เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลคืออะไร และทำงานอย่างไร?

สารบัญ

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลคืออะไร และทำงานอย่างไร?
เครื่องวัดอัตราการไหลของมวล: ทำงานอย่างไร?
เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลชนิดต่างๆ
เครื่องวัดอัตราการไหลของมวล Coriolis
เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลความร้อน
การใช้งานที่พบมากที่สุดสำหรับเครื่องวัดอัตราการไหลของมวล
มาตรวัดอัตราการไหลของมวล: มีข้อจำกัดอะไรบ้าง?
ปัญหาที่อาจเกิดขึ้นกับเครื่องวัดอัตราการไหลของมวล
ประวัติความเป็นมาของการวัดอัตราการไหลของมวล
การไหลของปริมาตรและการไหลของมวลเทียบกับการวัด
การใช้งานทั่วไปของการวัดอัตราการไหลของมวล

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลคืออะไร และทำงานอย่างไร?

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลคืออุปกรณ์ที่ใช้สำหรับวัดอัตราการไหลของมวลของของเหลวในท่ออย่างแม่นยำ อัตราการไหลของมวลจะวัดมวลต่อหน่วยเวลา ซึ่งแตกต่างจากอัตราการไหลเชิงปริมาตรซึ่งวัดปริมาตรต่อหน่วยเวลา
การวัดอัตราการไหลของมวลมีความจำเป็นสำหรับการสร้างสูตร การติดตามการใช้วัสดุ การออกใบแจ้งหนี้ และการโอนกรรมสิทธิ์ในอุตสาหกรรมต่างๆ เนื่องจากเป็นการวัดอัตราการไหลที่สำคัญที่สุดในโรงงานแปรรูป ความแม่นยำและความน่าเชื่อถือของการตรวจจับอัตราการไหลของมวลจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวล: ทำงานอย่างไร?

เทคโนโลยีการไหลสองแบบ ได้แก่ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบ Coriolis และ เครื่องวัดอัตราการไหลมวลความร้อน ถูกนำมาใช้เพื่อวัดอัตราการไหลของมวล เครื่องวัด Coriolis หรือที่เรียกอีกอย่างว่าเครื่องวัดอัตราการไหลแบบ Coriolis ใช้เอฟเฟกต์ Coriolis เพื่อกำหนดอัตราการไหลของมวล เมื่อของไหลไหลผ่านท่อและเกิดการเร่งความเร็วแบบ Coriolis อันเนื่องมาจากการหมุนที่ชัดเจนทางกล แรงเบี่ยงเบนที่เกิดจากเอฟเฟกต์เฉื่อยแบบ Coriolis จะขึ้นอยู่กับอัตราการไหลของมวลของไหล
เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลความร้อนสามารถวัดอัตราการไหลของมวลของของเหลวและก๊าซได้โดยตรงตามหลักการถ่ายเทความร้อนโดยใช้องค์ประกอบความร้อนและเซ็นเซอร์อุณหภูมิ

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลชนิดต่างๆ

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวล Coriolis

เมตรเหล่านี้เรียกว่าการเร่งความเร็วแบบโคริโอลิส เพื่อวัดการไหลและวัดอัตราการไหลของมวลโดยการตรวจจับโมเมนตัมเชิงมุมที่เกิดขึ้น
ผลกระทบเฉื่อยของ Coriolis ทำให้ท่อที่ไหลด้วยของเหลวเกิดการหมุนอย่างเห็นได้ชัด ส่งผลให้เกิดแรงเบี่ยงเบนที่แตกต่างกันไปตามอัตราการไหลของมวลของของเหลว

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลความร้อน

มาตรวัดอัตราการไหลของมวลความร้อนนั้นให้การวัดอัตราการไหลของมวลก๊าซและของเหลวโดยตรง มาตรวัดเหล่านี้สามารถทำงานได้โดยการให้ความร้อนแก่กระแสของเหลวและติดตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ หรือโดยการรักษาหัววัดให้คงอุณหภูมิและวัดพลังงานที่จำเป็น มาตรวัดอัตราการไหลของมวลความร้อนทั่วไปนั้นประกอบด้วยเซ็นเซอร์อุณหภูมิสองตัวและเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าที่วางอยู่ระหว่างเซ็นเซอร์ทั้งสอง โดยอาจเสียบไว้ในกระแสของเหลวหรือติดตั้งไว้ภายนอกท่อ

การใช้งานที่พบมากที่สุดสำหรับเครื่องวัดอัตราการไหลของมวล

สำหรับการวัดการไหลที่แม่นยำและเชื่อถือได้ในกระบวนการที่สำคัญ เช่น ปฏิกิริยาเคมีและการกำหนดสูตร เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลมักใช้ในโรงงานแปรรูป เครื่องวัดดังกล่าวช่วยในการติดตามและควบคุมการดำเนินงานที่เกี่ยวข้องกับมวล ตลอดจนในการกำหนดยอดคงเหลือของวัสดุ การเรียกเก็บเงิน และการโอนการดูแล

