เลือกเครื่องวัดอัตราการไหลตามที่คุณต้องการ

อัตราการไหลเป็นพารามิเตอร์ควบคุมกระบวนการที่ใช้กันทั่วไปในกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรม ปัจจุบันมีเครื่องวัดอัตราการไหลในท้องตลาดมากกว่า 100 แบบ ผู้ใช้ควรเลือกผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพและราคาสูงกว่าอย่างไร วันนี้เราจะพาทุกคนไปทำความเข้าใจเกี่ยวกับคุณลักษณะด้านประสิทธิภาพของเครื่องวัดอัตราการไหล

การเปรียบเทียบเครื่องวัดอัตราการไหลที่แตกต่างกัน

ประเภทความดันต่างกัน

ปัจจุบันเทคโนโลยีการวัดความดันแตกต่างเป็นวิธีการวัดอัตราการไหลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด ซึ่งสามารถวัดอัตราการไหลของของเหลวเฟสเดียวและของเหลวภายใต้อุณหภูมิและความดันสูงภายใต้สภาวะการทำงานที่หลากหลายได้ ในช่วงทศวรรษ 1970 เทคโนโลยีนี้เคยครองส่วนแบ่งตลาดถึง 80% มาตรวัดอัตราการไหลความดันแตกต่างโดยทั่วไปประกอบด้วยสองส่วน ได้แก่ อุปกรณ์ควบคุมการไหล (throttling device) และเครื่องส่งสัญญาณ (transmitter device) อุปกรณ์ควบคุมการไหล (throttle device) แผ่นออริฟิสทั่วไป (common orifice plate) หัวฉีด (nozzle nozzle) ท่อพิโตต์ (pitot tube) และท่อความเร็วสม่ำเสมอ (uniform velocity tube) หน้าที่ของอุปกรณ์ควบคุมการไหลคือการทำให้ของเหลวที่ไหลออกมามีขนาดเล็กลงและแยกความแตกต่างระหว่างต้นน้ำและปลายน้ำ ในบรรดาอุปกรณ์ควบคุมการไหลต่างๆ แผ่นออริฟิสเป็นอุปกรณ์ที่นิยมใช้มากที่สุดเนื่องจากมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและติดตั้งง่าย อย่างไรก็ตาม แม้จะมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับขนาดในการประมวลผล ตราบใดที่มีการประมวลผลและติดตั้งตามข้อกำหนดและข้อกำหนด การวัดอัตราการไหลก็สามารถทำได้ภายในช่วงความไม่แน่นอนหลังจากการตรวจสอบคุณสมบัติแล้ว และไม่จำเป็นต้องมีการตรวจสอบของเหลวจริง

อุปกรณ์ควบคุมแรงดันทุกชนิดมีการสูญเสียแรงดันที่ไม่สามารถกู้คืนได้ การสูญเสียแรงดันที่มากที่สุดคือรูที่มีขอบคม ซึ่งมีค่า 25%-40% ของค่าความต่างสูงสุดของเครื่องมือ การสูญเสียแรงดันของท่อพิโตต์มีค่าน้อยมากและสามารถมองข้ามได้ แต่ท่อพิโตต์มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของของเหลวในระดับสูง

ประเภทพื้นที่ตัวแปร

ตัวแทนทั่วไปของเครื่องวัดอัตราการไหลประเภทนี้คือโรตามิเตอร์ ข้อดีที่โดดเด่นคือสามารถวัดได้โดยตรงและไม่ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอกเมื่อทำการวัดที่หน้างาน

โรตามิเตอร์แบ่งออกเป็นโรตามิเตอร์แก้วและโรตามิเตอร์ท่อโลหะตามการผลิตและวัสดุ มาตรวัดอัตราการไหลแบบโรตามิเตอร์แก้วมีโครงสร้างเรียบง่าย มองเห็นตำแหน่งของโรตามิเตอร์ได้ชัดเจน อ่านค่าได้ง่าย ส่วนใหญ่จะใช้กับอุณหภูมิปกติ ความดันปกติ ของเหลวใสและมีฤทธิ์กัดกร่อน เช่น อากาศ แก๊ส อาร์กอน เป็นต้น โรตามิเตอร์ท่อโลหะโดยทั่วไปจะมีตัวระบุการเชื่อมต่อแม่เหล็ก ใช้งานในสถานการณ์ที่มีอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง และสามารถส่งสัญญาณมาตรฐานเพื่อใช้กับเครื่องบันทึกข้อมูล ฯลฯ เพื่อวัดอัตราการไหลสะสม

ปัจจุบันมีเครื่องวัดอัตราการไหลแบบปรับพื้นที่แนวตั้งพร้อมหัวกรวยแบบสปริงโหลดวางจำหน่ายในท้องตลาด เครื่องวัดนี้ไม่มีแบบควบแน่นและห้องบัฟเฟอร์ มีช่วงการวัด 100:1 และมีเอาต์พุตเชิงเส้น ซึ่งเหมาะสมที่สุดสำหรับการวัดไอน้ำ

