Flow meter มีกี่แบบ ? ความแตกต่างและการใช้งานแต่ละประเภท

Flow meter เป็นเครื่องมือวัดอัตราการไหลของของไหลทุกชนิดที่ไหลหรือเคลื่อนที่ได้ ไม่ว่าจะเป็นของเหลว (Liquid Flow), ลม (Air Flow), แก๊ส (Gas Flow) ถือเป็นของไหลทั้งสิ้น ในงานอุตสาหกรรม ของไหลดังกล่าวถูกนำมาใช้ในกระบวนการผลิตโดยอาจจะเป็นวัตถุดิบหรือแหล่งพลังงานที่สำคัญ สถานะของของไหลซึ่งหากไม่มีการควบคุมหรือบังคับให้ไหลไปในทิศทางที่ต้องการ ย่อมไม่สามารถนำมาใช้ให้เกิดประโยชน์ได้

เราจึงขอนำเสนออุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมของไหลดังกล่าวให้เหมาะสมดังนี้ ชนิดที่เป็นสวิทช์ On-Off และ ชนิดที่เป็น Flow Sensor (Flow Transmitter หรือ Flow Meter ที่สามารถแสดงค่าได้) โดยมีทั้งหมด 6 แบบดังต่อไปนี้

Flow meter มีกี่แบบ ?

ด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบันมีประเภท Flow meter เกิดขึ้นมากมาย แต่ที่ยังนิยมใช้งานและหาซื้อได้ง่ายนั้นจะมีหลัก ๆ อยู่ทั้งหมด 6 ประเภท ดังต่อไปนี้

1. Rotameter

Rotameter เป็นอุปกรณ์ที่ใช้วัดการไหลได้ทั้งของเหลวและก๊าซ โครงสร้างโดยทั่วไปของโรตามิเตอร์ประกอบด้วยท่อแก้วใสลักษณะเป็นรูปทรงกรวยวางตัวอยู่ในแนวตั้ง ภายในมีลูกลอย (float) ที่สามารถเลื่อนขึ้นเลื่อนลงได้อย่างอิสระตามค่าอัตราการไหลของของไหล โดยทั่วไปลูกลอยทำจากทองเหลือง สแตนเลส หรือพลาสติกชนิดพิเศษ ลูกลอยที่อยู่ภายใน Rotameter มีหลายรูปทรง มีจุดอ่านค่าแสดงไว้บนลูกลอย ออกแบบตามคุณสมบัติของไหลที่ต้องการวัดการไหลและย่านการวัด (range) อัตราการไหล เช่น ลูกลอยแบบทรงกลมเหมาะสำหรับการวัดอัตราการไหลในย่านความเร็วต่ำ สำหรับรูปทรงอื่น ๆ มีความเหมาะสมกับการใช้งานแต่ละงานที่แตกต่างกันไป นิยมใช้วัดน้ำและวัดลมทั่วไป

ข้อดีของ Rotameter

มีข้อดีคือสามารถรักษาค่าแรงดันตกคร่อมในตัวเครื่องมือวัดที่คงที่ ลดการสูญเสียแรงดันในระบบ และยังมีความเที่ยงตรงสูงในกรณีที่วัดค่า Flow Rate ต่ำๆ โดยตัว โรตามิเตอร์ Rotameter จะอาศัยการอ่านค่าการไหลผ่านสเกลบนตัวท่อใส ทั้งราคายังถูกที่สุดเมื่อเทียบกับ Flowmeter ประเภทอื่น ๆ

ข้อควรพิจารณาเมื่อใช้ Rotameter

โดยทั่วไปท่อทรงกรวยทำจากแก้วใสเพื่อให้สามารถสังเกตเห็นการเคลื่อนที่ของลูกลอยได้อย่างชัดเจน ซึ่งความทนทานของโรตามิเตอร์ชนิดท่อแก้วขึ้นอยู่กับสภาวะการใช้งาน โดยความทนทานของท่อแก้วจะลดลงหรือเกิดการแตกได้ง่ายภายใต้สภาวะการใช้งานความดัน (pressure) สูง หรืออุณหภูมิ (temperature) สูง ดังนั้น ในการใช้งานบางกรณีที่ไม่สามารถใช้ท่อแก้วได้อาจออกแบบพิเศษใช้ท่อโลหะ หรือในจุดใช้งานที่ไม่สามารถอ่านค่าโดยตรงจากลูกลอยได้อาจใช้โรตามิเตอร์ร่วมกับเครื่องมือวัดระดับ (level measurement) หรือระยะการเคลื่อนที่ (displacement measurement) ของลูกลอย โดยทำการสอบเทียบ (calibration) ค่าระยะการเคลื่อนที่ที่วัดได้กับค่าอัตราการไหลที่เกิดขึ้น