สำรวจการใช้งานต่างๆ ของเครื่องวัดอัตราการไหลของมวลแบบ Coriolis ในอุตสาหกรรมต่างๆ และในบริบททางวิทยาศาสตร์ เครื่องวัดอเนกประสงค์เหล่านี้สามารถวัดอัตราการไหลของมวล ความหนาแน่น อุณหภูมิ และความหนืดของสารที่กัดกร่อนและสารที่สะอาดได้อย่างแม่นยำ เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลแบบความร้อนยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการตรวจสอบและควบคุมกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับมวล เช่น ปฏิกิริยาเคมี

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลความร้อนมักใช้ในแอปพลิเคชันการไหลของก๊าซต่างๆ เช่น การวัดอากาศจากการเผาไหม้ในหม้อไอน้ำ ก๊าซเซมิคอนดักเตอร์ในอุตสาหกรรมเคมีและปิโตรเคมี และแม้แต่ในการวิจัยและพัฒนา นอกจากนี้ยังใช้ในโครมาโทกราฟีแก๊ส การทดสอบตัวกรองและการรั่วไหล และการตรวจจับไอและก๊าซที่อัดตัวได้ ประโยชน์หลักประการหนึ่งคือความสามารถในการวัดอัตราการไหลของก๊าซและความเร็วต่ำได้อย่างแม่นยำ แม้จะต่ำกว่า 25 ฟุตต่อนาที ซึ่งไม่สามารถทำได้ด้วยอุปกรณ์อื่น เมื่อใช้งานในโหมดความแตกต่างของอุณหภูมิคงที่ เครื่องวัดอัตราการไหลของความร้อนจะมีช่วงการวัดที่สูง ตั้งแต่ 10:1 ถึง 100:1

ในทางกลับกัน หากปริมาณความร้อนยังคงไม่เปลี่ยนแปลง การตรวจจับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเพียงเล็กน้อยจะกลายเป็นเรื่องท้าทาย และทั้งความแม่นยำและช่วงการวัดก็จะได้รับผลกระทบ ภายใต้สภาวะการไหลทั่วไป ความไม่แม่นยำในการวัดมักจะอยู่ในช่วงเต็มสเกล 1-2%

มาตรวัดอัตราการไหลของมวล: มีข้อจำกัดอะไรบ้าง?

มาตรวัดอัตราการไหลของมวลมีความสามารถและความแม่นยำที่หลากหลาย แต่ประสิทธิภาพของมาตรวัดยังจำกัดอยู่เนื่องจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่อาจเกิดขึ้นและข้อผิดพลาดระหว่างการอ่าน การคำนวณ และการปรับ ซึ่งอาจส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลง อุปกรณ์อาจเสียหาย และสุดท้ายอาจส่งผลให้ความแม่นยำลดลง

ปัญหาที่อาจเกิดขึ้นกับเครื่องวัดอัตราการไหลของมวล ได้แก่:

• • มาตรวัดอัตราการไหลของมวล Coriolis ทำงานได้ดีที่สุดที่ความเร็วการไหลสูง ซึ่งจะทำให้เกิดการลดแรงดันอย่างมีนัยสำคัญ
• • แม้ว่าราคาของมิเตอร์ Coriolis อาจจะสูงกว่ามิเตอร์วัดอัตราการไหลอื่นๆ แต่ไม่สามารถรองรับท่อขนาดใหญ่กว่าได้ โดยขนาดสูงสุดของมิเตอร์วัดอัตราการไหลมวล Coriolis ของ Silver Automation Instruments คือ 10 นิ้ว ไม่สามารถใหญ่กว่านี้ได้
• • มาตรวัดอัตราการไหลของมวลความร้อนอาจได้รับผลกระทบจากการควบแน่นของความชื้น (โดยเฉพาะในก๊าซอิ่มตัว) บนเครื่องตรวจจับอุณหภูมิ ซึ่งอาจทำให้เทอร์โมมิเตอร์อ่านค่าได้ไม่แม่นยำและอาจส่งผลให้เกิดการกัดกร่อนได้
• • โปรดทราบว่ามาตรวัดอัตราการไหลของมวลความร้อนอาจได้รับผลกระทบจากการเคลือบหรือการสะสมตัวของวัสดุบนเซ็นเซอร์ ซึ่งอาจขัดขวางการถ่ายเทความร้อนและส่งผลให้ค่าการอ่านบนมาตรวัดลดลง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องทำความสะอาดเป็นประจำหากก๊าซสกปรก
• โปรดทราบว่ามาตรวัดอัตราการไหลของมวลความร้อนอาจได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบของก๊าซ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนของความร้อนจำเพาะ คุณต้องกำหนดค่ามาตรวัดอัตราการไหลของมวลความร้อนตามการเปลี่ยนแปลงประเภทก๊าซ

