เครื่องวัดอัตราการไหล 5 ประเภท
2019/12/17
การวัดอัตราการไหลเป็นขั้นตอนสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ เพราะสามารถบ่งบอกถึงการขาดทุนหรือกำไรของธุรกิจได้ ในการวัดอัตราการไหล ไม่ว่าจะวัดเป็นมวลหรือปริมาตร จะใช้เครื่องมือที่เรียกว่าเครื่องวัดการไหล ซึ่งทำงานโดยการวัดปริมาณของเหลวที่ไหลผ่านท่อ

เครื่องวัดอัตราการไหลเป็นอุปกรณ์ที่ใช้วัดปริมาณของเหลวที่ไหลผ่านท่อ
หน้าที่ของเครื่องวัดอัตราการไหลคืออะไร?
เครื่องวัดอัตราการไหลใช้ในงานหลายประเภทเพื่อวัดอัตราการไหลของมวลหรือปริมาตร การใช้งานเฉพาะของเครื่องวัดจะเป็นตัวกำหนดความจุและรูปแบบของเครื่องวัดนั้น ของเหลวและก๊าซต่างถูกวัดด้วยอัตราการไหลของมวลหรือปริมาตร เนื่องจากทั้งสองอย่างมีความสัมพันธ์กับความหนาแน่นของวัสดุ ในสมการ m = Q x p นั้น Q คืออัตราการไหลเชิงปริมาตร ในขณะที่มวลคือ m

การวัดปริมาตรหรืออัตราการไหลของมวลโดยใช้เครื่องวัดการไหล
เครื่องวัดอัตราการไหล 5 ชนิดที่แตกต่างกัน
เครื่องวัดอัตราการไหลมีหลายประเภท ขึ้นอยู่กับการใช้งาน การออกแบบ วัสดุ และชนิดของของเหลวที่วัด อย่างไรก็ตาม เครื่องวัดอัตราการไหลหลักๆ มี 5 ประเภท ได้แก่:
1) เครื่องวัดอัตราการไหลแบบความดันแตกต่าง
มิเตอร์เหล่านี้วัดความดันแตกต่างเมื่อการไหลของของเหลวสัมพันธ์โดยตรงกับรากที่สองของความดันแตกต่างที่เกิดขึ้น มิเตอร์เหล่านี้ประกอบด้วยส่วนประกอบหลักและส่วนประกอบรอง ส่วนประกอบหลักสร้างการเปลี่ยนแปลงพลังงานจลน์โดยรวมโดยใช้ท่อนำร่อง แผ่นรูรับแสง
มิเตอร์วัดการไหลแบบสมดุล หัวฉีดการไหล หรือมิเตอร์วัดการไหลแบบเวนทูรีหลายตัว จากนั้นส่วนประกอบรองจะวัดความดันแตกต่างเพื่อให้ได้สัญญาณ มิเตอร์วัดความดันประเภทนี้คิดเป็นประมาณร้อยละ 20 ของมิเตอร์วัดการไหลโดยรวม พบได้บ่อยที่สุดในอุตสาหกรรมก๊าซ/น้ำมัน อุตสาหกรรมอื่นๆ ที่ใช้มิเตอร์วัดการไหลแบบความดันแตกต่าง ได้แก่ อุตสาหกรรมเครื่องดื่ม ยา กระดาษ เหมืองแร่ ระบบปรับอากาศ และบริษัทที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานทางเคมี
2) เครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรคงที่ (Positive Displacement: PD)
มิเตอร์แบบ PD วัดปริมาตรในพื้นที่ที่เต็มไปด้วยของเหลว โดยจะดันของเหลวไปข้างหน้า แล้วเติมกลับเข้าไปใหม่ วิธีนี้จะคำนวณปริมาณของเหลวที่ถ่ายโอน ต่างจากมิเตอร์แบบอื่นที่วัดองค์ประกอบอื่นแล้วแปลงตัวเลขเป็นอัตราการไหล มิเตอร์เหล่านี้จะวัดการไหลจริงของของเหลวในมิเตอร์ ดังนั้น ผลลัพธ์จึงสัมพันธ์โดยตรงกับปริมาตรของของเหลวที่ไหลผ่านมิเตอร์ ประเภทของมิเตอร์แบบ PD ได้แก่
มิเตอร์แบบเฟืองรูปไข่ มิเตอร์แบบใบพัดหมุน มิเตอร์แบบลูกสูบ มิเตอร์แบบจานหมุน และอื่นๆ มิเตอร์เหล่านี้เป็นมิเตอร์วัดการไหลที่แม่นยำที่สุด มักใช้ในการถ่ายโอนของเหลวและน้ำมัน เช่น น้ำมันไฮดรอลิกหรือน้ำมันเบนซิน นอกจากนี้ยังใช้ในบ้านสำหรับงานเกี่ยวกับแก๊สหรือน้ำด้วย

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรคงที่
ข้อดีของการใช้เครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรคงที่
