Một xưởng hàn robot muốn biết mỗi mối hàn tiêu tốn bao nhiêu khí bảo vệ argon. Một nhà máy thực phẩm cần kiểm soát lượng nitơ, CO₂ bơm vào khay đóng gói. Một lò đốt cần ghi nhận chính xác lượng khí đốt cấp cho mỗi mẻ nung. Điểm chung của các bài toán này: khí kỹ thuật có giá trị cao, cần đo theo khối lượng hoặc theo thể tích chuẩn, và mỗi loại khí có tính chất khác nhau. Bài viết giới thiệu cách dùng lưu lượng kế khối lượng khí kiểu nhiệt MEMS cho N₂, O₂, CO₂, argon và khí đốt, những điều cần biết về hệ số chuyển đổi khí, và cách chọn giữa MG620 và MG625 phòng nổ của AP EURO.
Vì sao nên đo khí kỹ thuật theo khối lượng?
Khí là môi chất nén được: cùng một lít khí nhưng ở áp suất, nhiệt độ khác nhau thì lượng khí thực (số mol, khối lượng) khác nhau. Nhà cung cấp khí công nghiệp tính tiền theo khối lượng hoặc thể tích quy chuẩn, còn quy trình công nghệ (hàn, đóng gói, đốt) phụ thuộc vào lượng khí thực đi vào. Vì vậy đo bằng rotameter hay đồng hồ thể tích mà không bù nhiệt độ – áp suất thường cho kết quả lệch, khó đối chiếu với hóa đơn.
Lưu lượng kế kiểu nhiệt đo lượng nhiệt mà dòng khí mang đi khỏi phần tử gia nhiệt để tính trực tiếp lưu lượng khối lượng. Kết quả hiển thị là lưu lượng quy về điều kiện chuẩn (các model AP EURO được hiệu chuẩn với không khí khô ở 20 °C, 101,325 kPa), không cần cảm biến áp suất, nhiệt độ đi kèm.
Hệ số chuyển đổi khí – điều bắt buộc phải hiểu
Lượng nhiệt mà dòng khí mang đi phụ thuộc vào nhiệt dung riêng và tính dẫn nhiệt của chính loại khí đó. Cùng một lưu lượng khối lượng, argon, CO₂ hay hydro sẽ tạo ra tín hiệu khác với không khí. Do đó:
- Thiết bị hiệu chuẩn bằng không khí khi dùng cho khí khác cần cài đúng loại khí hoặc nhập hệ số chuyển đổi giữa khí hiệu chuẩn và khí đo. Menu cài đặt của dòng MG610, chẳng hạn, có mục hệ số chuyển đổi, khối lượng riêng của khí (kg/m³) và cho phép hiển thị theo đơn vị khối lượng như g/min, kg/h.
- Dòng MG605 hỗ trợ chuyển nhanh giữa các loại khí đo; bộ điều khiển MG620FC cho chọn sẵn các khí: không khí, N₂, O₂, CH₄, Ar, CO₂, He, H₂, C₃H₈.
- Với hỗn hợp khí (ví dụ Ar + CO₂ dùng trong hàn MAG, N₂ + CO₂ trong đóng gói MAP), hệ số chuyển đổi phụ thuộc tỷ lệ pha trộn. Nếu tỷ lệ ổn định, có thể tính hệ số tương đương; nếu tỷ lệ thay đổi, sai số sẽ tăng. Tốt nhất là đo từng khí thành phần trước điểm pha trộn, hoặc đặt hàng hiệu chuẩn theo đúng hỗn hợp.
- Hệ số chuyển đổi là giá trị gần đúng. Khi cần độ chính xác cao cho khí khác không khí, nên yêu cầu hiệu chuẩn trực tiếp với khí thực tế khi đặt hàng.
Nếu ứng dụng phải đổi khí thường xuyên mà vẫn cần chính xác, công nghệ chênh áp dòng tầng có thư viện nhiều loại khí là phương án đáng cân nhắc – xem bài https://apeuro.net/luu-luong-ke-chenh-ap-dong-chay-tang-va-mems/.
Ứng dụng thực tế trong nhà máy Việt Nam
Hàn MIG/MAG, TIG và cắt laser
Khí bảo vệ argon, CO₂ hoặc hỗn hợp chiếm phần chi phí đáng kể ở xưởng kết cấu thép, sản xuất linh kiện ô tô, xe máy. Lắp lưu lượng kế trên đường cấp cho từng robot hàn giúp phát hiện đầu súng rò, cài lưu lượng quá cao, hoặc khí chảy tiếp khi robot đang dừng. Máy cắt laser dùng N₂ hoặc O₂ làm khí trợ cắt cũng có thể giám sát theo cách tương tự.
