Đồng hồ lưu lượng dạng siêu âm

Đồng hồ lưu lượng siêu âm là gì?

Dồng hồ lưu lượng siêu âm (Ultrasonic Flow Meter) là thiết bị đo lưu lượng chất lỏng bằng cách sử dụng sóng siêu âm. Khác với các loại lưu lượng kế truyền thống cần tiếp xúc trực tiếp với dòng chảy, lưu lượng kế siêu âm có thể đo lưu lượng không xâm lấn – nghĩa là không cần cắt ống, không gây áp lực lên hệ thống đường ống.

Nguyên lý hoạt động của Đồng hồ lưu lượng siêu âm

Lưu lượng kế siêu âm hoạt động dựa trên việc phân tích sự thay đổi của sóng siêu âm khi truyền qua dòng chất lỏng trong ống. Tùy thuộc vào môi trường dòng chảy, thiết bị sẽ áp dụng một trong hai nguyên lý chính: Nguyên lý thời gian truyền (Transit-time) và Nguyên lý Doppler.

Nguyên lý thời gian truyền (Transit-Time)

Đây là nguyên lý phổ biến nhất, thường dùng để đo lưu lượng nước sạch hoặc chất lỏng đồng nhất, không chứa cặn/hạt lơ lửng.

Cách hoạt động:

• Hai đầu dò siêu âm (transducer) được lắp đối diện nhau trên thành ống, thường là theo dạng chéo (chữ Z hoặc chữ V).
• Một đầu dò phát tín hiệu siêu âm đi theo chiều dòng chảy (xuôi dòng), đầu còn lại phát ngược chiều dòng chảy (ngược dòng).
• Khi dòng chất lỏng không chảy, thời gian sóng siêu âm đi xuôi và ngược là như nhau.
• Khi chất lỏng bắt đầu chảy, sóng siêu âm đi theo chiều dòng chảy sẽ nhanh hơn sóng đi ngược dòng.
• Thiết bị sẽ đo độ chênh lệch thời gian truyền (ΔT) giữa hai chiều.

Từ độ chênh lệch thời gian này, tốc độ dòng chảy (v) sẽ được tính theo công thức:

Trong đó:

• L: khoảng cách giữa hai cảm biến
• θ: góc giữa sóng siêu âm và trục dòng chảy
• T1,T2​: thời gian truyền xuôi dòng và ngược dòng
• Sau đó, lưu lượng thể tích (Q) sẽ được tính theo công thức:

Q = A * v

Với A là tiết diện ống và v là tốc độ dòng chảy.

Ưu điểm:

• Độ chính xác cao (±1% hoặc tốt hơn).
• Phù hợp cho các dòng chảy ổn định, sạch, không chứa bọt khí hoặc cặn bẩn.

Nguyên lý Doppler

Nguyên lý Doppler áp dụng cho chất lỏng có chứa hạt rắn lơ lửng hoặc bọt khí, thường thấy trong nước thải, dung dịch bùn, hoặc hóa chất công nghiệp.

Cách hoạt động:

• Một đầu dò phát ra sóng siêu âm với tần số xác định vào trong chất lỏng.
• Sóng này phản xạ lại từ các hạt rắn hoặc bọt khí di chuyển theo dòng chảy.
• Do hiệu ứng Doppler, sóng phản xạ sẽ có tần số thay đổi (dịch tần) so với sóng phát ra ban đầu.
• Thiết bị tính độ lệch tần số (Δf) để suy ra tốc độ dòng chảy:

Trong đó:

• c: vận tốc truyền sóng trong chất lỏng
• f: tần số phát ban đầu
• θ: góc giữa đầu dò và hướng dòng chảy

Ưu điểm:

• Hoạt động tốt trong chất lỏng có tạp chất, nước thải, bùn lỏng.
• Không yêu cầu dòng chảy phải hoàn toàn sạch như Transit-time.

