เราอธิบาย Flow Meter คืออะไร และการใช้งาน

Flow Meter เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดอัตราการไหลของของไหลเช่นน้ำหรือแก๊ส โดยมีหลักการทำงานแบ่งเป็น 2 รูปแบบหลัก คือการวัดอัตราการไหลของปริมาตร (volumetric flow rate) และการวัดอัตราการไหลของมวล (mass flow rate) โดย Flow Meter สามารถใช้งานในหลายงานวิศวกรรม เช่น ในโรงงานอุตสาหกรรมเพื่อตรวจสอบปริมาณวัสดุที่ไหลผ่านระบบ หรือในระบบสาธารณูปโภคเพื่อวัดการใช้น้ำในบ้านหรืออาคารต่างๆ

สิ่งที่ควรจำ:

• Flow Meter เป็นอุปกรณ์ที่ใช้วัดอัตราการไหลของของไหล เช่นน้ำหรือแก๊ส
• มีหลักการวัดอัตราการไหลของปริมาตรและมวล
• สามารถใช้งานได้ในหลายงานวิศวกรรม

เมื่อเราทราบถึง Flow Meter คืออะไรและการใช้งานของมันแล้ว เราสามารถเลือกใช้ Flow Meter ที่เหมาะสมกับงานของเราได้ด้วยความมั่นใจ

หลักการทำงานของ Flow Meter

Flow Meter ทำงานโดยการวัดความเร็วหรืออัตราการไหลของของไหล โดยมีหลักการวัดอัตราการไหลของปริมาตร (volumetric flow rate) และการวัดอัตราการไหลของมวล (mass flow rate) ความเร็วของการไหลมีผลต่อการคำนวณค่าอัตราการไหลของปริมาตรและมวล

การวัดอัตราการไหลของปริมาตรใช้สมการ Q = vA ส่วนการวัดอัตราการไหลของมวลใช้สมการ ṁ = ρVA โดยที่ Q คือ อัตราการไหลของปริมาตร, v คือ ความเร็วของการไหล, A คือ พื้นที่หน้าตัดที่ของไหลวิ่งผ่าน, ṁ คือ อัตราการไหลของมวล, ρ คือ ความหนาแน่นของของไหล

ตัวอย่างสมการวัดอัตราการไหลของปริมาตร:

เมื่อมีการไหลของน้ำด้วยความเร็ว 2 ม/s ผ่านท่อที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางของท่อมีค่า 0.5 ม เราสามารถคำนวณอัตราการไหลของปริมาตรได้ตามสมการดังนี้:

Q = vA = (2 ม/s) * (π * (0.5 ม)^2) = 1 ม^3/วินาที

ตัวอย่างสมการวัดอัตราการไหลของมวล:

เมื่อมีการไหลของน้ำด้วยความเร็ว 2 ม/s และมีค่าความหนาแน่นของน้ำเท่ากับ 1000 kg/ม^3 เราสามารถคำนวณอัตราการไหลของมวลได้ตามสมการดังนี้:

ṁ = ρVA = (1000 kg/ม^3) * (2 ม/s) * (π * (0.5 ม)^2) = 314.16 kg/วินาที

Flow Meter ทำงานโดยการวัดความเร็วหรืออัตราการไหลของของไหล โดยมีหลักการวัดอัตราการไหลของปริมาตร (volumetric flow rate) และการวัดอัตราการไหลของมวล (mass flow rate) ความเร็วของการไหลมีผลต่อการคำนวณค่าอัตราการไหลของปริมาตรและมวล โดยการวัดอัตราการไหลของปริมาตรใช้สมการ Q = vA ส่วนการวัดอัตราการไหลของมวลใช้สมการ ṁ = ρVA โดยที่ Q คือ อัตราการไหลของปริมาตร, v คือ ความเร็วของการไหล, A คือ พื้นที่หน้าตัดที่ของไหลวิ่งผ่าน, ṁ คือ อัตราการไหลของมวล, ρ คือ ความหนาแน่นของของไหล

ประเภทของ Flow Meter

Flow Meter เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดอัตราการไหลของของไหล เพื่อให้เราสามารถวัดและควบคุมการไหลได้อย่างแม่นยำ แต่ Flow Meter นั้นยังแบ่งออกเป็นหลายประเภทที่มีลักษณะและวิธีการทำงานที่แตกต่างกัน