ประวัติความเป็นมาของการวัดอัตราการไหลของมวล

• • ก่อนหน้านี้ การไหลของมวลโดยทั่วไปจะกำหนดโดยการรวมผลลัพธ์ของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรและเครื่องวัดความหนาแน่นเข้าด้วยกัน ความหนาแน่นจะถูกวัดโดยตรงหรือคำนวณโดยใช้ข้อมูลจากเครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิและความดันของกระบวนการ อย่างไรก็ตาม การวัดเหล่านี้มักไม่แม่นยำเนื่องจากความสัมพันธ์ที่ไม่แน่นอนระหว่างความดัน/อุณหภูมิของกระบวนการและความหนาแน่น นอกจากนี้ เซ็นเซอร์แต่ละตัวยังมีข้อผิดพลาดของตัวเอง และการคำนวณไม่รวดเร็วเพียงพอที่จะจับภาพการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันของการไหล
• 
  
• • การออกแบบมาตรวัดอัตราการไหลของมวลแบบแยกส่วนในระยะแรกใช้โมเมนตัมเชิงมุมในการทำงาน ใบพัดที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์จะเร่งความเร็วของของไหลให้มีความเร็วเชิงมุมคงที่ ซึ่งต้องใช้โมเมนตัมเชิงมุมมากขึ้นเพื่อให้มีความหนาแน่นสูงขึ้น จากนั้นกังหันแบบคงที่ที่ยึดด้วยสปริงจะถูกสัมผัสกับโมเมนตัมเชิงมุมนี้ที่ปลายใบพัด
• 
  
• แรงบิดขาออก (แรงบิดของสปริง) บ่งบอกถึงการไหลของมวล มิเตอร์เหล่านี้ทั้งหมดมีการออกแบบเชิงกลที่ซับซ้อน เดิมทีใช้วัดเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องบิน แต่บางส่วนยังคงใช้มาจนถึงปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการออกแบบที่ซับซ้อนและค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาสูง จึงค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยการออกแบบที่ทนทานกว่าและบำรุงรักษาน้อย
• 
  
• สามารถวัดอัตราการไหลของมวลรวมของสารละลายได้โดยการใช้เซ็นเซอร์ระดับที่แม่นยำร่วมกับเครื่องวัดความหนาแน่น หรือโดยใช้เครื่องส่งสัญญาณ d/p สองเครื่องที่ติดตั้งไว้ที่ส่วนล่างของถังเก็บบรรยากาศที่ระดับความสูงต่างกัน ในกรณีหลังนี้ เอาต์พุตของเซลล์ d/p ด้านบนจะเปลี่ยนแปลงไปตามระดับของถัง ในขณะที่เซลล์ด้านล่างจะวัดความหนาแน่นของวัสดุในระยะทางระดับความสูงคงที่ ความแตกต่างของแรงดันนี้จะกำหนดความหนาแน่นของวัสดุในถัง

การไหลของปริมาตรและการไหลของมวลเทียบกับการวัด

การวัดอัตราการไหลของมวลและการวัดอัตราการไหลของปริมาตรเป็นวิธีการที่สำคัญในการกำหนดอัตราการไหลในระบบ แนวคิดเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด แต่มีความแตกต่างกันอย่างชัดเจน การวัดอัตราการไหลของมวลมุ่งเน้นไปที่มวลของตัวกลางที่เคลื่อนที่ผ่านระบบในช่วงเวลาที่กำหนด โดยปกติวัดเป็นกรัมต่อวินาที หน่วยอัตราการไหลที่เราใช้ปกติคือ กก./ชม. กก./วินาที ตัน/ชม. บาร์เรล/นาที ปอนด์/ชม. เป็นต้น เครื่องวัดอัตราการไหลของโคริโอลิสและเครื่องวัดอัตราการไหลของมวลความร้อนสามารถวัดอัตราการไหลของมวลโดยตรงได้ อย่างไรก็ตาม เราสามารถรับผลอัตราการไหลของมวลโดยการวัดอัตราการไหลทางอ้อมได้ เช่น เครื่องวัดอัตราการไหลของกระแสน้ำวนที่มีเซ็นเซอร์อุณหภูมิและความดันเพื่อคำนวณอัตราการไหลของมวล

การวัดปริมาณการไหลเกี่ยวข้องกับการกำหนดว่ามวลใช้พื้นที่เท่าใดในระยะเวลาที่กำหนด โดยปกติจะวัดเป็นลิตรต่อวินาที ทั้งการวัดนี้และการวัดอื่นๆ จะใช้วัดความเร็วที่บางสิ่งไหลผ่านระบบ นอกจากนี้ การวัดเหล่านี้มักใช้ร่วมกับการวัดอื่นๆ เพื่อให้เข้าใจระบบทั้งหมดอย่างครอบคลุม หน่วยการไหลที่ใช้โดยทั่วไปคือ m3/h, L/M, GPM เป็นต้น
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรการใช้งานปกติ ได้แก่ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรเชิงบวก เครื่องวัดอัตราการไหลแบบกังหัน เครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้า เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิก และอื่นๆ

การใช้งานทั่วไปของการวัดอัตราการไหลของมวล