Thiết bị đo lường lò hơi là gì? Phân loại các thiết bị đo lường lò hơi

Lò hơi công nghiệp hay còn gọi là Súp-de (tiếng Pháp: Chaudière, \ʃo.djɛʁ\) là những thiết bị chuyên dụng dùng để đo lưu lượng hơi nước, khói và gió trong quá trình vận hành lò hơi.

Trong đó, thiết bị đo lường lò hơi là thành phần không thể thiếu, giúp giám sát và kiểm soát các thông số vận hành như áp suất, nhiệt độ, lưu lượng và mực nước. Việc trang bị đầy đủ các thiết bị đo lường cho lò hơi giúp người vận hành kịp thời phát hiện sự cố, duy trì hiệu suất ổn định và kéo dài tuổi thọ hệ thống. Các thiết bị này thường được tích hợp vào hệ thống điều khiển tự động để hỗ trợ giám sát liên tục và phản hồi nhanh chóng khi có biến động.

Việc lựa chọn đúng loại thiết bị đo lường lò hơi phù hợp với công suất và môi trường vận hành không chỉ nâng cao tính an toàn mà còn góp phần tối ưu hóa năng lượng sử dụng trong nhà máy hoặc công trình.

Tham khảo: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại lò hơi công nghiệp

Thiết bị đo lường lò hơi phổ biến

Trong vận hành lò hơi cần nhiều thiết bị đo lò hơi khác nhau, thường cần đo nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, mực nước, các thành phần trong khói, độ đen của dòng khói,…v.v… Có thể có các thiết bị đọc trực tiếp, có loại tự ghi và có loại đọc từ xa, có loại xách tay, có loại cố định. Ở đây tôi chỉ giới thiệu một vài thiết bị đo lường lò hơi chuyên dùng, còn các loại đã có trong các tài liệu khác, chỉ giới thiệu nguyên lý.

Thiết bị đo nhiệt độ

Thiết bị đo nhiệt độ, hay còn gọi là đồng hồ đo nhiệt độ, là dụng cụ chuyên dùng để xác định và hiển thị mức nhiệt tại một môi trường nhất định. Chúng thường được ứng dụng để đo nhiệt của nước nóng, khí nén, hơi nước, không khí… trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như: đóng tàu, điện lạnh, năng lượng, hóa chất, chế biến thực phẩm, nước giải khát, cũng như tại các nhà máy và xí nghiệp sản xuất.

Trong hệ thống lò hơi công nghiệp, việc giám sát nhiệt độ ở các mức độ khác nhau là vô cùng quan trọng. Điều này bao gồm nhiệt độ của không khí, nước, hơi nước, khí thải, và thậm chí là nhiệt độ rất cao bên trong buồng đốt hoặc ngọn lửa.

Cấu tạo của thiết bị đo nhiệt độ dựa trên các hiện tượng vật lý thay đổi theo nhiệt độ, cụ thể như sau:

Theo sự thay đổi màu sắc

Loại này thường gặp ở các nhiệt kế quang học, dùng để đo nhiệt độ rất cao như trong buồng đốt. Thiết bị sử dụng công nghệ quang học kết hợp vi mạch điện tử để phân tích màu phát ra từ vật thể.

Theo sự giãn nở nhiệt

Ứng dụng nguyên lý giãn nở của các chất ở thể khí, lỏng hoặc rắn. Ví dụ: nhiệt kế thủy tinh sử dụng chất lỏng giãn nở (như thủy ngân, cồn), nhiệt kế dạng vỏ kim loại chứa chất khí hoặc chất lỏng, hoặc loại nhiệt kế sử dụng hai thanh kim loại có hệ số giãn nở khác nhau.

Theo đặc tính điện

Bao gồm hai loại chính là nhiệt kế điện trở và cặp nhiệt điện. Nhiệt kế điện trở hoạt động dựa trên hiện tượng điện trở của vật liệu thay đổi theo nhiệt độ. Trong khi đó, cặp nhiệt điện dựa trên hiệu ứng Seebeck (1820), theo đó: nếu hai mối hàn của hai kim loại khác nhau có sự chênh lệch nhiệt độ thì sẽ tạo ra một hiệu điện thế trong mạch. Khi biết nhiệt độ tại một đầu và đo được điện áp, người ta có thể xác định được nhiệt độ tại đầu còn lại.

Thiết bị đo áp suất trong lò hơi

Thiết bị đo áp suất, thường gọi là đồng hồ đo áp suất, được sử dụng để theo dõi các thông số như áp suất không khí, áp suất khói, áp suất nước và áp suất hơi trong hệ thống lò hơi.

Đồng hồ áp suất là một thiết bị cơ khí có nhiệm vụ đo lường áp suất trong các hệ thống như lò hơi, đường ống, hệ thống thủy lực hoặc các môi trường chứa xăng, dầu… Nhờ việc cung cấp dữ liệu áp suất chính xác, thiết bị này giúp kiểm soát và đảm bảo vận hành an toàn, phòng tránh sự cố nguy hiểm có thể xảy ra.

Một số loại đồng hồ đo áp suất phổ biến trong lò hơi:

Đồng hồ áp suất sử dụng ống kim loại rỗng (ống Bourdon)

Hiện nay, đây là dòng sản phẩm được sử dụng rộng rãi nhất. Cấu tạo gồm một ống kim loại dạng cong (thường hình chữ C hoặc xoắn ốc), khi chịu tác động của áp suất, ống sẽ bị biến dạng (giãn hoặc co) và truyền chuyển động này qua hệ thống bánh răng để hiển thị giá trị áp suất trên mặt đồng hồ. Loại đồng hồ này do kỹ sư người Pháp Bourdon phát minh năm 1849 và đến nay vẫn được sử dụng rộng rãi. Cùng nguyên lý với ống Bourdon còn có loại áp kế màng, tuy nhiên ít thông dụng hơn và chỉ thích hợp để đo áp suất thấp dưới 300 mb.

