เครื่องวัดอัตราการไหลของอากาศแบบวอร์เท็กซ์

วิธีที่เครื่องวัดกระแสลมหมุนวนอ่านค่าการไหลของอากาศอัด

หลักการทำงานคือกระแสลมวนคาร์มัน (Karman vortex street) โดยมีวัตถุทึบวางขวางท่อ อากาศที่ไหลผ่านจะทำให้เกิดกระแสลมวนสลับกันไปมาทั้งสองด้าน และความถี่ในการเกิดกระแสลมวนจะแปรผันตรงกับความเร็วของการไหล เซ็นเซอร์แบบเพียโซอิเล็กทริกหรือแบบคาปาซิทีฟจะตรวจจับแรงดันพัลส์จากกระแสลมวนแต่ละอันและแปลงเป็นชุดพัลส์ดิจิทัล

หลักการทำงานของเครื่องวัดการไหลแบบกระแสน้ำวน

ในทางเดินของอากาศไม่มีใบพัด ไม่มีชุดเฟือง และไม่มีแบริ่ง นั่นคือเหตุผลหลักที่โรงงานเลือกใช้โรตามิเตอร์แบบหมุนวนแทนแบบกังหันหรือแบบกลไกสำหรับอากาศอัด มิเตอร์เทอร์ไบน์ ความแม่นยำจะลดลงเมื่อตลับลูกปืนสึกหรอ และการสึกหรอนั้นเกิดขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไป ดังนั้นผู้ใช้งานอาจใช้งานมิเตอร์ไปได้นานหลายเดือนโดยที่ค่าที่ได้ค่อยๆ ลดลงอย่างเงียบๆ เซ็นเซอร์แบบหมุนวนจะทำงานหรือไม่ทำงานเท่านั้น ซึ่งทำให้การค้นหาข้อผิดพลาดทำได้รวดเร็วยิ่งขึ้น

เนื่องจากสัญญาณเป็นความถี่ ไม่ใช่แอมพลิจูด เครื่องวัดกระแสน้ำวนจึงค่อนข้างทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าและความยาวสายเคเบิล ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการติดตั้งในโรงคอมเพรสเซอร์ที่ตัวส่งสัญญาณมักอยู่ห่างจากห้องควบคุม 30 ถึง 80 เมตร

เหตุใดการชดเชยอุณหภูมิและความดันจึงมีความสำคัญ

เครื่องวัดอัตราการไหลของอากาศแบบ Vortex พร้อมระบบชดเชยอุณหภูมิและความดัน

อากาศสามารถบีอัดได้ อากาศหนึ่งลูกบาศก์เมตรที่ความดัน 7 บาร์และอุณหภูมิ 40°C จะมีมวลแตกต่างจากอากาศหนึ่งลูกบาศก์เมตรที่ความดัน 3 บาร์และอุณหภูมิ 15°C อย่างมาก แม้ว่าค่าปริมาตรที่แสดงบนตัวมิเตอร์จะดูเหมือนกันก็ตาม มิเตอร์วัดการไหลแบบไม่มีการปรับชดเชยจะรายงานค่าการไหลเชิงปริมาตรจริงตามสภาวะในสายการผลิต ซึ่งไม่เป็นประโยชน์สำหรับการเรียกเก็บเงิน การตรวจสอบพลังงาน หรือการตรวจจับการรั่วไหล เนื่องจากค่าที่ได้จะเปลี่ยนแปลงทุกครั้งที่คอมเพรสเซอร์ทำงาน

STLU-G ผสานรวมเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ Pt100 และเซ็นเซอร์วัดความดันเข้าไว้ในตัวมิเตอร์ วงจรอิเล็กทรอนิกส์ภายในจะทำการแก้ไขค่าการอัดตัวแบบเรียลไทม์ และแสดงผลอัตราการไหลมาตรฐานในหน่วย Nm³/h หรือ SCFM พร้อมกับความดันใช้งานจริง (bar หรือ psi) และอุณหภูมิ (°C หรือ °F) บนจอแสดงผล เราได้ติดตั้งอุปกรณ์นี้ในสถานีคอมเพรสเซอร์แห่งหนึ่งในประเทศไทยเมื่อปีที่แล้ว ซึ่งโรงงานมีคอมเพรสเซอร์สามตัวที่ตั้งค่าความดันแตกต่างกัน และการอ่านค่าที่ได้รับการชดเชยแล้วเป็นวิธีเดียวที่จะได้ตัวเลขอัตราการไหลที่ผู้จัดการด้านพลังงานเข้าใจได้