✅ เครื่องวัดอัตราการไหลความแม่นยำสูง เครื่องวัดอัตราการไหลแบบ PD วัดปริมาตรของของเหลวที่กำหนดไว้โดยตรงผ่านกลไก ดังนั้นความแม่นยำสูงมาก ความแม่นยำสามารถสูงถึง 0.2% ~ 0.5%
✅ ไม่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงความหนืด: แตกต่างจาก
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบกังหัน หรือเครื่องวัดอัตราการไหลแบบกระแสน้ำวน ความแม่นยำของเครื่องวัดอัตราการไหลเชิงปริมาตรจะได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงความหนืดของของเหลวน้อยกว่า เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการวัดของเหลวที่มีความหนืดสูง เช่น น้ำมันหนัก น้ำมันหล่อลื่น น้ำเชื่อม เรซิน
แอสฟัลต์ โพลิเมอร์ หลอมเหลว เป็นต้น ในการใช้งานเหล่านี้ ความแม่นยำของเครื่องวัดอัตราการไหลประเภทอื่นจะลดลงอย่างมาก
✅ เป็นที่นิยมอย่างมากในสถานการณ์ที่ต้องการการวัดที่มีความแม่นยำสูงสำหรับการส่งมอบสินค้าทางการค้า (เช่น น้ำมัน ก๊าซเหลว วัตถุดิบเคมี)
✅ ประสิทธิภาพ
การวัดอัตราการไหลต่ำ ที่ยอดเยี่ยม:
เนื่องจากหลักการวัดนั้นอิงตามการเคลื่อนที่จริงของของเหลว เครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรคงที่จึงสามารถรักษาความแม่นยำสูงได้แม้ในอัตราการไหลต่ำมาก มีความไวต่อความเร็วการไหลของของเหลวต่ำ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการวัดอัตราการไหลน้อยหรือการไหลแบบไม่ต่อเนื่อง

เครื่องวัดอัตราการไหลขนาดเล็ก
✅ ข้อกำหนดต่ำสำหรับท่อตรง:
หลักการวัดของเครื่องวัดการไหลแบบนี้ได้รับผลกระทบจากลักษณะการกระจายตัวของความเร็วของไหลน้อยกว่า ดังนั้นโดยทั่วไปจึงไม่จำเป็นต้องใช้ท่อตรงยาวๆ ทั้งด้านต้นน้ำและปลายน้ำเหมือนกับเครื่องวัดการไหลแบบกังหันหรือเครื่องวัดการไหลแบบแม่เหล็กเพื่อรักษาเสถียรภาพของสนามการไหล ทำให้เครื่องวัดการไหลแบบนี้ได้เปรียบมากกว่าในสถานการณ์ที่มีพื้นที่ติดตั้งจำกัด
ข้อจำกัดของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรคงที่
× การสูญเสียแรงดัน: เนื่องจากการที่ของเหลวจำเป็นต้องใช้ในการผลักดันชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ภายใน (เฟือง โรเตอร์ ลูกสูบ ฯลฯ) จะทำให้เกิดการสูญเสียแรงดันขึ้นในระดับหนึ่ง ซึ่งโดยปกติแล้วจะสูงกว่าเครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้าหรือ
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซ นิก
× ข้อกำหนดด้านความสะอาด: สำหรับชิ้นส่วนที่มีระยะห่างแม่นยำ เช่น เฟืองรูปวงรีและลูกสูบหมุน อนุภาคของแข็งหรือสิ่งสกปรกในของเหลวอาจทำให้เกิดการสึกหรอเพิ่มขึ้น การติดขัด หรือความแม่นยำลดลง จำเป็นต้องติดตั้งตัวกรอง
× ข้อกำหนดในการบำรุงรักษา: ภายในมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้ ซึ่งอาจเกิดการสึกหรอหลังจากการใช้งานเป็นเวลานาน จึงจำเป็นต้องมีการบำรุงรักษา การปรับเทียบ และอาจต้องเปลี่ยนชิ้นส่วนบางอย่างเป็นประจำ (เช่น ตลับลูกปืนและซีลเพลา)
× การสั่นสะเทือนและการเต้นของของเหลว: ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวทางกลอาจก่อให้เกิดการสั่นสะเทือนหรือเสียงรบกวน และการเต้นของของเหลวอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของชิ้นส่วนเหล่านั้นด้วย
