ขอเรียกกลับ:

+86 13309630361

การสนับสนุนออนไลน์

[email protected]

เที่ยว สํานักงาน ของ เรา

วูหู่ อันฮุ่ย ประเทศจีน

ฐานความรู้

หน้าแรก >  ข่าว >  ฐานความรู้

มาตรวัดอัลตราโซนิกสำหรับการวัดอัตราการไหล: คู่มือสมบูรณ์สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม

Time : 2025-08-10
เครื่องวัดอัลตราโซนิก ถือเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญในกระบวนการวัดอัตราการไหลในอุตสาหกรรมยุคใหม่ แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่เด่นชัดในหลายด้าน เนื่องจากหลักการทำงานที่เป็นเอกลักษณ์และคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมของเทคโนโลยีนี้ เทคโนโลยีดังกล่าวแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ เทคโนโลยีแบบดอปเปลอร์ (Doppler) และแบบเวลาการเดินทาง (time-of-flight) โดยแต่ละประเภทใช้หลักการทางฟิสิกส์ที่แตกต่างกันในการตรวจจับการไหล
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบดอปเปลอร์ (Doppler flowmeters) ใช้หลักการดอปเปลอร์เชิงเสียง โดยการวัดการไหลจากการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงความถี่ของคลื่นอัลตราโซนิกที่สะท้อนกลับจากอนุภาคหรือฟองอากาศที่ลอยอยู่ในของไหล เทคโนโลยีนี้เหมาะเป็นพิเศษกับสื่อที่มีของแข็งลอยตัวหรือฟองอากาศในปริมาณหนึ่ง ทำให้มีประสิทธิภาพสูงในการใช้งานทางอุตสาหกรรม เช่น การบำบัดน้ำเสีย ในทางกลับกัน เครื่องวัดอัตราการไหลแบบเวลาการเดินทาง (Time-of-flight flowmeters) ใช้ความแตกต่างของเวลาในการเดินทางของคลื่นอัลตราโซนิก ให้ความแม่นยำในการวัดสูงกว่า และเหมาะสำหรับสื่อของเหลวที่ค่อนข้างสะอาด
ในด้านระบบอัตโนมัติของการบำบัดน้ำเสีย อุปกรณ์วัดอัลตราโซนิกมีข้อได้เปรียบทางเทคนิคอย่างหลากหลาย วิธีการวัดแบบไม่สัมผัสโดยตรงนี้สามารถป้องกันการสูญเสียแรงดันในท่อส่ง และกำจัดปัญหาการสึกหรอที่พบในอุปกรณ์วัดแบบกลไกดั้งเดิม ลักษณะการทำงานแบบไม่สัมผัสด้วยเซ็นเซอร์ช่วยให้มั่นใจถึงความเข้ากันได้ทางเคมี พร้อมทั้งลดความต้องการในการบำรุงรักษาอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ เทคโนโลยีนี้ยังเหมาะสำหรับของเหลวที่นำไฟฟ้าและสารละลายที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบหลักต่างๆ
ควรระบุว่าเครื่องวัดอัลตราโซนิกมีข้อจำกัดเฉพาะตัว เช่น สำหรับสื่อที่มีความบริสุทธิ์สูงมาก เช่น น้ำกลั่น ขาดพื้นที่สะท้อนเสียงที่เพียงพอ ซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพการวัดลดลงอย่างมาก รวมถึงในงานที่มีมาตรฐานความสะอาดสูงเป็นพิเศษ เช่น น้ำดื่ม จำเป็นต้องประเมินความเหมาะสมอย่างรอบคอบ คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้เทคโนโลยีนี้เหมาะกับการวัดของเหลวที่มีสิ่งปนเปื้อนในกระบวนการอุตสาหกรรม มากกว่าสื่อที่มีความบริสุทธิ์สูง
จากมุมมองทางประวัติศาสตร์ พื้นฐานเทคโนโลยีของเครื่องวัดอัลตราโซนิกสามารถย้อนกลับไปถึงการวิจัยทางเสียงในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 การค้นพบทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ได้วางรากฐานทางทฤษฎีที่สำคัญสำหรับการประยุกต์ใช้งานทางวิศวกรรมในยุคต่อมา ปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์นี้ไม่เพียงแต่อธิบายธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงความถี่เสียงเท่านั้น แต่ยังเป็นแนวทางแก้ปัญหาเชิงนวัตกรรมสำหรับเทคโนโลยีการวัดอัตราการไหลในปัจจุบัน

คำอธิบายอย่างละเอียดเกี่ยวกับหลักการทำงานของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิก

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิก เป็นเทคโนโลยีขั้นสูงสำหรับการวัดอัตราการไหล ซึ่งทำงานโดยอาศัยการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติการแพร่ของคลื่นเสียงในตัวกลางที่เคลื่อนที่ ขึ้นอยู่กับหลักการวัดอัตราการไหล แบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ แบบดอปเปลอร์ (Doppler) และแบบเวลาการเดินทาง (time-of-flight)

หลักการทำงานของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกดอปเปลอร์:

เครื่องวัดอัตราการไหลประเภทนี้ใช้ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ในการวัดอัตราการไหล เมื่อสัญญาณอัลตราโซนิกพบกับอนุภาคหรือฟองอากาศที่ลอยอยู่ในตัวกลางที่เคลื่อนที่ จะเกิดคลื่นสะท้อนกลับ เนื่องจากตัวสะท้อนเคลื่อนที่ไปกับตัวกลาง ความถี่ของคลื่นสะท้อนจึงเกิดการเปลี่ยนแปลง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการเปลี่ยนแปลงความถี่แบบดอปเปลอร์ (Doppler shift) ขนาดของการเปลี่ยนแปลงความถี่นี้มีความสัมพันธ์โดยตรงกับความเร็วของตัวกลาง ทำให้สามารถคำนวณหาความเร็วของตัวกลางได้จากการวัดการเปลี่ยนแปลงความถี่อย่างแม่นยำ เพื่อให้การวัดมีประสิทธิภาพ ตัวกลางจะต้องมีอนุภาคลอยตัวในความเข้มข้นที่เหมาะสมเพื่อทำหน้าที่เป็นตัวสะท้อนคลื่น

หลักการทำงานของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิก Time-of-Flight:

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบ Time-of-Flight ใช้หลักการวัดความแตกต่างของเวลาในการแพร่กระจายคลื่นอัลตราโซนิกในทิศทางทวนน้ำและตามน้ำเพื่อหาความเร็วของการไหล ในของเหลวที่อยู่นิ่ง เวลาในการแพร่กระจายในทั้งสองทิศทางจะเท่ากัน เมื่อมีการไหลของของเหลว เวลาในการแพร่กระจายตามน้ำจะสั้นลง ในขณะที่เวลาในการแพร่กระจายทวนน้ำจะยาวขึ้น โดยการวัดความแตกต่างของเวลานี้อย่างแม่นยำ พร้อมทั้งนำค่าพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของท่อมาคำนวณร่วมด้วย จะสามารถคำนวณหาค่าความเร็วการไหลเฉลี่ยได้อย่างแม่นยำ วิธีการนี้เหมาะสำหรับสื่อของเหลวที่มีความสะอาดค่อนข้างสูง

องค์ประกอบและขั้นตอนการทำงานของระบบ:

ระบบเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกโดยทั่วไปประกอบด้วยองค์ประกอบหลักต่อไปนี้:
  1. หน่วยประมวลผลสัญญาณ: ประกอบด้วยออสซิลเลเตอร์ความถี่สูงและวงจรส่งสัญญาณประมวลผล
  2. ชุดตัวแปลงสัญญาณ: โดยปกติจะถูกออกแบบให้เป็นแบบ Clamp-on
  3. หน่วยคำนวณและแสดงผล: ใช้สำหรับการประมวลผลข้อมูลและการแสดงผลลัพธ์
ลำดับการทำงานมีดังนี้: หน่วยประมวลผลสัญญาณจะสร้างสัญญาณไฟฟ้าความถี่สูงเพื่อขับตัวแปลงสัญญาณ ซึ่งจะแปลงสัญญาณไฟฟ้าให้เป็นคลื่นอัลตราโซนิกและส่งเข้าไปในของเหลว ตัวแปลงสัญญาณที่รับสัญญาณจะแปลงสัญญาณอัลตราโซนิกที่สะท้อนกลับหรือส่งผ่านกลับมาเป็นสัญญาณไฟฟ้า จากนั้นจึงประมวลผลเพื่อคำนวณความเร็วการไหลและอัตราการไหล

คุณลักษณะทางเทคนิคและการได้เปรียบ:

  1. การวัดแบบไม่รบกวน: ไม่จำเป็นต้องทำลายโครงสร้างท่อ
  2. ไม่มีการสูญเสียแรงดัน: ไม่ส่งผลกระทบต่อสภาพการทำงานของระบบ
  3. ใช้งานได้กว้างขวาง: สามารถวัดสื่อของเหลวต่างๆ ได้
  4. บำรุงรักษาง่าย: ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ทำให้มีความน่าเชื่อถือสูง

ข้อพิจารณาในการใช้งาน:

ปัจจัยต่อไปนี้ควรคำนึงถึงในการใช้งานจริง:
  1. คุณสมบัติของสาร: รวมถึงความขุ่นและความสม่ำเสมอ
  2. สภาพท่อ: วัสดุ ขนาด และสภาพการบุภายในท่อ
  3. ข้อกำหนดการติดตั้ง: ต้องแน่ใจว่าการถ่ายโอนคลื่นเสียงมีประสิทธิภาพ
  4. การรบกวนจากสิ่งแวดล้อม: หลีกเลี่ยงการสั่นสะเทือนและสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า
ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี มิเตอร์วัดอัลตราโซนิกแบบทันสมัยได้พัฒนารูปแบบการวัดที่มีความก้าวหน้ามากยิ่งขึ้น เช่น เทคโนโลยีการวัดแบบผสมผสานที่สามารถปรับตัวได้ ซึ่งจะเลือกรูปแบบการวัดที่เหมาะสมที่สุดโดยอัตโนมัติ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของตัวกลาง ช่วยเพิ่มความแม่นยำและความน่าเชื่อถือในการวัดให้ดียิ่งขึ้น

หลักการทำงานของมิเตอร์วัดอัลตราโซนิก

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกเป็นเทคโนโลยีการวัดการไหลที่ไม่ต้องสัมผัสโดยตรง ทำงานตามหลักการทางเสียง โดยการกำหนดความเร็วของการไหลจากการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติการแพร่กระจายของคลื่นอัลตราโซนิกในของไหล อุปกรณ์นี้มีการออกแบบแบบคลัมป์ออน ซึ่งสามารถติดตั้งได้โดยตรงบนผนังด้านนอกของท่อโดยไม่ต้องทำลายโครงสร้างท่อหรือสัมผัสกับตัวกลาง ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับของเหลวที่กัดกร่อนหรือสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น ความดันสูงและอุณหภูมิสูง นอกจากนี้ การออกแบบที่เป็นแบบพกพา ยังให้ความยืดหยุ่นสูงสำหรับการตรวจสอบในอุตสาหกรรมและการวัดค่าชั่วคราว
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ แบบโดปเปลอร์ (Doppler) และแบบเวลาการเดินทาง (time-of-flight) โดยแต่ละชนิดใช้กลไกทางกายภาพที่แตกต่างกันสำหรับการวัดอัตราการไหล
  • เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกแบบดอปเปลอร์: ทำงานโดยอาศัยการสะท้อนของคลื่นอัลตราโซนิกจากอนุภาคหรือฟองอากาศที่ลอยอยู่ในของไหล เมื่อส่งสัญญาณอัลตราโซนิกเข้าไปในท่อ ความไม่ต่อเนื่องในตัวกลางที่ไหล (เช่น อนุภาคของแข็งหรือฟองอากาศ) จะทำให้คลื่นเสียงกระเจิงกระจายออกไป ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของความถี่ (ดอปเปลอร์ชิฟท์) การเปลี่ยนแปลงนี้มีสัดส่วนกับความเร็วของของไหล ทำให้สามารถคำนวณความเร็วการไหลได้จากการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงความถี่ของสัญญาณที่สะท้อนกลับ สิ่งสำคัญที่ต้องทราบคือ เครื่องวัดอัตราการไหลประเภทนี้ต้องการให้ตัวกลางมีความขุ่นหรือมีก๊าซอยู่ในระดับหนึ่ง เพื่อให้เกิดสัญญาณสะท้อนของคลื่นเสียงที่เพียงพอ นอกจากนี้ ความเร็วการไหลจะต้องถูกรักษาไว้ในช่วงที่กำหนด เพื่อป้องกันไม่ให้อนุภาคตกลงมากส่งผลต่อความแม่นยำในการวัด
  • เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกแบบ Time-of-Flight: คำนวณความเร็วของการไหลโดยการวัดความต่างของเวลาในการแพร่ของคลื่นอัลตราโซนิกในทิศทางทวนน้ำและตามน้ำ เนื่องจากความเร็วของการไหลของของเหลวมีผลต่อความเร็วในการแพร่ของคลื่นเสียง ดังนั้นเวลาในการแพร่ตามน้ำจึงสั้นกว่า ในขณะที่เวลาในการแพร่ทวนน้ำจะยาวกว่า โดยการตรวจจับความต่างของเวลานี้อย่างแม่นยำ สามารถคำนวณหาค่าความเร็วเฉลี่ยของการไหลของของเหลวได้วิธีนี้เหมาะสำหรับของเหลวที่ค่อนข้างสะอาด เช่น สารทำละลายทางเคมี หรือน้ำที่มีความขุ่นต่ำ แต่จำเป็นต้องใช้ตัวกลางที่มีความบริสุทธิ์สูง หากมีสิ่งเจือปนหรือฟองอากาศมากเกินไป อาจรบกวนผลการวัดได้
เมื่อเทียบกับเครื่องวัดอัตราการไหลแบบกลไกดั้งเดิม เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกมีข้อดี เช่น ไม่มีการสูญเสียแรงดัน ไม่มีการสึกหรอ และมีความสามารถในการปรับตัวได้ดี ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การบำบัดน้ำเสีย เคมีภัณฑ์ และพลังงาน อย่างไรก็ตาม ความแม่นยำในการวัดได้รับผลกระทบอย่างมากจากคุณสมบัติของตัวกลาง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น คุณสมบัติของของเหลว สภาพท่อ และข้อกำหนดการใช้งานจริงอย่างรอบด้านในขั้นตอนการเลือก เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพการวัดที่ดีที่สุด

การเลือกเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกที่เหมาะสม

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกยังเหมาะสำหรับการประยุกต์ใช้งานที่ต้องการแรงดันตกต่ำและการบำรุงรักษาต่ำอีกด้วย เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกชนิดดอปเปลอร์เป็นเครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตร ซึ่งเหมาะสำหรับของเหลวที่มีอากาศปน เช่น น้ำเสียหรือโคลน ในขณะที่เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกชนิดเวลาการเดินทาง (Time-of-flight) เหมาะสำหรับของเหลวที่สะอาด เช่น น้ำหรือน้ำมัน
มีอยู่สามประเภทหลักของเครื่องวัดอัลตราโซนิกโฟลว์มิเตอร์ ปัจจัยต่างๆ เช่น ประเภทของสัญญาณขาออก (แบบแอนะล็อกหรือแบบดิจิทัล), ขนาดท่อ, อุณหภูมิกระบวนการต่ำสุดและสูงสุด, ความดัน และอัตราการไหล จะมีผลต่อว่าอัลตราโซนิกโฟลว์มิเตอร์ชนิดใดเหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานของคุณ

การออกแบบอัลตราโซนิกที่แตกต่างกัน

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกแบบหนีบติดมีให้เลือกสองแบบ คือแบบเซนเซอร์เดี่ยวและแบบเซนเซอร์คู่ สำหรับรุ่นเซนเซอร์เดี่ยว ตัวส่งและตัวรับคลื่นจะถูกบรรจุอยู่ในตัวเซนเซอร์เดียวกัน และหนีบยึดไว้ที่จุดหนึ่งบนพื้นผิวท่อ โดยใช้สารประกอบในการถ่ายทอดเสียงยึดติดเซนเซอร์กับท่อ ส่วนรุ่นเซนเซอร์คู่นั้น ตัวส่งคลื่นจะอยู่ในตัวเซนเซอร์หนึ่ง และตัวรับคลื่นจะอยู่ในอีกตัวเซนเซอร์หนึ่ง เครื่องวัดอัตราการไหลแบบดอปเปลอร์แบบหนีบติดนั้น มีแนวโน้มที่จะเกิดสัญญาณรบกวนจากตัวผนังท่อเอง รวมถึงช่องว่างอากาศที่อาจเกิดขึ้นระหว่างเซนเซอร์กับผนังท่อ หากผนังท่อทำจากเหล็กกล้าไร้สนิม สัญญาณที่ส่งออกไปอาจถ่ายทอดได้ไกลพอที่จะทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนของสัญญาณสะท้อนกลับ ส่งผลให้การวัดอัตราการไหลมีความผิดพลาด นอกจากนี้ ในท่อทองแดง ท่อที่มีผนังคอนกรีต ท่อที่มีผนังพลาสติก และท่อไฟเบอร์กลาสเสริมแรง ก็มีการหยุดชะงักของสัญญาณเสียงในตัวเองอยู่แล้ว การหยุดชะงักดังกล่าวสามารถทำให้สัญญาณที่ส่งออกไปกระเจิงหรืออ่อนตัวลงจนสัญญาณที่สะท้อนกลับมามีความอ่อนแอ ซึ่งจะส่งผลให้ความแม่นยำของเครื่องวัดอัตราการไหลลดลงอย่างมาก (มักจะมีความคลาดเคลื่อนสูงถึง ±20%) โดยส่วนใหญ่แล้ว หากท่อมีผนังหุ้มอยู่ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบหนีบติดอาจไม่สามารถใช้งานได้เลย

ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับการติดตั้งเครื่องวัดอัลตราโซนิกแบบวัดอัตราการไหล

1. การเตรียมการก่อนการติดตั้ง

1.1 การประเมินและยืนยันระบบของท่อ
ก่อนการติดตั้ง จำเป็นต้องทำการประเมินโดยรวมของระบบของท่อเป้าหมาย โดยเน้นเป็นพิเศษว่า วัสดุของท่อตรงตามข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับการส่งผ่านคลื่นเสียงหรือไม่ โดยทั่วไปแล้วท่อโลหะ เช่น ท่อเหล็กคาร์บอนหรือเหล็กกล้าไร้สนิม มีคุณสมบัติในการส่งผ่านคลื่นเสียงได้ดี ในขณะที่ท่อที่ไม่ใช่โลหะ หรือท่อที่มีการบุชั้นวัสดุพิเศษ จำเป็นต้องมีการตรวจสอบเพิ่มเติม จำเป็นต้องตรวจสอบสภาพชั้นบุของท่ออย่างละเอียด เนื่องจากวัสดุชั้นบุบางชนิด (เช่น ยางหรือโพลียูรีเทน) อาจส่งผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพการส่งสัญญาณอัลตราโซนิก นอกจากนี้ เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อจะต้องตรงกับข้อกำหนดของเครื่องวัดอัตราการไหลอย่างแม่นยำ เนื่องจากความคลาดเคลื่อนใด ๆ อาจก่อให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดค่า
1.2 เกณฑ์การเลือกสถานที่ติดตั้ง
การเลือกสถานที่ติดตั้งที่เหมาะสมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับประกันความแม่นยำในการวัด ควรให้ความสำคัญกับส่วนท่อแนวนอน หรือส่วนท่อแนวตั้งที่มีการไหลขึ้นด้านบน และหลีกเลี่ยงส่วนท่อแนวตั้งที่มีการไหลลงด้านล่าง ต้องมั่นใจว่ามีความยาวของท่อตรงเพียงพอ โดยทั่วไปต้องการท่อตรงอย่างน้อย 10 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อทางด้านต้นน้ำ และ 5 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อทางด้านท้ายน้ำ หลีกเลี่ยงการติดตั้งใกล้ข้อต่อโค้ง วาล์ว ปั๊ม หรืออุปกรณ์ต่อพ่วงอื่น ๆ ที่อาจก่อให้เกิดการรบกวนการไหล สถานที่ติดตั้งควรอยู่ห่างจากแหล่งสั่นสะเทือนรุนแรงและสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า และควรคำนึงถึงความแปรปรวนของอุณหภูมิในสภาพแวดล้อม เพื่อความเสถียรในการวัด

2. ประเด็นทางเทคนิคที่สำคัญสำหรับการติดตั้ง

2.1 กระบวนการเตรียมผิวท่อ
คุณภาพของการเคลือบผิวด้านนอกของท่อจะส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการส่งสัญญาณอัลตราโซนิก ก่อนการติดตั้ง จำเป็นต้องทำความสะอาดพื้นผิวท่ออย่างละเอียดเพื่อกำจัดสนิม ชั้นออกไซด์ และสารเคลือบเก่า สำหรับพื้นผิวที่ขรุขระ แนะนำให้ใช้กระดาษทรายละเอียดในการขัดจนได้พื้นผิวสัมผัสที่เรียบและราบ พื้นผิวที่ผ่านการเตรียมแล้วจะต้องปราศจากน้ำมัน ฝุ่น หรือสารปนเปื้อนอื่นๆ และอาจใช้สารทำความสะอาดพิเศษหากจำเป็น พื้นที่ที่เตรียมไว้จะต้องมีขนาดใหญ่กว่าพื้นที่สัมผัสของตัวแปลงสัญญาณ 2-3 เท่า เพื่อให้มั่นใจถึงความเหมาะสมในการติดตั้ง
2.2 เทคโนโลยีการกำหนดตำแหน่งตัวแปลงสัญญาณอย่างแม่นยำ
ความแม่นยำในการจัดวางตำแหน่งตัวแปลงสัญญาณมีความสำคัญต่อผลลัพธ์การวัด ระยะห่างระหว่างตัวแปลงสัญญาณต้องกำหนดให้ตรงตามคู่มือของผู้ผลิต โดยใช้อุปกรณ์จัดตำแหน่งเฉพาะเพื่อให้แน่ใจถึงความแม่นยำ ต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการจัดแนวแกนของตัวแปลงสัญญาณทั้งสองตัว เนื่องจากความเบี่ยงเบนทางมุมที่เล็กน้อยก็อาจทำให้สัญญาณอ่อนตัวได้ แนะนำให้ใช้เครื่องมือจัดแนวเลเซอร์เพื่อให้ได้ตำแหน่งสัมพัทธ์ที่สมบูรณ์แบบ ในกรณีของท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ ยังต้องคำนึงถึงความรีของท่อเพื่อความแม่นยำในการติดตั้ง