การแกว่ง

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบวอร์เท็กซ์ (Vortex Flowmeter) เป็นตัวแทนทั่วไปของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบสั่น ทำหน้าที่วางวัตถุที่ไม่มีรูปทรงเพรียวลมในทิศทางไปข้างหน้าของของไหล และของไหลจะเรียงตัวเป็นแถววอร์เท็กซ์แบบอสมมาตรสองแถวที่อยู่ด้านหลังวัตถุ ความถี่ของกระแสวอร์เท็กซ์จะแปรผันตามความเร็วการไหล

คุณสมบัติของวิธีการวัดนี้ ได้แก่ ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหวในท่อ ความสามารถในการอ่านค่าซ้ำได้ ความน่าเชื่อถือสูง อายุการใช้งานยาวนาน ช่วงการวัดเชิงเส้นกว้าง แทบไม่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ความดัน ความหนาแน่น ความหนืด ฯลฯ และการสูญเสียความดันต่ำ ความแม่นยำสูง (ประมาณ 0.5%-1%) อุณหภูมิใช้งานสูงกว่า 300°C และความดันใช้งานสูงกว่า 30MPa อย่างไรก็ตาม การกระจายความเร็วของของไหลและการไหลแบบเป็นจังหวะจะส่งผลต่อความแม่นยำในการวัด

สื่อต่าง ๆ สามารถใช้เทคโนโลยีการตรวจจับกระแสน้ำวนที่แตกต่างกันได้ สำหรับไอน้ำ สามารถใช้แผ่นสั่นสะเทือนหรือผลึกเพียโซอิเล็กทริกได้ สำหรับอากาศ สามารถใช้ความร้อนหรืออัลตราโซนิกได้ สำหรับน้ำ สามารถใช้เทคโนโลยีการตรวจจับได้เกือบทั้งหมด เช่นเดียวกับแผ่นออริฟิส กระแสน้ำวน ค่าสัมประสิทธิ์การไหลของมาตรวัดอัตราการไหลบนถนนยังถูกกำหนดโดยชุดมิติ

แม่เหล็กไฟฟ้า

เครื่องวัดอัตราการไหลชนิดนี้ใช้แรงดันเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นเมื่อกระแสนำไฟฟ้าไหลผ่านสนามแม่เหล็กเพื่อตรวจจับการไหล ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับตัวกลางนำไฟฟ้าเท่านั้น ในทางทฤษฎี วิธีการนี้ไม่ได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ ความดัน ความหนาแน่น และความหนืดของของไหล อัตราส่วนช่วงการวัดสามารถเข้าถึง 100:1 ความแม่นยำประมาณ 0.5% เส้นผ่านศูนย์กลางท่อที่ใช้ได้ตั้งแต่ 2 มม. ถึง 3 ม. และนิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดอัตราการไหลของน้ำ โคลน เยื่อกระดาษ หรือสารกัดกร่อน

เนื่องจากสัญญาณอ่อนเครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้าโดยทั่วไปจะมีค่าเพียง 2.5-8 มิลลิโวลต์ที่ระดับเต็ม และอัตราการไหลต่ำมาก เพียงไม่กี่มิลลิโวลต์ ซึ่งเสี่ยงต่อการถูกรบกวนจากภายนอก ดังนั้น จึงจำเป็นต้องต่อสายดินที่ตัวเรือนเครื่องส่งสัญญาณ สายหุ้มฉนวน ท่อร้อยสายวัด และท่อที่ปลายทั้งสองด้านของเครื่องส่งสัญญาณ และตั้งจุดต่อสายดินแยกต่างหาก ห้ามต่อสายดินสาธารณะของมอเตอร์ เครื่องใช้ไฟฟ้า ฯลฯ

ประเภทอัลตราโซนิก

เครื่องวัดอัตราการไหลชนิดที่พบมากที่สุด ได้แก่ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบดอปเปลอร์และเครื่องวัดอัตราการไหลแบบความแตกต่างของเวลา เครื่องวัดอัตราการไหลแบบดอปเปลอร์จะตรวจจับอัตราการไหลโดยอาศัยการเปลี่ยนแปลงความถี่ของคลื่นเสียงที่สะท้อนจากเป้าหมายเคลื่อนที่ในของไหลที่วัด วิธีนี้เหมาะสำหรับการวัดของไหลความเร็วสูง แต่ไม่เหมาะสำหรับการวัดของไหลความเร็วต่ำ ความแม่นยำต่ำ และต้องการความเรียบของผนังด้านในของท่อสูง แต่วงจรของเครื่องวัดนี้ค่อนข้างง่าย

