เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลอากาศอัด

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลอากาศอัดคืออะไร?

เครื่องวัดอัตราการไหลมวลของอากาศอัด (Compressed air mass flowmeter) โดยพื้นฐานแล้วคือเครื่องมือที่วัด "ปริมาณอากาศที่ไหลผ่านท่อเป็นกิโลกรัม" โดยตรง ด้วยหน่วยอัตราการไหล เช่น กิโลกรัม/ชั่วโมง (kg/hr) หรือตัน/ชั่วโมง (t/h) ซึ่งแตกต่างจากเครื่องวัดอัตราการไหลแบบกระแสน้ำวน (vortex flow meter) หรือเครื่องวัดอัตราการไหลแบบรู (orifice flow meter) แบบดั้งเดิม ที่วัด "อัตราการไหลเชิงปริมาตร" (m³/h) ซึ่งมีความผันแปรสูงในระบบอากาศอัด เนื่องจากปริมาตรของอากาศอัดเปลี่ยนแปลงอย่างมากตามความดันและอุณหภูมิ แต่ปริมาณมวลยังคงที่ ตัวอย่างเช่น ปริมาณ "ลูกบาศก์เมตร (m³)" ที่อุปกรณ์เดียวกันใช้ภายใต้ความดันที่ต่างกันอาจแตกต่างกันหลายเท่า แต่ปริมาณ "กิโลกรัม (kg)" ซึ่งเป็นอัตราการไหลมวลนั้นโดยพื้นฐานแล้วจะคงที่ ดังนั้น ในสถานการณ์ที่ความดันผันผวนเป็นเรื่องปกติในระบบอากาศอัด การวัดด้วยอัตราการไหลมวลจึงสะท้อนถึงการใช้พลังงานและการใช้งานจริงได้อย่างแท้จริง

ทำไมการวัดปริมาณการไหลของอากาศอัดของฉันจึงไม่แม่นยำเสมอ?

สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดที่ทำให้การวัดระบบอัดอากาศไม่แม่นยำมีดังนี้ ประการแรก คือ ความผันผวนของความดันและอุณหภูมิ หลายสถานที่ติดตั้งเฉพาะมาตรวัดความดันที่ทางออกของมาตรวัดการไหล โดยไม่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงความดันต้นทาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบที่มีคอมเพรสเซอร์อากาศหลายตัวเชื่อมต่อแบบขนานหรือมีการโหลดและยกเลิกการโหลดบ่อยครั้ง ผลกระทบจากอุณหภูมิก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน เนื่องจากค่าที่อ่านได้จากท่อภายในและภายนอกอาคารอาจแตกต่างกันมากกว่า 10% ระหว่างฤดูร้อนและฤดูหนาว

ต่อไปคือปัญหาการไหลปั่นป่วนในท่อส่ง ปัญหาที่พบได้บ่อยที่สุดในสถานที่ก่อสร้างคือการติดตั้งเครื่องวัดการไหลของอากาศอัดทันทีหลังข้อต่อ วาล์ว หรือตัวลดขนาด หลังจากผ่านส่วนประกอบเหล่านี้ อากาศจะเกิดการหมุนวนอย่างรุนแรง ทำให้ต้องใช้ท่อตรงที่มีความยาวเพียงพอ (โดยปกติแล้วต้องมีความยาวมากกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อต้นทาง 10 เท่า และมากกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อปลายทาง 5 เท่า) เพื่อให้การไหลเป็นไปอย่างราบรื่น โรงงานหลายแห่งติดตั้งเซ็นเซอร์วัดการไหลของอากาศภายในระยะไม่กี่เมตรจากทางออกของเครื่องอัดอากาศเพื่อประหยัดเวลา แต่ค่าที่วัดได้จะเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว
นอกจากนี้ ยังมีน้ำควบแน่นและละอองน้ำมัน อากาศอัดย่อมมีน้ำมันและน้ำปะปนอยู่ด้วย และหากสิ่งสกปรกเหล่านี้เกาะติดกับเซ็นเซอร์ โดยเฉพาะหัววัดของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบใช้ความร้อน จะส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อคุณสมบัติการระบายความร้อน ทำให้ค่าที่อ่านได้คลาดเคลื่อนหรืออาจเกิดความเสียหายได้ หลายสถานที่ติดตั้งตัวกรองเฉพาะในท่อหลักเท่านั้น โดยละเลยการกรองขั้นที่สองก่อนถึงท่อสาขาหรืออุปกรณ์ต่างๆ

วิธีเลือกเครื่องวัดอัตราการไหลของมวลอากาศอัดที่เหมาะสม?

