เครื่องวัดอัตราการไหลของน้ำแบบไม่รุกราน

การพัฒนาเครื่องวัดการไหลของน้ำแบบไม่รุกราน

เครื่องวัดอัตราการไหลของน้ำแบบไม่รุกรานใช้เทคโนโลยีการวัดอัตราการไหลด้วยคลื่นอัลตราโซนิค โดยหัววัดของเครื่องวัดอัตราการไหลมักเป็นแบบหนีบเข้ากับท่อส่งน้ำโดยไม่ต้องรบกวนท่อ เรามักเห็นเครื่องวัดอัตราการไหลแบบพกพา เครื่องวัดอัตราการไหลแบบมือถือ หรือเครื่องวัดอัตราการไหลแบบติดผนังที่มีเซ็นเซอร์วัดอัตราการไหลแบบไม่รุกรานเพื่อวัดอัตราการไหลของน้ำ

เทคโนโลยีเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิคเริ่มปรากฏในตลาดตั้งแต่ปี 1970 โดยในระยะแรกนั้นส่วนใหญ่ใช้หลักการพื้นฐานจาก... เครื่องวัดอัตราการไหลแบบดอปเปลอร์ อย่างไรก็ตาม ในช่วงแรก เทคโนโลยีเครื่องวัดการไหลของน้ำแบบไม่รุกรานถูกนำไปใช้ในงานที่ไม่เหมาะสมหลายอย่าง ส่งผลให้ผลการวัดไม่แม่นยำ หลายปีต่อมา มีการส่งเสริมการใช้งานที่ประสบความสำเร็จมากขึ้น และการวัดการไหลของน้ำด้วยคลื่นอัลตราโซนิคแบบไม่รุกรานก็ได้รับการยอมรับจากผู้ใช้มากขึ้นเรื่อยๆ ในขณะเดียวกัน ความสามารถของหน่วยประมวลผลอิเล็กทรอนิกส์ของเครื่องวัดการไหลแบบอัลตราโซนิคก็ได้รับการพัฒนาขึ้นในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา พร้อมกับการพัฒนาด้านเทคโนโลยีของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง การปรับปรุงเหล่านี้ไม่เพียงแต่ขยายขอบเขตการใช้งานของเครื่องวัดการไหลแบบดอปเปลอร์เท่านั้น แต่ยังทำให้เครื่องวัดการไหลแบบอัลตราโซนิคแบบส่งผ่านเวลาสามารถนำไปใช้ในงานต่างๆ ได้หลากหลายมากขึ้น และให้ความแม่นยำสูงขึ้น ส่งผลให้เทคโนโลยีเครื่องวัดการไหลแบบอัลตราโซนิคแบบไม่รุกรานถูกนำมาใช้มากขึ้น

นับตั้งแต่ปี 1990 บริษัทน้ำมันและก๊าซและสถานีสอบเทียบการไหลจำนวนมากได้สะสมข้อมูลภาคปฏิบัติจำนวนมาก ส่งผลให้มีการจัดทำรายงานการวิจัยฉบับแรกเกี่ยวกับการวัดก๊าซธรรมชาติด้วยเครื่องวัดการไหลแบบอัลตราโซนิคในปี 1996 ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของรายงาน AGA 9 ปี 1998 นับจากนั้นมา เครื่องวัดการไหลแบบอัลตราโซนิคได้รับการพัฒนาอย่างกว้างขวางในด้านการวัดก๊าซธรรมชาติ ในปี 2005 โดยอาศัยข้อมูลภาคปฏิบัติจำนวนมากเช่นกัน มาตรฐาน API 5.8 สำหรับการวัดไฮโดรคาร์บอนเหลวด้วยเครื่องวัดการไหลแบบอัลตราโซนิคสำหรับของเหลวได้รับการประกาศใช้อย่างเป็นทางการ ซึ่งส่งเสริมการประยุกต์ใช้เครื่องวัดการไหลแบบอัลตราโซนิคสำหรับของเหลวในอุตสาหกรรมปิโตรเลียมและผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมอย่างมีประสิทธิภาพ

