• HIGH TECH AP EURO INSTRUMENTS COMPANY LTD

Lưu lượng kế chênh áp dòng tầng hay MEMS?

Lưu lượng kế chênh áp dòng tầng hay MEMS?

Posted on by admin

lưu lượng kế chênh áp dòng chảy tầng – AP EURO

Khi cần đo hoặc điều khiển lưu lượng khối lượng khí, kỹ sư thường gặp hai công nghệ: lưu lượng kế kiểu nhiệt (MEMS) và lưu lượng kế chênh áp dòng chảy tầng. Cả hai đều cho ra lưu lượng khối lượng quy chuẩn, đều có phiên bản đo và phiên bản điều khiển, nhưng khác nhau rõ rệt về nguyên lý, khả năng đổi loại khí, tốc độ đáp ứng và yêu cầu khởi động. Bài viết so sánh hai công nghệ dựa trên các dòng CY211, CY221, CY231 và dòng MEMS MG của AP EURO, giúp bạn biết khi nào nên dùng loại nào.

Nguyên lý chênh áp dòng chảy tầng

Lưu lượng kế chênh áp dòng tầng được thiết kế theo định luật Hagen–Poiseuille. Bên trong có một phần tử dòng tầng gồm nhiều kênh rất hẹp, biến dòng chảy rối thành dòng tầng ổn định. Trong chế độ dòng tầng, độ chênh áp suất giữa hai đầu phần tử tỷ lệ gần như tuyến tính với lưu lượng thể tích và độ nhớt của khí. Cảm biến chênh áp đo độ chênh này; thiết bị đồng thời đo nhiệt độ và áp suất tuyệt đối để bù, từ đó tính trực tiếp lưu lượng khối lượng.

Vì phép đo dựa trên độ nhớt chứ không dựa trên nhiệt dung riêng, phương pháp này không có sai số do nhiệt dung riêng. Độ nhớt của các khí thông dụng đã được biết rõ, nên thiết bị có thể lưu sẵn thư viện nhiều loại khí và chuyển đổi bằng phần mềm. Ngoài ra, do không có phần tử gia nhiệt, thiết bị không cần thời gian khởi động nóng, và một thiết bị đo được đồng thời lưu lượng, áp suất, nhiệt độ.

Nguyên lý nhiệt MEMS

Lưu lượng kế kiểu nhiệt có phần tử gia nhiệt và cảm biến nhiệt độ; lưu lượng khối lượng được tính từ lượng nhiệt mà dòng khí mang đi (theo phương pháp chênh nhiệt độ không đổi hoặc công suất không đổi). Tín hiệu phụ thuộc vào nhiệt dung riêng và tính dẫn nhiệt của khí, nên khi đổi khí cần hệ số chuyển đổi hoặc hiệu chuẩn lại. Đổi lại, cấu tạo đơn giản, sụt áp nhỏ, giá thành cạnh tranh và tỷ lệ dải rộng (1:100 ở dòng MG). Thiết bị cần thời gian khởi động để ổn định nhiệt (ví dụ MG620 cần 3–4 phút).

Dòng chênh áp dòng tầng CY của AP EURO

CY211 / CY211FC – đa biến, 30 loại khí

Lưu lượng kế chênh áp dòng tầng CY211 (CY211 là lưu lượng kế, CY211FC là bộ điều khiển) có dải thấp 100 SCCM–30 SLM, dải trung 30–300 SLM, dải cao 500–3000 SLM. Độ chính xác ±1,0% F.S, độ lặp lại ±1,0% F.S, tỷ lệ 1:50 (2–100% F.S), thời gian đáp ứng 200 ms (điều chỉnh được), áp suất làm việc 1 MPa. Thiết bị tích hợp hệ số cho 30 loại khí, hiển thị đồng thời lưu lượng tức thời, lưu lượng tổng, áp suất và nhiệt độ; tín hiệu RS485/PROFIBUS, 0–5 VDC/4–20 mA, đầu nối DB15. Lưu ý: với CY211FC dải trên 1 L/min, van phải lắp thẳng đứng.

