Cảm biến đo mức nước thủy tĩnh | Chọn loại thả chìm hay lắp ren

Điểm quan trọng khi chọn cảm biến đo mức nước thủy tĩnh không phải chỉ là “đo được bao nhiêu mét”. Người dùng cần xác định loại thả chìm hay lắp ren, chiều cao cột nước thực tế, loại nước, độ sạch của môi chất, chiều dài cáp, vật liệu màng đo và tín hiệu cần đưa về PLC, bộ hiển thị hoặc hệ thống giám sát.

Nếu cần tìm hiểu sâu về công thức P = ρgh, cấu tạo và nguyên lý công nghệ, xem bài cảm biến thủy tĩnh là gì. Nội dung dưới đây tập trung vào câu hỏi thực tế hơn: đo mức nước nên chọn cảm biến thủy tĩnh nào, dải đo bao nhiêu và lắp như thế nào?

Để so sánh thủy tĩnh với radar, siêu âm và các công nghệ khác, xem tổng quan cảm biến đo mức.

Cảm biến đo mức nước thủy tĩnh dùng khi nào?

Cảm biến đo mức nước thủy tĩnh phù hợp với những vị trí có thể đặt đầu cảm biến tại hoặc gần đáy cột chất lỏng. Đây là lợi thế lớn ở giếng khoan, bể ngầm, hố thu và hồ chứa vì không nhất thiết phải xây dựng giá đỡ cảm biến phía trên mặt nước.

Các ứng dụng thường gặp gồm đo mức nước giếng, nước ngầm, bể nước sạch, bể nước ngầm, hồ chứa, nước sông, nước mưa, hố thu và bồn hở trong công nghiệp.

Thủy tĩnh cũng đáng cân nhắc tại những vị trí mặt nước có bọt hoặc điều kiện phía trên không thuận lợi cho cảm biến đo không tiếp xúc. Tuy nhiên, đầu dò phải tiếp xúc trực tiếp với môi chất nên vật liệu cảm biến, bùn cặn và khả năng bảo trì phải được xem xét ngay từ đầu.

Nếu chưa xác định nên dùng thủy tĩnh, radar, siêu âm hay điện dung, có thể xem Landing tổng cảm biến đo mức liên tục để chọn công nghệ trước khi đi sâu vào model.

Chọn nhanh theo giếng, bể, hồ hay bồn

Hai kiểu lắp cảm biến đo mức nước thủy tĩnh

Cảm biến thủy tĩnh dạng thả chìm

Đây là kiểu phổ biến nhất của cảm biến đo mức nước thủy tĩnh. Đầu dò được thả xuống gần đáy giếng, bể hoặc hồ và làm việc ngập liên tục trong nước.

Dinel HLM-25S sử dụng đầu dò inox Ø25 mm, phù hợp với nước sạch, nước mưa, nước uống và nước sông. Dải đo có thể lựa chọn trong khoảng 1–100 mH₂O.

Thông tin kỹ thuật chính thức có thể đối chiếu tại Dinel HLM-25S – thông tin từ hãng.

Khi cần đo cột nước lớn hơn, Dinel HLM-25N là phiên bản đáng đánh giá. Dinel công bố HLM-25N có đầu dò inox Ø25 mm, dải đo từ 1–200 m và tích hợp bảo vệ quá áp.

Xem tài liệu chính thức tại Dinel HLM-25N – thông tin từ hãng.

Với nước hơi đục hoặc có cặn, Dinel HLM-25C sử dụng phần tử đo ceramic và được Dinel định hướng cho nước sạch, nước hơi bẩn hoặc nước đục.

Thông số gốc có thể xem tại Dinel HLM-25C – thông tin từ hãng.

Cảm biến thủy tĩnh dạng lắp ren

Không phải bồn nào cũng cần treo một đầu dò bằng cáp. Nếu bồn có sẵn connection tại thành hoặc khu vực gần đáy, Dinel HLM-35 có thể được lắp trực tiếp bằng ren.

