การวิจัยเกี่ยวกับเครื่องวัดอัตราการไหลของก๊าซ

Thread Content

ในสถานที่อุตสาหกรรมมีหลายจุดที่จำเป็นต้องวัดอัตราการไหลของก๊าซ ตัวอย่างของสถานการณ์ที่ใช้งานกันบ่อยๆ ได้แก่ อากาศ ก๊าซธรรมชาติ ก๊าซคลอรีน ออกซิเจน ก๊าซที่ใช้ในการเผาไหม้ และก๊าซไอเสียจากรถยนต์ เป็นต้น ในสถานการณ์ที่จำเป็นต้องควบคุมกระบวนการเผาไหม้ การวัดอัตราการไหลของก๊าซมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการควบคุมอัตราส่วนของอากาศกับเชื้อเพลิงให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม การจัดการปริมาณอากาศที่ใช้ในการเผาไหม้มีผลโดยตรงต่อความเสถียรและประสิทธิภาพของการเผาไหม้ ในกระบวนการไฮโดรจีไนซิสในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี การวัดและควบคุมอัตราการไหลของก๊าซไฮโดรเจนก็มีความสำคัญอย่างมากต่อการเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการดังกล่าว ด้วยการพัฒนาอุตสาหกรรมของประเทศอย่างรวดเร็ว รวมถึงข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมที่ส่งเสริมให้มีการใช้พลังงานรูปแบบใหม่ๆ ทำให้การวัดปริมาณก๊าซมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ แต่ในปัจจุบัน ปัญหาเรื่องการวัดอัตราการไหลของก๊าซนั้นค่อนข้างรุนแรง ตัวอย่างเช่น มิเตอร์วัดอัตราการไหลของก๊าซที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่และมีอัตราการไหลสูงนั้น มีปัญหามากมาย ； การวัดปริมาณก๊าซผสมที่มีการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ความดัน และองค์ประกอบของก๊าซ ก็ถือเป็นปัญหาใหญ่ที่จำเป็นต้องได้รับการแก้ไขโดยเร่งด่วนเช่นกัน 1.1 ลักษณะเฉพาะของก๊าซผสม ก๊าซผสมเป็นสื่อที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานอุตสาหกรรม เช่น ก๊าซธรรมชาติ ก๊าซหุงต้ม ก๊าซที่ใช้ในการเผาไหม้ และควันจากเตาไอน้ำ ล้วนเป็นก๊าซผสมทั้งสิ้น ก๊าซผสมโดยทั่วไปมีลักษณะดังนี้: ก. มีความสกปรกสูง ในก๊าซผสมมักจะมีส่วนประกอบที่สกปรกอยู่ด้วย เช่น ในก๊าซธรรมชาติจะมีน้ำมันดิน ฝุ่นควัน และน้ำ ซึ่งล้วนเป็นส่วนประกอบที่สกปรกทั้งสิ้น ； ในควันมีเถ้าถ่านอยู่ด้วย ข. การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบ องค์ประกอบของก๊าซผสมจะเกิดการเปลี่ยนแปลงไปบ้าง ทำให้มีลักษณะที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา ตัวอย่างเช่น ในก๊าซธรรมชาติจะมีส่วนประกอบต่างๆ เช่น CO2, O2, H2, CO, CH4 เป็นต้น และส่วนประกอบเหล่านี้ก็จะเปลี่ยนแปลงไปตามการเปลี่ยนแปลงของกระบวนการผลิต หรือความแตกต่างขององค์ประกอบของวัตถุดิบ อีกตัวอย่างหนึ่งคือ ก๊าซที่ใช้ในการเผาไหม้นั้นประกอบด้วยสารประกอบไฮโดรคาร์บอน ไฮโดรเจน ไฮโดรเจนซัลไฟด์ คาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน และสารอื่นๆ อีกมากมาย