อัตราการไหลและการวัดปริมาณน้ำ

0

%e0%b8%ad%e0%b8%b1%e0%b8%95%e0%b8%a3%e0%b8%b2%e0%b8%81%e0%b8%b2%e0%b8%a3%e0%b9%84%e0%b8%ab%e0%b8%a5%e0%b9%81%e0%b8%a5%e0%b8%b0%e0%b8%9b%e0%b8%a3%e0%b8%b4%e0%b8%a1%e0%b8%b2%e0%b8%93%e0%b8%99%e0%b9%89

EF SOCIETY ยินดีต้อนรับครับผม หลายท่านคงรู้จักมิเตอร์วัดอัตราการไหลที่หน้าบ้านตัวเองหรือที่เราเรียกว่า “มาตรวัดน้ำ” นั่นเอง ปริมาณของน้ำที่ใช้ไปในแต่ละเดือนจะถูกวัดออกมาเป็นหน่วยยูนิต (ลูกบาศก์เมตร) เมื่อครบรอบเดือนเราจะได้รับใบแจ้งหนี้ค่าใช้น้ำจากทางการประปา เช่นเดียวกับงานอุตสาหกรรมการวัดปริมาณน้ำนั้นจะมีหลักการคล้ายกัน แต่จะแตกต่างกันตรงที่เป็นการวัดปริมาณการใช้งานในส่วนที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิตและส่วนใหญ่จะเป็นแบบดิจิตอลที่สามารถควบคุมหรือทำการเก็บข้อมูลได้ง่ายกว่า

Flow Meter มีหลักการทำงานอย่างไร

สูตรพื้นฐานของอัตราการไหล คือ
%e0%b8%aa%e0%b8%b9%e0%b8%95%e0%b8%a3%e0%b8%81%e0%b8%b2%e0%b8%a3%e0%b8%ab%e0%b8%b2%e0%b8%ad%e0%b8%b1%e0%b8%95%e0%b8%a3%e0%b8%b2%e0%b8%81%e0%b8%b2%e0%b8%a3%e0%b9%84%e0%b8%ab%e0%b8%a5จะเห็นได้ว่าพื้นที่หน้าตัดท่อจะมีขนาดคงที่ แสดงว่าอัตราการไหลแปรผันตรงกับความเร็วของน้ำ จากความสัมพันธ์ดังกล่าวทางผู้ผลิต Flow Meter ทั้งหลายจึงใช้หลักการวัดความเร็วของน้ำเพื่อทำการผลิตอุปกรณ์วัดปริมาณน้ำ

Flow Meter สำหรับวัดปริมาณน้ำมีหลายแบบไหม มีหลักการทำงานอย่างไร

Flow วัดปริมาณน้ำมีหลายแบบ  เช่น Turbine Flow Meter ทำงานด้วยใบพัดซึ่งจะทำมุมเฉียงกับทิศทางการไหล เมื่อมีน้ำไหลผ่านใบพัดจะทำให้ใบพัดหมุนไปตามอัตราการไหลของน้ำ โดยที่ Housing ของ Flow จะมี Pick up Coil เป็นตัวรับรู้ความเร็วรอบของ Turbine, Magnetic Flow Meter ใช้หลักการของเหลวที่เป็นตัวนำไฟฟ้าไหลผ่านสนามแม่เหล็ก จะเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าขึ้นในแนวตั้งฉากกับทิศทางการไหลของสนามแม่เหล็ก

ทั้งสองแบบที่กล่าวมามีราคาค่อนข้างสูง เรามาดูอีกแบบซึ่งเป็นชนิดที่ใช้งานง่าย ทนทานและราคาประหยัด คือ Paddle Wheel Flow Meter

