เรื่อง เทคนิคการตรวจวัดอัตราการไหลของน้ำและของเหลว

เทคนิคการตรวจวัดอัตราการไหลของน้ำและของเหลวบริษัท เอ็นเนอร์ยี่ คอนเซอร์เวชั่น เทคโนโลยี่ จำกัด P a g e | 51Energy Conservation Technology Co.,ltd.A.9 ตารางเปรียบเทียบโปรไฟล์การไหลแบบ Laminar และ Turbulentรายการเปรียบเทียบ Laminar Flow Turbulent Flowลักษณะการไหล ชั้นของของไหลเคลื่อนที่เป็นระเบียบ ซ้อนกันการไหลปั่นป่วน มีการหมุนวนภายในรูปแบบโปรไฟล์ความเร็ว (Velocity Profile)แบบพาราโบลา (Parabolic Profile)ความเร็วสูงสุดอยู่ตรงกลางท่อแบบแบน (Flat Profile)ความเร็วเฉลี่ยใกล้เคียงทั่วทั้งหน้าตัดReynolds Number Re < 2,000 Re > 4,000ตัวอย่างของเหลว/สถานการณ์น้ำมันหนืดไหลในท่อเล็ก เครื่องมือวัดแบบทดลองน้ำประปา ไอน้ำ น้ำในระบบอุตสาหกรรมความเร็วเฉลี่ยเทียบกับความเร็วสูงสุด ~0.5 เท่า (v_avg = 0.5 × v_max)~0.8–0.9 เท่า (v_avg ≈ 0.8 × v_max)พฤติกรรมของอนุภาค เคลื่อนที่ตามทิศทางเดียวกัน เคลื่อนที่หมุนวน ไม่เป็นระเบียบการสูญเสียแรงดัน ต่ำกว่าการไหลแบบปั่นป่วน สูงกว่ามากการเกิดเสียง/สั่นสะเทือน ไม่มีหรือมีน้อยมาก มักมีเสียงหรือแรงสั่นเพิ่มขึ้นความเหมาะสมของ Flowmeterใช้ได้กับ PD Meter, Magnetic แต่ควรหลีกเลี่ยง Orifice / Turbine / Vortexเหมาะกับ Magnetic, Vortex, Turbine, DP Flowmeterการพัฒนาโปรไฟล์ (Fully Developed)ใช้ระยะทางสั้น (ประมาณ 0.05–0.1 × D)ใช้ระยะทางไกลขึ้น (ประมาณ 10–30 × D)ข้อดี ควบคุมได้ง่าย ค่าคงที่ ผสมของเหลวดีสะสมพลังงานน้อยลงข้อจำกัด ตอบสนองต่อการรบกวนง่าย ต้องการพลังงานสูบจ่ายมากกว่าหมายเหตุเพิ่มเติม• การรู้ลักษณะโปรไฟล์มีผลต่อการเลือกตำแหน่งติดตั้ง Flowmeter• หากโปรไฟล์ยังไม่พัฒนาเต็ม (Developed Profile) เช่นหลังโค้งหรือวาล์ว ค่าการวัดอาจผิดพลาดสูง• ในการสอบเทียบ มักใช้ Flow Straightener เพื่อทำให้การไหลเป็นแบบ Fully DevelopedA.10 ตารางคำนวณ Flow สำหรับท่อขนาดต่าง ๆo สูตรพื้นฐานQ = A⋅ V = (πD2/4)⋅ V Q = อัตราการไหล (m³/s)D = เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ (m)A = พื้นที่หน้าตัดของท่อ (m²)V = ความเร็วของการไหล (m/s)

เทคนิคการตรวจวัดอัตราการไหลของน้ำและของเหลวบริษัท เอ็นเนอร์ยี่ คอนเซอร์เวชั่น เทคโนโลยี่ จำกัด P a g e | 52Energy Conservation Technology Co.,ltd. แปลง m³/s → m³/h โดยคูณ 3600ตารางคำนวณ Flow (โดยประมาณ)(สำหรับน้ำ, ความเร็ว 1.0–3.0 m/s)เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ (DN, mm)ความเร็ว(m/s)อัตราการไหล(m³/h)25 (1\") 1.0 1.772.0 3.543.0 5.3150 (2\") 1.0 7.072.0 14.143.0 21.21100 (4\") 1.0 28.272.0 56.553.0 84.82150 (6\") 1.0 63.622.0 127.233.0 190.85200 (8\") 1.0 113.102.0 226.193.0 339.29300 (12\") 1.0 254.472.0 508.943.0 763.41ค่าคำนวณจากสูตร Q =πD2/4⋅ V⋅3600 โดย D หน่วยเป็น เมตร (m)o สูตรลัดสำหรับคำนวณ Flow อย่างรวดเร็วQ(m³/h) ≈ 2.83⋅(Dmm / 1000)2⋅V⋅3600 Q(m³/h) ≈ 2.83⋅Dinch2⋅V สำหรับท่อ หน่วยนิ้ว, ความเร็ว V เป็น m/s• เช่น ท่อ 4\" @ 2 m/s → Q ≈ 2.83⋅42⋅2 = 90.56 m³/h (ใกล้เคียง)