ข้อจำกัดประการหนึ่งที่ควรกล่าวอย่างชัดเจนคือ การชดเชยจะแก้ไขความผันผวนของความดันและอุณหภูมิภายในช่วงที่กำหนดของเซ็นเซอร์เท่านั้น แต่จะไม่แก้ไขปัญหาที่เกิดจากมิเตอร์ที่มีขนาดไม่เหมาะสม หากท่อส่วนใหญ่มีความเร็วต่ำกว่าความเร็วต่ำสุดที่ตรวจจับได้ การชดเชยใดๆ ก็ไม่สามารถแก้ไขปัญหานั้นได้ การเลือกขนาดมิเตอร์จึงต้องมาก่อน

ตัวเลือกการส่งออกและการสื่อสาร

STLU-G มาพร้อมกับเอาต์พุตอะนาล็อก 4 ถึง 20 mA และเอาต์พุตพัลส์เป็นมาตรฐาน จึงสามารถใช้งานร่วมกับระบบ PLC หรือ DCS ที่มีอยู่แล้วได้โดยไม่ต้องแปลงโปรโตคอล HART ก็มีให้ใช้งานบนวงจร 4 ถึง 20 mA เดียวกัน สำหรับโรงงานที่ใช้งานอุปกรณ์พกพา HART สำหรับการสอบเทียบและการวินิจฉัยอยู่แล้ว

สำหรับการเชื่อมต่อแบบดิจิทัล เราสนับสนุน Modbus RS485 RTU เราไม่รองรับ Modbus TCP/IP ในผลิตภัณฑ์กลุ่มนี้ ดังนั้นหากข้อกำหนดของโครงการระบุให้ใช้ Modbus ผ่าน Ethernet ลูกค้าจะต้องใช้เกตเวย์แยกต่างหาก

ข้อกำหนด STLU-G สำหรับการใช้งานในระบบอัดอากาศ

พืชใช้มิเตอร์นี้ที่ไหนบ้าง

อากาศอัดเป็นหนึ่งในสาธารณูปโภคที่มีราคาสูงที่สุดต่อหน่วยพลังงานที่ส่งมอบในโรงงานทั่วไป ดังนั้นการติดตั้งมิเตอร์วัดอากาศอัดจึงมักจะคุ้มค่าในระยะยาว โดยจะตรวจจับการรั่วไหลและจัดสรรต้นทุนตามแต่ละแผนก มากกว่าที่จะเกิดจากความผิดพลาดครั้งใหญ่เพียงครั้งเดียว

การตรวจสอบสถานีคอมเพรสเซอร์

ติดตั้งต่อจากถังรับน้ำทันที เครื่องวัดอัตราการไหลของอากาศอัด เครื่องมือนี้ติดตามความต้องการอากาศทั้งหมดของโรงงานเทียบกับกำลังการผลิตของคอมเพรสเซอร์ โรงงานตัดเย็บเสื้อผ้าแห่งหนึ่งในเวียดนามที่เราเคยร่วมงานด้วยได้ใช้เครื่องมือนี้ในการตรวจจับวาล์วตรวจสอบในถังรับอากาศที่ทำงานผิดปกติและทำให้สูญเสียอากาศที่ผลิตได้ประมาณ 8% ในช่วงข้ามคืน ซึ่งโรงงานเพิ่งสังเกตเห็นเมื่อเส้นแนวโน้มแสดงให้เห็นถึงการไหลที่คงที่โดยไม่มีการผลิตใดๆ เกิดขึ้น

การวัดปริมาณย่อยของแต่ละแผนก

โรงงานขนาดใหญ่จะแบ่งการจ่ายอากาศตามแผนก (เช่น สายพ่นสี บรรจุภัณฑ์ ห้องเครื่องมือ) และติดตั้งมิเตอร์วัดปริมาณอากาศแบบหมุนวน (vortex meter) ขนาด DN50 หรือ DN80 ไว้ในแต่ละส่วน วิธีนี้พบได้ทั่วไปในโรงงานประกอบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ในมาเลเซียและอินโดนีเซีย ซึ่งฝ่ายบริหารต้องการคิดค่าใช้จ่ายภายในตามปริมาณการใช้อากาศจริง แทนที่จะคิดตามพื้นที่ใช้สอย

การตรวจสอบการรั่วไหลและสายการผลิตเครื่องมือลม

หน่วยวัดปริมาณการไหลแบบพกพาหรือติดตั้งถาวรขนาด DN25 ถึง DN40 บนสายการผลิตเครื่องมือจะวัดปริมาณการใช้น้ำพื้นฐานในระหว่างการหยุดทำงาน หากสายส่งยังคงแสดงการไหลแม้จะถอดเครื่องมือทุกชิ้นออกแล้ว ตัวเลขการไหลนั้นคืออัตราการรั่วไหล และจะช่วยให้ฝ่ายซ่อมบำรุงทราบตัวเลขค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซม แทนที่จะเป็นการบ่นแบบคลุมเครือเกี่ยวกับชั่วโมงการทำงานของคอมเพรสเซอร์

