Tài liệu kỹ thuật
Thiết bị đo lường quá trình: áp suất, lưu lượng, mức và nhiệt độ
Đăng ngày 21/10/2026Cập nhật 21/10/20264 phút đọc
Nguyên lý, tín hiệu 4–20 mA/HART và cách chọn cảm biến áp suất, lưu lượng điện từ, radar đo mức và cảm biến nhiệt độ, kèm thông số tham khảo dòng Siemens SITRANS.
Thiết bị đo quá trình (process instrumentation) là "giác quan" của hệ thống tự động hóa trong nhà máy nước, thực phẩm, hóa chất, xi măng… Chọn sai dải đo, vật liệu hoặc nguyên lý đo là nguyên nhân phổ biến khiến số liệu sai lệch và hệ thống điều khiển hoạt động kém.
Tín hiệu và truyền thông
- 4–20 mA 2 dây: chuẩn phổ biến nhất. Mức 4 mA ứng với giá trị nhỏ nhất (live zero), nên dễ phát hiện đứt dây khi dòng về 0.
- HART: chồng tín hiệu số lên dây 4–20 mA để cấu hình, đọc chẩn đoán từ xa (ví dụ bằng SIMATIC PDM) mà không cần đi thêm cáp.
- PROFIBUS PA, PROFINET, Modbus: truyền nhiều giá trị và trạng thái thiết bị qua mạng số.
Đo áp suất
- Ba kiểu đo: áp suất tương đối (gauge), tuyệt đối (absolute) và chênh áp (differential). Chênh áp còn dùng để đo mức bể kín và đo lưu lượng qua tấm orifice.
- Siemens SITRANS P320/P420: bộ chuyển đổi áp suất kỹ thuật số cho ứng dụng đòi hỏi cao, chẩn đoán theo NAMUR NE107. Với HART, dải đo áp suất tương đối từ 0,01 bar đến 700 bar; áp suất tuyệt đối từ 8,3 mbar a đến 160 bar a. Cấu hình bằng 4 nút bấm tại chỗ hoặc từ xa qua HART; có phiên bản màng cách ly (remote seal) cho môi chất nhớt, ăn mòn.
Đo lưu lượng
| Nguyên lý | Phù hợp | Lưu ý |
|---|---|---|
| Điện từ | Nước, nước thải, hóa chất, bùn – chất lỏng dẫn điện | Không đo được dầu, nước khử khoáng; không gây tổn thất áp |
| Coriolis (khối lượng) | Định lượng chính xác, đo cả tỉ trọng | Chi phí cao, kích thước ống thường nhỏ |
| Siêu âm kẹp ngoài | Lắp thêm vào đường ống có sẵn | Không cần cắt ống, độ chính xác thấp hơn |
| Vortex | Hơi nước, khí, chất lỏng sạch | Cần đoạn ống thẳng trước/sau đủ dài |
Siemens SITRANS FM MAG 5000 / MAG 6000 là bộ chuyển đổi cho cảm biến lưu lượng điện từ MAG 1100, MAG 3100, MAG 5100 W… Sai số tối đa của MAG 5000 là ±0,4% ±1 mm/s; MAG 6000 đạt ±0,2% ±1 mm/s, có thêm module truyền thông dạng cắm và chức năng định lượng theo mẻ (batch).
Đo mức
- Radar 80 GHz: đo không tiếp xúc, chùm sóng hẹp, ít bị ảnh hưởng bởi hơi, bụi và nhiệt độ. Dòng Siemens SITRANS LR100 gồm LR100 (đến khoảng 8 m), LR110 (đến 15 m) và LR120 (đến 30 m, có tùy chọn chống ngập).
- Siêu âm: chi phí thấp, phù hợp nước và nước thải; dễ sai số khi có bọt, hơi hoặc bụi dày.
- Thủy tĩnh (áp suất): cảm biến đặt đáy bể hoặc thả chìm, đơn giản và bền.
- Công tắc mức: loại rung (tuning fork), phao, điện dung – dùng báo đầy, báo cạn, chống chạy khô bơm.
Đo nhiệt độ
- RTD Pt100: chính xác, ổn định, dải đo thông dụng khoảng -200 đến 600 °C.
- Cặp nhiệt (thermocouple) K, J, S…: cho nhiệt độ cao như lò nung, lò hơi.
- Khi đi dây xa hoặc môi trường nhiễu, dùng bộ chuyển đổi nhiệt độ (temperature transmitter) ra 4–20 mA thay vì kéo trực tiếp dây cảm biến về PLC.
Thương hiệu tham khảo
- Siemens: dòng SITRANS (áp suất SITRANS P, lưu lượng SITRANS F, mức SITRANS L, nhiệt độ SITRANS T), cấu hình bằng SIMATIC PDM.
- Schneider Electric: thiết bị đo quá trình mang thương hiệu Foxboro (áp suất, lưu lượng, phân tích).
Checklist trước khi đặt hàng
- Môi chất, dải đo, nhiệt độ và áp suất làm việc lớn nhất.
- Vật liệu phần tiếp xúc (inox 316L, Hastelloy, PTFE…) và kiểu kết nối quá trình (ren, mặt bích, clamp vi sinh).
- Tín hiệu ra, nguồn cấp, cấp bảo vệ IP.
- Chứng nhận phòng nổ (Ex) và SIL nếu là khu vực nguy hiểm hoặc mạch an toàn.