ทำความเข้าใจหลักการทำงานของเครื่องวัดการไหล: อธิบายเทอร์ไบน์, แม่เหล็กไฟฟ้า และ Coriolis

การวัดการไหลที่แม่นยำคือหัวใจสำคัญของการควบคุมกระบวนการ ไม่ว่าจะเป็นน้ำในโรงงานเทศบาล น้ำมันดิบในท่อส่ง หรือนมในโรงงานผลิตภัณฑ์นม การเลือกเครื่องวัดการไหลที่เหมาะสมเริ่มต้นด้วยการทำความเข้าใจว่า เทคโนโลยีแต่ละอย่างทำงานอย่างไร.

ด้านล่างนี้ เราจะมาอธิบายเครื่องวัดการไหลสามประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด — เทอร์ไบน์, แม่เหล็กไฟฟ้า (Mag) และ Coriolis — โดยจะสำรวจหลักการ ข้อดี ข้อจำกัด และการใช้งานที่เหมาะสมที่สุด

1. เครื่องวัดการไหลแบบเทอร์ไบน์

หลักการทำงาน

เครื่องวัดการไหลแบบเทอร์ไบน์ใช้พลังงานจลน์ของของเหลวที่เคลื่อนที่เพื่อหมุน ใบพัดหลายใบ ที่ติดตั้งอยู่ภายในตัวเครื่อง

• ความเร็วของใบพัดแปรผันโดยตรงกับ อัตราการไหลเชิงปริมาตร.
• ตัวรับสัญญาณแม่เหล็กหรือออปติคัลจะตรวจจับใบพัดที่ผ่านไป ซึ่งจะสร้างสัญญาณเอาต์พุตแบบพัลส์

ข้อดี

• ความแม่นยำสูงสำหรับของเหลวที่สะอาดและคงที่
• ช่วงการวัดกว้าง (อัตราส่วนการลดลงที่ดี)
• ต้นทุนค่อนข้างต่ำ

ข้อจำกัด

• ต้องใช้ของเหลวหรือก๊าซที่สะอาด — อนุภาคอาจทำให้ใบพัดเสียหายได้
• ชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่หมายถึงการสึกหรอเมื่อเวลาผ่านไป
• ประสิทธิภาพได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงความหนืด

การใช้งานทั่วไป

• การถ่ายโอนการดูแลเชื้อเพลิงที่สะอาด
• การกระจายน้ำในระบบ HVAC
• การวัดสารเคมีที่มีความหนืดต่ำ

2. เครื่องวัดการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้า (Magmeters)

หลักการทำงาน

อิงตาม กฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์:

เมื่อของเหลวนำไฟฟ้าไหลผ่านสนามแม่เหล็ก จะเกิดแรงดันไฟฟ้าซึ่งแปรผันตามความเร็ว

• Magmeter สร้างสนามแม่เหล็กควบคุมทั่วทั้งท่อการไหล
• ขั้วไฟฟ้าจะรับแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากของเหลวที่เคลื่อนที่
• สัญญาณแรงดันไฟฟ้านี้จะถูกแปลงเป็น อัตราการไหลเชิงปริมาตร.

หมายเหตุสำคัญ: ของเหลวต้อง นำไฟฟ้า (เช่น > 5 µS/cm)

ข้อดี

• ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ → บำรุงรักษาน้อย
• ไม่ได้รับผลกระทบจากความดัน อุณหภูมิ หรือความหนืด (ภายในขีดจำกัด)
• สามารถวัดของเหลวที่สกปรกหรือกัดกร่อนได้

ข้อจำกัด

• ไม่สามารถวัดของเหลวที่ไม่นำไฟฟ้า (เช่น น้ำมัน ก๊าซ)
• ต้องใช้ท่อเต็มเพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำ

การใช้งานทั่วไป

• การบำบัดน้ำและน้ำเสีย
• การไหลของสารละลายและเยื่อกระดาษในอุตสาหกรรมเหมืองแร่และกระดาษ
• การจ่ายสารเคมี

3. เครื่องวัดการไหลแบบมวล Coriolis

หลักการทำงาน

เครื่องวัด Coriolis วัด การไหลของมวลโดยตรง โดยใช้ ผลกระทบ Coriolis:

• เครื่องวัดมีท่อสั่นหนึ่งท่อขึ้นไป
• เมื่อของเหลวไหล มวลจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟส (บิด) ในรูปแบบการสั่นสะเทือน
• เซ็นเซอร์ตรวจจับการบิดนี้ ซึ่งแปรผันตาม อัตราการไหลของมวล.
• การวัดเดียวกันนี้ยังเปิดเผย ความหนาแน่นของของเหลว.

ข้อดี

• การวัดการไหลของมวลโดยตรง (ไม่จำเป็นต้องมีการชดเชยอุณหภูมิ/ความดัน)
• วัดความหนาแน่นและอุณหภูมิพร้อมกัน
• ความแม่นยำสูงสำหรับของเหลวและก๊าซ
• จัดการของเหลวที่มีความหนืด สกปรก หรือหลายเฟส

ข้อจำกัด

• ต้นทุนสูงกว่าประเภทอื่นๆ
• ขนาดใหญ่กว่าอาจมีน้ำหนักมาก
• ไวต่อการสั่นสะเทือนภายนอกหากติดตั้งไม่ถูกต้อง

การใช้งานทั่วไป

• การถ่ายโอนการดูแลผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม
• การตวงที่แม่นยำในอาหารและเครื่องดื่ม
• การควบคุมการป้อนปฏิกิริยาเคมี

4. การเลือกเครื่องวัดการไหลที่เหมาะสม

ความคิดสุดท้าย

เครื่องวัดการไหลไม่ใช่โซลูชันแบบเดียวที่เหมาะกับทุกขนาด

• เทอร์ไบน์: เหมาะสำหรับของเหลวที่สะอาดและมีความหนืดต่ำ ซึ่งต้นทุนเป็นสิ่งสำคัญ
• Magmeters: เหมาะสำหรับของเหลวนำไฟฟ้า แม้ว่าจะสกปรกหรือกัดกร่อนก็ตาม
• Coriolis: ไม่มีใครเทียบได้เมื่อความแม่นยำในการไหลของมวลและความหนาแน่นมีความสำคัญที่สุด

โดยการจับคู่ หลักการทำงาน กับ สภาพกระบวนการ วิศวกรจะมั่นใจได้ถึงการวัดที่แม่นยำ ลดการบำรุงรักษา และต้นทุนวงจรชีวิตที่เหมาะสมที่สุด