ตารางเปรียบเทียบประเภทของ Flow Meter:

Positive Displacement Meters

Positive Displacement Meters เป็นเครื่องวัดอัตราการไหลแบบใช้หลักการแทนที่

ประเภทนี้มีบทบาทสำคัญในการวัดอัตราการไหลของปริมาตร เครื่องวัดปริมาตรแบบ Positive Displacement Meters มีหลากหลายชนิด เช่น Sliding vane, Oval gear meters, Lobed impeller, Oscillating piston, Nutating disc, Fluted rotor meters, และ Wet-type gas meters

เครื่องวัดปริมาตรแบบ Positive Displacement Meters นั้นมีระบบการทำงานที่แน่นอนและแม่นยำ เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความแม่นยำและความเที่ยงตรงในการวัดปริมาตรของการไหล

Inferential Meters

Inferential Meters เป็นเครื่องวัดอัตราการไหลแบบทางอ้อมที่นำเสนอวิธีการคำนวณปริมาณการไหลจากรูปแบบของภาชนะที่ถูกลำเรียงผ่านกังหัน อย่างไรก็ตาม อย่างไรก็ตาม เครื่องวัดตำแหน่งอ้างอิงที่มีอยู่ในบรรดานี้ได้รวมถึง Turbine meters, Woltman meters, Propeller-type flow meters, และ Impeller meters

Turbine meters

Turbine meters เป็นเครื่องวัดอัตราการไหลที่ใช้หลักการหัวใจเพื่อคำนวณปริมาณการไหล ตัววัดเติมด้วยตัวถ่วงน้ำหนักที่แปรผันผ่านรอยข้อต่อมาใช้ในการวัดความเร็วมากขึ้น

Woltman meters

Woltman meters เป็นเครื่องวัดอัตราการไหล ที่ใช้หลักการการหมุนของลูกปัดในทรงกระบอกที่ไหลผ่านท่อเพื่อสร้างสัญญาณวัด

Propeller-type flow meters

Propeller-type flow meters เป็นเครื่องวัดอัตราการไหลที่ใช้พลังงานจากทรงกระบอกเพื่อหมุนในท่อที่ไหลผ่านเพื่อคำนวณปริมาณการไหล

Impeller meters

Impeller meters เป็นเครื่องวัดอัตราการไหลที่ใช้หลักการหมุนของของคู่ลูกปัดซึ่งมีทรงที่ใช้ตรวจสอบความราบรื่นของของไหลและแปรผันอัตราการไหล

ดังนั้น Inferential Meters เป็นเครื่องวัดอัตราการไหลที่ใช้หลักการทางอ้อมในการคำนวณปริมาณการไหลจากลักษณะของภาชนะที่ผ่านไป งานที่นำเสนอได้รวมถึง Turbine meters, Woltman meters, Propeller-type flow meters, และ Impeller meters

Oscillatory Flow Meters

In the field of flow measurement, oscillatory flow meters play a crucial role. These meters employ the principle of oscillation within their internal components to accurately measure the rate of flow. There are several types of oscillatory flow meters, including the vortex flow meter, vortex precession, and fluidic flow meters.

Oscillatory flow meters utilize the oscillation of specific elements to determine the flow rate of liquids or gases. By detecting the frequency or amplitude of the oscillation, these meters can provide precise measurements and reliable data.

The vortex flow meter, for instance, incorporates the creation and detection of vortices to calculate the flow rate. As fluid passes through a bluff body, vortices are formed alternately on each side. The frequency of vortex shedding is directly proportional to the flow velocity, enabling the measurement of flow rate.

Vortex Precession

Another type of oscillatory flow meter is vortex precession. This meter relies on the precessional motion of vortices generated by a bluff body in a flow stream. By monitoring the precession angle, the meter can accurately determine the flow rate.

Fluidic flow meters are also a type of oscillatory flow meter that utilizes fluidic oscillations to measure flow rate. These meters feature no moving parts, making them highly reliable and suitable for a wide range of applications.

With their innovative design and precise measurement capabilities, oscillatory flow meters are widely used in various industries such as oil and gas, chemical processing, and water treatment. Their ability to provide accurate flow rate measurements enhances process efficiency, ensures product quality, and enables effective resource management.