ช่วงอัตราการไหลของอากาศอัดและขนาดท่อ อุณหภูมิและความดันในการทำงาน

ขั้นแรก การเลือกเซ็นเซอร์ต้องระบุขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางท่อและช่วงอัตราการไหล ช่วงอัตราการไหลควรระบุค่าสามค่า ได้แก่ ค่าต่ำสุด ค่าทั่วไป และค่าสูงสุด โดยเฉพาะค่าอัตราการไหลต่ำสุด เนื่องจากเซ็นเซอร์วัดการไหลของอากาศอัดหลายตัวมีความแม่นยำลดลงอย่างมากที่อัตราการไหลต่ำ ประการที่สอง ควรพิจารณาแรงดันและอุณหภูมิในการทำงาน ไม่ใช่แค่ค่าทั่วไป แต่ควรพิจารณาสภาวะการทำงานที่รุนแรงด้วย

คุณภาพอากาศมักถูกมองข้ามไป

เพื่อให้เข้าใจจุดน้ำค้างและปริมาณน้ำมันในระบบได้ชัดเจนยิ่งขึ้น เครื่องวัดอัตราการไหลส่วนใหญ่สามารถรองรับอากาศที่ต่ำกว่ามาตรฐาน ISO 8573-1 ระดับ 2 (จุดน้ำค้าง -40 °C ปริมาณน้ำมัน ≤ 0.1 มก./ลบ.ม.) ได้ หากอากาศมีความชื้นหรือมีน้ำมันมากกว่านี้ จำเป็นต้องเลือกเซ็นเซอร์วัดอัตราการไหลของอากาศที่มีการออกแบบป้องกันมลพิษ

ระบบอัดอากาศดิจิทัลที่มีเอาต์พุตแบบอนาล็อกหรือการสื่อสารแบบดิจิทัล

สัญญาณเอาต์พุตจะถูกกำหนดตามระบบควบคุม: เอาต์พุตอะนาล็อก 4-20mA เป็นรูปแบบที่ใช้งานได้หลากหลายที่สุด, Modbus RTU เหมาะสำหรับการรับข้อมูล และ HART สะดวกสำหรับการดีบักในสถานที่ ความแม่นยำไม่จำเป็นต้องถูกไล่ตามอย่างไม่ลืมหูลืมตา - สำหรับการตรวจสอบการใช้พลังงาน ความสามารถในการทำซ้ำได้ ± 1.5% มักจะใช้งานได้จริงมากกว่าความแม่นยำ ± 1%

เครื่องวัดอัตราการไหลเชิงความร้อนสำหรับวัดอัตราการไหลของมวลอากาศอัด

เครื่องวัดอัตราการไหลมวลความร้อนสำหรับอากาศอัด

หลักการ

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลแบบใช้ความร้อนเหมาะอย่างยิ่งสำหรับอากาศอัด เนื่องจากสามารถวัดอัตราการไหลของมวลได้โดยตรง หลักการนั้นง่ายมาก คือ มีเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิสองตัวบนหัววัด ตัวหนึ่งถูกทำให้ร้อน และอีกตัวหนึ่งตรวจจับอุณหภูมิของอากาศที่ไหลผ่าน เมื่ออากาศไหลผ่าน มันจะดึงความร้อนออกไป และยิ่งอัตราการไหลมากเท่าไร การระบายความร้อนก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น สามารถคำนวณอัตราการไหลของมวลได้โดยการเปลี่ยนกำลังความร้อน

ข้อดี

ข้อดีที่สำคัญที่สุดคือ ไม่จำเป็นต้องชดเชยแรงดันและอุณหภูมิ (ในกรณีที่แรงดันค่อนข้างคงที่) และมีความไวสูงมากต่ออัตราการไหลต่ำ อัตราส่วนการลดทอนสามารถสูงถึง 100:1 สามารถตรวจจับความเร็วลมเบาๆ ที่ 0.1 เมตรต่อวินาที ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับการตรวจจับการรั่วไหล อย่างไรก็ตาม มันค่อนข้างบอบบาง – กลัวน้ำ น้ำมัน และฝุ่น หากคุณภาพอากาศไม่ดี หัววัดอาจสกปรกได้ง่ายและจำเป็นต้องทำความสะอาดหรือเปลี่ยนใหม่เป็นประจำ นอกจากนี้ยังมีข้อกำหนดในการติดตั้งสูงและมีข้อผิดพลาดมากหากความยาวของท่อตรงไม่เพียงพอ