2. Variable Area Flowmeter

Variable Area Flowmeter เป็นอุปกรณ์ที่อาศัยการต้านของน้ำ ฝืนแรงสปริง คล้าย ๆ กับตาชั่งสปริง เรียกอีกอย่างว่า Inline Flowmeter โดยติดตั้งตามทิศทางการไหลของน้ำเท่านั้น ไม่จำกัดว่าจะติดแนวตั้ง หรือ แนวนอน และสามารถอ่านได้ง่ายกว่า เพราะมีขีดให้อ่านได้ชัดเจน แต่ก็ยังมีช่วง หรือ ย่านของการวัด เหมือน Rotameter พูดง่าย ๆ คือทำงานเหมือนโรตามิเตอร์แต่ Flowmeter variable area จะแสดงผลผ่าน Indicator ที่แตกต่างกันนั่นเองครับ

ข้อดีของ Variable Area Flowmeter

• การออกแบบที่เรียบง่าย: เครื่องวัดการไหลแบบพื้นที่ผันแปรมีการออกแบบที่ตรงไปตรงมาและไม่ซับซ้อน ประกอบด้วยท่อเรียวและทุ่นลอย ความเรียบง่ายนี้ทำให้เข้าใจ ใช้งาน และบำรุงรักษาได้ง่าย
• แสดงอัตราการไหลแบบรูปภาพ: ตำแหน่งของทุ่นภายในท่อจะสอดคล้องโดยตรงกับอัตราการไหลของของไหล การแสดงภาพนี้ช่วยให้ผู้ใช้ตรวจสอบอัตราการไหลได้อย่างรวดเร็วและง่ายดายโดยไม่ต้องใช้จอแสดงผลอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน
• การใช้งานที่หลากหลาย: โฟลว์มิเตอร์เหล่านี้สามารถใช้กับของไหลได้หลากหลาย ทั้งของเหลวและก๊าซ และเหมาะสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น เคมีภัณฑ์ การบำบัดน้ำ ยา และอื่นๆ
• ความน่าเชื่อถือ: เนื่องจากการออกแบบที่เรียบง่ายและไม่มีส่วนประกอบที่ซับซ้อน Flowmeter ประเภทนี้จึงเป็นที่รู้จักในด้านความทนทานและอายุการใช้งานที่ยาวนาน
• แรงดันตกคร่อมต่ำ: แรงดันตกคร่อมเครื่องวัดการไหลแบบพื้นที่แปรผันค่อนข้างต่ำ ซึ่งหมายความว่าไม่ส่งผลกระทบต่อไดนามิกการไหลโดยรวมของระบบอย่างมีนัยสำคัญ

3. Turbine Flowmeter

Turbine Flowmeter เป็นเครื่องวัดการไหลแบบกังหัน ซึ่งประกอบด้วยใบพัดที่วางขวางอยู่ในท่อ ใบพัดนี้จะติดตั้งอยู่บนเพลาหรือแบริ่งที่เป็นศูนย์กลางของทิศทางการไหล โดยขนานกับเส้นทางการไหล ในขณะที่มีของไหล ไหลผ่าน จะทำให้ใบพัดหมุนด้วยแรงจากของไหล ความเร็วในการหมุนของใบพัดนั้น จะเป็นสัดส่วนกับความเร็วของไหล ที่ไหลผ่าน จากนั้นจะใช้วิธีการวัดความเร็วของการหมุนของใบพัดเพื่อความเร็วของของเหลว โดยอาศัยตัวเซ็นเซอร์ที่ต่ออยู่กับตัวโครงสร้างของเซ็นเซอร์ในการตรวจจับ เช่น ตัวเซ็นเซอร์แม่เหล็ก