Differential Pressure Meters

In the field of flow metering, one important category is the Differential Pressure Meters. These meters operate based on the principle of measuring the pressure drop across a flow element. By utilizing Bernoulli’s equation, these meters can accurately determine the flow rate of a fluid or gas.

Several types of Differential Pressure Meters are commonly used, including Venturi tube meters, Venturi nozzle meters, flow nozzle meters, and Rotameter. Each of these meters has its own unique design and applications, making them suitable for various industries and operational requirements.

An example of a Differential Pressure Meter is the Venturi tube meter. It consists of a constricted throat section that causes the fluid or gas to accelerate, resulting in a decrease in pressure. By measuring the pressure drop across the Venturi tube, the flow rate can be accurately calculated.

The use of Differential Pressure Meters is widespread across industries such as oil and gas, chemical processing, water treatment, and HVAC. These meters provide reliable and accurate measurements of flow rates, enabling engineers and operators to monitor and control fluid or gas flows in their systems effectively.

With their versatility and robust design, Differential Pressure Meters are essential tools for flow measurement in various applications. Whether it’s for process optimization, leak detection, or resource management, these meters play a crucial role in ensuring efficient and safe operations.

By utilizing the differential pressure principle, these meters offer a cost-effective solution for flow measurement, making them a popular choice among engineers and operators in different industries. Their accuracy, reliability, and ease of installation make them indispensable tools for fluid and gas flow monitoring and control.

Electromagnetic Flow Meters

ในส่วนนี้ขออธิบายเกี่ยวกับ Electromagnetic Flow Meters ซึ่งเป็นเครื่องวัดอัตราการไหลที่ใช้หลักการสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในกระบวนการทำงานของเครื่องมือนี้

Electromagnetic Flow Meters ถูกออกแบบมาเพื่อวัดอัตราการไหลของของเหลวที่เป็นตัวนำไฟฟ้า เครื่องมือนี้มีหลักการทำงานโดยใช้กฎของไฟฟ้าแม่เหล็ก โดยในกระบวนการวัด อัตราการไหลของของเหลวนั้นจะมีกระแสไฟฟ้าถ่ายทอดผ่านตัวและตรวจวัดการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กของของเหลว จากนั้นจะนำไปคำนวณเพื่อหาค่าอัตราการไหลและบันทึกข้อมูล

ความสามารถของ Electromagnetic Flow Meters ที่ต้องการการวัดอัตราการไหลที่มีความถูกต้องและแม่นยำสูง เครื่องมือนี้มักถูกใช้ในงานที่ต้องการวัดอัตราการไหลของของเหลวที่เป็นตัวนำไฟฟ้า เช่น การวัดอัตราการไหลของน้ำ น้ำเสีย น้ำแร่ น้ำมัน และของเหลวอื่นๆ ในโรงกระเบื้อง โรงงานยา โรงงานอุตสาหกรรมเคมีหรืองานวิจัยทางวิทยาศาสตร์

เทคโนโลยีใน Electromagnetic Flow Meters

Electromagnetic Flow Meters ใช้หลักการของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในกระบวนการวัดอัตราการไหลของของเหลว มีเทคโนโลยีและวัสดุองค์ประกอบในเครื่องมือเหล่านี้ที่มีความสามารถในการทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงได้ และสามารถใช้งานได้ในระยะเวลาที่นาน

นอกจากนี้ เครื่องมือชนิดนี้ยังมีระบบการแสดงผลที่เป็นมาตรฐาน และใช้งานง่ายด้วยการเชื่อมต่อกับระบบควบคุมด้วยสายสัญญาณแบบดิจิตอลหรือแบบสัญญาณแอนะล็อก

ด้วยความแม่นยำและความถูกต้องในการวัดอัตราการไหลของของเหลว รวมถึงการดูแลรักษาที่ง่าย เครื่องมือประเภทนี้เป็นที่นิยมใช้ในงานวิศวกรรมและอุตสาหกรรมต่างๆ

Ultrasonic Flow Meters

Ultrasonic Flow Meters เป็นเครื่องวัดอัตราการไหลที่ใช้คลื่นความถี่เหนือเสียงในการวัดการไหลของของเหลวที่ไหลผ่านท่อ มีวิธีการวัดแบบ Doppler method และ Transit time ultrasonic flow meter