So sánh hai nguyên lý:

Đặc điểm	Transit-Time	Doppler
Loại chất lỏng	Sạch, trong suốt	Có hạt lơ lửng, bọt khí
Độ chính xác	Cao	Trung bình
Ứng dụng	Nước sạch, nước làm mát	Nước thải, bùn, hóa chất
Lắp đặt	Cần đoạn ống ổn định	Linh hoạt hơn

Kết luận:

Việc chọn đúng nguyên lý đo là yếu tố quan trọng để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả khi sử dụng lưu lượng kế siêu âm. Transit-Time là lựa chọn tối ưu cho nước sạch, còn Doppler phù hợp với môi trường nước bẩn, có tạp chất.

Cấu tạo của Đồng hồ lưu lượng siêu âm

Lưu lượng kế siêu âm là thiết bị đo lưu lượng không xâm lấn, hoạt động dựa trên sóng siêu âm. Tùy vào loại thiết bị (dạng kẹp ngoài, dạng chèn, hay dạng inline), cấu tạo có thể khác nhau, nhưng về cơ bản, lưu lượng kế siêu âm gồm 3 bộ phận chính:

Cảm biến siêu âm (Ultrasonic Transducer)

Vai trò:

• Là thành phần phát và thu sóng siêu âm.
• Được gắn đối diện nhau trên đường ống (đối với kiểu clamp-on) hoặc đặt bên trong dòng chảy (đối với kiểu inline/insertion).

Đặc điểm kỹ thuật:

• Hoạt động ở tần số từ vài trăm kHz đến vài MHz.
• Vỏ được làm bằng thép không gỉ, nhôm hoặc nhựa kỹ thuật cao cấp để chống ăn mòn và va đập.
• Có lớp cách âm để hạn chế nhiễu từ môi trường.

Loại cảm biến:

• Clamp-on (kẹp ngoài): Lắp bên ngoài ống, không tiếp xúc chất lỏng.
• Insertion (chèn xuyên ống): Xuyên vào trong dòng chảy, độ chính xác cao hơn.
• Inline (nối trực tiếp): Lưu lượng chảy qua một đoạn ống có tích hợp sẵn cảm biến bên trong.

Bộ xử lý tín hiệu (Signal Converter / Flow Transmitter)

Vai trò:

• Thu thập tín hiệu từ cảm biến siêu âm.
• Xử lý dữ liệu thời gian truyền hoặc dịch tần Doppler.
• Chuyển đổi tín hiệu thành giá trị lưu lượng thể tích (m³/h, L/min…) hoặc lưu lượng khối lượng (kg/h, tấn/ngày…).

Các chức năng chính:

• Hiển thị lưu lượng tức thời và lưu lượng tổng.
• Cấu hình thông số đo, chọn đơn vị, ngưỡng cảnh báo…
• Tự động bù nhiệt độ, kiểm tra độ ổn định tín hiệu.

Đặc điểm:

• Có màn hình LCD hoặc LED hiển thị thông số.
• Giao tiếp đa dạng: analog 4–20mA, xung, RS485 Modbus, HART,…
• Một số dòng cao cấp có bộ ghi dữ liệu (data logger) và khe cắm thẻ nhớ SD.

Thiết bị phụ trợ & phụ kiện đi kèm

• Cáp tín hiệu: Nối giữa đầu dò và bộ chuyển đổi. Phải có khả năng chống nhiễu cao.
• Giá đỡ đầu dò (mounting fixture): Dùng cho loại kẹp ngoài, giúp giữ cố định đầu dò đúng vị trí.
• Gel dẫn âm hoặc miếng đệm âm (coupling gel): Giúp sóng siêu âm truyền tốt qua thành ống khi dùng cảm biến clamp-on.
• Nguồn điện: Đa phần dùng nguồn DC 24V hoặc AC 220V.
• Phần mềm giám sát (nếu có): Kết nối qua máy tính để theo dõi, lưu trữ và phân tích dữ liệu.