× ไม่เหมาะสำหรับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่และอัตราการไหลสูง: เนื่องจากขนาดและความแข็งแรงของโครงสร้างทางกล จึงไม่เหมาะสำหรับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่มากและอัตราการไหลสูง โดยขนาดสูงสุดสำหรับปั๊มแบบปริมาตรคงที่อยู่ที่ประมาณ 10 นิ้ว

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรคงที่ขนาด 10 นิ้ว
3) เครื่องวัดอัตราการไหลตามความเร็ว
เครื่องวัดอัตราการไหลเหล่านี้ใช้วัดความเร็วของกระแสของเหลวเพื่อกำหนดอัตราการไหลเชิงปริมาตร ความไวในการวัดจะลดลงหากค่าเรย์โนลด์ของของเหลวนั้นมากกว่า 10,000 เครื่องวัดอัตราการไหลประเภทนี้ได้แก่ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบใบพัด เครื่องวัดอัตราการไหลแบบกังหัน เครื่องวัดอัตราการไหลแบบทำลายกระแสน้ำวน เครื่องวัดอัตราการไหลแบบเสียง/อัลตราโซนิก และ
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้า เครื่องวัดอัตราการไหลแบบความเร็ว - เครื่องวัดอัตราการไหลแบบกังหัน
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบกังหัน ใช้ของเหลวในการขับเคลื่อนกังหันให้หมุน โดยความเร็วของกังหันจะแปรผันตรงกับอัตราการไหล ใบพัดที่หมุนจะตัดกับขดลวดเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ทำให้เกิดสัญญาณพัลส์ ซึ่งจะถูกแปลงเพื่อหาค่าอัตราการไหล
ข้อได้เปรียบ:
✅ ความแม่นยำสูง (± 0.5%) อัตราส่วนช่วงกว้าง (10:1)
✅ ตอบสนองรวดเร็ว (ระดับมิลลิวินาที) เหมาะสำหรับการไหลแบบเป็นจังหวะ
✅ โครงสร้างกะทัดรัด ลดการสูญเสียแรงดันให้น้อยที่สุด
✅ เครื่องวัดอัตราการไหลราคาประหยัด
ข้อเสีย:
× ตลับลูกปืนมีโอกาสสึกหรอ (จึงต้องบำรุงรักษาเป็นประจำ)
× มีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับความสะอาดของตัวกลาง (อนุภาคของแข็งอาจทำให้ใบมีดติดขัด)
× ได้รับผลกระทบอย่างมากจากความหนืด (ความแม่นยำลดลงสำหรับของเหลวที่มีความหนืดสูง)
ตัวอย่างการใช้งาน:
อุตสาหกรรมปิโตรเลียม/เคมี: การวัดปริมาณการค้าผลิตภัณฑ์น้ำมันสำเร็จรูปและก๊าซเหลว ดีเซล และน้ำมันก๊าด
การบำบัดน้ำ: การตรวจสอบน้ำประปาที่มีอัตราการไหลสูง น้ำสะอาด และน้ำดื่ม
พลังงาน: การวัดปริมาณการใช้ที่สถานีควบคุมแรงดันก๊าซธรรมชาติ
ยา: การควบคุมการเติมของเหลวสะอาดด้วยตัวทำละลาย
สถานการณ์ที่เหมาะสม: ของเหลวสะอาด ความหนืดต่ำ (<10 cP) และไหลได้คงที่ ห้ามใช้กับของเหลวที่มีสิ่งเจือปนและสารกัดกร่อน
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบวัดความเร็ว - เครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็ก
หลักการทำงานของ
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้า : ตามกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ ของเหลวที่เป็นตัวนำจะตัดกับเส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (E=BDv) ซึ่งแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำนี้แปรผันตรงกับอัตราการไหล และสามารถคำนวณอัตราการไหลได้จากการตรวจจับด้วยอิเล็กโทรด
ข้อได้เปรียบ:
✅ ส่วนประกอบการไหลที่ไม่ติดขัด: การสูญเสียแรงดันเป็นศูนย์ เหมาะสำหรับของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน/มีอนุภาค เช่น กรดไฮโดรคลอริก กรดซัลฟิวริก สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ สารละลายข้น และน้ำเสีย
✅ ความแม่นยำสูง (± 0.5%) อัตราส่วนช่วงกว้าง (20:1)
✅ การวัดแบบสองทิศทาง ทนแรงดันสูง (สูงสุด 40 MPa)
ข้อเสีย:
X วัดได้เฉพาะของเหลวที่เป็นตัวนำไฟฟ้า (ค่าการนำไฟฟ้า > 5 μS/cm) เท่านั้น ไม่สามารถวัดน้ำมันและของเหลวอินทรีย์ได้
X Bubbles ส่งผลต่อความแม่นยำ
ไม่สามารถวัดการไหลของก๊าซและการไหลของไอน้ำได้
ตัวอย่างการใช้งาน:
การบำบัดน้ำ: การวัดปริมาณน้ำเสีย/น้ำดิบ
อุตสาหกรรมเคมี: การตรวจสอบการขนส่งกรด/ด่าง/สารละลายข้น
อาหาร: ท่อส่งเครื่องดื่ม/นม
โลหะวิทยา: การควบคุมการไหลของสารละลายข้น
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบความเร็ว
- เครื่องวัดอัตราการไหลแบบกระแสน้ำวน หลักการทำงานของ
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบกระแสน้ำวน : เมื่อของเหลวไหลผ่านตัวสร้างกระแสน้ำวนที่มีความต้านทาน จะเกิดกระแสน้ำวนสม่ำเสมอ (กระแสน้ำวนคาร์มัน) สลับกันไปมาทั้งสองด้าน ความถี่ของกระแสน้ำวนเป็นสัดส่วนกับความเร็วของการไหล และอัตราการไหลจะคำนวณได้จากการตรวจจับความถี่ผ่านเซ็นเซอร์
ข้อดี
✅ ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่: ทนทานต่อการสึกหรอ ค่าบำรุงรักษาต่ำ
✅ ใช้งานได้กับสื่อหลากหลายประเภท: สามารถวัดก๊าซ/ของเหลว/ไอได้
✅ อัตราส่วนช่วงกว้าง (10:1) ทนต่ออุณหภูมิสูง (ต่ำกว่า 450°C)
ข้อเสีย
ความเร็วการไหลต่ำ ความแม่นยำต่ำ (ต้องมากกว่า 0.5 เมตร/วินาที)
X ความไวต่อการสั่นสะเทือน (ต้องติดตั้งอุปกรณ์ลดการสั่นสะเทือน)
ข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับท่อตรง (ขั้นแรก 20D แล้วจึงเป็น 5D)
การใช้งานทั่วไป
การวัดปริมาณไอน้ำ: ไอน้ำจากหม้อไอน้ำ/เครือข่ายท่อส่งไอน้ำอุตสาหกรรม (ไอน้ำอิ่มตัว/ไอน้ำร้อนยวดยิ่ง)
พลังงาน: การชำระบัญชีการซื้อขายก๊าซธรรมชาติ/อากาศอัด
อุตสาหกรรมเคมี: การตรวจสอบการไหลของตัวทำละลาย/ก๊าซเหลว
การทำความร้อน: การวัดระบบหมุนเวียนน้ำร้อน
4) เครื่องวัดอัตราการไหลมวล
มิเตอร์เหล่านี้เหมาะที่สุดสำหรับการใช้งานในกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับมวล เนื่องจากวัดแรงที่เกิดจากการเร่งความเร็วของมวล โดยละเอียดแล้ว แรงจะถูกบันทึกเป็นการเคลื่อนที่ของมวลในช่วงเวลาหนึ่ง ไม่ใช่ปริมาตรในช่วงเวลาหนึ่ง มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบมวลมีหลายประเภท ได้แก่
มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบกระจายความร้อน และมิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบมวลโคริโอลิส การใช้งานที่พบบ่อยที่สุดสำหรับมิเตอร์เหล่านี้คือในอุตสาหกรรมเคมีและก๊าซ ด้านอื่นๆ ที่ใช้ ได้แก่ พลังงาน เหมืองแร่ ยา และน้ำเสีย
เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลความร้อน
หลักการทำงานของ
เครื่องวัดอัตราการไหลของก๊าซแบบใช้ความร้อน : โดยอาศัยหลักการแพร่ความร้อน ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเซ็นเซอร์ความร้อนและเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงไปตามอัตราการไหลของก๊าซ และอัตราการไหลจะคำนวณได้จากการวัดความแตกต่างของอุณหภูมิหรือการเปลี่ยนแปลงของกำลังความร้อน