Áp kế hình chữ U

Gồm hai ống thủy tinh hình chữ U, hoạt động dựa trên nguyên lý bình thông nhau. Bên trong ống có thể chứa chất lỏng như nước hoặc thủy ngân. Trong một số trường hợp, người ta cũng sử dụng hai loại chất lỏng không hòa tan để đo chênh lệch áp suất. Ống U thường dùng để đo áp suất thấp từ 0.5 đến 150 mb. Nếu đặt nghiêng, thiết bị cho độ chính xác cao hơn so với khi đặt thẳng đứng, đặc biệt phù hợp cho các phép đo áp suất nhỏ.

Thiết bị đo lưu lượng hơi

Trong quá trình vận hành lò hơi, việc theo dõi lưu lượng nước, hơi, nhiên liệu dạng khí hoặc lỏng là rất quan trọng. Loại đồng hồ đo được sử dụng phổ biến thường hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi áp suất khi dòng chất lỏng đi qua các bộ phận như ống Venturi, ống thu hẹp hay thiết bị tạo nghẽn. Khi lưu chất di chuyển qua các thiết bị này, vận tốc sẽ tăng trong khi áp suất tĩnh giảm xuống. Bằng cách đo sự chênh lệch áp suất trước và sau vị trí tiết lưu, ta có thể tính được lưu lượng dòng chảy.

Cấu tạo của đồng hồ đo lưu lượng hơi tương đối đơn giản, gồm các bộ phận chính như thân và bộ phận đo. Thân đồng hồ thường được chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau như inox, gang hoặc nhựa, tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng cụ thể cũng như đặc tính của môi trường làm việc. Nhờ đó, thiết bị có thể vận hành ổn định trong nhiều điều kiện khác nhau.

Thiết bị đo mức nước nóng

Thiết bị đo mức, hay còn gọi là cảm biến mức nước, là công cụ dùng để xác định và cảnh báo mức chất lỏng trong các hệ thống công nghiệp.

Trong các hệ thống lò hơi hiện nay, người ta sử dụng nhiều loại cảm biến khác nhau như: cảm biến radar, cảm biến siêu âm, cảm biến điện dung, và cảm biến dạng thả chìm. Tuy nhiên, các loại như cảm biến siêu âm hay dạng thả chìm thường bị giới hạn về nhiệt độ hoạt động, chỉ phù hợp dưới mức 70°C. Do đó, để đo mức nước nóng hiệu quả, cảm biến điện dung là lựa chọn tối ưu vì khả năng chịu được môi trường có nhiệt độ và áp suất cao.

Hiện nay có hai phương pháp phổ biến để đo mức nước nóng trong bồn:

Phương pháp sử dụng cảm biến que đo đặt ngang bồn

Loại cảm biến này hoạt động theo nguyên lý on/off – khi mức nước trong bồn gần cạn, cảm biến sẽ kích hoạt bơm cấp nước và khi nước đầy gần mức cài đặt, bơm sẽ dừng. Đây là giải pháp đơn giản, dễ lắp đặt và chi phí thấp.

Phương pháp đo mức liên tục với tín hiệu ngõ ra 4-20mA

Đây là phương án tối ưu hơn, cho phép giám sát liên tục lượng nước nóng trong bồn. Nhờ tín hiệu analog (4-20mA), người vận hành dễ dàng theo dõi mức nước theo thời gian thực và có thể lập trình điều khiển mực nước cao – thấp một cách chính xác.

Các lưu ý quan trọng khi lựa chọn cảm biến đo mức nước nóng:

• Xác định nhiệt độ nước vận hành: Đây là yếu tố quan trọng hàng đầu vì nếu chọn cảm biến không chịu được nhiệt độ cao, thiết bị sẽ nhanh hỏng hoặc đo không chính xác.
• Tín hiệu đầu ra: Cần lựa chọn loại cảm biến có tín hiệu phù hợp với hệ thống điều khiển – có thể là analog (4-20mA), Modbus RS485 hoặc tín hiệu số dạng PNP/NPN.
• Chiều cao bồn chứa: Đối với cảm biến đo liên tục, việc nắm rõ chính xác chiều cao bồn sẽ giúp lựa chọn đúng dải đo, đảm bảo độ chính xác khi vận hành.
• Vị trí lắp đặt: Cần khảo sát kỹ cấu trúc và thiết kế của bồn để xác định điểm lắp cảm biến phù hợp, tránh lắp đặt ở các vị trí gây nhiễu hoặc không đảm bảo độ chính xác.
• Kết nối cơ khí: Lưu ý đến loại ren, kích thước ren hoặc mặt bích để chọn cảm biến tương thích, tránh phải gia công lại bồn.

Trên đây là bài viết chia sẽ các thiết bị đo phổ biến thường dùng trong hệ thống đường ống của các nhà máy, xí nghiệp. Bạn gặp vấn đề gì về các thiết bị này, có thể để lại bình luận ở bên dưới. Cao Phong sẽ có nhân viên tư vấn và hỗ trợ các bạn. Bạn cũng có thể coi thêm các loại van công nghiệp bài viết này.