CY221 / CY221FC – ±0,5% F.S, màn hình cảm ứng, PID

Lưu lượng kế chênh áp dòng tầng độ chính xác cao CY221 có dải 2 SCCM – 3000 SLM, độ chính xác ±0,5% F.S, độ lặp lại ±0,2% F.S, tỷ lệ 1:100 cho lưu lượng kế và 1:50 cho van điều khiển. Thời gian đáp ứng <0,1 s (lưu lượng kế), <0,2 s (bộ điều khiển). Chênh áp vận hành 0,1–0,5 MPa, áp suất chịu tối đa 1 MPa, màn hình cảm ứng, PID tích hợp, RS232/RS485 Modbus, lắp nằm ngang. Ứng dụng tiêu biểu: chân không, phủ màng, năng lượng mặt trời, bán dẫn.

CY231 / CY231FC – gần 100 loại khí, USB Type-C và Bluetooth

Lưu lượng kế chênh áp dòng tầng CY231 dùng vi xử lý DSP, dải 2 SCCM – 3000 SLM, ±0,5% F.S, độ lặp lại ±0,2% F.S, thời gian đáp ứng 50 ms, chênh áp vận hành 0,05–0,5 MPa. Điểm nổi bật là chuyển đổi tự do gần 100 loại khí mà không cần gửi về nhà máy hiệu chuẩn lại, hỗ trợ USB Type-C, Bluetooth và truyền thông Modbus (RS232/RS485), ProfiBus, DeviceNet. Kết nối VCR, ferrule, khớp nhanh, đuôi chuột, mặt bích; vật liệu làm kín Viton, NBR, perfluoroelastomer, EPDM.

So sánh chênh áp dòng tầng và nhiệt MEMS

Tiêu chí Chênh áp dòng tầng (CY211/CY221/CY231) Nhiệt MEMS (dòng MG)
Đại lượng vật lý dùng để đo Chênh áp qua phần tử dòng tầng, bù P và T, dựa trên độ nhớt Nhiệt lượng dòng khí mang đi, dựa trên nhiệt dung riêng
Đổi loại khí Thư viện sẵn: 30 khí (CY211), gần 100 khí (CY231) Cần cài loại khí hoặc hệ số chuyển đổi; độ chính xác với khí khác không khí phụ thuộc hệ số
Độ chính xác (theo model) ±1,0% F.S (CY211); ±0,5% F.S (CY221, CY231) ±1,0% đến ±3,0% F.S tùy model (MG625 ±1,0%; MG610 ±1,5%; MG600, MG605 ±2,0%; AMS2106 ±3,0%)
Đáp ứng 50 ms (CY231); <0,1 s (CY221); 200 ms (CY211) ≤10 ms (MG605); 50 ms (MG620, MG625); 50–1000 ms (MG600, MG610)
Khởi động Không cần khởi động nóng Cần thời gian ổn định nhiệt (MG620, MG625: 3–4 phút)
Thông số đo kèm Lưu lượng, lưu lượng tổng, áp suất, nhiệt độ Lưu lượng, lưu lượng tổng (AMS2106 có thêm nhiệt độ)
Sụt áp, yêu cầu áp nguồn Cần chênh áp làm việc (0,05–0,5 MPa với CY231; 0,1–0,5 MPa với CY221) Sụt áp nhỏ, phù hợp lắp trên mạng khí nén hiện hữu
Chi phí Cao hơn, hướng đến phòng thí nghiệm, quy trình chính xác Cạnh tranh, phù hợp giám sát nhiều điểm

Khi nào dùng loại nào?

Nên chọn chênh áp dòng tầng khi

  • Đổi nhiều loại khí trên cùng thiết bị: phòng thí nghiệm, trung tâm kiểm định, sản xuất và pha trộn khí. Thư viện khí của CY231 giúp tránh sai số hệ số chuyển đổi.
  • Cần độ chính xác ±0,5% F.S và đáp ứng nhanh để điều khiển quá trình: phủ màng, bán dẫn, chân không.
  • Cần đo đa biến (lưu lượng, áp suất, nhiệt độ) bằng một thiết bị, giảm số thiết bị trên đường ống.
  • Quá trình bật/tắt thường xuyên, không chờ được thời gian khởi động.

Nên chọn nhiệt MEMS khi

  • Loại khí cố định (khí nén, nitơ, argon…) và cần giám sát nhiều điểm với chi phí hợp lý – xem bài https://apeuro.net/do-luu-luong-khi-nen-bang-luu-luong-ke-mems/.
  • Áp nguồn thấp, không cho phép sụt áp lớn, ví dụ cuối mạng khí nén.
  • Cần dải rộng 1:100 và thân gọn để tích hợp vào máy (MG605), hoặc cần chạy pin (AMS2106).
  • Khu vực có khí dễ cháy cần thiết kế phòng nổ (MG625).