เทคนิคการตรวจวัดอัตราการไหลของน้ำและของเหลวบริษัท เอ็นเนอร์ยี่ คอนเซอร์เวชั่น เทคโนโลยี่ จำกัด P a g e | 53Energy Conservation Technology Co.,ltd.o เคล็ดลับการเลือกความเร็วของการไหล (Velocity)ประเภทของไหล ช่วงความเร็วแนะนำ (m/s) หมายเหตุน้ำดื่ม 1.0 – 2.5 ลดเสียงและแรงดันตกคร่อมน้ำเสีย / น้ำดิบ 0.6 – 1.5 ป้องกันการกัดเซาะหรือการตกตะกอนน้ำหล่อเย็น 1.5 – 3.0 เพื่อประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนน้ำมัน 0.3 – 1.5 ป้องกันการสูญเสียแรงดันไอน้ำ 15 – 35 m/s ต้องการความเร็วสูงกว่าของเหลวทั่วไปA.11. ตารางขนาดความหนาท่อมาตรฐาน (Pipe Schedule Table) ตัวอย่าง ท่อขนาด 1\" ถึง 8\" (Nominal Pipe Size, NPS)NPS (นิ้ว) OD (มม.) Sch 10S (มม.) Sch 40 (มม.) Sch 80 (มม.) Sch 160 (มม.)1\" 33.40 2.77 3.38 4.55 6.351½\" 48.30 2.77 3.68 5.08 7.142\" 60.30 2.77 3.91 5.54 8.743\" 88.90 3.05 5.49 7.62 11.134\" 114.30 3.05 6.02 8.56 13.496\" 168.28 3.40 7.11 10.97 18.268\" 219.08 3.76 8.18 12.70 23.01• OD (Outside Diameter) เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก• Sch (Schedule) รหัสความหนาตามมาตรฐาน ANSI (ไม่มีหน่วย)o คำอธิบาย• Sch 10S ท่อบาง เหมาะกับแรงดันต่ำ–กลาง ใช้กับน้ำ อากาศ ไอน้ำแรงดันต่ำ• Sch 40 ท่อมาตรฐานทั่วไป ใช้กับงานอุตสาหกรรมทั่วไป• Sch 80 ท่อหนา ทนแรงดันสูง ใช้กับระบบที่ต้องการความปลอดภัยสูง• Sch 160 ท่อหนามาก ใช้ในระบบแรงดันสูง เช่น ไอน้ำแรงสูง แก๊สอัดแรงดันo สูตรช่วยคำนวณ ID (เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน) = OD – 2 × ความหนาท่อ ใช้ในการคำนวณพื้นที่หน้าตัด (A) ความเร็วของการไหล และอัตราการไหล (Q)

เทคนิคการตรวจวัดอัตราการไหลของน้ำและของเหลวบริษัท เอ็นเนอร์ยี่ คอนเซอร์เวชั่น เทคโนโลยี่ จำกัด P a g e | 54Energy Conservation Technology Co.,ltd. ตัวอย่างการคำนวณ ท่อขนาด 2\" Sch 40• OD = 60.30 mm• ความหนา = 3.91 mm• ดังนั้น ID = 60.30 - 2×3.91 = 52.48 mm ใช้ ID นี้ในการคำนวณ Flow ด้วยสูตร Q = (πD2/4)⋅V⋅3600 A.12. ตารางขนาดท่อขนาดใหญ่ (NPS 10–24)NPS (นิ้ว) OD (มม.) Sch 10S (มม.) Sch 40 (มม.) Sch 80 (มม.) Sch 160 (มม.)10\" 273.05 4.19 6.35 9.27 15.0912\" 323.85 4.57 6.35 10.31 17.4814\" 355.60 4.78 6.35 11.13 19.0516\" 406.40 4.78 7.14 12.70 21.4418\" 457.20 4.78 7.14 14.27 23.8320\" 508.00 5.54 7.92 15.09 26.1922\" 558.80 5.54 7.92 16.66 28.5824\" 609.60 6.35 9.53 17.48 30.96o เคล็ดลับการเลือกท่อขนาดใหญ่ประเภทของระบบ ขนาดที่ใช้บ่อย Schedule ที่นิยม หมายเหตุระบบน้ำหล่อเย็นอาคาร6\"–12\" Sch 10 / 40 Flow สูง แรงดันต่ำ–กลางระบบน้ำเสีย 8\"–24\" Sch 10S ความหนาน้อย พอเพียงระบบน้ำดิบ/ชลประทาน10\"–24\" Sch 10 / 20 ทนทานต่อแรงดันต่ำระบบอุตสาหกรรม 6\"–16\" Sch 40 / 80 แรงดันกลางถึงสูงระบบไอน้ำแรงสูง 4\"–20\" Sch 80 / 160ต้องเลือกตามความดันออกแบบ (Design Pressure)

