Cảm Biến Đo Mức Bồn Hóa Chất

Các bạn đang băn khoăn không biết cách nào để đo được mức hóa chất trong bồn chứa. Hay làm sao để giám sát mức axit; bazơ trong tank hiệu quả mà tiết kiệm chi phí nhất. Thấu hiểu được những điều đó; hôm nay tôi sẽ giới thiệu đến các bạn một giải pháp đo mức bồn chứa hóa chất giá rẻ độ chính xác cao. 

Trên thị trường có nhiều loại cảm biến đo mức chất lỏng như loại phao, loại điện cực, loại thả chìm thủy tĩnh, đo mức bằng cảm biến chênh áp… Nhưng đối với môi trường đặc biệt là hóa chất thì yêu cầu cảm biến phải được thiết kế theo tiêu chuẩn nhất định. Như chống ăn mòn, chịu được nhiệt độ cao…

Do đó khi sử dụng cho các bồn hóa chất thì ưu tiên hàng đầu là các loại cảm biến đo không tiếp xúc: siêu âm, radar. Hai loại này có độ chính xác cao nhưng đòi hỏi phải được lắp đặt cố định, chính xác theo hướng dẫn của nhà sản xuất.

1. Giải pháp đo mức bồn hóa chất bằng cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm trước đây được biết đến với chức năng cơ bản là đo khoảng cách hay chính xác là xác định khoảng cách từ cảm biến đến vật thể bất kỳ. Ứng dụng nguyên lý này, các nhà sản xuất đã đưa cảm biến siêu âm vào trong công nghiệp để đo mức chất lỏng trong bồn chứa, bể chứa, tank, silo….. Và hiện nay cảm biến siêu âm được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: quân sự, y tế, công nghiệp, quan trắc môi trường.

Đối với các bể chứa hóa chất, bồn chứa hóa chất có thể cao từ 1 mét, 2 mét đến 10 mét và thể tích lên đến vài ngàn mét khối. Việc sử dụng cảm biến đo không tiếp xúc là hoàn toàn hợp lý. Như hình trên, chúng ta chỉ cần lắp cảm biến ở trên đỉnh của bồn chứa, bể chứa và kéo dây tín hiệu về tủ điện để điều khiển. Các loại cảm biến siêu âm ngày nay cho phép chúng ta cài đặt dãy đo theo kích thước thực tế của bồn chứa. Do đó độ chính xác của phép đo sẽ cao hơn. Tuy nhiên nhược điểm của sóng siêu âm là dễ bị nhiễu nên đối với các bồn hoá chất thông thường nên dùng cảm biến đo bằng sóng radar.

Theo tài liệu khuyến nghị của nhà sản xuất, cảm biến siêu âm LULT có thể sử dụng để đo hoá chất nhưng phụ thuộc vào từng điều kiện nhất định. Do đó lựa chọn tốt nhất vẫn là sử dụng cảm biến radar.

Cảm biến đo mức bồn hóa chất bằng siêu âm được cài đặt trước các thông số như range đo, tín hiệu ngõ ra …. Tuy nhiên, để hạn chế sai số thì chúng ta cần phải đảm bảo các điều kiện cơ bản như:

• Đảm bảo khoảng cách tối thiểu từ cảm biến đến bồn chứa
• Bồn chứa phải đảm bảo không có vật che chắn và không có hơi bốc lên
• Chỉ phù hợp với bồn chứa không có cánh khuấy
• Phù hợp với các loại bồn hở, không có áp suất

2. Những tính năng hữu ích được trang bị trên cảm biến siêu âm Lumel – Ba Lan

Trải qua nhiều năm làm việc trong nhà máy và đã tiếp xúc với rất nhiều loại cảm biến đo mức hóa chất. Tôi thấy rằng chỉ có một số model làm việc ổn định, sai số thấp. Một trong số đó là model ULT20 của Lumel mà tôi giới thiệu cho các bạn trong bài viết này. Lý do tôi giới thiệu model này vì ngoài chức năng đo mức như các loại cảm biến khác thì nó còn tích hợp thêm nhiều chức năng hữu ích khác như:

♦ Đo khoảng cách với dãy đo từ 0-8m

Khoảng cách xa nhất mà cảm biến siêu âm này đo được là 8 mét. Điều này có nghĩa là nó phù hợp cho các loại bồn chứa hóa chất cao từ 8 mét trở xuống. Tùy vào kích thước thực tế của bồn chứa mà chúng ta sẽ cài đặt lại dãy đo cho cảm biến. Quá trình cài đặt được thực hiện qua nút nhấn hoặc cài đặt qua phần mềm trên máy tính.