ข้อได้เปรียบ:
✅ ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหว: ไม่ต้องบำรุงรักษา ทนทานต่อการสั่นสะเทือน
✅ ความไวต่อความเร็วการไหลต่ำมาก (วัดได้ตั้งแต่ 0.05 เมตร/วินาที)
✅ อัตราส่วนช่วงกว้างมาก (100:1) และต้องการท่อตรงขนาดเล็ก
ข้อเสีย:
X ใช้ได้เฉพาะกับก๊าซเท่านั้น (ของเหลว/ไอระเหยใช้ไม่ได้)
ผลการวัดก๊าซ X ได้รับผลกระทบจากองค์ประกอบของก๊าซ
สภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นละออง/ละอองน้ำมันสูงสามารถทำให้หัววัดปนเปื้อนได้ง่าย
ตัวอย่างการใช้งาน:
การรักษาสิ่งแวดล้อม: การตรวจสอบการปล่อยก๊าซไอเสีย (ระบบ CEMS)
พลังงาน: การวัดอัตราการไหลของอากาศอัด/ก๊าซธรรมชาติ
เซมิคอนดักเตอร์: การวัดปริมาณก๊าซพิเศษที่มีความบริสุทธิ์สูง (Ar/N₂)
ระบบปรับอากาศ: การควบคุมการไหลของท่อส่งอากาศ
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบโคริโอลิส
หลักการทำงานของ
เครื่องวัดอัตราการไหลมวลแบบโคริโอลิส : เมื่อของเหลวไหลผ่านท่อวัดที่สั่นสะเทือน จะเกิดแรงโคริโอลิสขึ้น ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสที่ผนังท่อ การเปลี่ยนแปลงเฟสนี้เป็นสัดส่วนกับอัตราการไหลของมวลของเหลว และอัตราการไหลจะคำนวณได้จากการตรวจจับความแตกต่างของเฟสผ่านเซ็นเซอร์ (ซึ่งวัดความหนาแน่นไปพร้อมกัน)
ข้อได้เปรียบ:
✅ วัดอัตราการไหลของมวลโดยตรง (ไม่แปลงปริมาตร) ด้วยความแม่นยำสูงมาก (± 0.1%)
✅ การวัดหลายพารามิเตอร์: การวัดอัตราการไหลของมวล ความหนาแน่น อุณหภูมิ และอัตราการไหลของปริมาตรพร้อมกัน
✅ ใช้ได้กับสื่อหลากหลายประเภท: ของเหลว/ก๊าซ/สารละลายข้น/ของเหลวที่มีความหนืดสูง
ข้อเสีย:
X มีราคาสูงมาก (แพงกว่าเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอื่น 3-5 เท่า)
X การสูญเสียแรงดันสูง (เนื่องจากโครงสร้างที่ซับซ้อนส่งผลให้มีความต้านทานการไหลสูง)
X จำกัดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางท่อขนาดใหญ่ ขนาดสูงสุดคือ DN250
ตัวอย่างการใช้งาน:
อุตสาหกรรมปิโตรเคมี: การส่งมอบการค้าขายน้ำมันดิบ การวัดปริมาณสารเติมแต่งอย่างแม่นยำ
อาหารและยา: อัตราส่วนการบรรจุน้ำเชื่อม/กากน้ำตาล/โลชั่น
พลังงาน: การตรวจสอบคุณภาพและการไหลของก๊าซธรรมชาติเหลว (LNG)
งานวิจัย: การวิเคราะห์เชิงทดลองการไหลแบบหลายเฟส
5) เครื่องวัดอัตราการไหลแบบเปิดร่องน้ำ
มิเตอร์วัดการไหลในช่องเปิด ใช้วัดของเหลวภายในช่องเปิด เช่น ฝาย รางน้ำ หรือร่องรูปตัววี ซึ่งเป็นโครงสร้างเขื่อนที่ปล่อยให้ของเหลวปริมาณน้อยหรือของเหลวที่มีความเข้มข้นสูงไหลได้อย่างอิสระ ขึ้นอยู่กับขนาดและรูปร่างของโครงสร้างนั้น มิเตอร์วัดการไหลในช่องเปิดช่วยให้สามารถวัดอัตราการไหลได้ การใช้งานที่พบได้บ่อยที่สุดของมิเตอร์วัดการไหลเหล่านี้คือในสภาพแวดล้อมที่มีของเหลวไหลอย่างอิสระ เช่น แม่น้ำ ลำธาร ระบบท่อระบายน้ำ/น้ำเสีย หรือทางน้ำเพื่อการชลประทาน

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบเปิดสำหรับทางน้ำเพื่อการชลประทาน
สินค้าที่เกี่ยวข้อง: