www.bookclubman.com
The website for measurement system-instrument system-measuring device and principle-process control-process measurement principle-level measurement-flow measurement-temperature measurement-pressure measurement including the piping system-measurement piping system-piping material-pipe thread-piping code-control valve – all of instrumentation and measurement system
เว็บไซต์ที่รวบรวมความรู้เกี่ยวกับระบบการวัด เครื่องมือวัด ได้แก่ เครื่องมือวัดความดัน เครื่องมือวัดอุณหภูมิ เครื่องมือวัดอัตราการไหล เครื่องมือวัดระดับ ระบบควบคุมกระบวนการ นอกจากนี้ยังมีเรื่องของระบบท่อ เกลียวท่อ การวัดขนาดท่อ การเรียกชื่อของท่อ การใช้งานท่อ เกลียว รวมทั้งวาล์วควบคุม เรียกได้ว่าเป็นเรื่องที่เกี่ยวกับระบบเครื่องมือวัดและระบบควบคุมนั่นเอง

การวัดระดับ

Level Measurement

1. บทนำ

การวัดระดับ เป็นสิ่งสำคัญประการหนึ่งในงานอุตสาหกรรมเกือบทุกประเภท เนื่องจากค่าของระดับจะส่งผลกระทบต่อพารามิเตอร์อื่น ได้แก่ ความดันและอัตราการไหล เป็นต้น

สำหรับวิธีการวัดระดับมี 2 ลักษณะ คือ

A. การวัดระดับโดยตรง (Direct Level Measurement) สามารถวัดได้ด้วยวิธีการหลายรูปแบบ ดังนี้

1.1 Sight Glass (แบบใช้กระจกมองระดับ)

1.2 Float Type (แบบลูกลอย)

1.3 Dip Stick (แบบจุ่ม)

1.4 Hook Type

วิธีการวัดโดยตรงนี้เป็นวิธีที่ง่าย ประหยัด มีความเชื่อถือได้ แต่มีข้อจำกัดบางประการดังที่จะกล่าวในรายละเอียดต่อไป

B. การวัดระดับแบบทางอ้อม (Indirect Level Measurement) มีหลักการ 2 ลักษณะ คือ

1.1 Hydrostatic Type

1.2 Electronic Type

2. การวัดโดยตรง

2.1 Sight Glass

ลักษณะที่สำคัญ

ย่านการวัดมาตรฐานทั่วไปจะใช้วัดระดับไม่เกิน 900 mm หากเกินกว่านี้จะต้องใช้ Sight Glass มากกว่า 2 อัน มาต่อเรียงกันในลักษณะ Overlapping กัน

sight glass

ที่มา practical process instrumentation and control, The staff of chemical engineering,Mc Graw-hill ,ISBN:007-010-7122

sight glass 2 อันติดต่อกัน

ที่มา หลักการและการใช้งานเครื่องมือวัดอุตสาหกรรม โดย สมศักดิ์ กีรติวุฒิเศรษฐ์ ,

พิมพ์ครั้งที่ 18 -2546 , ISBN 974-8325-148

การติดตั้งใช้งานจริง

ข้อดีของ Sight Glass

1. อ่านค่าได้โดยตรง

2. สามารถออกแบบพิเศษให้สามารถทนความดันได้ถึง 10,000 psi และทนอุณหภูมิได้สูงถึง 750^oF

3. วัสดุที่ใช้ทำ Sight Glass สามารถออกแบบให้ทนต่อสภาพการกัดกร่อนได้เป็นอย่างดีเช่นใช้พลาสติก หรือแก้ว เป็นต้น

ข้อจำกัดของ Sight Glass

1. การอ่านค่าโดยตรงอาจไม่สะดวก เช่นกรณีที่ติดตั้งไว้บนที่สูงหรือด้านบนของถัง เป็นต้น

2. ค่าความแม่นยำ (Accuracy) ขึ้นอยู่กับความสะอาดของช่องมอง,สภาพของของของไหล เช่นความใสและผู้อ่าน ซึ่งควบคุมได้ยาก

3. กรณีของเหลวมีสีใส ทำให้ยากสำหรับการอ่านค่า

4. ในสภาพที่มีอากาศหนาวจัด อาจทำให้ของเหลวบริเวณ Sight Glass เกิดการแข็งตัว ในกรณีที่ Sight Glass ติดตั้งไว้ภายนอก

5. การกระเพื่อมของของเหลว ทำให้การอ่านค่ากระทำได้ยาก

Sight glass มี 2 แบบ คือ

2.1.1 แบบหลอดแก้ว (Tubular Glass)

ใช้ติดตั้งโดยตรงกับภาชนะที่ต้องการวัดระดับของของเหลวภายใน

ข้อดี

1. ราคาถูก ติดตั้งง่าย ค่าบำรุงรักษาต่ำ

2. สามารถอ่านค่าได้โดยตรงทันที มีความน่าเชื่อถือได้

ข้อจำกัด

1. ใช้งานที่อุณหภูมิสูงไม่ได้

2. ใช้งานที่ความดันสูงไม่ได้

3. แตกง่าย ดังนั้นจึงไม่เหมาะกับระบบที่มีความสำคัญมาก ๆ หรือไม่เหมาะกับการวัดระดับของสารที่เป็นอันตราย เช่น กรดเข้มข้น หรือในบริเวณที่มีอันตรายสูง