♦ Tùy chọn hiển thị đơn vị đo như: m, l, T, m³, %, l/s, l/min, l/h, m³/h, T/h

Đối với các loại cảm biến đo mức bồn hóa chất thì đa số chỉ hiển thị được đơn vị mét (m), milimet (mm). Tuy nhiên đối với model này của Lumel còn cho phép thay đổi các đơn vị khác như: lít, mét khối, đo lưu lượng…. Chức năng này sẽ giúp các bạn chủ động chuyển đổi từ chức năng đo khoảng cách sang đo thể tích, lưu lượng của bồn chứa.

♦ Lưu trữ giá trị phép đo vào bộ nhớ

Ngoài chức năng đo khoảng cách thông thường, cảm biến này của Lumel còn có chức năng lưu trữ log hoặc các giá trị min; max; trung bình vào bộ nhớ. Màn hình hiển thị có tích hợp cảm biến đo nhiệt độ và đồng hồ theo thời gian thực. Do đó khi có phát sinh lỗi thì cảm biến sẽ lưu lại ngày, giờ xảy ra. Thêm vào đó, chức năng ghi dữ liệu này giúp chúng ta xác định được giá trị min, max, aver. Đặc biệt cảm biến siêu âm ULT20 còn có chức năng counter cho phép đo lưu lượng của chất lỏng; hóa chất khi kết hợp với một bộ đếm xung P300 của Lumel.

♦ Cho phép nhập vào 64 điểm giá trị ảo để quy đổi sang thể tích, lưu lượng, phần trăm….

Cảm biến siêu âm chỉ có chức năng đo khoảng cách. Do đó khi chúng ta muốn tính toán thể tích hóa chất còn lại trong bồn chứa sẽ gặp rất nhiều khó khăn. Đặc biệt là đối với các bồn hình trụ nằm ngang hoặc phi chuẩn thì sai số khi đổi ra thể tích là rất lớn. Do đó để hỗ trợ cho việc này, cảm biến siêu âm của Lumel cho phép chúng ta nhập vào 64 điểm giá trị để đổi sang thể tích chính xác hơn.

Chúng ta có thể dễ dàng hình dung qua hình trên, các giá trị X₁, X₂…. X₆ tương ứng với giá trị đo được từ cảm biến. Còn các giá trị Y₁, Y₂ đến Y₆ là các giá trị chúng ta sẽ nhập vào. Gọi X là khoảng cách hay chiều cao của hóa chất, Y là thể tích tương ứng với chiều cao X. Thì khi đối chiếu trên bảng barem của bồn chứa, chúng ta sẽ xác định được 64 điểm X, Y. Khi đó chúng ta chỉ cần nhập vào thì cảm biến sẽ tự hiểu và hiển thị đúng thể tích tương ứng với chiều cao của hóa chất

STT	Chiều cao hóa chất đo được từ cảm biến (X)	Thể tích hóa chất theo barem bồn chứa (Y)
1	100mm	100L
2	150mm	130L
3	200mm	264L
…	…	…
64	8000mm	10000L

Sau khi nhập vào các điểm trên, cảm biến sẽ tự hiểu và quy đổi sang thể tích để hiển thị lên màn hình LCD tương ứng. Từ đó chúng ta biết được thể tích của hóa chất trong bồn còn lại bao nhiêu lít.

3. Thông số kỹ thuật của cảm biến báo mức bồn hóa chất

Trên thị trường có nhiều loại cảm biến siêu âm. Trong đó có những dòng giá rẻ của Đài Loan; Hàn Quốc với độ chính xác thấp; độ bền thấp và giá rẻ. Do đó, những dòng này chỉ thích hợp cho cá nhân mua về sử dụng chứ không phù hợp cho nhà máy. Những nhà máy yêu cầu phải sử dụng hàng của châu Âu với độ chính xác rất cao. Cảm biến đo mức bể hóa chất Lumel của Ba Lan không những độ chính xác cao mà giá lại rất cạnh tranh so với những hãng châu Âu khác (Dinel, Orion, Vega, E+H…).