HLM-35 sử dụng cùng nguyên lý thủy tĩnh nhưng thân cảm biến được cố định vào thành bồn. Dinel công bố HLM-35 dành cho đo liên tục chất lỏng trong bồn không áp, vessel và đường ống, với dải cột nước tới 100 mH₂O.

Xem thông số kỹ thuật tại Dinel HLM-35 – thông tin từ hãng.

Cảm biến áp suất thủy tĩnh đo mức như thế nào?

Phần nguyên lý của cảm biến đo mức nước thủy tĩnh có thể hiểu ngắn gọn: áp suất tại vị trí đầu cảm biến phụ thuộc vào chiều cao cột chất lỏng phía trên.

P = ρ × g × h

Trong đó P là áp suất thủy tĩnh, ρ là khối lượng riêng của môi chất, g là gia tốc trọng trường và h là chiều cao cột chất lỏng.

Khi mực nước tăng, chiều cao h tăng và áp suất tại đầu dò tăng. Bộ điện tử bên trong cảm biến chuyển giá trị áp suất thành tín hiệu tuyến tính, thông thường là 4–20mA.

Ví dụ cảm biến được scale 0–10 m nước thì 4mA tương ứng 0 m, khoảng 12mA tương ứng 5 m và 20mA tương ứng 10 m.

Phần cấu tạo, công thức và nguyên lý chi tiết được tách riêng tại bài nguyên lý cảm biến thủy tĩnh để Landing này không bị trùng intent.

Cách chọn dải đo cảm biến thủy tĩnh 1 m, 5 m, 10 m, 20 m, 50 m, 100 m

Sai lầm phổ biến khi chọn cảm biến đo mức nước thủy tĩnh là lấy toàn bộ chiều sâu của giếng hoặc chiều dài cáp làm dải đo cảm biến.

Dải đo cần dựa chủ yếu trên chiều cao cột chất lỏng lớn nhất thực tế nằm phía trên đầu cảm biến.

Ví dụ một giếng sâu 60 m nhưng đầu cảm biến đặt ở độ sâu 55 m, trong khi mực nước cao nhất chỉ tạo cột nước khoảng 18 m phía trên đầu dò thì không có nghĩa phải đặt cảm biến dải 60 m.

Khối lượng riêng ảnh hưởng kết quả đo như thế nào?

Trong công thức thủy tĩnh có thành phần khối lượng riêng ρ. Do đó cùng một chiều cao chất lỏng nhưng nước, dầu hoặc dung dịch có tỷ trọng khác nhau sẽ tạo áp suất khác nhau.

Với nước sạch, việc quy đổi khá đơn giản. Nhưng nếu sử dụng cảm biến thủy tĩnh đo mức cho dầu hoặc dung dịch có tỷ trọng khác nước, cần xác định density hoặc specific gravity để scale chính xác.

Nếu ứng dụng thực tế là dầu DO, FO, diesel hoặc dầu công nghiệp, có thể tham khảo thêm bài cảm biến mức dầu để so sánh thủy tĩnh với radar, siêu âm và điện dung trước khi quyết định.

HLM-25S, HLM-25N, HLM-25C và HLM-35 khác nhau thế nào?

Có thể hiểu nhanh: HLM-25S, HLM-25N và HLM-25C dành cho bài toán thả đầu dò xuống nước, còn HLM-35 phù hợp khi cần lắp cố định bằng ren vào thành bồn.

Nên chọn màng inox 316L hay ceramic?

Không nên chọn vật liệu màng chỉ theo suy nghĩ inox tốt hơn ceramic hoặc ngược lại. Quan trọng hơn là điều kiện của môi chất.

Màng inox

HLM-25S và HLM-25N phù hợp với nhiều bài toán nước sạch, nước mưa, nước sinh hoạt và nước sông. Đầu dò nhỏ Ø25 mm cũng thuận tiện cho giếng và vị trí hẹp.