ปัจจุบัน จำนวนการใช้งานเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิคทั่วโลกเพิ่มขึ้นมากกว่า 10% ต่อปี โดยจีนเป็นประเทศที่มีการเติบโตเร็วที่สุด และอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซเป็นอุตสาหกรรมที่มีการใช้งานมากที่สุด

หลักการทำงานของเครื่องวัดการไหลของน้ำแบบไม่รุกราน

ปัจจุบันเทคโนโลยีเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกมีอยู่ 2 ประเภทที่ใช้กันทั่วไปในท้องตลาด ได้แก่ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบใช้เวลาเดินทาง (Transit Time Flow Meter) และเครื่องวัดอัตราการไหลแบบดอปเปลอร์ (Doppler Flow Meter) แม้ว่าเครื่องวัดอัตราการไหลแบบไม่รบกวน (Non Intrusive Flow Meter) ที่ใช้วิธีใช้เวลาเดินทางจะถูกคิดค้นขึ้นภายหลัง แต่ก็มีการใช้งานอย่างแพร่หลายและให้ความแม่นยำสูงกว่าในการวัดน้ำ ในขณะที่เทคโนโลยีแบบดอปเปลอร์นั้นมีข้อจำกัดอยู่หลายประการ แต่ก็มีประโยชน์เฉพาะตัวในการวัดน้ำเสียหรือน้ำสกปรกเช่นกัน

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิคชนิดดอปเปลอร์ แบบไม่รุกราน

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบใช้เซ็นเซอร์วัดการไหลของน้ำแบบไม่รุกราน โดยวัดเวลาการผ่านของของเหลว

เดอะ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบเวลาผ่าน วิธีการนี้หมายถึงเทคนิคการหาความเร็วของน้ำในท่อโดยการวัดเวลาที่คลื่นอัลตราโซนิกเคลื่อนที่ไปมาระหว่างตัวส่งสัญญาณสองตัว ตัวส่งสัญญาณแต่ละตัวทำหน้าที่เป็นตัวส่งสัญญาณและตัวรับสัญญาณ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบใช้เวลาในการเดินทางส่วนใหญ่ใช้สำหรับน้ำสะอาด น้ำประปา น้ำบาดาล น้ำดับเพลิง ฯลฯ ไม่เหมาะสำหรับน้ำสกปรก น้ำเสีย หรือน้ำทิ้ง

ภายใต้เงื่อนไขที่น้ำเต็มท่อและอยู่นิ่ง เวลาในการเดินทางของคลื่นอัลตราโซนิกไปและกลับจากตัวแปลงสัญญาณจะเท่ากันในทางทฤษฎี เนื่องจากในของเหลวที่อยู่นิ่ง ความเร็วของคลื่นเสียงอัลตราโซนิกที่แพร่กระจายไปในทิศทางต่างๆ จะคงที่ หากน้ำไหลผ่านท่อ คลื่นอัลตราโซนิกจะเดินทางเร็วขึ้นในทิศทางตามกระแสน้ำมากกว่าทิศทางทวนกระแสน้ำ และความแตกต่างของเวลาทั้งสองจะแปรผันตรงกับความเร็วของน้ำในท่อ ทั้งเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกแบบช่องสัญญาณเดียวและหลายช่องสัญญาณสามารถใช้ในการวัดอัตราการไหลของน้ำได้ แต่เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกหลายช่องสัญญาณจะวัดได้แม่นยำกว่า เนื่องจากได้รับข้อมูลอัตราการไหลจากตำแหน่งต่างๆ ในโปรไฟล์ของน้ำ จึงใกล้เคียงกับสถานการณ์อัตราการไหลจริงมากกว่า ความเร็วการไหลคำนวณจากเวลาในการเดินทางในช่วงระยะทางคงที่และไม่ได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิของน้ำ ความดัน และองค์ประกอบของของเหลว