การเปลี่ยนแปลงกระบวนการผลิตในโรงกลั่นน้ำมัน หรือการรั่วไหลของวาล์ว ก็อาจส่งผลให้อัตราส่วนของก๊าซต่างๆ ในก๊าซที่ใช้ในการเผาไหม้เปลี่ยนแปลงไปได้เช่นกัน ค. การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความดัน ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิของก๊าซคบเพลิงมีช่วงการเปลี่ยนแปลงที่กว้างมาก ตั้งแต่อุณหภูมิต่ำถึงหลายสิบองศาใต้ศูนย์ ไปจนถึงอุณหภูมิสูงถึงสามถึงสี่ร้อยองศา การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความดันของก๊าซที่นำมาทดสอบ จะส่งผลให้เกิดความคลาดเคลื่อนในการวัดได้อย่างมาก ดังนั้น การวัดอัตราการไหลของมวลของก๊าซผสมจึงเป็นวิธีที่เหมาะสมกว่าการวัดอัตราการไหลของปริมาตรอย่างมาก ด. ช่วงการเปลี่ยนแปลงของปริมาณการไหลมีความกว้างมาก ก๊าซธรรมชาติ ก๊าซปิโตรเลียม และก๊าซที่ใช้ในการจุดไฟ เป็นต้น ล้วนมีช่วงการไหลที่แตกต่างกันอย่างมาก ตัวอย่างเช่น อัตราการไหลของกระแสลมที่ออกมาจากเตาเผาในโรงกลั่นน้ำมันที่ทำงานได้ตามปกติ มักจะอยู่ในระดับต่ำ โดยอัตราการไหลในช่วงที่มีการใช้งานน้อยอยู่ที่ประมาณ 0.01–15 เมตร/วินาที แต่ในช่วงเกิดเหตุฉุกเฉิน อัตราการไหลของกระแสลมอาจสูงถึง 60 เมตร/วินาทีได้ สำหรับก๊าซธรรมชาติและก๊าซหุงต้มก็มีปัญหาในลักษณะเดียวกัน โดยอัตราการไหลของก๊าซในช่วงที่มีการใช้งานสูงอาจสูงกว่าช่วงที่มีการใช้งานต่ำถึง 20 เท่าเลยทีเดียว 1.2 การอภิปรายเกี่ยวกับวิธีการวัดอัตราการไหลของก๊าซ วิธีการวัดอัตราการไหลของก๊าซที่มีอยู่ในปัจจุบันส่วนใหญ่ล้วนมีข้อบกพร่องในระดับต่างๆ ในการวัดอัตราการไหลของก๊าซ จึงทำให้ยากที่จะแก้ไขปัญหาดังกล่าวได้อย่างสมบูรณ์ วิธีการวัดอัตราการไหลของก๊าซจะสามารถทำได้ก็ต่อเมื่อมีเครื่องวัดอัตราการไหลที่เหมาะสมเท่านั้น ต่อไปนี้คือการวิเคราะห์เกี่ยวกับเครื่องวัดอัตราการไหลของก๊าซที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย รวมถึงปัญหาต่างๆ ที่เกิดขึ้นในการวัดอัตราการไหลของก๊าซด้วย 1.2.1 เครื่องวัดอัตราการไหลแบบวอร์เท็กซ์ คือเครื่องวัดอัตราการไหลชนิดใหม่ที่ถูกพัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษ 1970 ปัจจุบันเครื่องวัดอัตราการไหลแบบนี้ก็ถือเป็นหนึ่งในเครื่องวัดอัตราการไหลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายแล้ว ใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดอัตราการไหลของก๊าซ ของเหลว และไอน้ำ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบวอร์ทเกจมีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะในด้านวิธีการตรวจจับสัญญาณและการประมวลผลสัญญาณ การใช้เครื่องวัดอัตราการไหลแบบวอร์ทเกจมีข้อดีหลายประการ เช่น สามารถติดตั้งได้ง่าย และมีการสูญเสียความดันน้อย ； สามารถใช้วัดกับของไหลได้หลายประเภท เช่น ของเหลว