%e0%b8%ad%e0%b8%b1%e0%b8%95%e0%b8%a3%e0%b8%b2%e0%b8%81%e0%b8%b2%e0%b8%a3%e0%b9%84%e0%b8%ab%e0%b8%a5%e0%b9%81%e0%b8%a5%e0%b8%b0%e0%b8%9b%e0%b8%a3%e0%b8%b4%e0%b8%a1%e0%b8%b2%e0%b8%93%e0%b8%99%e0%b9%89

Paddle Wheel Flow Meter ทำงานด้วยใบพัดหมุนอยู่บนแกนเดียวกับชุดแม่เหล็กคู่ ในขณะที่ของเหลวไหลผ่าน ทำให้ใบพัดหมุนไปตามอัตราการไหล ซึ่งชุดแม่เหล็กก็จะหมุนตามไปด้วยและที่ Housing ของ Flow จะมี Hall Effect Sensor ซึ่งทำงานเมื่อแม่เหล็กผ่านมาในระยะตรวจจับทำให้ทราบความเร็วของใบพัดหมุน โดยส่งสัญญาณเป็น Pulse การนำ Paddle Wheel Flow Meter ไปต่อร่วมกับท่อขนาดต่างๆ จะต้องมีท่อสามทาง ต่อร่วมด้วย ซึ่งท่อสามทางที่ต่อร่วมด้วยต้องมีโครงสร้างภายในราบเรียบ ทำให้ของเหลวไหลผ่านราบเรียบด้วยทำให้สัญญาณ output ออกมามีความแม่นยำและถูกต้อง

กรณีท่อใหญ่ทำอย่างไร

Paddle Wheel Flow Meter สามารถใช้กับท่อขนาด ½ นิ้ว ถึง 14 นิ้ว สำหรับท่อขนาดใหญ่ 6 นิ้ว ขึ้นไปก็จะมี Mounting Flow Sensor มาต่อร่วมด้วยเพื่อปรับระยะของ Paddle Flow Sensor ลงลึกไปในแนวท่อมากกว่า ¼ ของท่อ แต่ไม่เกิน ½ ของท่อ

%e0%b8%ad%e0%b8%b1%e0%b8%95%e0%b8%a3%e0%b8%b2%e0%b8%81%e0%b8%b2%e0%b8%a3%e0%b9%84%e0%b8%ab%e0%b8%a5%e0%b9%81%e0%b8%a5%e0%b8%b0%e0%b8%9b%e0%b8%a3%e0%b8%b4%e0%b8%a1%e0%b8%b2%e0%b8%93%e0%b8%99%e0%b9%89

วัดค่าอะไรบ้างและความแม่นยำเป็นอย่างไร

ค่าที่ต้องการวัดมี 2 อย่างคือ สามารถดูค่าปริมาณ Flow สะสม (Totalizer) เช่น ลิตร, ลูกบาศก์เมตรและสามารถดูอัตราการไหล (Flow Rate) เช่น ลิตรต่อนาที, ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที โดยมีค่าความเป็นเชิงเส้น ±0.5% ค่าความน่าเชื่อถือ ±0.5%

ฟังก์ชันควบคุมที่ใช้กันในงานอุตสาหกรรมมีอะไรบ้างและการออกแบบยุ่งยากไหม

%e0%b8%ad%e0%b8%b1%e0%b8%95%e0%b8%a3%e0%b8%b2%e0%b8%81%e0%b8%b2%e0%b8%a3%e0%b9%84%e0%b8%ab%e0%b8%a5%e0%b9%81%e0%b8%a5%e0%b8%b0%e0%b8%9b%e0%b8%a3%e0%b8%b4%e0%b8%a1%e0%b8%b2%e0%b8%93%e0%b8%99%e0%b9%89