อัลตราโซนิก เครื่องวัดการไหลของน้ำ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิคมีความแม่นยำสูงมากในช่วงอัตราการไหลที่กว้างมากโดยไม่สูญเสียแรงดันในท่อ เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิคจึงมีประสิทธิภาพการทำงานที่เสถียรมากในฐานะเครื่องวัดอัตราการไหลแบบไม่รบกวน โดยทั่วไปแล้ว เครื่องวัดอัตราการไหลของน้ำแบบไม่รบกวนมีข้อดีหลักๆ ดังต่อไปนี้เมื่อเทียบกับเครื่องวัดอัตราการไหลประเภทอื่นๆ: เครื่องวัดอัตราการไหลที่ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่, เครื่องวัดอัตราการไหลแบบไม่สัมผัส, ไม่สูญเสียแรงดัน, อัตราส่วนการวัดที่กว้าง, การวัดแบบสองทิศทาง, ไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษาเป็นระยะ, งานประปาที่ง่ายสำหรับการติดตั้ง, มีเสถียรภาพและอายุการใช้งานยาวนาน

ไม่มีการสูญเสียแรงดัน ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบไม่สัมผัส มีช่วงอัตราการไหลกว้าง

เครื่องวัดอัตราการไหลของน้ำแบบอัลตราโซนิคชนิดหนีบ

ทรานสดิวเซอร์แบบหนีบ

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกทั้งแบบดอปเปลอร์และแบบส่งสัญญาณเวลาติดตั้งโดยการหนีบ สามารถใช้หนีบกับเครื่องวัดอัตราการไหลของน้ำได้ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบไม่เจาะผนังท่อจะไม่เจาะผนังท่อและหัววัดจะไม่สัมผัสกับน้ำ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบไม่เจาะผนังท่อนี้มีข้อดีในการวัดของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน แต่ความแม่นยำต่ำและไม่สามารถตอบสนองความต้องการความแม่นยำสูงได้

มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบหนีบมีข้อกำหนดเฉพาะสำหรับท่อติดตั้ง

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบหนีบต้องปฏิบัติตามขั้นตอนการใช้งานต่อไปนี้อย่างเคร่งครัด:
✅ วัสดุของท่อที่จะวัดต้องเหมาะสมสำหรับการส่งผ่านคลื่นเสียง
✅ พื้นผิวที่จะติดตั้งต้องสะอาดและปราศจากสิ่งสกปรก
✅หัววัดจะต้องถูกยึดติดทางเสียงกับด้านนอกของท่อ (โดยปกติจะใช้จาระบีหรืออีพ็อกซี่)
✅ผนังด้านในของท่อที่จะทำการวัดต้องปราศจากสารที่สามารถดูดซับคลื่นเสียงได้

ตัวอย่างเช่น ผู้ผลิตเครื่องวัดการไหลมีวิธีการติดตั้งแคลมป์วัดการไหลที่แตกต่างกันเพื่อกำหนดตำแหน่งของหัววัด ผู้ผลิตบางรายยึดชุดหัววัดเข้ากับผนังด้านนอกของท่อโดยใช้รางจัดแนว สายรัด โซ่เชื่อม หรือการติดตั้งแบบยึดกับพื้นผิวเพื่อยึดโมดูลทั้งหมดเข้ากับท่อ ความเร็วของเสียงที่คลื่นเสียงเดินทางนั้นถูกกำหนดโดยวัสดุที่มันผ่าน และมุมการหักเหที่เกิดขึ้นจะแตกต่างกันอย่างมาก เนื่องจากทั้งท่อและน้ำสามารถสร้างมุมการหักเหได้ จึงเป็นการยากมากที่จะกำหนดตำแหน่งของหัววัดได้อย่างแม่นยำ

นอกจากนี้ การวางตำแหน่งหัววัดที่ใช้ได้กับของเหลวชนิดหนึ่ง อาจใช้ไม่ได้กับของเหลวชนิดอื่น เนื่องจากมุมการหักเหของแสงเปลี่ยนแปลงไป
เมื่อวางตำแหน่งหัววัดได้อย่างแม่นยำแล้ว ต้องเชื่อมต่อหัววัดเข้ากับผนังท่อด้านนอกด้วยจาระบีหรืออีพ็อกซี่ พื้นผิวการเชื่อมต่อที่ไม่เรียบอาจทำให้หัววัดหลุดออกจากผนังท่อ ส่งผลต่อการส่งและรับสัญญาณระหว่างหัววัด สำหรับการใช้งานในการส่งมอบสินค้า เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกชนิดหนีบไม่มีความแม่นยำและเสถียรภาพที่จำเป็น