ก๊าซ และไอน้ำ ； มีความแม่นยำสูง ； มีช่วงการวัดที่กว้าง สามารถอยู่ในช่วง 10:1 ถึง 20:1 ได้ ； ในช่วงค่าเรโนลด์สที่กำหนด สัญญาณที่ได้จะไม่ได้รับผลกระทบจากคุณสมบัติของของไหล เช่น ความหนาแน่นและความหนืด รวมถึงองค์ประกอบต่างๆ ของของไหลด้วย กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือ ค่าสัมประสิทธิ์ของเครื่องมือจะขึ้นอยู่กับรูปร่างและขนาดของอุปกรณ์สร้างกระแสวนและท่อเท่านั้น ； เพียงต้องทำการปรับค่าในสื่อมาตรฐานชนิดหนึ่งเท่านั้น ก็สามารถนำไปใช้กับสื่ออื่นๆ ได้ แต่ในการใช้งานจริง มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบวอร์เท็กซ์ก็มีข้อบกพร่องอยู่บ้าง เนื่องจากมิเตอร์ชนิดนี้ไม่เหมาะสำหรับการวัดอัตราการไหลของของไหลที่มีค่าเรโนลด์สต่ำ ； ความเสถียรของการแยกตัวของกระแสน้ำในรูปแบบวัฏจักรนั้น มีความเกี่ยวข้องกับความผิดปกติในการกระจายตัวของความเร็วของกระแสน้ำ รวมถึงลักษณะของกระแสน้ำที่หมุนด้วย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีช่วงท่อตรงที่มีความยาวเพียงพอ หรือติดตั้งอุปกรณ์ปรับกระแสน้ำไว้ที่ด้านต้นน้ำ เพื่อช่วยให้กระแสน้ำไหลได้อย่างสม่ำเสมอ ； มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบวอล์คกี้สตรีทที่ใช้วิธีการตรวจจับแรงดันนั้น มีความไวต่อการสั่นสะเทือนของท่อค่อนข้างสูง ดังนั้นจึงไม่เหมาะสำหรับการใช้งานในสภาพที่มีการสั่นสะเทือนรุนแรง ； เมื่อเทียบกับมิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบทอร์บอยน์ จะมีค่าสัมประสิทธิ์ของมิเตอร์ที่ต่ำกว่า และมีความละเอียดต่ำกว เมื่อใช้เครื่องวัดอัตราการไหลแบบวอร์ทเกจสำหรับวัดปริมาณก๊าซ การสั่นสะเทือนของท่อที่เกิดจากอุปกรณ์สร้างแรงดัน แรงกระแทกของก๊าซภายในท่อ รวมถึงความผันผวนของแรงดันก๊าซ ล้วนส่งผลต่อการวัดอัตราการไหลได้ทั้งสิ้น นอกจากนี้ ในการใช้งานจริง โดยทั่วไปแล้วจะเป็นเรื่องยากที่จะรักษาอัตราการไหลของก๊าซให้สูงกว่า 5 เมตร/วินาที ซึ่งส่งผลให้เครื่องวัดอัตราการไหลแบบวอร์เท็กซ์มีปัญหาในการวัดค่าที่อัตราการไหลต่ำมาก 1.2.2 เครื่องวัดอัตราการไหลแบบความดันต่าง เครื่องวัดอัตราการไหลแบบนี้จะคำนวณอัตราการไหลโดยอาศัยความดันต่างที่เกิดขึ้นจากองค์ประกอบที่ใช้ควบคุมการไหลซึ่งติดตั้งอยู่ภายในท่อ รวมถึงข้อมูลเกี่ยวกับสภาพของของไหล องค์ประกอบที่ใช้ควบคุมการไหล และขนาดทางเรขาคณิตของท่อด้วย ปริมาณการใช้งานของมันนั้นอยู่ในอันดับหนึ่งของเครื่องวัดกระแสไฟฟ้า ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากมีการนำเครื่องวัดอัตราการไหลแบบใหม่ๆ มาใช้กันมากขึ้น ส่งผลให้ส่วนแบ่งการตลาดของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบใช้ความแตกต่างของความดันลดลงเรื่อยๆ แต่ถึงกระนั้น ก็ยังถือเป็นเครื่องวัดอัตราการไหลที่มีความสำคัญที่สุดอยู่ดี