Đóng gói khí quyển biến đổi (MAP) và bảo quản thực phẩm
Nitơ và CO₂ được bơm vào bao bì để kéo dài thời hạn sử dụng. Đo lưu lượng từng khí giúp kiểm soát tỷ lệ, tính tiêu hao khí trên mỗi sản phẩm và phát hiện sớm khi máy đóng gói hoạt động bất thường.
Khí oxy và khí y tế trong hệ thống phân phối
Ở các hệ thống cấp oxy công nghiệp, hoặc khi cần theo dõi tiêu thụ khí trên đường ống phân phối, lưu lượng kế MEMS giúp ghi nhận lưu lượng tổng theo khu vực. Lưu ý: các thiết bị trong bài là thiết bị đo công nghiệp; ứng dụng trực tiếp trên người bệnh phải dùng thiết bị y tế được cấp phép theo quy định. Với oxy, cần yêu cầu đường khí được làm sạch dầu mỡ và kiểm tra vật liệu làm kín phù hợp.
Lò đốt, lò nung, đầu đốt khí
Khí thiên nhiên (metan) và LPG (propan) cấp cho đầu đốt, lò sấy, lò nhiệt luyện. Đo lưu lượng khí đốt giúp tính suất tiêu hao nhiên liệu trên mỗi tấn sản phẩm và tối ưu tỷ lệ gió – khí. Khu vực có khí cháy là khu vực có nguy cơ cháy nổ, cần ưu tiên thiết bị có thiết kế phòng nổ.
Hydro, heli trong phòng thí nghiệm và sản xuất
Hydro và heli có tính chất nhiệt rất khác không khí, nên càng cần cài đúng loại khí. Hydro là khí dễ cháy, cần lưu ý an toàn như với khí đốt.
MG620 – lưu lượng nhỏ, độ chính xác cao
Lưu lượng kế khối lượng khí MEMS lưu lượng nhỏ MG620 đo được không khí, nitơ, oxy, argon, metan, propan, CO₂, hydro, heli… với độ chính xác ±1,5% F.S (±1,0% F.S với lưu lượng ≤100 L), thời gian đáp ứng 50 ms, trôi điểm 0 ±20 mV. Thiết bị dùng nguồn DC24 V/100 mA, áp suất làm việc ≤1,0 MPa (tùy chọn 3,0 MPa), ngõ ra 4–20 mA + RS485 Modbus-RTU mặc định, hiển thị lưu lượng tức thời và lưu lượng tổng. Một điểm đáng chú ý là MG620 hiển thị được cả chiều thuận và chiều ngược, hữu ích ở đường khí có thể chảy ngược khi chuyển đổi nguồn cấp. Thời gian khởi động 3–4 phút.
MG625 – thiết kế phòng nổ cho khí dễ cháy
Lưu lượng kế khối lượng khí MEMS phòng nổ MG625 có kết cấu phòng nổ, phù hợp môi trường có khí dễ cháy nổ, đồng thời giữ chi phí hợp lý. Thông số chính: độ chính xác ±1,0% F.S, đáp ứng 50 ms, nguồn DC24 V/100 mA, áp suất ≤1,0 MPa (tùy chọn 2,0 MPa), kết nối mặc định ren trong G1/4, ngõ ra 4–20 mA + RS485. Bảng chọn mã tiêu chuẩn từ 0–0,02 L/min đến 0–5 L/min, phù hợp đo vi lưu lượng khí đốt, khí mẫu, khí trong hóa chất – dầu khí. Khi đặt hàng, hãy cung cấp yêu cầu phân vùng nguy hiểm của nhà máy để AP EURO xác nhận cấp phòng nổ và chứng nhận đi kèm.