Cấu tạo theo từng dạng lưu lượng kế siêu âm

Dạng thiết bị	Vị trí cảm biến	Đặc điểm cấu tạo
Clamp-on	Gắn ngoài ống	Không tiếp xúc chất lỏng, dễ lắp, dễ di dời
Insertion	Xuyên qua thành ống	Tiếp xúc dòng chảy, đo chính xác hơn
Inline	Tích hợp trong đoạn ống	Đo lưu lượng chính xác cao, ít ảnh hưởng từ lắp đặt

Kết luận

Đồng hồ lưu lượng siêu âm có cấu tạo hiện đại, tích hợp công nghệ cảm biến tiên tiến và bộ xử lý thông minh, mang lại khả năng đo lưu lượng nhanh chóng, chính xác và bền bỉ. Việc hiểu rõ cấu tạo thiết bị giúp người dùng:

• Lựa chọn đúng loại phù hợp với ứng dụng thực tế
• Vận hành đúng cách, tăng tuổi thọ và độ ổn định thiết bị
• Bảo trì, bảo dưỡng hiệu quả và tiết kiệm chi phí

Ưu điểm vượt trội của Đồng hồ lưu lượng siêu âm

Đo lưu lượng không xâm lấn – Không gián đoạn hệ thống

• Với loại cảm biến clamp-on, Đồng hồ lưu lượng siêu âm được lắp bên ngoài ống, không tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng.
• Không cần khoan cắt đường ống, không gây rò rỉ, không ảnh hưởng đến áp lực dòng chảy.
• Lắp đặt và bảo trì dễ dàng, không làm gián đoạn quá trình vận hành hệ thống – đặc biệt hữu ích cho các nhà máy đang hoạt động liên tục.

Độ chính xác cao, độ lặp lại tốt

• Thiết bị sử dụng công nghệ đo bằng thời gian truyền hoặc hiệu ứng Doppler, có thể đạt độ chính xác ±0.5% đến ±1% tùy điều kiện.
• Độ ổn định lâu dài, không bị trôi giá trị theo thời gian như một số loại cảm biến cơ học.
• Khả năng lặp lại cao, giúp người vận hành yên tâm khi theo dõi lưu lượng liên tục.

Tương thích với nhiều loại chất lỏng và kích thước ống

• Đo được nhiều loại chất lỏng: nước sạch, nước thải, nước sông, hóa chất, dầu, dung dịch ăn mòn, thậm chí là bùn loãng.
• Phù hợp cho ống có đường kính từ DN15 đến DN6000 (tùy model).
• Với cảm biến loại Doppler, có thể đo tốt cả trong môi trường chất lỏng chứa bọt khí, hạt lơ lửng.

Không bị ảnh hưởng bởi tạp chất và ăn mòn

• Vì không tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng (đối với loại clamp-on), cảm biến không bị ăn mòn bởi axit, kiềm hoặc hóa chất độc hại.
• Giảm nguy cơ tắc nghẽn, bám cặn như các thiết bị đo có bộ phận cơ khí bên trong ống.

Chi phí vận hành và bảo trì thấp

• Không có bộ phận chuyển động → giảm hỏng hóc, kéo dài tuổi thọ.
• Không cần vệ sinh thường xuyên như các loại đồng hồ đo cơ học hoặc từ tính.
• Một số model có tính năng tự chẩn đoán và cảnh báo lỗi, giúp tiết kiệm chi phí bảo trì định kỳ.

