từ tính?

Các môi chất kết tinh hoặc có độ nhớt cao có thể bám dính vào thành trong của buồng chính, dẫn đến việc bộ nổi từ bị kẹt hoặc thay đổi lực nổi của nó, từ đó gây ra sai số đo lường đáng kể. Trong các điều kiện vận hành như vậy, có thể bổ sung lớp vỏ sưởi điện hoặc lớp vỏ hơi nước; hoặc thay thế bằng thiết bị đo mức bên ngoài không tiếp xúc.

Q4: Thiết bị đo mức bên ngoài có những hạn chế nào liên quan đến độ dày thành bể và chất lỏng bên trong bể?

Các thiết bị đo mức bên ngoài yêu cầu thành bình phải được làm từ vật liệu đặc như thép, thép không gỉ hoặc nhựa cứng; đồng thời độ dày thành bình phải nằm trong giới hạn khả năng xuyên thấu âm thanh tối đa của thiết bị. Chất lỏng bên trong bình không được chứa lượng lớn bong bóng hoặc chất rắn lơ lửng, vì những yếu tố này có thể gây suy giảm mạnh tín hiệu siêu âm.

Q5: Các chức năng chẩn đoán nào mà thiết bị đo mức METRAVON cung cấp cho việc tích hợp tự động hóa?

Các thiết bị đo mức thông minh METRAVON được tích hợp các thuật toán tự chẩn đoán sẵn có, cho phép báo cáo trạng thái cảm biến, mức suy giảm tín hiệu, các tình trạng nguồn điện bất thường và cảnh báo vượt phạm vi theo thời gian thực thông qua giao thức HART hoặc Modbus, từ đó giúp đơn giản hóa đáng kể công việc bảo trì tại hiện trường.

Q6: Làm thế nào để lựa chọn hai loại dụng cụ đo mức này cho các khu vực nguy hiểm như Khu vực 1 hoặc Khu vực 0?

Cả hai loại dụng cụ đo mức đều có thể được sử dụng trong các khu vực nguy hiểm khi lựa chọn cấu hình đã được chứng nhận tương ứng. Dụng cụ đo mức từ tính có thể được trang bị bộ truyền tín hiệu từ xa chống cháy (Ex d) hoặc bộ truyền tín hiệu từ xa an toàn nội tại (Ex ia). Các thiết bị đo mức bên ngoài được lắp đầu dò bên ngoài bể chứa; khi kết hợp với thiết kế an toàn chống nổ theo tiêu chuẩn an toàn nội tại, chúng có thể cung cấp mức độ dự phòng an toàn cao cho các ứng dụng nguy hiểm có nguy cơ cao đặc biệt.

Kết luận:

– Trong các dự án tự động hóa quy trình công nghiệp hiện đại và quản lý khu chứa, cả thiết bị đo mức từ tính và thiết bị đo mức bên ngoài đều sở hữu những đặc tính kỹ thuật riêng biệt. Các thiết bị đo mức từ tính cung cấp tín hiệu cơ học tại chỗ dễ hiểu, cấu trúc đã được kiểm chứng và hiệu quả về chi phí cao, do đó trở thành lựa chọn phổ biến cho các bồn chứa thông thường. Các thiết bị đo mức bên ngoài cho phép đo lường không xâm lấn – không cần mở nắp bồn, không cần tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng hoặc không cần ngừng hoạt động sản xuất – từ đó mang lại lợi thế lớn về an toàn và thuận tiện trong lắp đặt cho các bồn chứa hóa chất nguy hiểm cũng như các thiết bị chịu áp suất đặc biệt.

Là nhà cung cấp thiết bị đo lường chuyên nghiệp trong lĩnh vực tự động hóa quy trình công nghiệp, METRAVON cam kết cung cấp cho các nhà tích hợp hệ thống và các nhà thầu kỹ thuật các giải pháp đo mức ổn định, tương thích và dễ dàng mở rộng.

– Lựa chọn dự án và Hỗ trợ kỹ thuật;

– Bạn có cần tài liệu hướng dẫn lựa chọn thiết bị đo mức METRAVON chi tiết, bản vẽ lắp đặt theo CAD hoặc báo giá tùy chỉnh phù hợp với điều kiện vận hành cụ thể của bạn không?

– Hãy liên hệ với đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi, và chúng tôi sẽ cung cấp cho bạn dịch vụ hỗ trợ lựa chọn chuyên nghiệp theo hình thức cá nhân hóa!