3. การตรวจสอบและการปรับแต่งหลังการติดตั้ง

3.1 ขั้นตอนการทดสอบประสิทธิภาพระบบ
หลังการติดตั้งจำเป็นต้องทดสอบระบบอย่างครอบคลุม ก่อนอื่นให้ทำการทดสอบความแรงของสัญญาณเพื่อให้แน่ใจว่าสัญญาณที่ได้รับตรงตามค่าที่ผู้ผลิตแนะนำ จากนั้นตรวจสอบอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (Signal-to-Noise Ratio) เพื่อกำจัดสิ่งรบกวนจากสิ่งแวดล้อม ตรวจสอบความเสถียรของการวัดค่าภายใต้สภาวะการไหลที่แตกต่างกัน โดยสังเกตว่าคลื่นสัญญาณมีความชัดเจนและเสถียรหรือไม่ ให้ความสนใจเป็นพิเศษกับคุณสมบัติการตอบสนองของระบบในช่วงที่มีการเปลี่ยนแปลงการไหล เพื่อให้แน่ใจว่าสมรรถนะการวัดค่าแบบไดนามิกตรงตามข้อกำหนด สุดท้ายให้ทำการทดสอบความเสถียรระยะยาว โดยติดตามข้อมูลการวัดค่าอย่างต่อเนื่องเป็นเวลามากกว่า 24 ชั่วโมง
3.2 มาตรฐานการยืนยันสถานะการดำเนินงาน
ก่อนการส่งมอบระบบเพื่อใช้งานจริง จำเป็นต้องดำเนินการตรวจสอบการทำงานหลายอย่าง ขั้นแรก ตรวจสอบให้แน่ใจว่าฟังก์ชันตรวจจับท่อเต็มทำงานได้อย่างถูกต้อง เนื่องจากเป็นพื้นฐานสำคัญของการวัดค่าที่แม่นยำ ต่อมา ทดสอบฟังก์ชันการชดเชยอุณหภูมิ เพื่อสังเกตความเสถียรของค่าที่วัดภายใต้อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง ตรวจสอบฟังก์ชันการวินิจฉัยตนเองของระบบ เพื่อให้มั่นใจว่าสามารถตรวจจับและแจ้งเตือนความผิดปกติได้ทันเวลา สุดท้าย กำหนดค่าฐานของการวัดเพื่อใช้ในการบำรุงรักษาและปรับเทียบในอนาคต

4. แนวทางการจัดการเงื่อนไขพิเศษ

4.1 ข้อกำหนดการติดตั้งท่อในสภาวะอุณหภูมิสูง
สำหรับท่อที่ใช้ในการลำเลียงสื่อที่มีอุณหภูมิสูง จำเป็นต้องดำเนินมาตรการกันความร้อนเป็นพิเศษ แนะนำให้ใช้สารนำความร้อนที่เหมาะสมกับอุณหภูมิสูง และติดตั้งฝาครอบป้องกันความร้อน นอกจากนี้ควรติดตั้งชั้นกันความร้อนระหว่างตัวแปลงสัญญาณ (transducers) กับท่อที่มีอุณหภูมิสูง เพื่อป้องกันไม่ให้ความร้อนถ่ายเทไปยังชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ และควรวิเคราะห์ผลกระทบจากความแตกต่างของอุณหภูมิที่อาจมีต่อความแม่นยำในการวัด โดยหากจำเป็น ควรติดตั้งเซ็นเซอร์สำหรับชดเชยอุณหภูมิเพิ่มเติม
4.2 แนวทางแก้ไขปัญหาในสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือน
ในสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือนสูง จำเป็นต้องดำเนินมาตรการลดการสั่นสะเทือนอย่างมีประสิทธิภาพ สามารถใช้ตัวยึดที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับลดการสั่นสะเทือนเพื่อตรึงตัวแปลงสัญญาณไว้ให้แน่น หรือติดตั้งอุปกรณ์ลดการสั่นสะเทือนบนท่อ ควรเลือกใช้ตัวแปลงสัญญาณที่มีความทนทานต่อการสั่นสะเทือนได้ดี และปรับแต่งค่าพารามิเตอร์สำหรับกรองสัญญาณให้เหมาะสม รวมถึงเพิ่มความถี่ในการเก็บข้อมูลการวัดและใช้ค่าเฉลี่ยของข้อมูลเพื่อเพิ่มความเสถียรในสภาพแวดล้อมดังกล่าว

5. ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับการบำรุงรักษา

5.1 รายการบำรุงรักษาตามปกติ
จัดตั้งระบบตรวจสอบเป็นประจำ โดยเน้นสภาพของตัวเชื่อมต่อ (coupling agent) และความเสถียรของสัญญาณ ทำการตรวจสอบระบบอย่างครบถ้วนอย่างน้อยเดือนละครั้ง รวมถึงการยึดตรึงทางกล การเชื่อมต่อทางไฟฟ้า และการประเมินคุณภาพสัญญาณ รักษาความสะอาดของพื้นผิวตัวแปลงสัญญาณ (transducer) และเปลี่ยนตัวเชื่อมต่อที่เสื่อมสภาพเป็นประจำ บันทึกรายงานการบำรุงรักษาให้ครบถ้วน เพื่อติดตามแนวโน้มประสิทธิภาพของระบบ
5.2 มาตรฐานการปรับเทียบตามช่วงเวลา
กำหนดรอบการปรับเทียบที่เหมาะสมโดยอ้างอิงจากสภาพแวดล้อมในการทำงาน โดยทั่วไปแนะนำให้ปรับเทียบในสถานที่จริงทุก 12 เดือน ใช้อุปกรณ์มาตรฐานที่ได้รับการรับรอง และปฏิบัติตามขั้นตอนการปรับเทียบมาตรฐาน บันทึกและวิเคราะห์ข้อมูลการปรับเทียบอย่างละเอียด ตรวจสอบทันทีหากระบุความผิดปกติ สำหรับจุดวัดที่สำคัญ ให้ลดช่วงเวลาการปรับเทียบหรือดำเนินการปรับเทียบแบบออนไลน์

การประยุกต์ใช้งานเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกในอุตสาหกรรม

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกถูกนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรมหลากหลายประเภท เนื่องจากเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกใช้คลื่นเสียงในการวัดและไม่ต้องสัมผัสโดยตรงกับของไหล จึงเหมาะสำหรับการใช้งานในหลายสถานการณ์ โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาติ นอกจากนี้ยังถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมเคมีภัณฑ์ อุตสาหกรรมยา อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม อุตสาหกรรมโลหะ อุตสาหกรรมเหมืองแร่ อุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษ รวมถึงอุตสาหกรรมบำบัดน้ำเสียด้วย
เครื่องวัดอัลตราโซนิก ถือเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญในกระบวนการวัดอัตราการไหลในอุตสาหกรรมยุคใหม่ แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่เด่นชัดในหลายด้าน เนื่องจากหลักการทำงานที่เป็นเอกลักษณ์และคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมของเทคโนโลยีนี้ เทคโนโลยีดังกล่าวแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ เทคโนโลยีแบบดอปเปลอร์ (Doppler) และแบบเวลาการเดินทาง (time-of-flight) โดยแต่ละประเภทใช้หลักการทางฟิสิกส์ที่แตกต่างกันในการตรวจจับการไหล
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบดอปเปลอร์ (Doppler flowmeters) ใช้หลักการดอปเปลอร์เชิงเสียง โดยการวัดการไหลจากการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงความถี่ของคลื่นอัลตราโซนิกที่สะท้อนกลับจากอนุภาคหรือฟองอากาศที่ลอยอยู่ในของไหล เทคโนโลยีนี้เหมาะเป็นพิเศษกับสื่อที่มีของแข็งลอยตัวหรือฟองอากาศในปริมาณหนึ่ง ทำให้มีประสิทธิภาพสูงในการใช้งานทางอุตสาหกรรม เช่น การบำบัดน้ำเสีย ในทางกลับกัน เครื่องวัดอัตราการไหลแบบเวลาการเดินทาง (Time-of-flight flowmeters) ใช้ความแตกต่างของเวลาในการเดินทางของคลื่นอัลตราโซนิก ให้ความแม่นยำในการวัดสูงกว่า และเหมาะสำหรับสื่อของเหลวที่ค่อนข้างสะอาด
ในด้านระบบอัตโนมัติของการบำบัดน้ำเสีย อุปกรณ์วัดอัลตราโซนิกมีข้อได้เปรียบทางเทคนิคอย่างหลากหลาย วิธีการวัดแบบไม่สัมผัสโดยตรงนี้สามารถป้องกันการสูญเสียแรงดันในท่อส่ง และกำจัดปัญหาการสึกหรอที่พบในอุปกรณ์วัดแบบกลไกดั้งเดิม ลักษณะการทำงานแบบไม่สัมผัสด้วยเซ็นเซอร์ช่วยให้มั่นใจถึงความเข้ากันได้ทางเคมี พร้อมทั้งลดความต้องการในการบำรุงรักษาอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ เทคโนโลยีนี้ยังเหมาะสำหรับของเหลวที่นำไฟฟ้าและสารละลายที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบหลักต่างๆ
ควรระบุว่าเครื่องวัดอัลตราโซนิกมีข้อจำกัดเฉพาะตัว เช่น สำหรับสื่อที่มีความบริสุทธิ์สูงมาก เช่น น้ำกลั่น ขาดพื้นที่สะท้อนเสียงที่เพียงพอ ซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพการวัดลดลงอย่างมาก รวมถึงในงานที่มีมาตรฐานความสะอาดสูงเป็นพิเศษ เช่น น้ำดื่ม จำเป็นต้องประเมินความเหมาะสมอย่างรอบคอบ คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้เทคโนโลยีนี้เหมาะกับการวัดของเหลวที่มีสิ่งปนเปื้อนในกระบวนการอุตสาหกรรม มากกว่าสื่อที่มีความบริสุทธิ์สูง
จากมุมมองทางประวัติศาสตร์ พื้นฐานเทคโนโลยีของเครื่องวัดอัลตราโซนิกสามารถย้อนกลับไปถึงการวิจัยทางเสียงในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 การค้นพบทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ได้วางรากฐานทางทฤษฎีที่สำคัญสำหรับการประยุกต์ใช้งานทางวิศวกรรมในยุคต่อมา ปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์นี้ไม่เพียงแต่อธิบายธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงความถี่เสียงเท่านั้น แต่ยังเป็นแนวทางแก้ปัญหาเชิงนวัตกรรมสำหรับเทคโนโลยีการวัดอัตราการไหลในปัจจุบัน

คำอธิบายอย่างละเอียดเกี่ยวกับหลักการทำงานของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิก

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิก เป็นเทคโนโลยีขั้นสูงสำหรับการวัดอัตราการไหล ซึ่งทำงานโดยอาศัยการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติการแพร่ของคลื่นเสียงในตัวกลางที่เคลื่อนที่ ขึ้นอยู่กับหลักการวัดอัตราการไหล แบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ แบบดอปเปลอร์ (Doppler) และแบบเวลาการเดินทาง (time-of-flight)

หลักการทำงานของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกดอปเปลอร์:

เครื่องวัดอัตราการไหลประเภทนี้ใช้ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ในการวัดอัตราการไหล เมื่อสัญญาณอัลตราโซนิกพบกับอนุภาคหรือฟองอากาศที่ลอยอยู่ในตัวกลางที่เคลื่อนที่ จะเกิดคลื่นสะท้อนกลับ เนื่องจากตัวสะท้อนเคลื่อนที่ไปกับตัวกลาง ความถี่ของคลื่นสะท้อนจึงเกิดการเปลี่ยนแปลง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการเปลี่ยนแปลงความถี่แบบดอปเปลอร์ (Doppler shift) ขนาดของการเปลี่ยนแปลงความถี่นี้มีความสัมพันธ์โดยตรงกับความเร็วของตัวกลาง ทำให้สามารถคำนวณหาความเร็วของตัวกลางได้จากการวัดการเปลี่ยนแปลงความถี่อย่างแม่นยำ เพื่อให้การวัดมีประสิทธิภาพ ตัวกลางจะต้องมีอนุภาคลอยตัวในความเข้มข้นที่เหมาะสมเพื่อทำหน้าที่เป็นตัวสะท้อนคลื่น

หลักการทำงานของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิก Time-of-Flight:

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบ Time-of-Flight ใช้หลักการวัดความแตกต่างของเวลาในการแพร่กระจายคลื่นอัลตราโซนิกในทิศทางทวนน้ำและตามน้ำเพื่อหาความเร็วของการไหล ในของเหลวที่อยู่นิ่ง เวลาในการแพร่กระจายในทั้งสองทิศทางจะเท่ากัน เมื่อมีการไหลของของเหลว เวลาในการแพร่กระจายตามน้ำจะสั้นลง ในขณะที่เวลาในการแพร่กระจายทวนน้ำจะยาวขึ้น โดยการวัดความแตกต่างของเวลานี้อย่างแม่นยำ พร้อมทั้งนำค่าพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของท่อมาคำนวณร่วมด้วย จะสามารถคำนวณหาค่าความเร็วการไหลเฉลี่ยได้อย่างแม่นยำ วิธีการนี้เหมาะสำหรับสื่อของเหลวที่มีความสะอาดค่อนข้างสูง

องค์ประกอบและขั้นตอนการทำงานของระบบ:

ระบบเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกโดยทั่วไปประกอบด้วยองค์ประกอบหลักต่อไปนี้:
  1. หน่วยประมวลผลสัญญาณ: ประกอบด้วยออสซิลเลเตอร์ความถี่สูงและวงจรส่งสัญญาณประมวลผล
  2. ชุดตัวแปลงสัญญาณ: โดยปกติจะถูกออกแบบให้เป็นแบบ Clamp-on
  3. หน่วยคำนวณและแสดงผล: ใช้สำหรับการประมวลผลข้อมูลและการแสดงผลลัพธ์
ลำดับการทำงานมีดังนี้: หน่วยประมวลผลสัญญาณจะสร้างสัญญาณไฟฟ้าความถี่สูงเพื่อขับตัวแปลงสัญญาณ ซึ่งจะแปลงสัญญาณไฟฟ้าให้เป็นคลื่นอัลตราโซนิกและส่งเข้าไปในของเหลว ตัวแปลงสัญญาณที่รับสัญญาณจะแปลงสัญญาณอัลตราโซนิกที่สะท้อนกลับหรือส่งผ่านกลับมาเป็นสัญญาณไฟฟ้า จากนั้นจึงประมวลผลเพื่อคำนวณความเร็วการไหลและอัตราการไหล

คุณลักษณะทางเทคนิคและการได้เปรียบ:

  1. การวัดแบบไม่รบกวน: ไม่จำเป็นต้องทำลายโครงสร้างท่อ
  2. ไม่มีการสูญเสียแรงดัน: ไม่ส่งผลกระทบต่อสภาพการทำงานของระบบ
  3. ใช้งานได้กว้างขวาง: สามารถวัดสื่อของเหลวต่างๆ ได้
  4. บำรุงรักษาง่าย: ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ทำให้มีความน่าเชื่อถือสูง

ข้อพิจารณาในการใช้งาน:

ปัจจัยต่อไปนี้ควรคำนึงถึงในการใช้งานจริง:
  1. คุณสมบัติของสาร: รวมถึงความขุ่นและความสม่ำเสมอ
  2. สภาพท่อ: วัสดุ ขนาด และสภาพการบุภายในท่อ
  3. ข้อกำหนดการติดตั้ง: ต้องแน่ใจว่าการถ่ายโอนคลื่นเสียงมีประสิทธิภาพ
  4. การรบกวนจากสิ่งแวดล้อม: หลีกเลี่ยงการสั่นสะเทือนและสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า
ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี มิเตอร์วัดอัลตราโซนิกแบบทันสมัยได้พัฒนารูปแบบการวัดที่มีความก้าวหน้ามากยิ่งขึ้น เช่น เทคโนโลยีการวัดแบบผสมผสานที่สามารถปรับตัวได้ ซึ่งจะเลือกรูปแบบการวัดที่เหมาะสมที่สุดโดยอัตโนมัติ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของตัวกลาง ช่วยเพิ่มความแม่นยำและความน่าเชื่อถือในการวัดให้ดียิ่งขึ้น

หลักการทำงานของมิเตอร์วัดอัลตราโซนิก

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกเป็นเทคโนโลยีการวัดการไหลที่ไม่ต้องสัมผัสโดยตรง ทำงานตามหลักการทางเสียง โดยการกำหนดความเร็วของการไหลจากการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติการแพร่กระจายของคลื่นอัลตราโซนิกในของไหล อุปกรณ์นี้มีการออกแบบแบบคลัมป์ออน ซึ่งสามารถติดตั้งได้โดยตรงบนผนังด้านนอกของท่อโดยไม่ต้องทำลายโครงสร้างท่อหรือสัมผัสกับตัวกลาง ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับของเหลวที่กัดกร่อนหรือสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น ความดันสูงและอุณหภูมิสูง นอกจากนี้ การออกแบบที่เป็นแบบพกพา ยังให้ความยืดหยุ่นสูงสำหรับการตรวจสอบในอุตสาหกรรมและการวัดค่าชั่วคราว
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ แบบโดปเปลอร์ (Doppler) และแบบเวลาการเดินทาง (time-of-flight) โดยแต่ละชนิดใช้กลไกทางกายภาพที่แตกต่างกันสำหรับการวัดอัตราการไหล
  • เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกแบบดอปเปลอร์: ทำงานโดยอาศัยการสะท้อนของคลื่นอัลตราโซนิกจากอนุภาคหรือฟองอากาศที่ลอยอยู่ในของไหล เมื่อส่งสัญญาณอัลตราโซนิกเข้าไปในท่อ ความไม่ต่อเนื่องในตัวกลางที่ไหล (เช่น อนุภาคของแข็งหรือฟองอากาศ) จะทำให้คลื่นเสียงกระเจิงกระจายออกไป ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของความถี่ (ดอปเปลอร์ชิฟท์) การเปลี่ยนแปลงนี้มีสัดส่วนกับความเร็วของของไหล ทำให้สามารถคำนวณความเร็วการไหลได้จากการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงความถี่ของสัญญาณที่สะท้อนกลับ สิ่งสำคัญที่ต้องทราบคือ เครื่องวัดอัตราการไหลประเภทนี้ต้องการให้ตัวกลางมีความขุ่นหรือมีก๊าซอยู่ในระดับหนึ่ง เพื่อให้เกิดสัญญาณสะท้อนของคลื่นเสียงที่เพียงพอ นอกจากนี้ ความเร็วการไหลจะต้องถูกรักษาไว้ในช่วงที่กำหนด เพื่อป้องกันไม่ให้อนุภาคตกลงมากส่งผลต่อความแม่นยำในการวัด
  • เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกแบบ Time-of-Flight: คำนวณความเร็วของการไหลโดยการวัดความต่างของเวลาในการแพร่ของคลื่นอัลตราโซนิกในทิศทางทวนน้ำและตามน้ำ เนื่องจากความเร็วของการไหลของของเหลวมีผลต่อความเร็วในการแพร่ของคลื่นเสียง ดังนั้นเวลาในการแพร่ตามน้ำจึงสั้นกว่า ในขณะที่เวลาในการแพร่ทวนน้ำจะยาวกว่า โดยการตรวจจับความต่างของเวลานี้อย่างแม่นยำ สามารถคำนวณหาค่าความเร็วเฉลี่ยของการไหลของของเหลวได้วิธีนี้เหมาะสำหรับของเหลวที่ค่อนข้างสะอาด เช่น สารทำละลายทางเคมี หรือน้ำที่มีความขุ่นต่ำ แต่จำเป็นต้องใช้ตัวกลางที่มีความบริสุทธิ์สูง หากมีสิ่งเจือปนหรือฟองอากาศมากเกินไป อาจรบกวนผลการวัดได้
เมื่อเทียบกับเครื่องวัดอัตราการไหลแบบกลไกดั้งเดิม เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกมีข้อดี เช่น ไม่มีการสูญเสียแรงดัน ไม่มีการสึกหรอ และมีความสามารถในการปรับตัวได้ดี ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การบำบัดน้ำเสีย เคมีภัณฑ์ และพลังงาน อย่างไรก็ตาม ความแม่นยำในการวัดได้รับผลกระทบอย่างมากจากคุณสมบัติของตัวกลาง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น คุณสมบัติของของเหลว สภาพท่อ และข้อกำหนดการใช้งานจริงอย่างรอบด้านในขั้นตอนการเลือก เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพการวัดที่ดีที่สุด

การเลือกเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกที่เหมาะสม

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกยังเหมาะสำหรับการประยุกต์ใช้งานที่ต้องการแรงดันตกต่ำและการบำรุงรักษาต่ำอีกด้วย เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกชนิดดอปเปลอร์เป็นเครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตร ซึ่งเหมาะสำหรับของเหลวที่มีอากาศปน เช่น น้ำเสียหรือโคลน ในขณะที่เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกชนิดเวลาการเดินทาง (Time-of-flight) เหมาะสำหรับของเหลวที่สะอาด เช่น น้ำหรือน้ำมัน
มีอยู่สามประเภทหลักของเครื่องวัดอัลตราโซนิกโฟลว์มิเตอร์ ปัจจัยต่างๆ เช่น ประเภทของสัญญาณขาออก (แบบแอนะล็อกหรือแบบดิจิทัล), ขนาดท่อ, อุณหภูมิกระบวนการต่ำสุดและสูงสุด, ความดัน และอัตราการไหล จะมีผลต่อว่าอัลตราโซนิกโฟลว์มิเตอร์ชนิดใดเหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานของคุณ

การออกแบบอัลตราโซนิกที่แตกต่างกัน

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกแบบหนีบติดมีให้เลือกสองแบบ คือแบบเซนเซอร์เดี่ยวและแบบเซนเซอร์คู่ สำหรับรุ่นเซนเซอร์เดี่ยว ตัวส่งและตัวรับคลื่นจะถูกบรรจุอยู่ในตัวเซนเซอร์เดียวกัน และหนีบยึดไว้ที่จุดหนึ่งบนพื้นผิวท่อ โดยใช้สารประกอบในการถ่ายทอดเสียงยึดติดเซนเซอร์กับท่อ ส่วนรุ่นเซนเซอร์คู่นั้น ตัวส่งคลื่นจะอยู่ในตัวเซนเซอร์หนึ่ง และตัวรับคลื่นจะอยู่ในอีกตัวเซนเซอร์หนึ่ง เครื่องวัดอัตราการไหลแบบดอปเปลอร์แบบหนีบติดนั้น มีแนวโน้มที่จะเกิดสัญญาณรบกวนจากตัวผนังท่อเอง รวมถึงช่องว่างอากาศที่อาจเกิดขึ้นระหว่างเซนเซอร์กับผนังท่อ หากผนังท่อทำจากเหล็กกล้าไร้สนิม สัญญาณที่ส่งออกไปอาจถ่ายทอดได้ไกลพอที่จะทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนของสัญญาณสะท้อนกลับ ส่งผลให้การวัดอัตราการไหลมีความผิดพลาด นอกจากนี้ ในท่อทองแดง ท่อที่มีผนังคอนกรีต ท่อที่มีผนังพลาสติก และท่อไฟเบอร์กลาสเสริมแรง ก็มีการหยุดชะงักของสัญญาณเสียงในตัวเองอยู่แล้ว การหยุดชะงักดังกล่าวสามารถทำให้สัญญาณที่ส่งออกไปกระเจิงหรืออ่อนตัวลงจนสัญญาณที่สะท้อนกลับมามีความอ่อนแอ ซึ่งจะส่งผลให้ความแม่นยำของเครื่องวัดอัตราการไหลลดลงอย่างมาก (มักจะมีความคลาดเคลื่อนสูงถึง ±20%) โดยส่วนใหญ่แล้ว หากท่อมีผนังหุ้มอยู่ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบหนีบติดอาจไม่สามารถใช้งานได้เลย

ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับการติดตั้งเครื่องวัดอัลตราโซนิกแบบวัดอัตราการไหล

  1. การเตรียมการก่อนการติดตั้ง
1.1 การประเมินและยืนยันระบบของท่อ
ก่อนการติดตั้ง จำเป็นต้องทำการประเมินโดยรวมของระบบของท่อเป้าหมาย โดยเน้นเป็นพิเศษว่า วัสดุของท่อตรงตามข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับการส่งผ่านคลื่นเสียงหรือไม่ โดยทั่วไปแล้วท่อโลหะ เช่น ท่อเหล็กคาร์บอนหรือเหล็กกล้าไร้สนิม มีคุณสมบัติในการส่งผ่านคลื่นเสียงได้ดี ในขณะที่ท่อที่ไม่ใช่โลหะ หรือท่อที่มีการบุชั้นวัสดุพิเศษ จำเป็นต้องมีการตรวจสอบเพิ่มเติม จำเป็นต้องตรวจสอบสภาพชั้นบุของท่ออย่างละเอียด เนื่องจากวัสดุชั้นบุบางชนิด (เช่น ยางหรือโพลียูรีเทน) อาจส่งผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพการส่งสัญญาณอัลตราโซนิก นอกจากนี้ เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อจะต้องตรงกับข้อกำหนดของเครื่องวัดอัตราการไหลอย่างแม่นยำ เนื่องจากความคลาดเคลื่อนใด ๆ อาจก่อให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดค่า
1.2 เกณฑ์การเลือกสถานที่ติดตั้ง
การเลือกสถานที่ติดตั้งที่เหมาะสมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับประกันความแม่นยำในการวัด ควรให้ความสำคัญกับส่วนท่อแนวนอน หรือส่วนท่อแนวตั้งที่มีการไหลขึ้นด้านบน และหลีกเลี่ยงส่วนท่อแนวตั้งที่มีการไหลลงด้านล่าง ต้องมั่นใจว่ามีความยาวของท่อตรงเพียงพอ โดยทั่วไปต้องการท่อตรงอย่างน้อย 10 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อทางด้านต้นน้ำ และ 5 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อทางด้านท้ายน้ำ หลีกเลี่ยงการติดตั้งใกล้ข้อต่อโค้ง วาล์ว ปั๊ม หรืออุปกรณ์ต่อพ่วงอื่น ๆ ที่อาจก่อให้เกิดการรบกวนการไหล สถานที่ติดตั้งควรอยู่ห่างจากแหล่งสั่นสะเทือนรุนแรงและสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า และควรคำนึงถึงความแปรปรวนของอุณหภูมิในสภาพแวดล้อม เพื่อความเสถียรในการวัด
  1. ข้อควรระวังทางเทคนิคเกี่ยวกับการติดตั้ง
2.1 กระบวนการเตรียมผิวท่อ
คุณภาพของการเคลือบผิวด้านนอกของท่อจะส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการส่งสัญญาณอัลตราโซนิก ก่อนการติดตั้ง จำเป็นต้องทำความสะอาดพื้นผิวท่ออย่างละเอียดเพื่อกำจัดสนิม ชั้นออกไซด์ และสารเคลือบเก่า สำหรับพื้นผิวที่ขรุขระ แนะนำให้ใช้กระดาษทรายละเอียดในการขัดจนได้พื้นผิวสัมผัสที่เรียบและราบ พื้นผิวที่ผ่านการเตรียมแล้วจะต้องปราศจากน้ำมัน ฝุ่น หรือสารปนเปื้อนอื่นๆ และอาจใช้สารทำความสะอาดพิเศษหากจำเป็น พื้นที่ที่เตรียมไว้จะต้องมีขนาดใหญ่กว่าพื้นที่สัมผัสของตัวแปลงสัญญาณ 2-3 เท่า เพื่อให้มั่นใจถึงความเหมาะสมในการติดตั้ง
2.2 เทคโนโลยีการกำหนดตำแหน่งตัวแปลงสัญญาณอย่างแม่นยำ
ความแม่นยำในการจัดวางตำแหน่งตัวแปลงสัญญาณมีความสำคัญต่อผลลัพธ์การวัด ระยะห่างระหว่างตัวแปลงสัญญาณต้องกำหนดให้ตรงตามคู่มือของผู้ผลิต โดยใช้อุปกรณ์จัดตำแหน่งเฉพาะเพื่อให้แน่ใจถึงความแม่นยำ ต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการจัดแนวแกนของตัวแปลงสัญญาณทั้งสองตัว เนื่องจากความเบี่ยงเบนทางมุมที่เล็กน้อยก็อาจทำให้สัญญาณอ่อนตัวได้ แนะนำให้ใช้เครื่องมือจัดแนวเลเซอร์เพื่อให้ได้ตำแหน่งสัมพัทธ์ที่สมบูรณ์แบบ ในกรณีของท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ ยังต้องคำนึงถึงความรีของท่อเพื่อความแม่นยำในการติดตั้ง
  1. การตรวจสอบและแก้ไขปัญหาหลังการติดตั้ง
3.1 ขั้นตอนการทดสอบประสิทธิภาพระบบ
หลังการติดตั้งจำเป็นต้องทดสอบระบบอย่างครอบคลุม ก่อนอื่นให้ทำการทดสอบความแรงของสัญญาณเพื่อให้แน่ใจว่าสัญญาณที่ได้รับตรงตามค่าที่ผู้ผลิตแนะนำ จากนั้นตรวจสอบอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (Signal-to-Noise Ratio) เพื่อกำจัดสิ่งรบกวนจากสิ่งแวดล้อม ตรวจสอบความเสถียรของการวัดค่าภายใต้สภาวะการไหลที่แตกต่างกัน โดยสังเกตว่าคลื่นสัญญาณมีความชัดเจนและเสถียรหรือไม่ ให้ความสนใจเป็นพิเศษกับคุณสมบัติการตอบสนองของระบบในช่วงที่มีการเปลี่ยนแปลงการไหล เพื่อให้แน่ใจว่าสมรรถนะการวัดค่าแบบไดนามิกตรงตามข้อกำหนด สุดท้ายให้ทำการทดสอบความเสถียรระยะยาว โดยติดตามข้อมูลการวัดค่าอย่างต่อเนื่องเป็นเวลามากกว่า 24 ชั่วโมง
3.2 มาตรฐานการยืนยันสถานะการดำเนินงาน
ก่อนการส่งมอบระบบเพื่อใช้งานจริง จำเป็นต้องดำเนินการตรวจสอบการทำงานหลายอย่าง ขั้นแรก ตรวจสอบให้แน่ใจว่าฟังก์ชันตรวจจับท่อเต็มทำงานได้อย่างถูกต้อง เนื่องจากเป็นพื้นฐานสำคัญของการวัดค่าที่แม่นยำ ต่อมา ทดสอบฟังก์ชันการชดเชยอุณหภูมิ เพื่อสังเกตความเสถียรของค่าที่วัดภายใต้อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง ตรวจสอบฟังก์ชันการวินิจฉัยตนเองของระบบ เพื่อให้มั่นใจว่าสามารถตรวจจับและแจ้งเตือนความผิดปกติได้ทันเวลา สุดท้าย กำหนดค่าฐานของการวัดเพื่อใช้ในการบำรุงรักษาและปรับเทียบในอนาคต
  1. แนวทางการจัดการกับสภาวะพิเศษ
4.1 ข้อกำหนดการติดตั้งท่อในสภาวะอุณหภูมิสูง
สำหรับท่อที่ใช้ในการลำเลียงสื่อที่มีอุณหภูมิสูง จำเป็นต้องดำเนินมาตรการกันความร้อนเป็นพิเศษ แนะนำให้ใช้สารนำความร้อนที่เหมาะสมกับอุณหภูมิสูง และติดตั้งฝาครอบป้องกันความร้อน นอกจากนี้ควรติดตั้งชั้นกันความร้อนระหว่างตัวแปลงสัญญาณ (transducers) กับท่อที่มีอุณหภูมิสูง เพื่อป้องกันไม่ให้ความร้อนถ่ายเทไปยังชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ และควรวิเคราะห์ผลกระทบจากความแตกต่างของอุณหภูมิที่อาจมีต่อความแม่นยำในการวัด โดยหากจำเป็น ควรติดตั้งเซ็นเซอร์สำหรับชดเชยอุณหภูมิเพิ่มเติม
4.2 แนวทางแก้ไขปัญหาในสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือน
ในสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือนสูง จำเป็นต้องดำเนินมาตรการลดการสั่นสะเทือนอย่างมีประสิทธิภาพ สามารถใช้ตัวยึดที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับลดการสั่นสะเทือนเพื่อตรึงตัวแปลงสัญญาณไว้ให้แน่น หรือติดตั้งอุปกรณ์ลดการสั่นสะเทือนบนท่อ ควรเลือกใช้ตัวแปลงสัญญาณที่มีความทนทานต่อการสั่นสะเทือนได้ดี และปรับแต่งค่าพารามิเตอร์สำหรับกรองสัญญาณให้เหมาะสม รวมถึงเพิ่มความถี่ในการเก็บข้อมูลการวัดและใช้ค่าเฉลี่ยของข้อมูลเพื่อเพิ่มความเสถียรในสภาพแวดล้อมดังกล่าว
  1. ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับการบำรุงรักษา
5.1 รายการบำรุงรักษาตามปกติ
จัดตั้งระบบตรวจสอบเป็นประจำ โดยเน้นสภาพของตัวเชื่อมต่อ (coupling agent) และความเสถียรของสัญญาณ ทำการตรวจสอบระบบอย่างครบถ้วนอย่างน้อยเดือนละครั้ง รวมถึงการยึดตรึงทางกล การเชื่อมต่อทางไฟฟ้า และการประเมินคุณภาพสัญญาณ รักษาความสะอาดของพื้นผิวตัวแปลงสัญญาณ (transducer) และเปลี่ยนตัวเชื่อมต่อที่เสื่อมสภาพเป็นประจำ บันทึกรายงานการบำรุงรักษาให้ครบถ้วน เพื่อติดตามแนวโน้มประสิทธิภาพของระบบ
5.2 มาตรฐานการปรับเทียบตามช่วงเวลา
กำหนดรอบการปรับเทียบที่เหมาะสมโดยอ้างอิงจากสภาพแวดล้อมในการทำงาน โดยทั่วไปแนะนำให้ปรับเทียบในสถานที่จริงทุก 12 เดือน ใช้อุปกรณ์มาตรฐานที่ได้รับการรับรอง และปฏิบัติตามขั้นตอนการปรับเทียบมาตรฐาน บันทึกและวิเคราะห์ข้อมูลการปรับเทียบอย่างละเอียด ตรวจสอบทันทีหากระบุความผิดปกติ สำหรับจุดวัดที่สำคัญ ให้ลดช่วงเวลาการปรับเทียบหรือดำเนินการปรับเทียบแบบออนไลน์

การประยุกต์ใช้งานเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกในอุตสาหกรรม

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกถูกนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรมหลากหลายประเภท เนื่องจากเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกใช้คลื่นเสียงในการวัดและไม่ต้องสัมผัสโดยตรงกับของไหล จึงเหมาะสำหรับการใช้งานในหลายสถานการณ์ โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาติ นอกจากนี้ยังถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมเคมีภัณฑ์ อุตสาหกรรมยา อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม อุตสาหกรรมโลหะ อุตสาหกรรมเหมืองแร่ อุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษ รวมถึงอุตสาหกรรมบำบัดน้ำเสียด้วย

ขอใบเสนอราคาฟรี

ตัวแทนของเราจะติดต่อคุณในไม่ช้า
อีเมล
ชื่อ
ชื่อบริษัท
ข้อความ
0/1000