อากาศใช้งานในโรงงานอุตสาหกรรม

โรงงานปิโตรเคมีและโรงงานผลิตน้ำจืดในตะวันออกกลางมักระบุให้ใช้เครื่องวัดกระแสน้ำวนในท่อส่งอากาศสำหรับเครื่องมือวัด เนื่องจากรุ่นที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน ATEX สามารถรับมือกับการจำแนกประเภทพื้นที่อันตรายได้ และการไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวทำให้ระยะเวลาการบำรุงรักษาระหว่างการหยุดซ่อมบำรุงยาวนานขึ้น

ในกรณีที่เครื่องวัดกระแสน้ำวนไม่เหมาะสม

เครื่องวัดกระแสน้ำวนต้องการความเร็วขั้นต่ำที่แท้จริงเพื่อทำให้เกิดกระแสน้ำวนที่เสถียร โดยทั่วไปอยู่ที่ 2 ถึง 3 เมตร/วินาที ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของก๊าซและขนาดท่อ หากต่ำกว่านั้น สัญญาณจะเกิดความคลาดเคลื่อนและค่าที่อ่านได้จะไม่น่าเชื่อถือ สำหรับท่อที่มีช่วงการเปลี่ยนถ่ายกว้าง ส่วนใหญ่ทำงานใกล้ศูนย์โดยมีจุดสูงสุดเป็นครั้งคราว เครื่องวัดมวลความร้อน เช่น SRK-100 หรือ SRK-DL ของเรา จะอ่านค่าการไหลที่ต่ำกว่าได้อย่างน่าเชื่อถือกว่า เนื่องจากไม่ขึ้นอยู่กับเกณฑ์การเกิดกระแสน้ำวน

การไหลแบบเป็นจังหวะเป็นข้อจำกัดอีกประการหนึ่ง คอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบที่ไม่มีปริมาตรถังรับอากาศที่เพียงพอ อาจทำให้เกิดการไหลแบบเป็นจังหวะมากพอที่จะทำให้เซ็นเซอร์ตรวจจับกระแสน้ำวนทำงานผิดพลาดได้ โดยปกติแล้ว เราแนะนำให้เลือกขนาดถังรับอากาศให้เหมาะสม หรือเพิ่มอุปกรณ์ลดการไหลแบบเป็นจังหวะ แทนที่จะพยายามกรองการไหลแบบเป็นจังหวะออกด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ เพราะการกรองแบบอิเล็กทรอนิกส์กับการไหลแบบเป็นจังหวะที่รวดเร็ว มักจะกรองการเปลี่ยนแปลงการไหลที่แท้จริงที่คุณต้องการเห็นออกไปด้วย

ตัวอย่างกรณีศึกษา: การปรับปรุงสถานีอัดอากาศในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้

เครื่องวัดอัตราการไหลของอากาศแบบ Vortex สำหรับคอมเพรสเซอร์

โรงงานฉีดขึ้นรูปพลาสติกแห่งหนึ่งในเวียดนามใช้คอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ 3 ตัวต่อกับท่อส่งหลักโดยไม่มีการวัดปริมาณการใช้ไฟฟ้าใดๆ นอกเหนือจากตัวนับชั่วโมงการทำงานของคอมเพรสเซอร์ ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานเพิ่มสูงขึ้นติดต่อกันเป็นเวลาสองปีโดยไม่มีคำอธิบายที่ชัดเจน เราจึงจัดหาคอมเพรสเซอร์ DN100 STLU-G ที่มีระบบชดเชยแรงดันและอุณหภูมิให้กับท่อส่งหลัก และคอมเพรสเซอร์ DN50 อีก 2 ตัวให้กับท่อส่งสาขาขนาดใหญ่ที่สุดสองท่อของโรงฉีดขึ้นรูป

ภายในเดือนแรก ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าห้องหล่อขึ้นรูปห้องหนึ่งใช้ปริมาณอากาศต่อกะมากกว่าอีกห้องถึง 35% ทั้งๆ ที่ใช้เครื่องจักรที่มีขนาดใกล้เคียงกัน นั่นทำให้ฝ่ายซ่อมบำรุงพบว่าข้อต่อแบบปลดเร็วที่อยู่ด้านหลังเครื่องจักรเครื่องหนึ่งแตก ซึ่งไม่มีใครตรวจสอบเพราะไม่มีเสียงฟู่ดังออกมา ทางโรงงานประเมินว่าการประหยัดค่าใช้จ่ายประจำปีจากการซ่อมแซมเพียงครั้งเดียวนี้สูงกว่าราคาของมิเตอร์ทั้งสามตัวมาก

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบกระแสน้ำวนสำหรับอากาศอัดมีความแม่นยำระดับใด