Tùy từng hãng mà thông số ký thuật, mẫu mã thiết kế khác nhau. Nhưng bắt buộc các thiết bị này đều phải đáp ứng được những yêu cầu cơ bản. Chúng ta cùng xem qua một vài thông số kỹ thuật chuẩn của cam bien do muc bon hoa chat của Lumel nhé:

• Nguồn cung cấp: 12…40Vdc
• Dãy đo: từ 0-8m (có thể hiệu chỉnh dãy đo tùy thuộc vào kích thước bồn chứa)
• Ngõ ra: 4-20mA + 2 Rơ le + Modbus RTU + Xung PNP
• Sai số: 0.2%
• Thời gian đáp ứng: <1s
• Vật liệu: phần đầu làm bằng nhôm chịu nhiệt, chống ăn mòn, va đập
• Ren kết nối: M60x1
• Chuẩn bảo vệ: IP65
• Thời gian bảo hành: 3 năm
• Có màn hình hiển thị tại chỗ
• Cài đặt dễ dàng qua nút nhấn
• Xuất xứ: Lumel – Ba Lan

Những thông số trên là yêu cầu tối thiểu bắt buộc các thiết bị đo hóa chất phải đáp ứng được. Còn những ứng dụng khác cụ thể hơn thì tốt nhất các bạn nên liên hệ với nhà sản xuất hoặc tham khảo bài viết: giới thiệu cảm biến siêu âm.

4. Mua cảm biến đo mức bồn hóa chất xuất xứ EU, giá rẻ ở đâu ?

Với những ưu điểm vượt trội, cảm biến siêu âm, radar của Lumel được sử dụng nhiều trong nhà máy hóa chất. Ngoài ra, cảm biến siêu âm còn đo mức nước thải, nước, xăng dầu, chất rắn…. Do đó, tùy vào mục đích sử dụng mà chúng ta cân nhắc lựa chọn cho phù hợp.

Cảm biến đo mức bồn hóa chất với ngõ ra là tín hiệu liên tục 4-20mA nên chúng ta có thể sử dụng nó để điều khiển van tuyến tính; đưa về PLC; biến tần điều khiển động cơ… 

Trong số các loại cảm biến đo mức thì chỉ có cảm biến radar là phù hợp nhất để theo dõi mực hóa chất như axit đậm đặc H2SO4; bazo trong bồn chứa. Cảm biến này vừa hoạt động ổn định và vừa có độ bền cao. 

5. Cảm biến radar – giải pháp đo mức hoá chất tốt nhất hiện nay

Tương tự như cảm biến siêu âm, cảm biến đo mức bằng sóng radar sử dụng tần số 26GHz nên độ chính xác cao hơn. Ngoài ra góc phát sóng nhỏ cũng giúp cho nó hạn chế bị sai số và phù hợp cho các khu vực, bồn chứa có không gian hẹp. Một ưu điểm khác nữa của radar là khả năng đâm xuyên tốt nên rất phù hợp để sử dụng cho các bồn hoá chất nồng độ cao như acid H2SO4 đậm đặc, HCL 80%, HNO3 20%…

Một số ưu điểm của cảm biến radar so với siêu âm như sau:

• Độ chính xác cao
• Khả năng đâm xuyên tốt, chống nhiễu tốt
• Thang đo rộng, có thể đo đến 30m
• Hoạt động ổn định trong các môi trường khắc nghiệt
• Phù hợp với tất cả các loại chất lỏng
• Có thể lắp đặt ở không gian hẹp

Mặc dù có nhiều ưu điểm vượt trội nhưng giá thành của cảm biến radar lại khá đắt. Do đó các nhà máy sẽ chọn sử dụng cảm biến siêu âm để giảm chi phí. Mỗi loại sẽ có ưu nhược điểm riêng, các bạn hãy chọn loại phù hợp với yêu cầu sử dụng.

6. Một số lưu ý khi chọn cảm biến đo mức bồn hoá chất

Khi nhắc đến hoá chất thì chúng ta sẽ nghĩ ngay đến tính ăn mòn và độc hại của nó khi tiếp xúc với con người hoặc khi thải ra môi trường. Vì vậy ưu tiên hàng đầu là làm sao để chọn được cảm biến đo mức chống ăn mòn và hoạt động ổn định.