อากาศชนิดใดที่เหมาะสมสำหรับเครื่องวัดอัตราการไหลมวลความร้อน

ดังนั้น เครื่องวัดอัตราการไหลแบบมวลความร้อนจึงเหมาะสำหรับระบบอากาศอัดที่แห้ง สะอาด และมีความดันคงที่ เช่น แหล่งอากาศสะอาดในโรงงานอิเล็กทรอนิกส์และโรงงานยา แต่ไม่เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่ชื้นและมีน้ำมันปนอยู่มาก รวมถึงมีการเปลี่ยนแปลงความดันอย่างรุนแรง เช่น สถานีอัดอากาศเก่าหรือระบบหล่อลื่นด้วยน้ำมัน

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบกระแสน้ำวนพร้อมระบบชดเชยอุณหภูมิและความดัน เป็นวิธีการที่ใช้งานได้จริงในการวัดมวลอากาศอัด

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบหมุนวน พร้อมระบบชดเชยอุณหภูมิและความดัน

หลักการ

หลักการของมันคือ "กระแสน้ำวนเชิงตัวเลข" - เมื่อกระแสลมไหลผ่านรอบหัววัด จะเกิดลำกระแสน้ำวนขึ้น และความถี่จะเป็นสัดส่วนกับความเร็วของกระแสลม แต่สิ่งที่วัดได้คืออัตราการไหลเชิงปริมาตรภายใต้สภาวะการทำงาน ในขณะที่ปริมาตรของอากาศอัดจะเปลี่ยนแปลงอย่างมากตามความดันและอุณหภูมิ ดังนั้น หัวใจสำคัญจึงอยู่ที่การชดเชย: เซ็นเซอร์วัดการไหลแบบกระแสน้ำวนจำเป็นต้องรวบรวมสัญญาณความดันและอุณหภูมิแบบเรียลไทม์ แปลงอัตราการไหลขณะทำงานให้เป็นอัตราการไหลมาตรฐาน (Nm³/h) หรืออัตราการไหลของมวล (kg/h) และข้อมูลจึงจะมีความหมาย

ข้อดี

ข้อดีนั้นชัดเจน: เมื่อเทียบกับเครื่องวัดอัตราการไหลแบบมวลความร้อนแล้ว เครื่องวัดชนิดนี้ทนทานต่อสิ่งสกปรกได้ดีกว่าและไวต่อละอองน้ำมันและน้ำควบแน่นในอากาศอัดน้อยกว่า ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่ มีเสถียรภาพและทนทาน และมีประสิทธิภาพด้านต้นทุนที่โดดเด่นในอัตราการไหลปานกลางถึงสูง

ข้อเสีย

ข้อเสียก็ชัดเจนเช่นกัน คือ กลัวอัตราการไหลต่ำ ความแม่นยำมักจะลดลงหรืออาจวัดไม่ได้เลยเมื่ออัตราการไหลต่ำกว่า 2-3 เมตร/วินาที ทำให้ตรวจจับรอยรั่วเล็กๆ ได้ยาก นอกจากนี้ยังกลัวการสั่นสะเทือนของท่อ หากความถี่ของการสั่นสะเทือนใกล้เคียงกับความถี่ของกระแสน้ำวน จะทำให้เกิดการรบกวน

ดังนั้น จึงเหมาะสำหรับการติดตั้งในท่อหลักที่มีแรงดันคงที่และอัตราการไหลปานกลางถึงสูง เช่น ที่ทางออกของสถานีอัดอากาศและท่อหลักของโรงงาน เพื่อการคำนวณพลังงานรวมที่เชื่อถือได้ โดยให้ข้อมูลที่สมดุล เสถียร และเปรียบเทียบได้ ทำให้เป็นทางเลือกที่ประหยัดสำหรับการวัดระบบ

เครื่องวัดอัตราการไหลมวลแบบเสียบเข้า หรือแบบติดตั้งในท่อ?

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลอากาศอัดแบบติดตั้งในท่อหรือแบบเสียบ?