4. การมองระดับต้องเข้าไปอ่านค่าใกล้ ๆ บางครั้งก็ยากแต่การสังเกต (ในกรณีที่เป็นสีใส) แต่สามารถแก้ไขโดยใช้แถบสีสะท้อนแสงติดไว้ด้านหลังของหลอดแก้วพร้อม Scale และใช้เลนส์นูนทำเป็นหลอดแก้ว ทำให้การอ่านค่าได้ง่ายขึ้น

2.1.2 แบบแผ่นแก้วเรียบ (Flat Glass) มี 2 แบบ คือ

2.1.2.1 แบบแผ่นแก้วเรียบสะท้อน (Flat Refection Glass) แบบนี้เหมาะสำหรับการวัดระดับของของเหลวที่มีสีใส, สะอาด, ค่าความหนืดต่ำ โดยส่วนที่เป็นของเหลวจะปรากฏเป็นทึบแสง ส่วนที่เป็นช่องว่างหรือเหนือระดับของเหลวจะปรากฏเป็นลักษณะโปร่งใสดังภาพ

แผ่นแก้วจะทำจากวัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำมาก ดังนั้น จึงสามารถใช้งานในบริเวณที่มีความร้อนได้ นอกจากนี้ยังสามารถรับแรงกระทำได้ดีอีกด้วย

สามารถออกแบบให้ทนความดันได้สูงถึง 4000 psi และทนอุณหภูมิได้สูงถึง 400^oC

sight glass แบบแผ่นแก้วเรียบ การติดตั้งโดยมีโลหะครอบป้องกัน

2.1.2.2แบบหลายช่องมอง (Multi-port Sight Glass)

แบบนี้เหมาะสำหรับการวัดระดับของของเหลวที่อยู่ภายใต้สภาวะความดันและอุณหภูมิสูง โดยเฉพาะ เช่น Boiler Drum

หลักการวัดระดับของ Boiler Drum โดยใช้ Multiport Sight Glass ใช้หลักการหักเหของแสงในน้ำและไอน้ำ โดยกำหนดให้น้ำเป็นสีเขียว ไอน้ำเป็นสีแดง

หลักการทำงาน

ตัว Gauge Body จะมีลักษณะเป็นรูปสี่เหลี่ยมคางหมู โดยมี Glass Filter สีเขียวและสีแดง ติดตั้งอยู่ด้านข้างในลักษณะที่ไม่ขนานกับตัว Gauge Body ดังรูป

ที่มา http://www.cesare-bonetti.it

ภายใน Gauge Port จะต่อเชื่อมเข้ากับ Process ใน Boiler Drum ตัวหลอดไฟ (Illuminator) จะติดตั้งไว้ด้านหลังของ Glass Filter ด้านตรงข้ามกับจุดที่ช่องมองระดับ (Indicator) หลอดไฟจะส่องแสงผ่าน Glass Filter ที่ยอมให้แสงสีเขียวและสีแดงผ่านเท่านั้น

เมื่อ Gauge Port มี Steam อยู่ภายในแสงสีเขียวที่ส่องผ่านมา จะเกิดการหักเห ส่วนแสงสีแดงจะส่องผ่านไปยังช่องมองระดับ (Indicator) ทำให้เห็นเป็นสีแดง ซึ่งหมายถึง ส่วนที่เป็น Steam

และเมื่อ Gauge Port มีน้ำอยู่ภายในแสงสีแดงจะหักเหออกไป เหลือแต่แสงสีเขียวที่ส่องผ่านไปยังช่องมองระดับได้ จึงเห็นเป็นสีเขียว ซึ่งหมายถึง น้ำ

โดยตัว Gauge Port จะติดตั้งเรียงกันไว้หลาย ๆ วันติดต่อกันดังรูป จึงเรียกว่า Multi Port Level Gauge การออกแบบ Gauge ชนิดนี้ต้องเป็นไปตาม ASME Boiler and Pressure Vessel Code ด้วย โดยทั่วไปสามารถทนความดันได้ถึง 3000psi ที่อุณหภูมิ 700^oF

ที่มา http://www.cesare-bonetti.it

การวัดระดับน้ำของ Boiler Drum หรือ Pressure Vessel อื่น ๆ เป็นสิ่งที่สำคัญมาก ทั้งนี้เนื่องจากอุณหภูมิและความดันภายในนั้นสูงมาก จึงใช้วิธีการวัดระดับแบบปกติไม่ได้ จำเป็นต้องมีเครื่องมือพิเศษ ดังที่กล่าวติดตั้งไว้ นอกจากนี้ยังมี Level Transmitter อีก อย่างน้อย 2 ตัว ที่ติดตั้งคอยตรวจจับระดับน้ำและส่งสัญญาณไปยังห้องควบคุม เพื่อประมวลผลสั่งการต่อไป

ระดับของน้ำใน Boiler Drum มีความสำคัญต่อระบบการผลิตไอน้ำเป็นอย่างมาก ดังแสดงในภาพ