เทคนิคการตรวจวัดอัตราการไหลของน้ำและของเหลวบริษัท เอ็นเนอร์ยี่ คอนเซอร์เวชั่น เทคโนโลยี่ จำกัด P a g e | 55Energy Conservation Technology Co.,ltd.A.13 คำศัพท์เฉพาะทางด้านการวัดอัตราการไหลคำศัพท์ (อังกฤษ) คำแปล / ความหมาย (ไทย)Flow Rate (Q) อัตราการไหล — ปริมาณของเหลวที่ไหลผ่านในช่วงเวลาหนึ่ง (มักใช้ m³/h หรือ L/s)Velocity (v) ความเร็วการไหล — ความเร็วของของเหลวที่เคลื่อนที่ในท่อ (m/s)Volumetric Flow Rate อัตราการไหลเชิงปริมาตร — ปริมาตรของของเหลวที่ไหลต่อเวลา (เช่น m³/h)Mass Flow Rate อัตราการไหลเชิงมวล — มวลของของเหลวที่ไหลต่อเวลา (kg/h)Reynolds Number (Re) ตัวเลขเรย์โนลด์ — ค่าที่ใช้แสดงลักษณะการไหล (Laminar / Turbulent)Viscosity (μ) ความหนืด — ความสามารถในการต้านการไหลของของเหลว (Pa·s หรือ cP)Kinematic Viscosity (ν) ความหนืดจลน์ — ความหนืดหารด้วยความหนาแน่น (mm²/s หรือ cSt)Differential Pressure (ΔP)ความดันต่าง — ความแตกต่างของแรงดันก่อน–หลังอุปกรณ์วัดElectromagnetic Flowmeterเครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้า — ใช้หลักการ FaradayUltrasonic Flowmeter เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิก — ใช้คลื่นเสียงตรวจจับการไหลTransit-Time Type แบบเวลาผ่าน — ตรวจจับความต่างเวลาระหว่างคลื่นขึ้น–ลงDoppler Type แบบดอปเปลอร์ — ใช้หลักการเปลี่ยนความถี่จากอนุภาคที่เคลื่อนที่Vortex Flowmeter เครื่องวัดอัตราการไหลแบบคายวังวน — ตรวจวัดจากความถี่ของการเกิดวังวนTurbine Flowmeter เครื่องวัดอัตราการไหลแบบกังหัน — ตรวจวัดความเร็วหมุนของใบพัดCoriolis Flowmeter เครื่องวัดอัตราการไหลแบบคอริออลิส — วัดการเปลี่ยนรูปท่อจากแรงคอริออลิสWeir ฝายวัดน้ำ — โครงสร้างควบคุมระดับน้ำเพื่อวัดอัตราการไหลในลำรางFlume ช่องวัดอัตราการไหล — คล้าย weir แต่เป็นช่องเปิดใช้ในงานเปิดโล่งCalibration การสอบเทียบ — กระบวนการเปรียบเทียบเครื่องมือกับมาตรฐานZero Calibration การปรับศูนย์ — ปรับค่าพื้นฐานเมื่อไม่มีการไหลให้แสดงค่าศูนย์Span Calibration การปรับช่วง — ปรับความชันของการวัดให้ตรงกับค่ามาตรฐานFully Developed Flow การไหลพัฒนาเต็มที่ — การไหลที่โปรไฟล์ความเร็วคงที่ตามทฤษฎีStraight Run ระยะท่อตรง — ระยะท่อตรงก่อนและหลัง Flowmeter เพื่อให้การวัดแม่นยำPipe Schedule (Sch) มาตรความหนาท่อ — กำหนดความหนาของผนังท่อตามมาตรฐาน ANSIDN (Diameter Nominal) เส้นผ่านศูนย์กลางท่อพิกัด — ขนาดท่อมาตรฐานตามระบบ ISO/ENFlow Profile โปรไฟล์การไหล — การกระจายความเร็วของของเหลวภายในท่อ