Với các model MEMS, tham khảo lưu lượng kế MEMS lưu lượng nhỏ MG620, dòng nhỏ gọn MG605, AMS2106 dùng pin, MG625 phòng nổ, MG600 kinh tế và MG610 cấp bảo vệ cao.

Còn khí bẩn và khí ẩm thì sao?

Đây là điểm cần nói rõ: cả hai công nghệ đều được thiết kế cho khí sạch, khô. Phần tử dòng tầng gồm các kênh rất hẹp, bụi hoặc giọt lỏng có thể bám vào làm thay đổi đặc tính chênh áp; chip MEMS bị bám bẩn hoặc ẩm cũng làm thay đổi truyền nhiệt và gây trôi số đo. Với khí có bụi, hơi dầu, hơi nước ngưng tụ, cần xử lý khí trước (lọc, tách ẩm, sấy) hoặc chọn công nghệ đo khác phù hợp đường ống lớn, môi chất bẩn. Không nên chọn thiết bị chỉ dựa trên giả định “loại này chịu bẩn tốt hơn”.

Lưu ý lắp đặt và vận hành

  • Lắp lọc phía trước cho cả hai loại, đặc biệt với đường ống mới hoặc khí từ chai, bồn.
  • Hướng lắp: CY221, CY231 lắp nằm ngang; CY211FC dải trên 1 L/min cần lắp van thẳng đứng. Tuân thủ đúng hướng dẫn để tránh sai lệch điểm 0.
  • Đảm bảo chênh áp làm việc cho dòng CY ở khoảng quy định; nếu áp nguồn quá thấp, bộ điều khiển không đạt được điểm đặt.
  • Không vượt áp suất tối đa: dòng CY chịu tối đa 1 MPa; với dòng MG, kiểm tra giới hạn từng model (đa số ≤1,0 MPa, có tùy chọn cao hơn).
  • Chọn đúng loại khí trong menu sau mỗi lần đổi khí; với MEMS, kiểm tra hệ số chuyển đổi.
  • Kiểm tra rò rỉ mối nối, đặc biệt ở ứng dụng chân không và khí đắt tiền.
  • Nhiệt độ môi trường trong giới hạn (CY211: +10…+50 °C; CY221: 10…50 °C).

Câu hỏi thường gặp

Lưu lượng kế chênh áp dòng tầng có chính xác hơn MEMS không?

Trong danh mục AP EURO, CY221 và CY231 đạt ±0,5% F.S, cao hơn các lưu lượng kế MEMS dòng MG (±1,0% đến ±3,0% F.S). Lợi thế lớn hơn nằm ở khả năng giữ độ chính xác khi đổi khí nhờ thư viện khí.

CY211, CY221, CY231 có phiên bản điều khiển không?

Có: CY211FC, CY221FC, CY231FC là các phiên bản bộ điều khiển có van điều khiển tích hợp (CY211FC dùng van thường đóng). Để so sánh với các MFC kiểu nhiệt, xem bài https://apeuro.net/bo-dieu-khien-luu-luong-khoi-luong-khi-mfc-ung-dung/.

Tôi chỉ đo khí nén cho một máy, có cần dòng CY không?

Thường là không. Khí cố định, yêu cầu ±1,5–2% F.S thì lưu lượng kế MEMS như MG600 hoặc MG610 đã đáp ứng với chi phí thấp hơn và sụt áp nhỏ hơn.

Dòng CY có đo được hỗn hợp khí không?

CY231 cho chuyển đổi gần 100 loại khí; với hỗn hợp cụ thể, hãy gửi thành phần để AP EURO kiểm tra khả năng cấu hình.

Kết luận

Không có công nghệ “tốt nhất” cho mọi trường hợp. Chênh áp dòng tầng phù hợp khi đổi nhiều khí, cần độ chính xác và đáp ứng cao, không chờ khởi động; nhiệt MEMS phù hợp khi khí cố định, cần nhiều điểm đo, sụt áp thấp và chi phí hợp lý. Hãy cung cấp loại khí, dải lưu lượng, áp suất, yêu cầu độ chính xác và chuẩn truyền thông để được đề xuất chính xác.

Liên hệ AP EURO – Hotline/Zalo 0908 507 021 để được tư vấn chọn model và báo giá.

Sản phẩm AP EURO liên quan
0908 507 021 0908507021 @High-Tech-Ap-Euro-Instruments-Company-108708424159539