Màng ceramic

HLM-25C sử dụng cảm biến ceramic và được hãng định hướng cho nước sạch, nước hơi bẩn hoặc nước đục. Đây là lựa chọn nên đánh giá khi môi chất không còn hoàn toàn sạch.

Với hóa chất hoặc dung dịch đặc biệt, cần kiểm tra đồng thời vật liệu màng, thân, gioăng và cáp chứ không chỉ nhìn vào nguyên lý thủy tĩnh.

Cáp thông hơi và những lỗi lắp đặt thường gặp

Cảm biến thủy tĩnh dạng gauge cần tham chiếu áp suất khí quyển. Vì vậy cáp của cảm biến thả chìm thường có mao dẫn dùng để cân bằng áp suất giữa đầu cảm biến và khí quyển.

Đầu cáp phải được giữ khô nhưng không được bịt kín đường thông hơi. Nếu hơi ẩm hoặc nước lọt vào mao dẫn, kết quả đo có thể bị sai lệch.

Không đặt đầu dò trực tiếp trong bùn đáy

Đầu cảm biến nên nằm gần đáy nhưng không nên bị chôn trong bùn, cát, sỏi hoặc rác. Có thể treo đầu dò cao hơn đáy một khoảng phù hợp hoặc sử dụng giải pháp bảo vệ cơ khí khi môi trường có dòng chảy.

Không dùng cáp điện thông thường để nối phần mao dẫn

Không nên tự ý cắt hoặc nối cáp cảm biến thả chìm như cáp điện hai lõi thông thường. Việc nối sai có thể làm mất đường cân bằng áp suất hoặc tạo đường cho hơi ẩm đi vào cảm biến.

Đường tín hiệu ngoài trời nên đánh giá chống sét

Giếng, hồ chứa và trạm đo ngoài trời thường có đường cáp dài. Khi đó nên đánh giá thêm bộ chống sét tín hiệu 4-20mA để bảo vệ transmitter và card analog khỏi xung quá áp lan truyền trên đường tín hiệu.

Cảm biến thủy tĩnh 4-20mA kết nối PLC như thế nào?

Trong hệ thống công nghiệp, cảm biến thủy tĩnh 4-20mA là lựa chọn phổ biến khi cần truyền giá trị mức về tủ điều khiển.

Nguồn 24VDC → cảm biến thủy tĩnh → Analog Input PLC / bộ hiển thị / datalogger

PLC đọc dòng điện chứ không nhận trực tiếp đơn vị mét nước. Chương trình điều khiển sẽ scale tín hiệu 4–20mA về khoảng mức tương ứng.

Ví dụ cảm biến dải 0–20 m: 4mA được scale thành 0 m và 20mA thành 20 m. Từ giá trị mức liên tục này, hệ thống có thể hiển thị %, tạo cảnh báo HIGH/LOW hoặc điều khiển bơm.

Nếu cần tìm hiểu cách hoạt động, ưu điểm và cách kiểm tra loop, xem thêm bài tín hiệu 4-20mA là gì.

Cảm biến thủy tĩnh, radar hay siêu âm?

Không có một công nghệ đo mức tốt nhất cho mọi vị trí. Cảm biến đo mức nước thủy tĩnh có lợi thế ở giếng, hồ và bể sâu nhưng phải tiếp xúc với môi chất. Radar và siêu âm đo từ phía trên nên phù hợp khi muốn đo không tiếp xúc.

Để so sánh rộng hơn giữa các công nghệ, xem thêm các loại cảm biến đo mức liên tục 4-20mA.

Ứng dụng cảm biến đo mức nước thủy tĩnh

Đo mức nước giếng khoan

Giếng khoan là một trong những ứng dụng điển hình của cảm biến đo mức nước thủy tĩnh. Đầu dò Ø25 mm của dòng HLM-25 thuận tiện khi cần thả cảm biến xuống giếng có không gian hạn chế.

