การติดตั้ง Flow meter จะแตกต่างกันไปตามประเภทของ Flow meter ที่ใช้และสภาพแวดล้อมำการติดตั้งในหน้างานจริง โดยทั่วไป ระยะการติดตั้งจะมีผลต่อความแม่นยำของการวัด ดั้งนั้นเราต้องพิจารณาทางหน้าและหลังของ Flow meter เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนการไหลของของเหลว ดังนี้
1. การติดตั้ง Electromagnetic Flow Meter (Magmeter)
การติดตั้ง Electromagnetic Flow meter นั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งในการรักษาความแม่นยำในการวัดค่าอัตราการไหล เนื่องจากอุปกรณ์นี้ทำงานตามกฏของฟาราเดย์ที่ต้องการการไหลที่เสถียรและท่อที่เต็มไปด้วยของไหลตลอดเวลา เพื่อให้สามารถเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าได้อย่างถูกต้อง การติดตั้งจึงต้องพิจารณาเรื่องการวางท่อ ความยาวของท่อตรง และเงื่อนไขอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องด้วย
1.1ตำแหน่งการติดตั้ง
• ท่อมีน้ำเต็มเสมอ ควรติดติดตั้ง Flow meter ในจุดที่ท่อเต็มไปด้วยของเหวเสทมอ เช่น ตำแหน่งท่อต่ำ(low point) หรือในท่อแนวตั้ง (Vertical pipe) ที่ของไหลไหลขึ้น เพื่อหลีกเลี่ยงฟองอากาศหรือการไหลที่ไม่สมบูรณ์ ซึ่งอาจทำให้ค่าการวัดคลาดเคลื่อนหรือวัดค่าไม่ได้
• ติดตั้งให้ห่างจากข้อต่อ ท่อโค้ง วาล์ว หรือปั๊ม เนื่องจากจุดเหล่านี้ทำให้การไหลของของเหลวปั่นป่วนและอาจเกิดการรบกวนจากฟองอากาศ
• แนวตั้ง เป็นตำแหน่งการติดตั้งที่แนะนำมากที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อติดตั้งให้ของไหลไหลขึ้น เนื่องจากจะช่วยให้ท่อเต็มอยู่เสมอ
• แนวนอน หากต้องติดตั้งในแนวนอน ควรติดตั้งในตำแหน่งที่แนวท่ออยู่ในระดับต่ำ เพื่อให้ท่อเต็มไปด้วยของไหล และหลีกเลี่ยงการติดตั้งที่มีท่อโค้งหรือข้อต่อกน้าทันที
1.2 ระยะท่อตรง (Straight Pipe Run)
• Upstream : ต้องมีท่อตรงก่อนเข้าหน้า Flow meter ที่มีความยาวอย่างน้อย 5-10 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ (D)
• Downstream :ต้องมีระยะหลังออกจาก Flow meter อย่างน้อย 2-5 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ (D) เพื่อให้การไหลสม่ำเสมอหลังการวัด
สมการพื้นฐานในการคำนวณอัตราการไหลมีดังนี้
Q = v × A
โดย
Q = อัตราการไหลเชิงปริมาตร (Volumetric Flow Rate) หน่วยเป็น ลูกบาสก์เมตรต่อวินาที (m³/s) หรือ ลิตรต่อวินาที (L/s)
v = ความเร็วของของไหล (Flow Velocity) หน่วยเป็น เมตรต่อวินาที (m/s)
A = พื้นที่หน้าตัดของท่อ (Cross Sectional Area) หน่วยเป็น ตารางเมตร (m²)
ซึ่ง v สามารถคำนวณได้จากกฏของฟาราเดย์ว่าด้วยแรงเคลื่อนไฟฟ้า (E) เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็วการไหล (V) ของของเหลว ดังนี้
E = B × v × D
โดย
E = แรงเคลื่อนไฟฟ้า (Electromotive Force) ที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของของเหลว
B = ความหนาแน่นของสนามแม่เหล็ก (Magnetic Field Strenght)
v = ความเร็วของของเหลว
D = เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ
2. การติดตั้ง Ultrasonic Flow Meter