โดยทั่วไปแล้ว มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบหมุนวนที่มีขนาดและการติดตั้งที่เหมาะสม จะมีค่าความคลาดเคลื่อน ±1% ในการใช้งานกับก๊าซ และมีความแม่นยำในการวัดซ้ำ ±0.2% ความแม่นยำจะลดลงหากความเร็วการไหลใกล้เคียงกับเกณฑ์ต่ำสุดที่ตรวจจับได้ ดังนั้น การเลือกขนาดของมิเตอร์ให้เหมาะสมกับช่วงการไหลจริงจึงมีความสำคัญมากกว่าตัวเลขในเอกสารข้อมูลจำเพาะ

มิเตอร์ตัวเดียวสามารถบอกได้ทั้งอัตราการไหล ความดัน และอุณหภูมิได้หรือไม่?

ใช่แล้ว STLU-G ผสานรวมการตรวจวัดอุณหภูมิและความดันเข้ากับเซ็นเซอร์กระแสน้ำวน ดังนั้นตัวส่งสัญญาณจึงแสดงค่าการไหลมาตรฐานที่ชดเชยแล้ว พร้อมกับค่าความดันและอุณหภูมิแบบเรียลไทม์บนหน้าจอเดียวกัน และผ่านวงจร 4-20 mA/HART หรือ Modbus RS485 เดียวกัน

ความเร็วการไหลขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับการทำงานของเครื่องวัดกระแสน้ำวนคือเท่าใด?

โดยทั่วไปแล้ว อัตราการไหลจะอยู่ที่ประมาณ 2 ถึง 3 เมตร/วินาที สำหรับการใช้งานกับอากาศอัดส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม ตัวเลขที่แน่นอนขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของก๊าซ ขนาดท่อ และการออกแบบตัวท่อ หากต่ำกว่าเกณฑ์นี้ ควรลดขนาดท่อลงไปอีกขนาด หรือพิจารณาใช้มิเตอร์วัดมวลความร้อนแทน

จำเป็นต้องต่อท่อตรงก่อนและหลังมิเตอร์หรือไม่?

ใช่ครับ วางแผนใช้ท่อตรงยาว 20D ก่อนถึงมิเตอร์ และ 5D หลังมิเตอร์เป็นจุดเริ่มต้น ข้อศอก ข้อต่อสามทาง วาล์ว หรือตัวลดขนาดที่อยู่ใกล้มิเตอร์จะทำให้รูปแบบการไหลผิดเพี้ยนไป และจะแสดงเป็นข้อผิดพลาดในการวัด ไม่ใช่ความผิดปกติของมิเตอร์

สำหรับการวัดอัตราการไหลแบบ Vortex หรือ Thermal Mass Flow Meter ควรเลือกแบบใดดี?

Vortex เหมาะสำหรับช่วงอัตราการไหลปานกลางถึงสูงที่มีความเร็วค่อนข้างคงที่ และให้ทั้งแรงดันและอุณหภูมิในอุปกรณ์เดียวกัน มวลความร้อน เช่น SRK-100 หรือ SRK-DL ของเรา สามารถจัดการกับ... การไหลของอากาศต่ำ และช่วงการลดลงที่กว้างกว่าจะดีกว่า เพราะไม่จำเป็นต้องมีความเร็วในการหลุดออกขั้นต่ำ ในสายส่งที่มีช่วงการไหลแคบๆ กระแสน้ำวนมักจะเป็นตัวเลือกที่ประหยัดกว่า ในขณะที่ในสายส่งที่มีการเปลี่ยนแปลงจากเกือบศูนย์ไปจนถึงความต้องการสูงสุด มวลความร้อนจะอ่านค่าต่ำสุดได้อย่างน่าเชื่อถือกว่า

ขอใบเสนอราคา

โปรดส่งข้อมูลต่อไปนี้ไปที่ sales@silverinstruments.com แล้วเราจะติดต่อกลับพร้อมแนะนำรุ่นและราคาภายในหนึ่งวันทำการ:

ขนาดท่อ (DN หรือนิ้ว) และตารางท่อ

แรงดันใช้งาน (บาร์ หรือ ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) และอุณหภูมิ (องศาเซลเซียส หรือ องศาฟาเรนไฮต์)

ช่วงอัตราการไหล ค่าต่ำสุดและสูงสุด ในหน่วย Nm³/h หรือ SCFM

ต้องการเอาต์พุต: 4-20 mA, HART, พัลส์ หรือ Modbus RS485 RTU

การจำแนกประเภทพื้นที่ หากสถานที่ติดตั้งอยู่ในเขตอันตราย

หากคุณต้องการวัดปริมาณอากาศอัดในสถานที่ทำงานเพียงบางส่วน โปรดดูผลิตภัณฑ์เครื่องวัดการไหลแบบหมุนวนของเราสำหรับงานไอน้ำและของเหลว