โดยวิธีนี้เป็นวิธีที่ถูกต้องมาก ซึ่งใช้หลักการหาค่าเฉลี่ยความเร็วในเส้นจุดศูนย์กลางของท่อ ตัว Flowmeter Turbine จะเหมาะสำหรับการวัดของไหลที่มีความสะอาดและในช่วงของความเร็วในการไหลที่มีย่านกว้างมากได้

ข้อดีของ Turbine Flowmeter

• ความแม่นยำสูง: เครื่องวัดอัตราการไหลของกังหันมีความสามารถในการวัดที่แม่นยำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่มีสภาวะการไหลที่เสถียร ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ความแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญ
• ช่วงการไหลกว้าง: มีอัตราส่วนการหมุนรอบที่กว้าง หมายความว่าสามารถวัดอัตราการไหลช่วงกว้างได้อย่างแม่นยำ ทำให้ใช้งานได้หลากหลายสำหรับสภาวะการไหลต่างๆ
• ความน่าเชื่อถือ: มีการออกแบบเชิงกลที่เรียบง่ายโดยมีส่วนประกอบน้อยลง ซึ่งมักส่งผลให้การทำงานมีความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานยาวนานขึ้น
• Digital Output: เครื่องวัดการไหลของกังหันที่ทันสมัยหลายรุ่นมาพร้อมกับเอาต์พุตสัญญาณดิจิตอลที่สามารถรวมเข้ากับระบบควบคุมกระบวนการและการบันทึกข้อมูล ซึ่งช่วยเพิ่มขีดความสามารถของระบบอัตโนมัติ
• ต้นทุนต่ำ: เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีมิเตอร์วัดการไหลอื่นๆ เครื่องวัดการไหลแบบกังหันมักจะมีราคาไม่แพงมาก ทำให้เป็นตัวเลือกที่คุ้มค่าสำหรับการใช้งานที่ให้ความสำคัญกับการวัดที่แม่นยำโดยไม่มีความซับซ้อนมากเกินไป

4. Oval Gear Flowmeter

Oval Gear Flowmeter เป็น Flowmeter ที่ภายในประกอบไปด้วยเฟืองรูปวงรี 2 ชิ้น ขบกันอยู่ โดยเฟืองทั้ง 2 จะทำหน้าที่ในการรับและคายของไหล สลับกันไป นิยมใช้ในการวัดงานน้ำมัน

ข้อดีของ Oval Gear Flowmeter

• ความเข้ากันได้ของของไหลที่มีความหนืด: โฟลว์มิเตอร์เหล่านี้เป็นเลิศในการวัดของไหลที่มีความหนืดต่างกัน ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ความสม่ำเสมอของของไหลเปลี่ยนแปลง
• ของเหลวที่หลากหลาย: Oval gear flow meter มีความอเนกประสงค์และสามารถจัดการกับของเหลวได้หลากหลาย รวมถึงของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน มีฤทธิ์กัดกร่อน หรือมีความหนืด ความสามารถในการปรับตัวนี้ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย
• การวัดแบบสองทิศทาง: เครื่องวัดการไหลเหล่านี้สามารถวัดการไหลได้ทั้งสองทิศทาง ทำให้มีความยืดหยุ่นในการใช้งานที่ทิศทางการไหลอาจเปลี่ยนแปลง
• การวัดที่แม่นยำ: เครื่องวัดอัตราการไหลแบบเฟืองวงรีให้ความแม่นยำสูงในการวัดการไหลของของเหลว การออกแบบทำให้มั่นใจได้ถึงการวัดปริมาตรที่สม่ำเสมอ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ความแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญ

5. Electromagnetic Flowmeter

Electromagnetic Flowmeter เป็นเครื่องวัดอัตราการไหลที่มีใช้กันมานานมากกว่า 40 ปี โดยเริ่มต้นใช้งานมาตั้งแต่ Modern meters ตามมาด้วย Exhibit no moving parts จนกระทั้งเป็นแบบ Zero pressure drop โดย Magflows หรือ EM Flow meter จะอาศัยหลักการทำงานตามกฎของฟาราเดย์(Faraday’s law) ซึ่งเมื่อมีตัวนำวิ่งผ่านหรือตัดผ่านสนามแม่เหล็ก จะทำให้เกิดแรงดันตกคร่อมซึ่งแปรเปลี่ยนตามความเร็วของตัวนำนั้นๆ ซึ่งในที่นี้ตัวนำก็คือของไหลนั่นเอง