การติดตั้ง Ultrasonic Flow Meter เป็นขั้นตอนที่ต้องพิจารณาอย่างรอบคอบ เนื่องจากหลักการทำงานของ Ultrasonic Flow meter ใช้คลื่นเสียงในการตรวจจับอัตราการไหลของของไหล การติดตั้งที่ไม่ถูกต้องอาจส่งผลต่อความแม่นยำของการวัด ดั้งนั้น การติดตั้งต้องปฏิบัติตามหลักการที่เฉพาะเจาะจง
2.1 ตำแหน่งของท่อ
• ควรติดตั้งในตำแหน่งที่สามารถวัดการไหลของของเหลวได้อย่างเต็มที่
• ติดตั้งในแนวนอน ควรติดตั้งที่จุดกึ่งกลางท่อ หรือ ติดตั้งในส่วนที่อยุ่ข้างล่างของท่อเพื่อป้องกันฟองอากาศที่จะส่งผลต่อการวัด
• ติดตั้งในแนวตั้ง ควรติดตั้งในจุดที่ทิศทางของของไหลเคลื่อนที่ขึ้น เพื่อให้มั่นใจว่ามีของไหลเต็มท่อ
• หลีกเลี่ยงการติดตั้งใกล้จุดที่มี วาล์ว ข้อต่อ หรือ ปั๊ม
2.2 ระยะท่อตรง
• Upstream (ก่อนเข้าเซ็นเซอร์) : ควรมีระยะอย่างน้อย 10 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ (10D)
• Downstream (ออกจากเซ็นเซอร์) : ควรมีระยะท่อตรงอย่างน้อย 5 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลาง (5D)
2.3 พื้นผิวของท่อ
• วัสดุของท่อ : สามารถติดตั้งกับท่อได้หลากหลายวัสดุ เช่น เหล็ก สแตนเลส PVC หรือท่อพลาสติก แต่ต้องมั่นใจว่าวัสดุท่อไม่ดูดซับคลื่นเสียงมากเกินไป เช่น ท่อมีความหนาหรือมีผิวหยาบ
• ความสะอาดของพื้นผิวท่อ : ต้องเรียบ สะอาด และ ปราศจากสิ่งสกปรกหรือสนิม เพื่อให้คลื่นเสียงสามารถผ่านเข้าสู่ของไหลได้อย่างเต็มที่ โดยเฉพาะในกรณีของ Clamp-on
2.4 การเลือกวิธีการส่งคลื่นเสียง
• V-mode : เป็นวิธีที่นิยมใช้สำหรับท่อขนาดเล็ก คลื่นเสียงจะสะท้อนผ่านผนังท่อและไหลผ่านของเหลว 1 รอบ (จากตำแหน่งของท่อไปยังอีกด้านหนึ่ง)
• Z-mode : เหมาะสำหรับท่อขนาดใหญ่ โดยคลื่นเสียงจะสะท้อนผนังท่อเพียงครั้งเดียวและไหลผ่านของเหลวโดยตรง ซึ่งจะเพิ่มความแม่นยำในกรณีที่ท่อมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางมาก
สมการสำหรับคำนวณหาค่าอัตราการไหลจากหลักการ Ultrasonic Flow Meter มีดังนี้
โดย
v = ความเร็วของของไหล (Flow Velocity) หน่วยเป็น เมตรต่อวินาที (m/s)
D = ระยะทางระหว่างเซ็นเซอร์ทั้งสองที่ติดตั้งบนท่อ
∆t = ความแตกต่างของเวลาในการเดินทางของคลื่นเสียงระหว่างทิศทางตามการไหล (Downstream) และ ทวนการไหล (Upstream)
t(up) = เวลาที่คลื่นเสียงใช้ในการเดินทางทวนการไหลของของเหลว (Upstream transit time)
t(down) = เวลาที่คลื่นเสียงใช้ในการเดินทางตามการไหลของของเหลว (Downstream transit time)
3. การติดตั้ง Turbine Flow Meter
การติดตั้ง Turbine Flow Meter ต้องพิจารณาอย่างละเอียดเพื่อให้มั่นใจได้ถึงความแม่นยำในการวัด เนื่องจากอุปกรณ์นี้ทำงานโดยการใช้ใบพัดหมุนตามการไหลของของเหลว การติดตั้งที่ถูกต้องจะช่วยให้การวัดความเร็วการไหลและอัตราการไหลเป็นไปอย่างแม่นยำที่สุด ดังนั้นการติดตั้งที่ถูกต้องจึงมีความสำคัญสูงมาก โดยมีปัจจัยต่างๆ ที่ควรพิจารณา
3.1 ตำแหน่งการติดตั้ง
• ท่อแนวนอนและแนวตั้ง : สามารถติดตั้งได้ทั้งแนวท่อแนวนอนและแนวตั้ง แต่ควรติดตั้งในแนวที่ของเหลวไหลขึ้น เพื่อป้้องกันฟองอากาศ
• ควรติดตั้งในส่วนที่มีการไหลที่เสถียร เพื่อหลีกเลี่ยงการไหลที่ปั่นป่วนและส่งผลต่อการหมุนของใบพัด
• หลีกเลี่ยงการติดตั้งใกล้กับวาล์วหรือปั๊มที่อาจทำให้เกิดการสั่นสะเทือนหรือการไหลที่ไม่เสถียร
3.2 ระยะท่อตรง