Flow Indicator รับสัญญาณ Pulse สามารถ scale ค่า Totalizer โดยการใส่ตัวคูณ (Scale Factor) เข้าไป ส่วน Flow Rate สามารถทำได้เช่นกันโดยการใส่ความถี่ (Hz) และค่าแสดงผล (Display) สำหรับการประยุกต์ใช้งานส่วนใหญ่ คือ การตวงปริมาณน้ำ ด้วยฟังก์ชัน Setpoint Output สั่ง Valve ให้ตัดต่อตามปริมาณที่ได้ตั้งใว้และการส่งสัญญาณ Analog เข้าระบบ PLC เพื่อวัดอัตราการไหลของน้ำ นอกจากนี้ยังมีฟังก์ชันต่อเข้ากับระบบ Network ต่างๆ เช่น การสื่อสารแบบ RS-485, RS-232, Devicenet หรือ Profibus-DP ซึ่งสามารถกำหนดได้จากผู้ใช้งาน

%e0%b8%ad%e0%b8%b1%e0%b8%95%e0%b8%a3%e0%b8%b2%e0%b8%81%e0%b8%b2%e0%b8%a3%e0%b9%84%e0%b8%ab%e0%b8%a5%e0%b9%81%e0%b8%a5%e0%b8%b0%e0%b8%9b%e0%b8%a3%e0%b8%b4%e0%b8%a1%e0%b8%b2%e0%b8%93%e0%b8%99%e0%b9%89

 

ในการออกแบบสามารถทำได้ง่ายๆ โดยผู้ใช้สามารถเลือกฟังก์ชันให้เหมาะสมกับหน้างานหรืออาจจะประกอบเป็นตู้สำเร็จเพื่อสะดวกต่อการติดตั้งและการนำไปใช้งาน ทั้งยังช่วยลดปัญหาการต่อสายผิดพลาดและไม่ต้องไปเสียเวลาเจาะตู้ใหม่อีกด้วย

 

 

มีข้อแนะนำเพิ่มเติมในการติดตั้ง Flow Sensor ไหม

การติดตั้งสามารถติดตั้งได้ทั้งในแนวตั้งและแนวนอน แต่ในกรณีการติดตั้งในแนวตั้งต้องเป็นลักษณะของเหลวไหลขึ้น เพราะของเหลวจะไหลเต็มพื้นที่หน้าตัดท่อ การวัดค่าจะได้มีความแม่นยำ
%e0%b8%ad%e0%b8%b1%e0%b8%95%e0%b8%a3%e0%b8%b2%e0%b8%81%e0%b8%b2%e0%b8%a3%e0%b9%84%e0%b8%ab%e0%b8%a5%e0%b9%81%e0%b8%a5%e0%b8%b0%e0%b8%9b%e0%b8%a3%e0%b8%b4%e0%b8%a1%e0%b8%b2%e0%b8%93%e0%b8%99%e0%b9%89 การติดตั้งท่อด้าน Flow ขาเข้าก่อนถึงตัว Paddle Wheel Flow Meter จะต้องเป็นท่อตรงและมีขนาด Diameter เท่ากับตัว Flow Meter และมีความยาวตรงอย่างน้อย 10 เท่าของขนาด Diameter ท่อและท่อด้าน Flow ขาออกที่ต้องมีความยาวตรงอย่างน้อย 5 เท่าของ Diameter ท่อ นอกจากนี้การติดตั้ง Valve, Fitting, Fillter หรือ Reducer ในช่วงก่อนเข้าตัว Flow ถ้าติดตั้งไม่ได้ตามที่กล่าวข้างต้นอาจจะทำให้เกิดกระแสของเหลวไหลวน (Turbulence) ซึ่งมีผลทำให้ Flow อ่านค่าได้ผิดเพี้ยนจากความเป็นจริง

วันนี้เราได้กล่าวถึงหลักการวัดปริมาณน้ำรวมทั้งการออกแบบ หวังว่จะทำให้ชาว EF Magazine ทุกท่านได้มีแนวทางในการเลือกใช้อุปกรณ์มากขึ้น อย่าลืมมาติดตามเรื่องราวดีๆ กันได้อีกในอาทิตย์หน้า สำหรับวันนี้สวัสดีครับ