Hướng dẫn chọn cảm biến khí NH3 chi tiết

Amoniac (NH3) là một hóa chất công nghiệp thiết yếu nhưng cũng tiềm ẩn nhiều rủi ro về an toàn và sức khỏe nếu không được kiểm soát chặt chẽ nồng độ trong không khí. Từ các nhà máy hóa chất, hệ thống làm lạnh công nghiệp đến trang trại chăn nuôi, việc giám sát liên tục khí NH3 là yêu cầu bắt buộc. Lựa chọn đúng Cảm biến khí NH3 không chỉ đảm bảo tuân thủ các quy định an toàn mà còn giúp bảo vệ con người, tài sản và tối ưu hóa quy trình vận hành. Bài viết này sẽ cung cấp một hướng dẫn chi tiết, bao gồm các tiêu chí kỹ thuật quan trọng và quy trình từng bước để giúp bạn đưa ra quyết định lựa chọn cảm biến NH3 phù hợp nhất.

Cảm biến khí NH3 là gì?

Cảm biến khí NH3 là một thiết bị đo lường được chế tạo để phát hiện sự hiện diện và xác định nồng độ của khí Amoniac trong môi trường không khí. Nhiệm vụ chính của nó là chuyển đổi thông tin về nồng độ khí NH3 (thường đo bằng PPM – phần triệu, hoặc %LEL – % giới hạn nổ dưới) thành một tín hiệu điện có thể sử dụng được.

Tín hiệu này, thường là các chuẩn công nghiệp như 4-20mA, 0-10VDC, hoặc tín hiệu số RS485 (Modbus), được truyền đến các hệ thống điều khiển (PLC, SCADA, BMS) hoặc thiết bị cảnh báo (còi, đèn) để thực hiện việc giám sát, điều khiển tự động hoặc kích hoạt báo động khi cần thiết.

Xem thêm: Tổng quan về cảm biến khí NH3

Những tiêu chí khi chọn cảm biến khí NH3

Việc lựa chọn cảm biến NH3 đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng dựa trên nhiều yếu tố kỹ thuật để đảm bảo thiết bị hoạt động chính xác và đáng tin cậy trong môi trường cụ thể. Dưới đây là 8 tiêu chí cốt lõi cần xem xét:

Dải đo (Measurement Range) phù hợp với môi trường ứng dụng

Đây là yếu tố quan trọng hàng đầu. Mục đích giám sát sẽ quyết định dải đo cần thiết.

• Giám sát an toàn độc hại (Toxic Safety Monitoring): Tập trung vào việc phát hiện NH3 ở nồng độ thấp có thể gây hại cho sức khỏe con người. Dải đo phổ biến tính bằng PPM (phần triệu), ví dụ: 0-100 PPM, 0-200 PPM, 0-500 PPM. Các ngưỡng cảnh báo thường được đặt ở mức thấp (ví dụ: 25 PPM – TWA, 50 PPM – STEL).
• Giám sát nguy cơ cháy nổ (Combustible Gas Monitoring): Amoniac có thể cháy trong một dải nồng độ nhất định (khoảng 15-28% thể tích). Giám sát cháy nổ thường sử dụng đơn vị %LEL (Lower Explosive Limit – Giới hạn nổ dưới), với 100% LEL tương đương khoảng 15% thể tích NH3. Dải đo cho ứng dụng này thường là 0-100% LEL.
• Kiểm soát quy trình: Một số ứng dụng đặc thù (như hệ thống SCR) có thể yêu cầu dải đo PPM hẹp hơn với độ chính xác cao hoặc dải đo rất cao (% thể tích).

Việc chọn dải đo quá rộng sẽ làm giảm độ phân giải và độ nhạy ở mức nồng độ quan trọng. Chọn dải đo quá hẹp có thể khiến cảm biến bị bão hòa hoặc hư hỏng khi có sự cố rò rỉ lớn.