• Upstream : ควรมีีท่อตรงยาวอย่างน้อย 10-20 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ (D)
• Downstream : ควรมีท่อตรงยาวอย่างน้อย 5-10 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ (D)
3.3 การติเตั้งในแนวระดับและการจัดตำแหน่ง
ควรติดตั้งในแนวระดับ (Horizontal Position) ที่ใบพัดสามารถหมุนได้อย่างสมดุล โดยติดตั้ง Turbine Flow Meter ให้อยู่ในแนวที่ของไหลสามารถไหลผ่านได้อย่างสมดุล ไม่มีการไหลล้นหรือไหลน้อยเกินไป
3.4 การติดตั้งตัวกรอง (Strainer)
• ควรติดตั้งตัวกรอง ที่ตำแหน่งก่อนหน้า Turbine Flow Meter เพื่อป้องกันเศษสิ่งสกปรกหรือของแข็งขนาดใหญ่ที่จะเข้าไปทำให้ใบพัดเสียหายหรือติดขัด
• ขนาดของตัวกรองที่แนะนำจะมีขนาดไม่น้อยกว่า 20 Mesh เพื่อป้องกันเศษที่อาจทำให้เกิดการสึกหรอของใบพัด
สมการสำหรับคำนวณหาค่าอัตราการไหลจากหลักการ Ultrasonic Flow Meter มีดังนี้
โดย
Q = อัตราการไหลเชิงปริมาตร (Volumetric Flow Rate) หน่วยเป็นลูกบาศก์เมตรต่อวินาที (m³/s) หรือ หน่วยอื่นๆ เช่น ลิตรต่อนาที (L/min)
f = ความถี่การหมุนของใบพัด (Frequency of Rotor) หน่วยเป็นเฮิรตซ์ (Hz) หรือรอบต่อวินาที (rps)
k = ค่าคงที่ของอุปกรณ์ (Meter Factor หรือ Calibration Factor) หน่วยเป็นจำนวนรอบต่อปริมาตร (Pulses Per Unit Volume) ซึ่งจพได้รับมาจากการสอบเทียบ
4. การติดตั้ง Vortex Flow Meter
Vortex Flow Meter ใช้หลักการของการเกิดกระแสน้ำวน (Vortex Shedding) เมื่อของไหลไหลผ่านส่งกีดขวางในท่อ อัตราการเกิดกระแสน้ำวนมีความสัมพันธ์กับอัตราการไหลของของไหล โดยตัวเครื่องจะตรวจจับความถี่ของการเกิดกระแสน้ำวนและแปลงเป็นค่าอัตราการไหล โดยการติดตั้งควรพิจารณาตามนี้
4.1 ตำแหน่งการติดตั้งท่อ
• ท่อแนวนอนและแนวตั้ง : Vortex Flow Meter สามารถติดตั้งได้ทั้งในท่อแนวนอนและท่อแนวตั้ง แต่การติดตั้งในแนวตั้ง (Vertical) เหมาะสมที่สุดพสำหรับของเหลวหรือก๊าซที่ไหลจากด้านล่างขึ้นด้านบน (Upward Flow) เพื่อป้องกันการสะสมของอากาศหรือฟองอากาศในของเหลว
• หลีกเลี่ยงการติดตั้งในบริเวณที่อาจมีการสะสมของสิ่งสกปรก เช่น ท่อที่มีของแข็งหรือสิ่งเจือปนตกค้างได้ง่าย
4.2 ระยะท่อตรง
• Upstream : ควรมีท่อตรงยาวอย่างน้อย 10-20 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ (D)
• Downstream : ควรมีท่อตรงยาวอย่างน้อย 5 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ (D)
4.3 การจัดตำแหน่งและการติดตั้ง
• แนวนอน : ควรติดตั้งในตำแหน่งที่ท่ออยู่ในระดับเสมอกัน หากท่อเอียงอาจส่งผลต่อการสะสมของฟองอากาศหรือสิ่งเจือปน
• ทิศทางการไหล : ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ติดตั้ง Vortex Flow meter ในทิศทางการไหลที่ถูกต้องตามสัญลักษณ์บนตัวเครื่อง เพราะการติดตั้งในทิศทางที่ไม่ถูกต้องทำให้การวัดผิดพลาด
4.4 ความสะอาดภายในท่อ
ท่อที่มีสิ่งสกปรกหรือสิ่งเจือปน เช่น ตะกอน อนุภาคของแข็ง หรือ สิ่งเจือปนในของเหลวอาจรบกวนการตรวจจับกระแสน้ำวน ควรมีการติดตั้งตัวกรองก่อนถึงจุดติดตั้ง Flow Meter
4.5 แรงดันและอุณหภูมิ
ควรตรวจสอบช่วงแรงดันและอุณหภูมิของของเหลวหรือก๊าซให้ตรงตามสเปคของเครื่อง เพราะการใช้งานในสภาวะที่เกินขีดจำกัดอาจจะทำให้เกิดความเสียหายต่ออุปกรณ์ หรือค่าที่วัดได้ไม่แม่นยำ