พื้นผิวข้อต่อที่ไม่เรียบอาจทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิคแบบหนีบลดลง

ข้อมูลจำเพาะของเครื่องวัดการไหลของน้ำแบบไม่รุกราน

• เครื่องวัดการไหลของน้ำแบบไม่รุกราน สามารถผลิตเป็นเครื่องวัดการไหลของน้ำแบบติดผนัง เครื่องวัดการไหลของน้ำแบบพกพา หรือเครื่องวัดการไหลของน้ำแบบมือถือได้
• เครื่องวัดอัตราการไหลแบบไม่รบกวน (Non Intrusive Flow Meter) สามารถวัดและบันทึกข้อมูลการไหลของน้ำทั้งทิศทางไปข้างหน้าและย้อนกลับได้
• ตัวส่งสัญญาณของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบไม่รุกรานมีโปรโตคอลการสื่อสารให้เลือกใช้หลากหลาย เช่น 4-20mA, พัลส์, รีเลย์, RS485, Modbus เครื่องวัดอัตราการไหลสามารถส่งข้อมูลไปยังพีซีหรือระบบคลาวด์ผ่านโปรโตคอลเหล่านี้เพื่อเชื่อมต่อเข้ากับอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ (IoT) โปรโตคอลการสื่อสารเหล่านี้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน

ต่อไปนี้เป็นข้อมูลทางเทคนิคเกี่ยวกับการตั้งค่า MODBUS RS485 ของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิคที่ไม่รุกราน: การตั้งค่า MODBUS RS485>

• เครื่องส่งสัญญาณวัดการไหลมีระบบบันทึกข้อมูลในตัวเพื่อบันทึกข้อมูลการวัดน้ำ และสามารถส่งออกข้อมูลไปยังคอมพิวเตอร์ได้ ข้อมูลการตรวจสอบท่อส่งน้ำสามารถส่งออกได้ในระหว่างการบำรุงรักษา ข้อมูลประกอบด้วย เวลา อัตราการไหลของน้ำ ปริมาณน้ำไหลรวม การไหลไปข้างหน้าและย้อนกลับ และสามารถตั้งค่าช่วงเวลาการวัดได้ ซึ่งเหมาะสำหรับงานตรวจสอบท่อส่งน้ำและงานตรวจสอบการไหลของน้ำ
• วิธีการติดตั้งหัววัดการไหลแบบไม่รุกรานด้วยคลื่นอัลตราโซนิคมีหลายวิธี เช่น การใช้โซ่เชื่อมต่อ รางจัดแนว หรือสายรัด เครื่องวัดการไหลแบบไม่สัมผัสช่วยลดการสูญเสียแรงดันได้เป็นศูนย์

• เครื่องวัดการไหลของน้ำแบบไม่เจาะท่อใช้หัววัดแบบหนีบ จึงไม่ทำให้ท่อน้ำเสียหายและจะไม่ทำให้เกิดการรั่วไหลของท่อน้ำ
• ขนาดท่อน้ำตั้งแต่ DN32 ถึง DN2000 ขนาดที่ต้องการโดยทั่วไปคือ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบไม่เจาะท่อขนาด 1 นิ้ว, เซ็นเซอร์วัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิคขนาด 2”, 3”, 4”, DN100, 6” และเครื่องวัดอัตราการไหลแบบหนีบขนาด 8”, 10”, 12” หรือ DN300
• ช่วงความเร็วของน้ำ: ±0.01 ม./วินาที ถึง ±12.0 ม./วินาที

เราได้แนบวิดีโอวิธีการติดตั้งเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิคที่ไม่ต้องเจาะผนังไว้ด้วย >>