Hầu hết các loại hoá chất phổ biến trên thị trường hiện nay đều có đặc tính là ăn mòn kim loại, nồng độ cao sẽ có hơi và có nhiệt độ cao. Vì vậy để đo mức hoá chất thì giải pháp tốt nhất là sử dụng cảm biến không tiếp xúc (radar, siêu âm). Vậy trường hợp nào nên sử dụng siêu âm, trường hợp nào nên dùng radar ? Bằng những kinh nghiệm của mình, tôi sẽ gợi ý một số trường hợp cho bạn như sau:

a. Chọn vật liệu cho cảm biến siêu âm, radar

Như đã đề cập ở trên, hầu hết các loại hoá chất đều có đặc tính ăn mòn. Do đó việc chọn vật liệu cho cảm biến lắp trên bồn hoá chất rất quan trọng. Nếu chọn sai có thể ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của cảm biến. Làm giảm tuổi thọ của nó.

Cảm biến siêu âm hay radar được chia làm 2 phần: phần housing và phần antenna. Trong đó phần antenna là phần sẽ nằm bên trong tank khi lắp đặt. Do đó nó sẽ tiếp xúc với hơi hoá chất bay lên và dễ bị ăn mòn. Vật liệu cho phần antenna của cảm biến thông thường là: nhựa PP, PE, PVDF, PTFE. Trong đó PVDF, PTFE là hai loại tốt nhất hiện nay. Tuy nhiên nếu sử dụng cho hoá chất thì các bạn nên chọn PTFE.

b. Chọn loại cảm biến dựa vào kích thước tank và hoá chất sử dụng

Cảm biến siêu âm thường chỉ đo được tối đa 10m. Nhưng khuyến nghị vẫn nên đo từ khoảng cách <6m. Vì góc phát sóng của siêu âm lớn nên khi sử dụng ở khoảng cách 10m thì đòi hỏi không gian phải rộng và không có vật cản để cảm biến hoạt động được.

Ngược lại, cảm biến radar thì có thể đo khoảng cách lên đến 30m với góc phát sóng nhỏ. Vì vậy nếu các bạn có bồn hoá chất cao <6m thì sử dụng siêu âm còn nếu >6m thì nên sử dụng radar.

Một yếu tố khác là hoá chất sử dụng cũng quyết định bạn nên sử dụng loại cảm biến nào. Ví dụ bạn chỉ dùng cho hoá chất thông thường (nhiệt độ thấp, áp suất thấp) như NaOH, Clo… thì nên chọn siêu âm. Còn nếu sử dụng cho Acid đậm đặc, hoá chất nồng độ cao, nhiệt cao, có bọt khí… thì nên sử dụng radar.

c. Tiêu chuẩn phòng nổ cho cảm biến

Tiêu chuẩn phòng nổ thường thấy ở những nơi có vật liệu dễ cháy như xăng, dầu, khí gas… Tuy nhiên đối với các bồn hoá chất cũng cần quan tâm đến tiêu chuẩn này. Tiêu chuẩn phòng nổ là chuẩn thiết kế các thiết bị có khả năng chống cháy nổ hoặc cháy lan khi xảy ra sự cố.

Do đó đối với cảm biến lắp đo mức hoá chất thì tốt nhất nên chọn loại có tiêu chuẩn này. Vì nếu khi xảy ra sự cố làm rò rỉ hoá chất ra môi trường bên ngoài cũng rất nguy hiểm. Do đó việc sử dụng cảm biến có khả năng chống cháy nổ là hết sức cần thiết.

Thietbigiare.net là đại diện phân phối duy nhất của hãng Lumel – Ba Lan tại thị trường Việt Nam. Với đội ngũ kỹ sư có nhiều năm kinh nghiệm triển khai hệ thống lớn. Chúng tôi sẽ cung cấp giải pháp tốt nhất cho nhà máy của bạn. Ngoài cảm biến đo mức bồn hóa chất. Chúng tôi còn cung cấp các thiết bị đo lường; chuyển đổi tín hiệu trong công nghiệp khác. Các sản phẩm của thietbigiare đều có xuất xứ châu Âu và giá cạnh tranh so với các công ty khác. Để biết thêm chi tiết xin vui lòng liên hệ:

Công ty TNHH Kỹ thuật Công nghệ Tín Việt

Hotline/Zalo: 0868 31 39 86 (Mr. Dương)

Email: admin@tinviet-tech.com

Website: thietbigiare.net

Bài viết khác:

Cảm biến tiệm cận là gì ?