เทคนิคการตรวจวัดอัตราการไหลของน้ำและของเหลวบริษัท เอ็นเนอร์ยี่ คอนเซอร์เวชั่น เทคโนโลยี่ จำกัด P a g e | 56Energy Conservation Technology Co.,ltd.o คำศัพท์เกี่ยวกับอุปกรณ์ติดตั้ง Flowmeter และระบบท่อคำศัพท์ (อังกฤษ) คำแปล / ความหมาย (ไทย)Flange หน้าแปลน — ส่วนต่อท่อหรืออุปกรณ์โดยใช้สลักเกลียวWelding Neck Flange (WN)หน้าแปลนแบบเชื่อมคอ — ใช้เชื่อมติดกับท่อในระบบแรงดันสูงThreaded Flange หน้าแปลนแบบเกลียว — ใช้ต่อกับท่อโดยไม่ต้องเชื่อมSocket Weld Flange หน้าแปลนแบบสวมเชื่อม — สำหรับท่อขนาดเล็กUnion ข้อต่อยูเนียน — ถอดประกอบง่าย ใช้กับ Flowmeter แบบ InsertGasket ปะเก็น — ใช้ปิดรอยต่อหน้าแปลนเพื่อป้องกันการรั่วStud Bolt & Nut สลักเกลียวหน้าแปลน — ยึด Flange เข้าด้วยกันSpool Piece ท่อช่วงกลาง — ท่อนำที่ติด Flowmeter หรือใช้แทน Flowmeter ชั่วคราวStraightening Vanes / Flow Straightenerแผงปรับทิศการไหล — ทำให้การไหลเป็นระเบียบก่อนเข้าตัววัดIsolation Valve วาล์วตัดแยก — ใช้เปิด–ปิดการไหลเพื่อซ่อมหรือสอบเทียบBypass Lineท่อบายพาส — ท่อเบี่ยงการไหลเพื่อให้สามารถถอด Flowmeter ได้โดยไม่หยุดระบบหลักDrain Valve วาล์วระบายน้ำ — ระบายของเหลวออกจากระบบก่อนถอดอุปกรณ์Bleed Valve วาล์วไล่อากาศ — ไล่อากาศออกจากท่อ/อุปกรณ์เพื่อความแม่นยำของการวัดMounting Bracket แป้นยึด — ใช้ยึดอุปกรณ์กับโครงสร้างรองรับTapping Point จุดเจาะวัด — จุดที่เจาะท่อเพื่อใช้วัดความดัน/ความเร็วInsertion Fitting ข้อต่อแบบเสียบ — ใช้กับ Flowmeter แบบเสียบเข้าไปในท่อFull Bore รูปแบบติดตั้งเต็มหน้าท่อ — Flowmeter ขนาดเดียวกับเส้นผ่านศูนย์กลางท่อPartial Insertion การติดตั้งแบบแทรกบางส่วน — Flowmeter แทรกเข้าไปบางส่วนในท่อU-Tube / Straight Run ระยะท่อตรง — ระยะท่อตรงก่อน–หลังอุปกรณ์วัดเพื่อความแม่นยำGrounding Ring แหวนกราวด์ — สำหรับ Flowmeter แบบ Magnetic เพื่อป้องกันสัญญาณรบกวนTransmitter อุปกรณ์ส่งสัญญาณ — แปลงข้อมูลการวัดให้ส่งออกเป็นสัญญาณไฟฟ้าDisplay Unit หน้าจอแสดงผล — แสดงค่าที่วัดได้จาก Flowmeter

เทคนิคการตรวจวัดอัตราการไหลของน้ำและของเหลวบริษัท เอ็นเนอร์ยี่ คอนเซอร์เวชั่น เทคโนโลยี่ จำกัด P a g e | 57Energy Conservation Technology Co.,ltd.A.14 แบบฟอร์มบันทึกค่าการวัดอัตราการไหล (Flow Measurement Record Sheet)1. ข้อมูลทั่วไปรายการ รายละเอียดชื่อสถานที่ / ระบบท่อรหัสจุดวัด (Tag No.)ประเภทของเหลววิธีการวัด ☐ Manual ☐ Flowmeter ☐ Ultrasonic Clamp-on ☐ อื่น ๆ ____________ชื่อผู้ดำเนินการวันที่บันทึก2. ข้อมูลการวัดลำดับ วันที่/เวลาFlow Rate (m³/h)ความเร็วของไหล (m/s)อุณหภูมิ (°C)ความดัน (bar)ความหนืด (cP)หมายเหตุ12345…3. สรุปผลรายการ ค่าเฉลี่ย ค่าสูงสุด ค่าต่ำสุด หมายเหตุอัตราการไหล (m³/h)ความเร็วของไหล (m/s)ความดัน (bar)อุณหภูมิ (°C)4. ลายเซ็นตรวจสอบผู้วัดและบันทึกข้อมูล ผู้ตรวจสอบ / วิศวกรรับรองลายเซ็น ___________________ลายเซ็น _________________________ชื่อ _______________________ชื่อ ____________________________วันที่ _____________________วันที่ __________________________

