Bộ truyền tín hiệu mực nước sông là gì?

Bộ truyền tín hiệu mực nước sông là gì?

Bộ truyền tín hiệu mực nước sông là thiết bị được sử dụng để đo và giám sát mực nước tại các con sông, đập, vùng chịu ảnh hưởng của thủy triều và các nguồn nước khác.

Có bảy (7) loại thiết bị phổ biến, bao gồm: loại radar, loại siêu âm, loại phao, loại dây dẫn hướng, loại điện dung, loại áp suất và loại chênh áp.

Bộ truyền tín hiệu mực nước sông loại radar sử dụng công nghệ mới nhất và được đánh giá là hệ thống đáng tin cậy nhất.

Nguyên lý hoạt động, đặc điểm và nhược điểm

Bộ phát tín hiệu đo mực nước sông loại radar là thiết bị đo mức không tiếp xúc. Thiết bị này đo khoảng thời gian cần thiết để các xung vi sóng phát ra từ cảm biến phản xạ lại từ mặt nước và quay trở về cảm biến.

Khoảng thời gian này được chuyển đổi thành khoảng cách đo mức trống (empty scale distance), tức là khoảng cách từ điểm tham chiếu của cảm biến đến bề mặt cần đo.

• Hiệu suất đo không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt độ hay thành phần khí.
• Tín hiệu vi sóng có thể xuyên qua bụi và hơi, đảm bảo phép đo ổn định.
• Kết quả đo không bị ảnh hưởng bởi các hạt mịn như sương mù hay hơi nước.
• Do nguyên lý hoạt động không dựa trên sự rung động của không khí, độ chính xác của phép đo không bị ảnh hưởng bởi gió.

• Khi vật liệu cần đo có hằng số điện môi thấp, tín hiệu phản xạ có thể bị yếu hoặc xuyên qua bề mặt, dẫn đến kết quả đo không ổn định hoặc không thể thực hiện phép đo.
• Độ chính xác của phép đo có thể bị ảnh hưởng bởi hiện tượng ngưng tụ trên trần bồn chứa. Trong điều kiện áp suất bên trong cao, hơi nước ngưng tụ thường tạo thành một màng nước liên tục thay vì các giọt nước riêng lẻ. Do tín hiệu vi sóng không thể xuyên qua màng nước này, việc đo lường có thể trở nên bất khả thi.
• Trong những trường hợp như vậy, phương pháp thổi khí (air purging) là một giải pháp khắc phục hiệu quả.

Đây là thiết bị đo mức không tiếp xúc sử dụng sóng siêu âm.

Thiết bị đo mức siêu âm này đo thời gian di chuyển của xung siêu âm được phát ra từ cảm biến, phản xạ từ bề mặt cần đo và quay trở lại cảm biến.

Thời gian đo được sẽ được chuyển đổi thành khoảng cách từ cảm biến đến bề mặt cần đo.

• Cung cấp giải pháp đo mức hiệu quả về chi phí mà không cần tiếp xúc vật lý với môi trường cần đo.

• Bụi, hơi nước hoặc khí có thể cản trở sự truyền tín hiệu siêu âm, gây ra tình trạng đo không ổn định hoặc mất tín hiệu đo.
• Hiện tượng ngưng tụ hơi nước trên bề mặt cảm biến có thể tạo ra các tín hiệu phản xạ giả và làm suy giảm tín hiệu.
• Sự thay đổi về nhiệt độ hoặc thành phần khí trong khu vực đo có thể làm thay đổi tốc độ truyền âm, dẫn đến sai số trong quá trình đo.

Bộ truyền tín hiệu mức dạng phao sử dụng một chiếc phao được treo bằng dây đai thép không gỉ; phao này nổi trên bề mặt chất lỏng và di chuyển theo sự thay đổi của mực chất lỏng.

Khoảng cách từ đỉnh bồn đến mức chất lỏng (khoảng trống phía trên) được xác định bằng cách liên tục đo chiều dài của dây đai.

Các bộ truyền tín hiệu mức dạng phao có sẵn các cấu hình như loại cân bằng lò xo, loại ống kín và loại đối trọng.

• Thiết kế đơn giản và bền bỉ đảm bảo khả năng đo mức chính xác và tin cậy cho nhiều kích cỡ bồn chứa khác nhau.

• Việc bám dính của bụi bẩn, vật thể nổi hoặc chất rắn có thể cản trở chuyển động của phao và gây sai lệch trong việc phát hiện mức chất lỏng.
• Sự tích tụ chất rắn trên phao có thể dẫn đến sai số trong quá trình đo.
• Yêu cầu bảo trì định kỳ do có các bộ phận cơ khí và linh kiện hao mòn.
• Trong các ống tĩnh dòng hoặc ống chắn sóng, hiện tượng bám dính có thể ngăn cản phao hoạt động bình thường.