Loại cảm biến và nguyên lý đo (Sensor Technology)

Công nghệ cảm biến quyết định độ nhạy, độ chọn lọc, tuổi thọ và chi phí. Các công nghệ chính bao gồm:

• Điện hóa (Electrochemical): Phổ biến nhất cho việc đo NH3 ở dải PPM. Có độ nhạy cao, phản ứng nhanh, chi phí hợp lý. Tuy nhiên, tuổi thọ có giới hạn (1-3 năm), cần Oxy để hoạt động và yêu cầu hiệu chuẩn định kỳ (6 tháng/lần).
• Bán dẫn Oxit Kim loại (MOS – Metal Oxide Semiconductor): Chi phí rất thấp, tuổi thọ khá. Nhược điểm lớn là độ chọn lọc kém, dễ bị ảnh hưởng bởi các khí khác và độ ẩm, thường chỉ dùng để phát hiện rò rỉ định tính.
• Xúc tác (Catalytic Bead): Chuyên dùng để đo khí cháy ở dải %LEL. Chi phí thấp, cấu tạo đơn giản. Không đủ nhạy để đo PPM và có thể bị “ngộ độc”.
• Hồng ngoại (Infrared – NDIR/TDLAS): Độ chọn lọc cao, tuổi thọ rất dài, không cần Oxy, không bị ngộ độc. Tuy nhiên, chi phí đầu tư ban đầu thường cao hơn đáng kể so với điện hóa cho việc đo NH3.

Kiểu lắp đặt phù hợp (Mounting Type)

Vị trí và cách thức lắp đặt cảm biến phụ thuộc vào mục đích giám sát và đặc điểm không gian:

• Gắn tường/phòng (Wall/Room Mount): Lắp đặt cố định trên tường trong khu vực cần giám sát (phòng máy lạnh, phòng thí nghiệm, khu vực sản xuất). Cần đặt ở độ cao phù hợp (không quá cao vì NH3 nhẹ hơn không khí) và vị trí có khả năng phát hiện rò rỉ sớm.
• Gắn ống gió (Duct Mount): Có đầu dò (probe) đưa vào bên trong ống gió, thường dùng trong hệ thống thông gió trang trại hoặc công nghiệp để đo nồng độ NH3 trung bình trong luồng khí hồi hoặc khí thải.
• Cầm tay (Portable): Dùng cho việc kiểm tra đột xuất, đo kiểm tại các vị trí khác nhau hoặc trong không gian hạn chế.

Tín hiệu đầu ra hỗ trợ hệ thống điều khiển (Output Signal)

Tín hiệu đầu ra phải tương thích với hệ thống tiếp nhận (PLC, SCADA, BMS, bộ điều khiển báo cháy/gas…).

1. Analog (Tương tự):
   • 4-20mA: Chuẩn công nghiệp phổ biến nhất, chống nhiễu tốt, truyền xa, dễ dàng phát hiện lỗi đứt dây (tín hiệu < 4mA). Thường là loại 3 dây (cần cấp nguồn riêng).
   • 0-10VDC / 0-5VDC: Cũng khá phổ biến, đặc biệt trong các hệ thống điều khiển tòa nhà.
2. Digital (Số):
   • RS485 (Modbus RTU): Cho phép kết nối nhiều cảm biến trên cùng một đường truyền, tiết kiệm dây dẫn, truyền được nhiều thông tin (nồng độ, trạng thái lỗi, thông số cài đặt…).
3. Relay (Rơ le): Nhiều cảm biến hoặc đầu dò (detector head) có tích hợp sẵn các tiếp điểm relay (thường là SPDT) để kích hoạt trực tiếp các thiết bị cảnh báo tại chỗ (còi, đèn) hoặc ngắt thiết bị khi nồng độ NH3 vượt ngưỡng cài đặt (Alarm 1, Alarm 2).

Khả năng chống chịu môi trường khắc nghiệt

Môi trường lắp đặt cảm biến NH3 thường không lý tưởng (ẩm ướt, bụi bẩn, hóa chất).

• Cấp bảo vệ (IP Rating): Cần chọn cấp bảo vệ phù hợp. IP65 (chống bụi hoàn toàn, chống tia nước áp suất thấp) là yêu cầu tối thiểu cho hầu hết các ứng dụng công nghiệp và nông nghiệp. Các khu vực rửa trôi thường xuyên có thể cần IP66 hoặc IP67.
• Vật liệu vỏ: Vỏ cảm biến nên được làm từ vật liệu bền, chống ăn mòn (nhựa ABS, Polycarbonate, Nhôm sơn tĩnh điện, Thép không gỉ).
• Nhiệt độ và Độ ẩm hoạt động: Đảm bảo dải hoạt động của cảm biến phù hợp với điều kiện môi trường thực tế (ví dụ: kho lạnh có nhiệt độ thấp, chuồng trại có độ ẩm cao).
• Chống cháy nổ (Explosion Proof): Nếu lắp đặt trong khu vực nguy hiểm cháy nổ (Zone 1, Zone 2), cảm biến bắt buộc phải có chứng nhận chống cháy nổ (ATEX, IECEx).