Đối với giếng có cột nước dưới 100 m có thể đánh giá Dinel HLM-25S; khi khoảng đo cần lớn hơn có thể chuyển sang Dinel HLM-25N.

Đo bể nước ngầm và hố thu

Với bể ngầm, việc bố trí radar hoặc siêu âm phía trên đôi khi khó khăn do không gian bảo trì hạn chế. Cảm biến thủy tĩnh thả chìm giúp đơn giản hóa phần cơ khí và có thể truyền trực tiếp tín hiệu 4–20mA về tủ điện.

Đo mức hồ chứa và hồ thủy điện

Hồ chứa có thể sử dụng radar, thủy tĩnh hoặc siêu âm tùy khoảng đo và vị trí có thể lắp cảm biến. Khi không thuận lợi xây dựng kết cấu trên cao nhưng có thể cố định đầu dò dưới nước, thủy tĩnh là phương án đáng đánh giá.

Xem phân tích riêng tại bài đo mức nước hồ chứa liên tục. Đây cũng là Application page nên liên kết ngược trở lại Landing thủy tĩnh này để tạo cụm nội dung hai chiều.

Đo mức nước thải

Nước thải cần đánh giá kỹ hơn nước sạch. Nếu môi chất hơi đục hoặc có cặn phù hợp, HLM-25C màng ceramic là một model nên so sánh. Nếu bùn, rác hoặc chất rắn quá nhiều, cần xem lại vị trí lắp hoặc cân nhắc phương pháp đo không tiếp xúc.

Thông tin cần cung cấp để chọn cảm biến thủy tĩnh

FAQ về cảm biến đo mức nước thủy tĩnh

Cảm biến đo mức nước thủy tĩnh đo được tối đa bao nhiêu mét?

Tùy model. HLM-25S và HLM-25C có dải tới 100 mH₂O, trong khi HLM-25N được Dinel công bố với dải đo tới 200 m.

Cảm biến thủy tĩnh có tín hiệu 4-20mA không?

Có. 4–20mA là tín hiệu phổ biến để truyền giá trị mức từ cảm biến thủy tĩnh về PLC, bộ hiển thị, datalogger hoặc hệ thống giám sát.

Giếng sâu 50 m có phải chọn cảm biến range 50 m?

Không nhất thiết. Cần xác định chiều cao cột nước lớn nhất phía trên đầu cảm biến. Chiều sâu của giếng, chiều dài cáp và dải đo cảm biến là ba thông số khác nhau.

Cảm biến thủy tĩnh có dùng cho bồn kín có áp suất không?

Không nên áp dụng trực tiếp như bồn hở nếu áp suất khí phía trên chất lỏng thay đổi. Áp suất này sẽ cộng vào áp suất thủy tĩnh và gây sai số. Trường hợp này cần đánh giá phương án đo khác phù hợp hơn.

HLM-25 và HLM-35 nên chọn loại nào?

Nếu cần thả cảm biến xuống giếng, hồ, bể hoặc hố thu thì ưu tiên HLM-25. Nếu bồn có sẵn kết nối ren gần đáy và muốn cảm biến được cố định tại thành bồn thì Dinel HLM-35 thuận tiện hơn.

Có thể tự cắt hoặc nối cáp cảm biến thả chìm không?

Không nên tự ý nối như cáp điện thông thường vì cáp cảm biến còn có đường mao dẫn cân bằng áp suất. Khi cần nối hoặc đưa cáp vào tủ điện phải chọn giải pháp không làm mất chức năng bù áp và không để hơi ẩm xâm nhập.

Chịu trách nhiệm nội dung:

Lê Quân Đạt – Kỹ sư Tự động hóa

Phụ trách biên soạn và kiểm tra nội dung kỹ thuật về cảm biến đo lường, xử lý tín hiệu và truyền dữ liệu trong công nghiệp.

• Điện thoại: 0886 088 496
• Email: datle.huphaco@gmail.com
• Website: Chuyendoitinhieu.vn