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบความแตกต่างของเวลาจะวัดอัตราการไหลตามความแตกต่างของเวลาระหว่างการแพร่กระจายคลื่นอัลตราโซนิกไปข้างหน้าและย้อนกลับในของเหลวฉีด เนื่องจากความแตกต่างของเวลามีขนาดเล็ก เพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำในการวัด ความต้องการวงจรอิเล็กทรอนิกส์จึงสูง และต้นทุนของเครื่องวัดก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย โดยทั่วไปแล้ว เครื่องวัดอัตราการไหลแบบความแตกต่างของเวลาเหมาะสำหรับของเหลวไหลแบบลามินาร์บริสุทธิ์ที่มีสนามความเร็วการไหลสม่ำเสมอ สำหรับของเหลวที่ปั่นป่วน สามารถใช้เครื่องวัดอัตราการไหลแบบความแตกต่างของเวลาแบบหลายลำแสงได้

สี่เหลี่ยมผืนผ้าโมเมนตัม

เครื่องวัดอัตราการไหลชนิดนี้ใช้หลักการอนุรักษ์โมเมนตัม ของไหลจะกระทบกับส่วนที่หมุนเพื่อให้หมุน และความเร็วของส่วนที่หมุนจะเป็นสัดส่วนกับอัตราการไหล จากนั้นจึงใช้วิธีต่างๆ เช่น แม่เหล็ก ทัศนศาสตร์ และการนับเชิงกล เพื่อแปลงความเร็วเป็นสัญญาณไฟฟ้าเพื่อคำนวณอัตราการไหล

เครื่องวัดอัตราการไหลของกังหันเป็นเครื่องมือที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและมีความแม่นยำสูงที่สุด เหมาะสำหรับก๊าซและของเหลว แต่มีโครงสร้างที่แตกต่างกันเล็กน้อย สำหรับก๊าซ มุมใบพัดมีขนาดเล็กและจำนวนใบพัดมีขนาดใหญ่ ความแม่นยำของเครื่องวัดอัตราการไหลของกังหันสามารถเข้าถึง 0.2%-0.5% และสามารถเข้าถึง 0.1% ในช่วงแคบ และอัตราส่วนการหมุนคือ 10:1 การสูญเสียแรงดันมีขนาดเล็กและความต้านทานแรงดันสูง แต่มีข้อกำหนดบางประการเกี่ยวกับความสะอาดของของไหล และได้รับผลกระทบจากความหนาแน่นและความหนืดของของไหลได้ง่าย ยิ่งเส้นผ่านศูนย์กลางรูเล็กเท่าไหร่ ผลกระทบก็จะยิ่งมากขึ้น เช่นเดียวกับแผ่นรูพรุน ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีพื้นที่เพียงพอก่อนและหลังจุดติดตั้ง ส่วนท่อตรงเพื่อป้องกันการหมุนของของไหลและเปลี่ยนมุมการทำงานของใบพัด

การเคลื่อนย้ายเชิงบวก

หลักการทำงานของเครื่องมือประเภทนี้คือการวัดตามการเคลื่อนที่ที่แม่นยำของของไหลปริมาณคงที่ทุกๆ หนึ่งรอบของตัวหมุน การออกแบบเครื่องมือแตกต่างกันไป เช่น เครื่องวัดอัตราการไหลแบบเฟืองวงรี เครื่องวัดอัตราการไหลแบบลูกสูบหมุน เครื่องวัดอัตราการไหลแบบขูด และอื่นๆ ช่วงการวัดของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบเฟืองวงรีค่อนข้างกว้าง ซึ่งสามารถวัดได้ถึง 20:1 และมีความแม่นยำสูง แต่เฟืองเคลื่อนที่อาจติดขัดได้ง่ายจากสิ่งเจือปนในของไหล อัตราการไหลต่อหน่วยของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบลูกสูบหมุนมีขนาดใหญ่ แต่เนื่องจากเหตุผลด้านโครงสร้าง ปริมาณการรั่วไหลจึงค่อนข้างสูง มีขนาดใหญ่และมีความแม่นยำต่ำ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรจ่ายบวกนั้นโดยพื้นฐานแล้วไม่ขึ้นอยู่กับความหนืดของของไหล และเหมาะสำหรับของเหลว เช่น จาระบีและน้ำ แต่ไม่เหมาะสำหรับของเหลว เช่น ไอและอากาศ

มาตรวัดอัตราการไหลแต่ละแบบที่กล่าวมาข้างต้นมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง แต่แม้ว่าจะเป็นมาตรวัดประเภทเดียวกัน ผลิตภัณฑ์ที่ผู้ผลิตต่างๆ จัดทำขึ้นก็มีประสิทธิภาพเชิงโครงสร้างที่แตกต่างกัน