Giải pháp đo lường và kiểm soát lưu lượng cho các dây chuyền và phụ trợ

Việc đo lường và kiểm soát lưu lượng các khí, khí gas và chất lỏng trong các dây chuyền nhỏ và dây chuyền phụ trợ (điều khiển mẻ) là cực kỳ quan trọng. Trong rất nhiều quá trình, việc đo lường này là không thể thiếu để có thể đạt được chất lượng sản phẩm cuối cùng là tốt nhất, với năng suất cao nhất và giá thành thấp nhất. Ngày nay các quá trình/ hệ thống hiện đại thường đòi hỏi độ chính xác rất cao trong việc đo lường của thiết bị. Ví dụ như, cấp chính xác trong đo lường lưu lượng (flowmeter) cho môi chất khí thường là ± 1% giá trị đọc. Cấp chính xác cho đo mức (Level Switch) là +/-6.4mm,v..v..

Vấn đề đặt ra

Vấn đề công nghệ đo phù hợp, hiển thị chính xác các thông số đo lường hiện đang là vấn đề được rất nhiều kỹ sư tích hợp, đo lường và điều khiển quan tâm.

Nhằm đáp ứng các nhu cầu này, Ban đo lường – điều khiển – tự động hóa của Công ty Cổ phần Kỹ thuật Năng lượng và Môi trường EEC (EEC Group) đã dành nhiều thời gian nghiên cứu và tìm hiều về các thiết bị đo để có thể nhanh chóng chuyển giao các công nghệ đo hiện đại trên Thế giới hiện nay vào tình hình thực tế tại Việt Nam, mời độc giả cùng tham khảo bài viết dưới đây.

Các ứng dụng cho dây chuyền nhỏ và phụ trợ phổ biến

Các dây chuyền nhỏ và phụ trợ là rất phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp hiện nay, bao gồm xử lý hóa chất, thực phẩm/ nước giải khát, dược phẩm và các ngành khác. Một vài ví dụ điển hình là làm cách nào để đo lường và kiểm soát các khí, khí gas và chất lỏng cung cấp cho các dây chuyền/ đường ống nhỏ và đường ống phụ trợ trong các ngành công nghiệp này, bao gồm:

* Giám sát lưu lượng khí/ khí gas trong sản xuất bơ sữa, bánh kẹo.
* Đo lường và kiểm soát lưu lượng các thành phần phụ trợ trong sản xuất nước ngọt
* Giám sát lưu lượng thấp và cảnh báo trong dây chuyền đóng chai nước giải khát.
* Giám sát lưu lượng khí H2 trong sản xuất dược phẩm
* Kiểm soát khí N2 trong các tăng chứa trong các nhà máy hóa chất

Giải pháp đo lường điều khiển

Hãng Fluid Components International (FCI) với thiết kế độc đáo cùng công nghệ phân tán nhiệt hiện đại đã khắc phục được rất nhiều nhược điểm của các công nghệ truyền thống như đo được cả trong những trường hợp lưu lượng cực kỳ thấp, môi chất lẫn nhiều tạp chất, môi trường làm việc bụi bẩn, khắc nghiệt,v.v..

Với Series FLT (FLT93F FlexSwitch®, , FLT93S FlexSwitch®, FLT93L FlexSwitch®,…) thiết bị FCI có thể đo lưu lượng tức thời, cảnh báo mức cao, mức thấp, đo giao diện các lớp môi chất và nhiệt độ cho các ứng dụng môi chất lỏng, khí và môi chất sệt (slurry).

Kiểu insertion (cắm trực tiếp trên đường ống)

Models S và F

Có các chiều dài chuẩn là: 1.2 inch [30 mm], 2 inches [51 mm], 4 inches [102 mm], 6 inches [152 mm], 9 inches [229 mm], 12 inches [305 mm], 18 inches [457 mm] và chiều dài theo yêu cầu riêng của khách hàng.eec229410

Models L

Chiều dài thân in-line: 3.375 inch [86 mm]

Bộ phận cảm biến đo

Models S and F

Toàn bộ bề mặt tiếp xúc môi chất được hàn kín bằng thép không rỉ 316L. Ngoài ra có thể chọn lựa các vật liệu như Hastelloy C, Monel 400, titanium (chỉ cho FLT93S)

Model L

Toàn bộ bề mặt tiếp xúc môi chất được hàn kín bằng thép không rỉ 316L. Ngoài ra có thể chọn lựa các vật liệu như Hastelloy C, Monel 400.

Nhiệt độ làm việc tối đa có thể lên tới -100° to +850°F [-73° to +454°C]; Trong khi áp suất hoạt động tối đa là [241 bar(g)] tại 70°F [21°C]; Thiết bị FCI với các đầu ra rơle báo mức/ điều kiện lưu lượng có thể là kép (Dual SPDT) hoặc đơn (single DPDT) được cấu hình tại 6 amp resistive với nguồn cấp 115Vac, 240 Vac hoặc 24 Vdc;

Toàn bộ vật liệu kết cấu (Electrical Enclosure) được mạ phủ lớp nhôm ngoài cùng hoặc lựa chọn thép không rỉ 316, dành cho những vị trí lắp đặt khắc nghiệt (Class I and II, Division 1 and 2, Group B, C, D, E, F and G; phòng chống cháy nổ theo chuẩn EEx d IIC). Chống chịu được các ảnh hưởng của thời tiết và ăn mòn (theo chuẩn NEMA và CSA type 4X, tương đương IP66)

Các giải pháp ứng dụng với thiết bị FCI

Lưu lượng khí cho các quá trình lên men

Hình 1: Kiểm soát khí cấp cho quá trình lên men (nhà máy thực phẩm)

Quá trình sản xuất thực phẩm yêu cầu cần có các thiết bị đo lưu lượng khí cấp để đảm bảo chất lượng của rất nhiều sản phẩm. Lấy ví dụ, quá trình lên men bơ yêu cầu chính xác lưu lượng khí cấp cho quá trình này. Trong dây chuyền sản xuất bơ, một đồng hồ đo lưu lượng (hình 1) được lắp đặt tại đường khí vào của hệ thống để thường xuyên kiểm soát lưu lượng/ nhiệt độ khí cấp vào. Đầu ra 4-20mA sẽ cung cấp các dữ liệu quá trình này tới bộ điều khiển (PLC) hoặc hệ thống điều khiển phân tán của nhà máy (DCS).

Đo lưu lượng chất lỏng trong sản xuất nước ngọt

Hình 2: Kiểm soát lưu lượng phụ trợ trong sản xuất nước ngọt (nhà máy bia rượu, NGK)

Trong dây chuyền sản xuất nước ngọt và các dây chuyền sản xuất thực phẩm liên quan, việc đo lường cẩn thận lưu lượng của nước, phụ gia và các thành phần là rất cần thiết cho chất lượng của nước ngọt thành phẩm như mùi vị, độ trong, và tuổi thọ của nước thành phẩm. (hình 2).

Đóng/ mở lưu lượng chất lỏng trong dây chuyền đóng chai nước giải khát

Hình 3: Kiểm soát lưu lượng nước đóng chai (nhà máy bia rượu, NGK)

Trong quá trình đóng chai nước giải khát, có rất nhiều ứng dụng hoạt động dựa trên sự hiển thị ổn định/ chính xác của lưu lượng chất lỏng/ khí. Điều này bao gồm các công đoạn như nạp khí CO2 vào các chai, dừng quá trình chiết nước thành phẩm vào các chai, hoặc ngưng quá trình giải nhiệt hoặc làm lạnh sản phẩm. (Hình 3). Rơle lưu lượng được lắp đặt tại vị trí phù hợp trên dây chuyền nhằm kiểm soát lưu lượng hoặc mức chất lỏng, đảm bảo rằng dây chuyên được làm việc với hiệu suất tối đa.

Giám sát lưu lượng khí H2 trong sản xuất dược phẩm

Hình 4: Kiểm soát lưu lượng khí H2 (nhà máy dược phẩm)

Việc đo lưu lượng khí H2 cung cấp cho các lò phản ứng trao đổi hydro hóa là một khâu có tính chất quyết định trong các dây chuyền sản xuất dược phẩm khác nhau. Việc hiển thị lượng khí H2 tiêu thụ giảm xuống trong quá trình này là thông số rất quan trọng để đánh giá quá trình của các mẻ đã hoàn thành. Đồng hồ lưu lượng trên dây chuyền này làm nhiệm vụ đo lưu lượng khí trong suốt quá trình làm việc mà lượng khí H2 cung cấp là lưu lượng ở mức cao. Khi lưu lượng khí H2 thấp dần (tức quá trình đã hoàn thành) cũng là lúc các đồng hồ này đưa ra tín hiệu ngắt nguồn cấp H2. (Hình 4)

Giám sát lưu lượng khí N2 chèn vào các tank chứa

Một loạt các quy trình cùng tank chứa sử dụng khí N2 để tránh sự phát xạ của các khí độc hoặc dễ cháy và để phòng chống cháy nổ. Trong trường hợp này, người ta thường chèn thêm một lớp khí trơ, thường là khí N2 ở áp suất thấp vào khoảng không trên cùng của tank chứa các hóa chất (hình 5). Đồng hồ lưu lượng lúc này được sử dụng để giám sát và kiểm soát lưu lượng của khí N2 được chèn vào tank chứa. Rơle lưu lượng cũng được lắp ngay sau van an toàn để kiểm soát việc van có đóng/ mở hoàn toàn hay không nhờ vào phát hiện các khí rò rỉ sau van.

Hình 5 : Kiểm soát lưu lượng khí H2 trong các tank chứa (nhà máy hóa chất)