โดยหลักแล้ว การวัดอัตราการไหลแบบนี้จะเน้นไปที่การตรวจสอบขนาดท่อและงบประมาณ ต้นทุนการติดตั้งเครื่องวัดอัตราการไหลแบบใช้ลมเป่าต่ำ และไม่จำเป็นต้องหยุดการผลิตหรือตัดท่อ สามารถติดตั้งได้ภายในสองชั่วโมงโดยทีมงานเพียงทีมเดียว ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการปรับปรุงท่อขนาดใหญ่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง DN80 ขึ้นไป แต่ความแม่นยำของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบใช้ลมเป่าโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ ± 2% และได้รับผลกระทบอย่างมากจากการกระจายความเร็วการไหล ข่าวดีก็คือ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบใช้ความร้อนชนิดติดตั้งในท่อและเครื่องวัดอัตราการไหลแบบใช้ความร้อนชนิดติดตั้งในท่อมีความแม่นยำเท่ากัน

เครื่องวัดการไหลแบบอินไลน์มีความแม่นยำสูงกว่า (สูงสุดถึง ± 1%) และมีความเสถียรดี แต่มีราคาแพง ติดตั้งยาก และต้องตัดท่อ เหมาะสำหรับโครงการใหม่หรือโอกาสที่ต้องการความแม่นยำในการวัดสูงเมื่อติดตั้งเครื่องวัดการไหลแบบกระแสน้ำวน (เช่น การชำระบัญชีทางการค้า) หลักการง่ายๆ คือ สำหรับท่อขนาด DN200 หรือต่ำกว่า ควรใช้แบบต่อท่อ ในขณะที่สำหรับท่อขนาด DN300 หรือสูงกว่า แบบเสียบปลั๊กจะมีประสิทธิภาพด้านต้นทุนสูงกว่า

จะทำอย่างไรหากท่อตรงไม่เพียงพอสำหรับการวัดอัตราการไหลของมวลอากาศอัด?

หากหน้างานมีท่อตรงไม่เพียงพอ (เช่น พื้นที่จำกัดในห้องคอมพิวเตอร์) มีทางเลือกแก้ไขหลายประการ: ประการแรก ติดตั้งอุปกรณ์ปรับทิศทางท่อเพื่อกระจายกระแสน้ำวนและลดความต้องการท่อตรงจาก 10D เหลือ 5D ประการที่สอง ย้ายเครื่องวัดการไหลไปไว้ด้านล่างของท่อมากขึ้น แม้ว่าจะใช้ท่อหลายสิบเมตร การอ่านค่าก็จะมีความเสถียรมากขึ้น

หน่วยวัดการไหลของอากาศอัด

การแปลงหน่วยเป็นเรื่องที่ทำให้สับสนได้ง่ายที่สุด Nm³/h คืออัตราการไหลมาตรฐาน (0 °C, 1 บรรยากาศ) m³/h คืออัตราการไหลขณะใช้งาน (ที่อุณหภูมิและความดันจริง) และ SCFM คือหน่วยลูกบาศก์ฟุตมาตรฐานของอเมริกาต่อนาที (21 °C, 1 บรรยากาศ) สัญญาเกี่ยวกับอากาศอัดมักจะกำหนดเป็น Nm³/h แต่เครื่องวัดอัตราการไหลจะแสดงค่าเป็น kg/h หรือ m³/h จริง ซึ่งจำเป็นต้องแปลงค่าตามความดันและอุณหภูมิแบบเรียลไทม์ วิธีที่น่าเชื่อถือคือให้เครื่องวัดอัตราการไหลแสดงค่า Nm³/h โดยตรงพร้อมการชดเชยเพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดในการคำนวณในภายหลัง

ท้ายที่สุดแล้ว การวัดอัตราการไหลของมวลอากาศอัดไม่ใช่สิ่งที่แก้ไขได้ด้วยการซื้อเครื่องมือที่มีความแม่นยำสูงเพียงอย่างเดียว มันเป็นระบบวิศวกรรม ตั้งแต่การเลือก การติดตั้ง ไปจนถึงการบำรุงรักษา ทุกขั้นตอนอาจก่อให้เกิดข้อผิดพลาดได้ การเข้าใจหลักการ การตระหนักถึงสภาวะการทำงาน และการกำหนดมาตรฐานการติดตั้งนั้นสำคัญกว่าการมุ่งเน้นความแม่นยำของเครื่องมือเพียงอย่างเดียว ในสถานที่จริง เครื่องมือที่มีความแม่นยำปานกลางที่ติดตั้งอย่างถูกต้องมักมีความน่าเชื่อถือมากกว่าเครื่องวัดอัตราการไหลของมวลอากาศที่มีความแม่นยำสูงที่ติดตั้งอย่างไม่เป็นระเบียบ
ติดต่อ sales@silveinstruments.com เพื่อเลือกเครื่องวัดอัตราการไหลของมวลอากาศอัดที่เหมาะสมและราคาประหยัดสำหรับคุณ