So sánh và chọn model theo ứng dụng
| Ứng dụng | Khí | Model gợi ý | Lý do |
|---|---|---|---|
| Hàn robot, cắt laser | Ar, CO₂, N₂, O₂ | MG620; MG605 khi cần lắp gọn trong máy | Độ chính xác ±1,0% F.S ở dải ≤100 L; MG605 đáp ứng ≤10 ms, có ngõ ra PNP/NPN báo động |
| Đóng gói MAP | N₂, CO₂ | MG620 hoặc MG605 | Đo từng khí thành phần trước điểm trộn |
| Phân phối oxy, nitơ theo khu vực | O₂, N₂ | MG610 | ±1,5% F.S, dải tới 20–2000 L/min, 4–20 mA + RS485 |
| Khí đốt cấp đầu đốt nhỏ, khí mẫu | CH₄, C₃H₈, H₂ | MG625 | Thiết kế phòng nổ, ±1,0% F.S |
| Đường khí trơ áp cao | N₂, Ar | MG605U | Áp suất làm việc tới 3,0 MPa |
| Cần vừa đo vừa điều khiển lưu lượng | Khí sạch, khô | Bộ điều khiển MFC | Xem bài https://apeuro.net/bo-dieu-khien-luu-luong-khoi-luong-khi-mfc-ung-dung/ |
Trong bảng, dòng MG605 nhỏ gọn (MG605, MG605B, MG605U) và dòng MG610 cấp bảo vệ cao là các lựa chọn bổ sung khi cần kích thước gọn, áp cao hoặc dải lưu lượng lớn hơn.
Lưu ý lắp đặt và vận hành
- Cài đúng loại khí trước khi đưa vào vận hành và ghi rõ trên nhãn thiết bị để tránh nhầm khi luân chuyển.
- Khí phải sạch, khô. Lắp lọc phía trước nếu khí từ bình, bồn có thể kéo theo cặn. Với CO₂ lấy từ bồn lỏng, đảm bảo khí đã hóa hơi hoàn toàn và không còn quá lạnh khi vào thiết bị.
- Đoạn ống thẳng trước và sau thiết bị theo sơ đồ hướng dẫn; ưu tiên lắp van điều khiển ở phía sau lưu lượng kế.
- Thời gian khởi động: MG620, MG625 cần 3–4 phút để ổn định trước khi đọc số liệu.
- An toàn khí cháy và oxy: kiểm tra rò rỉ mối nối sau lắp đặt; với khu vực nguy hiểm, đấu dây theo yêu cầu phòng nổ, dùng ống luồn cáp và đầu nối phù hợp.
- Kiểm tra điểm 0 khi đường khí dừng, cài ngưỡng cắt tín hiệu nhỏ để tránh cộng dồn sai trong lưu lượng tổng.
Câu hỏi thường gặp
Lưu lượng kế hiệu chuẩn bằng không khí có đo argon được không?
Được, nhưng phải cài loại khí hoặc hệ số chuyển đổi tương ứng. Nếu yêu cầu độ chính xác cao, nên đặt hàng hiệu chuẩn trực tiếp với argon.
Có đo được hỗn hợp Ar/CO₂ không?
Có thể dùng hệ số tương đương khi tỷ lệ pha trộn cố định. Nếu tỷ lệ thay đổi theo chương trình hàn, nên đo từng khí riêng trước bộ trộn.
MG625 có dùng cho khí thiên nhiên được không?
MG625 đo được metan, propan, hydro và có thiết kế phòng nổ. Cần xác nhận dải lưu lượng, áp suất và cấp phòng nổ theo khu vực lắp đặt trước khi chọn mã.
Đơn vị hiển thị có đổi sang kg/h được không?
Tùy model. Ví dụ dòng MG610 cho chọn g/min, g/s, kg/min, kg/h, Nm³/h, NL/min… và nhập khối lượng riêng của khí để quy đổi.
Kết luận
Đo khí kỹ thuật bằng lưu lượng kế khối lượng kiểu nhiệt giúp kiểm soát chi phí khí, ổn định chất lượng hàn, đóng gói, đốt và đối chiếu được với nhà cung cấp khí. Chìa khóa là chọn đúng dải, cài đúng loại khí và dùng thiết bị phòng nổ ở khu vực có khí cháy. Với ứng dụng khí nén, tham khảo thêm bài https://apeuro.net/do-luu-luong-khi-nen-bang-luu-luong-ke-mems/.
Liên hệ AP EURO – Hotline/Zalo 0908 507 021 để được tư vấn chọn model và báo giá.
Sản phẩm AP EURO liên quan
- Lưu lượng kế khối lượng khí MEMS lưu lượng nhỏ, độ chính xác cao AP EURO, model MG620
- Lưu lượng kế khối lượng khí MEMS phòng nổ AP EURO, model MG625
- Lưu lượng kế khối lượng khí MEMS nhỏ gọn AP EURO, series MG605 / MG605B / MG605U
- Lưu lượng kế khối lượng khí MEMS cấp bảo vệ cao AP EURO, series MG610 / MG610S