Tính năng hiệu chuẩn và độ ổn định lâu dài

• Hiệu chuẩn (Calibration): Cảm biến điện hóa bắt buộc phải được hiệu chuẩn định kỳ (thường 6 tháng/lần) bằng khí chuẩn NH3 để đảm bảo độ chính xác. Cần xem xét quy trình hiệu chuẩn có đơn giản không, có thể thực hiện tại chỗ hay phải gửi về phòng lab.
• Tuổi thọ Cell cảm biến: Cell điện hóa có tuổi thọ giới hạn (1-3 năm). Cần kiểm tra chi phí và tính sẵn có của cell thay thế.
• Độ ổn định: Khả năng duy trì độ chính xác giữa các kỳ hiệu chuẩn. Cảm biến chất lượng tốt sẽ ít bị “trôi” (drift) tín hiệu hơn.
• Tự chẩn đoán: Một số cảm biến thông minh có khả năng tự phát hiện lỗi (ví dụ: cell hết hạn, lỗi mạch) và báo về hệ thống.

Chức năng cảnh báo thông minh

Nhiều cảm biến hoặc bộ điều khiển đi kèm cung cấp các tính năng cảnh báo hữu ích:

• Ngưỡng cảnh báo cài đặt được (Adjustable Alarm Setpoints): Cho phép cài đặt các mức cảnh báo khác nhau (ví dụ: Low Alarm ở 25 PPM, High Alarm ở 50 PPM).
• Tích hợp Relay/Còi/Đèn: Như đã đề cập, khả năng kích hoạt trực tiếp các thiết bị cảnh báo tại chỗ.
• Màn hình hiển thị LCD: Hiển thị trực tiếp nồng độ NH3 tại vị trí lắp đặt.

Tuân thủ tiêu chuẩn an toàn quốc tế

Đảm bảo cảm biến tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn và hiệu suất liên quan như:

• Tiêu chuẩn về điện: CE (Châu Âu), UL/CSA (Bắc Mỹ).
• Tiêu chuẩn hiệu suất: ISA, EN standards for gas detection.
• Tiêu chuẩn chống cháy nổ (nếu cần): ATEX, IECEx.
• Tiêu chuẩn an toàn chức năng (nếu cần): SIL (Safety Integrity Level) cho các hệ thống an toàn quan trọng.

Xem thêm: Ứng dụng cảm biến khí NH3 trong hệ thống chăn nuôi hiện đại

Hướng dẫn chi tiết các bước chọn cảm biến khí NH3

Dựa trên các tiêu chí trên, quy trình lựa chọn cảm biến NH3 có thể được thực hiện theo 7 bước sau:

Bước 1: Phân tích môi trường làm việc

Đầu tiên, cần đánh giá kỹ lưỡng điều kiện tại vị trí lắp đặt: nhiệt độ, độ ẩm, mức độ bụi bẩn, sự hiện diện của các hóa chất ăn mòn khác. Quan trọng nhất là xác định khu vực đó có được phân loại là nguy hiểm cháy nổ (Zone 0, 1, 2) hay không. Nếu có, việc chọn cảm biến có chứng nhận chống cháy nổ (ATEX/IECEx) phù hợp là yêu cầu bắt buộc.

Bước 2: Xác định dải đo NH3 cần thiết

Lựa chọn dải đo dựa trên mục đích chính của việc giám sát:

• An toàn sức khỏe (Toxic): Tập trung phát hiện nồng độ thấp gây hại. Dải đo phổ biến và phù hợp nhất là 0-100 PPM. Các dải như 0-200 PPM hoặc 0-500 PPM dùng cho khu vực nguy cơ cao hơn.
• An toàn cháy nổ (Combustible): Cần phát hiện trước giới hạn nổ dưới (LEL). Dải đo tiêu chuẩn là 0-100% LEL.