เทคนิคการตรวจวัดอัตราการไหลของน้ำและของเหลวบริษัท เอ็นเนอร์ยี่ คอนเซอร์เวชั่น เทคโนโลยี่ จำกัด P a g e | 58Energy Conservation Technology Co.,ltd.o หมายเหตุ• ควรใช้อุปกรณ์วัดที่สอบเทียบแล้ว เพื่อความแม่นยำของข้อมูล• หากเป็น Flow แบบ Non-Contact เช่น Ultrasonic Clamp-on ให้ระบุ ตำแหน่งท่อ ความยาว Straight Run และความหนาท่อ• กรอกข้อมูลเพิ่มเติมใน “หมายเหตุ” เช่น สภาพแวดล้อม การตั้งค่าพิเศษ หรือความผิดปกตA.15 เอกสารอ้างอิงo มาตรฐานสากล (International Standards)1. ISO 5167-1:2022 – Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full – Part 1: General principles and requirements2. ISO 6817:1992 – Measurement of conductive liquid flow in closed conduits — Method using electromagnetic flowmeters3. ASME MFC-1M – Glossary of Terms Used in the Measurement of Fluid Flow in Pipes4. ASME MFC-3M – Measurement of Fluid Flow in Pipes Using Orifice, Nozzle, and Venturi5. ISA-RP31.1 – Instrumentation Terminology: Flow and Level6. AWWA M33 – Flowmeters in Water Supply Applicationso หนังสือและตำราอ้างอิง (Books & Technical Texts)7. Miller, R. W. (1996). Flow Measurement Engineering Handbook (3rd ed.). McGraw-Hill.8. Lipták, B. G. (2003). Instrumentation Engineers’ Handbook: Process Measurement and Analysis. CRC Press.9. Jones, E. B., & Childs, D. R. (2011). Handbook of Fluid Flow Measurement. CRC Press.10. M. G. Baker. (1990). Flow Measurement Handbook. Cambridge University Press.11. Wylie, E. B., & Streeter, V. L. (1993). Fluid Transients in Systems. Prentice Hall.o เอกสารจากผู้ผลิตอุปกรณ์ (Manufacturer’s Manuals / Whitepapers)12. Siemens – SITRANS F Instruction Manual13. Endress+Hauser – Proline Flowmeter Series Technical Documentation14. Yokogawa – Magnetic and Ultrasonic Flowmeter Selection Guide15. ABB – Measurement Made Easy: Flowmeter Handbook16. Emerson (Micro Motion) – Coriolis Flowmeter Engineering Guideo แหล่งข้อมูลออนไลน์17. Flow Control Magazine – https://www.flowcontrolnetwork.com18. International Society of Automation (ISA) – https://www.isa.org19. Engineering Toolbox – https://www.engineeringtoolbox.com20. Instrumart Technical Articles – https://www.instrumart.com