Linh hoạt trong lắp đặt – Di động, dễ tái sử dụng

• Các dòng lưu lượng kế siêu âm di động (handheld) rất phù hợp cho kiểm tra tạm thời hoặc đo kiểm tra tại hiện trường.
• Thiết bị có thể dễ dàng tháo lắp, sử dụng lại tại vị trí khác mà không cần thay đổi kết cấu đường ống.
• Cho phép lắp trên nhiều loại vật liệu ống như thép, nhựa, gang, inox, composite…

Đa dạng chức năng và kết nối hiện đại

• Có màn hình LCD hiển thị rõ ràng lưu lượng tức thời, lưu lượng tích lũy, vận tốc dòng chảy…
• Hỗ trợ nhiều giao thức truyền thông công nghiệp: 4–20mA, xung, RS485 Modbus, HART, Ethernet…
• Dễ tích hợp vào hệ thống SCADA, BMS hoặc PLC trong nhà máy tự động hóa.

Thân thiện môi trường và an toàn vận hành

• Không gây áp lực lên hệ thống đường ống.
• Không gây rò rỉ chất lỏng nguy hại ra môi trường.
• Đảm bảo an toàn cho người vận hành, nhất là khi đo các loại hóa chất độc hại hoặc chất lỏng nhiệt độ cao.

Kết luận:

• Với những ưu điểm vượt trội trên, lưu lượng kế siêu âm không chỉ là giải pháp đo lưu lượng hiệu quả và chính xác, mà còn giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí bảo trì, nâng cao độ tin cậy hệ thống, bảo vệ môi trường và an toàn vận hành.

Các loại Đồng hồ lưu lượng siêu âm phổ biến

• Đồng hồ lưu lượng siêu âm clamp-on: Gắn bên ngoài ống, phù hợp cho đường ống từ DN15 đến DN6000.
• Đồng hồ lưu lượng siêu âm chèn (insertion type): Cảm biến được gắn xuyên vào ống, cho độ chính xác cao hơn.
• Đồng hồ lưu lượng siêu âm dạng inline: Dòng chảy đi qua một cụm đo tích hợp sẵn cảm biến.

Ứng dụng của Đồng hồ lưu lượng siêu âm

Đồng hồ lưu lượng siêu âm là thiết bị đo lưu lượng chất lỏng không xâm lấn, có khả năng đo chính xác và ổn định mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng. Nhờ các ưu điểm vượt trội như độ chính xác cao, lắp đặt dễ dàng và tương thích với nhiều loại chất lỏng, Đồng hồ lưu lượng siêu âm ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Dưới đây là các ứng dụng phổ biến và điển hình của thiết bị này:

Ngành cấp thoát nước – Đo nước sạch và nước thải

• Đo lưu lượng nước đầu vào và đầu ra tại các trạm cấp nước, nhà máy xử lý nước sạch.
• Giám sát nước thải đầu ra tại nhà máy, khu công nghiệp, đảm bảo tuân thủ quy định môi trường.
• Đo lưu lượng tại các trạm bơm tăng áp, trạm bơm giếng khoan, giúp theo dõi lưu lượng khai thác và điều tiết vận hành.
• Thiết bị dạng clamp-on rất phù hợp vì không cần cắt ống, không gây gián đoạn hoạt động

Ngành công nghiệp xử lý nước – Hệ thống RO, lọc nước, tuần hoàn

• Theo dõi lưu lượng nước trong hệ thống lọc, xử lý nước siêu sạch, hệ thống làm mềm nước.
• Giám sát dòng chảy trong các ống nhựa, inox, thường dùng trong ngành điện tử, y tế, thực phẩm…
• Kiểm tra hiệu quả hoạt động của máy bơm, van, bộ điều tiết lưu lượng.
• Có thể kết hợp với hệ thống điều khiển tự động để tối ưu hóa vận hành và tiết kiệm điện năng.

Ngành dầu khí – Hóa chất – Nhiên liệu

• Đo lưu lượng các chất lỏng như dầu DO, FO, hóa chất công nghiệp, dung môi, axit, kiềm…
• Đặc biệt hữu ích trong môi trường đường ống nguy hiểm, áp suất cao, nơi không thể khoan cắt ống.
• Dùng trong các hệ thống pha trộn, hoặc kiểm tra tiêu hao nhiên liệu tại chỗ.
• Cảm biến siêu âm không tiếp xúc trực tiếp, an toàn hơn so với thiết bị dạng cơ học.