Bước 3: Chọn nguyên lý cảm biến phù hợp

Dựa trên dải đo và yêu cầu ứng dụng:

• Đo PPM: Ưu tiên hàng đầu là Cảm biến Điện hóa (Electrochemical) do cân bằng tốt giữa độ nhạy, chi phí và kích thước. Cần lưu ý tuổi thọ cell (1-3 năm) và yêu cầu hiệu chuẩn định kỳ (6 tháng).
• Đo %LEL: Chọn Cảm biến Xúc tác (Catalytic Bead) (chi phí thấp) hoặc Cảm biến Hồng ngoại (IR) (bền hơn, chính xác hơn, chi phí cao hơn).

Bước 4: Chọn loại đầu ra tín hiệu

Đảm bảo tín hiệu tương thích với hệ thống điều khiển hoặc cảnh báo của bạn:

• Công nghiệp (PLC/SCADA): Ưu tiên 4-20mA (chống nhiễu tốt, truyền xa) hoặc RS485 Modbus (kết nối nhiều thiết bị).
• BMS tòa nhà: 0-10VDC hoặc RS485 Modbus.
• Cảnh báo tại chỗ: Chọn loại có tích hợp Relay Output.

Bước 5: Xác định phương thức và vị trí lắp đặt

• Phương thức: Gắn cố định (tường/phòng hoặc ống gió) là phổ biến nhất cho giám sát liên tục.
• Vị trí: Do NH3 nhẹ hơn không khí, cảm biến cố định thường được lắp ở vị trí cao, gần các điểm có nguy cơ rò rỉ. Tránh các góc tù hoặc nơi luồng gió thổi trực tiếp.

Bước 6: Yêu cầu tiêu chuẩn độ bảo vệ và chứng nhận

• Độ bảo vệ: Tối thiểu IP65 cho môi trường công nghiệp, nông nghiệp để chống bụi và nước.
• Chứng nhận: Đảm bảo có chứng nhận CE. Nếu lắp trong khu vực nguy hiểm cháy nổ, bắt buộc phải có chứng nhận ATEX/IECEx phù hợp.

Bước 7: Kiểm tra chức năng cảnh báo, hiệu chuẩn và tích hợp

• Tích hợp: Đảm bảo việc kết nối và cấu hình cảm biến với hệ thống điều khiển hiện có là khả thi và thuận tiện.
• Cảnh báo: Xác định xem có cần màn hình LCD, đèn LED, còi báo tích hợp hay chỉ cần tín hiệu về trung tâm. Đảm bảo ngưỡng cảnh báo có thể cài đặt được.
• Hiệu chuẩn: Nắm rõ quy trình và tần suất hiệu chuẩn khuyến nghị (đặc biệt với cảm biến điện hóa). Xem xét chi phí thay thế cell cảm biến.

Mua cảm biến khí NH3 uy tín chính hãng ở đâu?

CÔNG TY TNHH TM&DV THIẾT BỊ ĐIỆN MẠNH TÙNG là đại lý ủy quyền SENSE (Thổ Nhĩ Kỳ) tại Việt Nam, cung cấp cảm biến khí NH3 uy tín, chính hãng. Tất cả sản phẩm đều đi kèm chứng nhận CO, CQ, giá cạnh tranh và hỗ trợ kỹ thuật từ đội ngũ hơn 10 năm kinh nghiệm. Liên hệ ngay để nhận báo giá và tư vấn miễn phí.

Lời kết

Việc lựa chọn cảm biến khí NH3 phù hợp là một bước quan trọng để đảm bảo an toàn, bảo vệ sức khỏe và tối ưu hóa hoạt động trong nhiều lĩnh vực. Bằng cách xem xét cẩn thận các tiêu chí về dải đo, công nghệ, tín hiệu, môi trường và các yêu cầu kỹ thuật khác theo hướng dẫn trên, bạn có thể đưa ra quyết định sáng suốt, đầu tư vào một giải pháp giám sát NH3 đáng tin cậy và hiệu quả lâu dài.

Xem thêm các bài viết liên quan:

Tổng quan về cảm biến áp suất: Nguyên lý và ứng dụng

Tổng quan về cảm biến áp suất gió

Tổng quan về cảm biến áp suất nước tĩnh

Tổng quan về cảm biến khí CO2

---

Cảm ơn quý khách đã truy cập vào website MTEE.VN. Kính chúc quý khách nhận được những thông tin hữu ích và có những trải nghiệm tuyệt vời trên trang.