Bộ phát mức dạng sóng dẫn hướng phát ra các xung vi sóng dọc theo một đầu dò (dạng thanh hoặc cáp) được treo từ nóc bồn chứa xuống bên trong bồn.

Thiết bị đo thời gian di chuyển của tín hiệu phản xạ quay trở lại từ bề mặt cần đo và chuyển đổi giá trị này thành khoảng cách từ đỉnh bồn đến bề mặt chất lỏng.

• Do tín hiệu vi sóng được dẫn truyền dọc theo đầu dò nên hiện tượng phân kỳ chùm tia không phải là vấn đề đáng lo ngại, giúp thiết bị phát rất phù hợp để lắp đặt trong các không gian hẹp hoặc hạn chế.

• Sự bám dính hoặc tích tụ vật chất trên đầu dò có thể gây ra các tín hiệu phản xạ giả và dẫn đến kết quả đo không chính xác.
• Các hư hỏng của đầu dò, chẳng hạn như dây bị xoắn hoặc đứt, có thể gây nhiễu cho tín hiệu phản xạ.
• Sự tích tụ của chất rắn hoặc vật liệu kết tinh có thể ngăn cản việc phát hiện tín hiệu phản xạ chính xác, dẫn đến việc không phát hiện được các thay đổi bất thường về mức chất lỏng/vật liệu.

Bộ truyền tín hiệu mức dạng điện dung đo mức dựa trên sự thay đổi điện dung.

Một tụ điện được hình thành giữa điện cực dạng que treo từ nóc bồn và thành bồn.

Khi vật liệu cần đo đi vào khoảng không gian giữa các điện cực, điện dung sẽ thay đổi tỷ lệ thuận với mức vật liệu.

Sự thay đổi này được phát hiện và chuyển đổi thành giá trị đo mức.

• Phù hợp để lắp đặt tại các không gian hẹp, nơi việc bố trí cảm biến bị hạn chế.

• Dễ bị nhiễm bẩn và tích tụ trên đầu dò.
• Cần phải làm rỗng bể chứa để hiệu chỉnh về 0.
• Sự thay đổi hằng số điện môi có thể gây ra sai số đo.

Bộ truyền tín hiệu mức dạng áp suất đo mức chất lỏng bằng cách phát hiện sự thay đổi áp suất thủy tĩnh thông qua màng ngăn.

Áp suất đo được tỷ lệ thuận với cột chất lỏng và được chuyển đổi thành tín hiệu mức.

Phương pháp đo này chỉ áp dụng được khi áp suất phía trên bề mặt chất lỏng bằng áp suất khí quyển.

• Dễ dàng lắp đặt, ngay cả ở những vị trí có không gian lắp đặt hạn chế.

• Bọt, sự bám dính hoặc lắng đọng có thể làm giảm độ chính xác của phép đo.
• Thay đổi mật độ chất lỏng (trọng lượng riêng) đòi hỏi phải điều chỉnh hoặc hiệu chuẩn lại.
• Cần phải làm rỗng bể chứa để bảo trì.
• Trong các ứng dụng trên sông, mảnh vụn hoặc gỗ trôi dạt có thể gây ra sự cố cho cảm biến.

Thiết bị đo mức kiểu chênh áp bao gồm hai bộ phận cảm biến áp suất: một bộ phận đo áp suất chất lỏng và bộ phận còn lại đo áp suất bên trong bồn chứa.

Mức chất lỏng được xác định bằng cách lấy áp suất chất lỏng trừ đi áp suất trong bồn chứa.

• Không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi áp suất bên trong bồn chứa.

• Bọt, bọt khí hoặc chất rắn có thể làm giảm độ chính xác của phép đo.
• Thay đổi mật độ chất lỏng đòi hỏi phải điều chỉnh hoặc hiệu chuẩn lại.
• Cần phải làm rỗng bể chứa để bảo trì.

Khi lựa chọn thiết bị đo mực nước sông, hãy cân nhắc các điều kiện môi trường, yêu cầu bảo trì và độ tin cậy của phép đo đối với ứng dụng của bạn.

Các thiết bị đo mức bằng radar không tiếp xúc thường là lựa chọn linh hoạt nhất, vì chúng cung cấp khả năng giám sát liên tục, ổn định mà không cần tiếp xúc trực tiếp với mặt nước, đồng thời không bị ảnh hưởng bởi gió, sự thay đổi nhiệt độ hay hơi nước.

Đối với môi trường khắc nghiệt hoặc nhu cầu giám sát ngoài trời dài hạn, công nghệ radar thường mang lại giải pháp đáng tin cậy nhất và đòi hỏi ít công tác bảo trì.