Nhà máy nhiệt điện, xi măng, luyện kim – Hệ thống làm mát tuần hoàn

• Giám sát lưu lượng nước làm mát lò hơi, tuabin, thiết bị trao đổi nhiệt.
• Đảm bảo hiệu quả tản nhiệt, tránh tình trạng quá tải hoặc hỏng thiết bị do thiếu nước làm mát.
• Kết hợp đo lưu lượng nước tuần hoàn (cooling water) để tính toán hiệu suất sử dụng.
• Độ chính xác cao và khả năng đo lưu lượng lớn (ống DN1000 trở lên) là lợi thế nổi bật.

Ngành thực phẩm và dược phẩm – Yêu cầu cao về vệ sinh

• Ứng dụng trong hệ thống CIP (Clean-in-Place), đo lưu lượng chất tẩy rửa, nước súc rửa.
• Đo lưu lượng nước RO, nước tinh khiết, dịch lỏng trong sản xuất sữa, bia, nước giải khát, dược phẩm.
• Không tiếp xúc chất lỏng, đáp ứng tiêu chuẩn vệ sinh nghiêm ngặt.
• Dễ tháo lắp, không gây nhiễm chéo, phù hợp với đường ống inox vi sinh.

Dự án hạ tầng – Xây dựng – Tòa nhà thông minh

• Đo lưu lượng nước cấp, nước tiêu thụ tại các tòa nhà, chung cư, trung tâm thương mại.
• Tích hợp vào hệ thống BMS (Building Management System) để quản lý tiêu thụ nước thông minh.
• Ứng dụng trong các hệ thống HVAC, phòng cháy chữa cháy (PCCC), hệ thống điều hòa trung tâm.
• Thiết kế gọn, giao tiếp đa dạng giúp dễ kết nối với hệ thống tự động hóa hiện đại.

Kiểm tra lưu lượng lưu động – Khảo sát, kiểm định, bảo trì

• Thiết bị Đồng hồ lưu lượng siêu âm cầm tay (portable/handheld) rất phù hợp để:

• Kiểm tra lưu lượng tại hiện trường.
• Đối chiếu với thiết bị cố định.
• Phục vụ công tác bảo trì, bảo dưỡng định kỳ.
• Dễ mang theo, dễ sử dụng, không cần ngắt dòng chảy.
• Giải pháp nhanh chóng và chính xác cho các đơn vị kiểm định, đội bảo trì nhà máy.

Kết luận

Từ cấp thoát nước, xử lý hóa chất, nước làm mát công nghiệp cho đến thực phẩm và y tế – Đồng hồ lưu lượng siêu âm đã chứng minh tính linh hoạt, an toàn và hiệu quả kinh tế vượt trội trong nhiều lĩnh vực ứng dụng

Vì sao nên chọn Đồng hồ lưu lượng siêu âm tại Công ty TNHH VLT?

• Sẵn hàng, giao nhanh

Công ty TNHH VLT chuyên cung cấp các dòng Đồng hồ lưu lượng siêu âm chất lượng cao, đến từ các thương hiệu uy tín như GE Panametrics, Fuji Electric, Dynasonics, Nexflow…

• Hỗ trợ kỹ thuật tận nơi
• Giá cả cạnh tranh – Bảo hành chính hãng
• Đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm – Tư vấn giải pháp phù hợp

Thông tin liên hệ

CÔNG TY TNHH VLT
Địa chỉ: 56-58 đường KV4, KDC Tân Nhã Vinh, Phường Thới An, Tp. Hồ Chí Minh, Việt Nam
Hotline: 09.8484.2357
Email: sales@vltco.vn
Website: www.vltco.vn