เครื่อง Ultrasonic Flow Meters สามารถวัดอัตราการไหลของของเหลวได้ทั้งในรูปแบบที่ไหลอยู่ในท่อในรูปแบบแห้ง (dry pipe) และไหลในท่อที่มีของเหลวอยู่ (wet pipe) โดยในกรณีของ Liquids Ultrasonic Flow Meters สามารถทำงานได้ในหลากหลายแหล่ง อาทิเช่น น้ำประปา น้ำเสีย น้ำมัน ก๊าซ เซรามิค และอื่น ๆ รวมไปถึงของเหลวที่หนืดหรือมีความหนาแน่นสูง เช่น เอทานอล กรด และไวไฟ

Doppler method

วิธีการตรวจวัดแบบ Doppler ใช้คลื่นความถี่เสียงที่ส่งออกมาจากตัวเครื่อง Ultrasonic Flow Meters และนำความถี่ของคลื่นที่ส่งออกมา ใช้ในการวิเคราะห์ความถี่ของคลื่นที่ถูกระจายกลับมาในกรณีที่เป็นคลื่นย้อนกลับโดยผลกระทบจากสิ่งของที่ไหลผ่านท่อ เช่น มวลของเหลวหรือส่วนของเปลือกท่อ ผลลัพธ์ของการวิเคราะห์คลื่นที่ถูกระจายกลับนี้จะช่วยให้เราสามารถคำนวณหาอัตราการไหลของของเหลวได้

Transit time ultrasonic flow meter

วิธีการตรวจวัดแบบ Transit time ultrasonic flow meter จะวัดเวลาที่ไหลผ่านท่อตั้งแต่ระยะทางศูนย์กลางของตัวส่งถึงระยะทางศูนย์กลางของตัวรับ โดยการใช้คลื่นความถี่เสียงที่ส่งออกมาจากตัว Ultrasonic Flow Meters ตัวรับจะอ่านค่าเวลาที่ไหลผ่านท่อและทำการคำนวณหาค่าอัตราการไหลของของเหลว

Advantages of Ultrasonic Flow Meters

• ไม่ต้องขุดท่อหรือทำการตัดต่อท่อ เนื่องจาก Ultrasonic Flow Meters ทำงานได้โดยไม่ต้องสัมผัสกับของเหลว
• สามารถวัดอัตราการไหลที่มีของเหลวที่หนืดหรือมีความหนาแน่นสูงได้
• มีความแม่นยำสูง
• ไม่เกิดความสูญเสียของความดัน
• หน้าตัดของท่อไม่มีการสึกหรอและการหดตัว

สรุป

Flow Meter เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดอัตราการไหลของของไหล และมีหลายประเภทที่มีลักษณะและวิธีการทำงานที่แตกต่างกัน การเลือกใช้ Flow Meter ควรพิจารณาตามลักษณะงานและความต้องการในการวัดอัตราการไหลของของไหลประเภทนั้นๆ อาทิเช่น Positive Displacement Meters, Inferential Meters, Oscillatory Flow Meters, Differential Pressure Meters, Electromagnetic Flow Meters, Ultrasonic Flow Meters, Mass Flow Measurement, และ Vortex Flow Meters เป็นต้น

Flow Meter เป็นเครื่องมือสำคัญที่ใช้ในวิศวกรรม ตัว Flow Meter มีการทำงานแบ่งเป็น 2 แบบหลัก คือการวัดอัตราการไหลของปริมาตร และการวัดอัตราการไหลของมวล มีสมการที่ใช้ในการคำนวณพื้นที่หน้าตัดที่ของไหลวิ่งผ่าน และการหาค่าอัตราการไหลของมวล สามารถนำไปใช้งานในหลายงานการประยุกต์ใช้เช่นในโรงงานอุตสาหกรรมหรือบ้านและอาคารต่างๆ

ในการเลือกใช้ Flow Meter ควรพิจารณาประเภทของงานที่ต้องการ ในแต่ละประเภทของ Flow Meter จะมีลักษณะและวิธีการทำงานที่แตกต่างกัน และมีการใช้งานและประโยชน์ที่แตกต่างกันอาทิเช่นในการตรวจสอบปริมาณวัสดุที่ไหลผ่านระบบ หรือการวัดการใช้น้ำในบ้านหรืออาคารต่างๆ ดังนั้นในการเลือกใช้ Flow Meter ควรพิจารณาตามความต้องการและลักษณะของงานเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ตรงตามความต้องการ