เรียกอีกอย่างว่า Magnetic Flowmeter หรือ แม็กเนติก โฟลมิเตอร์

ข้อดีของ Electromagnetic Flowmeter

• การวัดที่แม่นยำ: Flowmeter magneticให้ความแม่นยำสูงในการวัดการไหลของของไหลที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า การวัดจะไม่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของของไหล ความหนืด หรืออุณหภูมิ ทำให้มั่นใจได้ว่าค่าที่อ่านได้จะสม่ำเสมอและเชื่อถือได้
• ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่: เครื่องวัดอัตราการไหลเหล่านี้ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ภายในเส้นทางการไหล ลดความเสี่ยงของการสึกหรอทางกลและลดความต้องการในการบำรุงรักษาให้เหลือน้อยที่สุด การออกแบบนี้ยังป้องกันการอุดตันหรือกีดขวางการไหล
• เกิด Pressure Drop น้อย: เครื่องวัดการไหลของแม่เหล็กไฟฟ้าไม่รบกวนเส้นทางการไหล ส่งผลให้แรงดันตกน้อยที่สุดและส่งผลกระทบเล็กน้อยต่อไดนามิกของไหลของระบบ
• การใช้งานที่หลากหลาย: สามารถใช้กับของเหลวนำไฟฟ้าต่างๆ รวมถึงของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและสารละลาย ความสามารถรอบด้านนี้ทำให้เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การบำบัดน้ำเสียและน้ำเสีย เคมีภัณฑ์ และอื่นๆ
• การวัดแบบสองทิศทาง: เครื่องวัดการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถวัดการไหลทั้งสองทิศทางได้อย่างแม่นยำ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่การไหลย้อนกลับได้

6. Orifice Plate Flowmeter

Orifice plate flow meter เป็นอุปกรณ์วัดการไหลของความดันแตกต่างประเภทหนึ่งที่ใช้วัดอัตราการไหลของของไหลในท่อ ประกอบด้วยแผ่นบางที่มีรู (ออริฟิซ) ที่กลึงอย่างแม่นยำซึ่งสร้างการหดตัวในเส้นทางการไหล ความแตกต่างของความดันทั่วทั้งปากจะแปรผันตามอัตราการไหลของของไหล ความแตกต่างของความดันนี้จะถูกวัดและใช้ในการคำนวณอัตราการไหล

ข้อดีของ Orifice Plate Flowmeter

• การออกแบบที่เรียบง่าย: มีการออกแบบที่ตรงไปตรงมาโดยไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ ซึ่งส่งผลให้ความต้องการในการบำรุงรักษาต่ำและเพิ่มความน่าเชื่อถือ
• การใช้งานที่หลากหลาย: Orifice Plate Flowmeters สามารถใช้กับของไหลหลากหลายชนิด รวมถึงของเหลว ก๊าซ ลม และไอน้ำ ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น น้ำมันและก๊าซ ปิโตรเคมี การบำบัดน้ำ และอื่นๆ
• ความสัมพันธ์เชิงเส้น: แรงดันตกคร่อมปากเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราการไหล ทำให้มีความสัมพันธ์เชิงเส้นที่ทำให้การคำนวณอัตราการไหลง่ายขึ้น
• ติดตั้งและเปลี่ยนได้ง่าย: ติดตั้งและเปลี่ยนได้ง่าย ทำให้ระบบการไหลหยุดชะงักน้อยที่สุด สามารถเปลี่ยนเพลตได้ง่ายเพื่อรองรับอัตราการไหลหรือคุณสมบัติของของไหลที่แตกต่างกัน

สรุปประเภท Flow meter

เป็นอย่างไรบ้างครับกับความหมายประเภทของ Flow meter ทั้ง 6 แบบที่เราได้นำเสนอ อันที่จริงยังมีอีกหลายประเภทนอกเหนือจากนี้ แต่เราได้คัดมาเฉพาะโฟลมิเตอร์ที่มีการใช้งานบ่อยในประเทศไทย ซึ่งประเภทดังกล่าวเรียกได้ว่าครอบคลุมการใช้วัดอัตราการไหลของทุกอุตสาหกรรม หวังว่าบทความนี้จะทำให้ผู้อ่านทุกท่านสามารถเลือกมาตรวัดชนิดนี้เพื่อใช้กับงานของคุณได้อย่างถูกต้องครับ