เครื่องวัดอัตราการไหลแบบความแตกต่างของความดันนั้นถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการวัดอัตราการไหลของก๊าซ และถือเป็นเครื่องวัดอัตราการไหลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันสำหรับการวัดปริมาณก๊าซหุงต้มและก๊าซธรรมชาติ จากการสำรวจในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา พบว่าในอุปกรณ์วัดปริมาณก๊าซธรรมชาตินั้น แผ่นวัดมาตรฐานถือเป็นอุปกรณ์ที่ใช้กันมากที่สุด โดยในระดับสากลนั้นมีสัดส่วนประมาณ 55% ส่วนในประเทศไทยนั้นมีสัดส่วนประมาณ 80% มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบความแตกต่างของความดันประกอบด้วยอุปกรณ์หลักและอุปกรณ์รอง โดยทั่วไปแล้ว มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบใช้ความแตกต่างของความดันจะถูกจำแนกตามรูปแบบของชิ้นส่วนที่ใช้ในการวัด เช่น มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบแผ่นรู มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบท่อวินชี มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบท่อความเร็วสม่ำเสมอ เป็นต้น ชิ้นส่วนที่ใช้ในการวัดอัตราการไหลของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบความแตกต่างของความดัน (โดยเฉพาะชิ้นส่วนแบบมาตรฐาน) นั้นมีความเป็นสากลสูง และได้รับการยอมรับจากองค์กรมาตรฐานระดับนานาชาติด้วย การวิจัยเชิงทดลองเกี่ยวกับชิ้นส่วนที่ใช้ในการควบคุมแรงดันไหลของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบแรงดันต่างนั้น เป็นกิจกรรมที่ดำเนินการในระดับนานาชาติ ส่วนเครื่องวัดอัตราการไหลประเภทอื่นๆ นั้น ยากที่จะมีการวิจัยในระดับความลึกและความกว้างเช่นนี้ได้ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบความแตกต่างของความดันแบบมาตรฐาน เป็นเครื่องวัดอัตราการไหลชนิดเดียวที่สามารถนำมาใช้งานได้โดยไม่จำเป็นต้องมีการปรับเทียบด้วยกระแสน้ำจริง มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบความแตกต่างของความดันก็มีข้อจำกัดบางประการในการใช้งานเช่นกัน โดยความสามารถในการวัดซ้ำและความแม่นยำอยู่ในระดับปานกลางถึงต่ำ และยากที่จะปรับปรุงให้ดีขึ้นได้อีก ； ช่วงการวัดค่อนข้างแคบ โดยปกติจะอยู่ที่ 3:1 ถึง 4:1 เท่านั้น ； ไม่สามารถนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีการเปลี่ยนแปลงของอัตราการไหลสูงได้ นอกจากนี้ยังมีงานวิจัยบางชิ้นที่เสนอวิธีการขยายช่วงการวัดของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบใช้ความแตกต่างของความดัน แต่ก็ต้องมีข้อกำหนดในการติดตั้งที่ค่อนข้างสูง ； ท่อสำหรับวัดความดันมักเกิดปัญหาต่างๆ เช่น การรั่วไหล การอุดตัน การแข็งตัว และสัญญาณที่บิดเบือน ； มีความสูญเสียแรงดันสูง มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบใช้ความแตกต่างของความดันนั้นไม่เหมาะสำหรับการใช้งานกับก๊าซหุงต้ม ก๊าซธรรมชาติ หรือก๊าซที่มีสิ่งสกปรกปนอยู่ เนื่องจากมีเหตุผลหลักดังนี้: ก. ก๊าซหุงต้มและก๊าซธรรมชาติมีช่วงเวลาที่มีการใช้ก๊าซมากและน้อยแตกต่างกัน ทำให้อัตราการไหลมีความแปรปรวนสูง ในขณะที่มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบนี้มีช่วงการวัดที่จำกัด ซึ่งจะส่งผลให้เกิดความคลาดเคลื่อนในการวัดได้มาก ในการใช้งานจริง โดยทั่วไปจะมีการเชื่อมท่อย่อยเข้ากับท่อหลัก เพื่อเพิ่มช่วงการวัดของเครื่องวัดแรงดันต่าง แต่วิธีนี้จะทำให้ระบบการวัดมีความซับซ้อนมากขึ้น ค่าใช้จ่ายในการลงทุนก็สูงขึ้น และความจำเป็นในการบำรุงรักษาก็เพิ่มขึ้นด้วย ข. ในก๊าซผสมที่ประกอบด้วยก๊าซหุงต้ม ก๊าซธรรมชาติ และควันไอเสียนั้น มักมีสิ่งสกปรกปนอยู่ ซึ่งส่งผลให้เกิดปัญหาต่างๆ เช่น ท่อส่งก๊าซอุดตัน หรือคุณสมบัติของอุปกรณ์ควบคุมแรงดันเปลี่ยนแปลงไป ด้วยเหตุนี้ บริษัทบางแห่งจึงได้พัฒนาแผ่นช่องสำหรับการล้างที่สามารถล้างได้อย่างง่ายดายขึ้นมา เพื่อให้สามารถล้างแผ่นช่องดังกล่าวเป็นประจำหรือตามความจำเป็น เพื่อให้อุปกรณ์ทำงานได้อย่างถูกต้องและมีความแม่นยำในการวัด แต่ในทางปฏิบัติแล้ว ก็ยังคงมีปัญหาต่างๆ ที่เกิดจากคราบสกปรกอยู่ดี ค. มีความสูญเสียแรงดันสูง ซึ่งไม่เอื้อต่อการส่งก๊าซผ่านท่อ นอกจากนี้ มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบความแตกต่างของความดันไม่สามารถนำมาใช้กับก๊าซออกซิเจนหรือในสภาพแวดล้อมที่มีความดันต่ำได้ 1.2.3 เครื่องวัดอัตราการไหลแบบโรเตอร์ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบโรเตอร์นี้ ยังเรียกอีกชื่อหนึ่งว่าเครื่องวัดอัตราการไหลแบบฟล็อต โดยเป็นเครื่องวัดอัตราการไหลแบบที่มีการเปลี่ยนแปลงพื้นที่ในการไหลของของไหล มิเตอร์ไหลแบบโรเตอร์มีโครงสร้างที่เรียบง่าย และมีการใช้งานมากเป็นอันดับสองรองจากมิเตอร์ไหลแบบความแตกต่างของความดัน จึงมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการวัดปริมาณไหลที่น้อยมาก มิเตอร์ไหลแบบใบพัดเดี่ยวมีข้อเสีย เช่น ต้องใช้ท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก และมีข้อจำกัดในการติดตั้งมากมาย มิเตอร์ไหลแบบโรเตอร์มีความแม่นยำในการวัดที่ต่ำ จึงจำเป็นต้องมีการปรับค่าด้วยก๊าซจริง และสามารถใช้ได้เฉพาะในสถานการณ์ที่ไม่ต้องการความแม่นยำสูงเท่านั้น (ความแม่นยำต่ำกว่าระดับ 2.5) ส่วนก๊าซต่างๆ เช่น ก๊าซปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาตินั้น มักมีปัญหาเกี่ยวกับการคำนวณค่าในการค้าขาย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีความแม่นยำในการวัดที่สูง นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของก๊าซผสมก็ส่งผลต่อสัญญาณที่ได้จากเครื่องวัดอัตราการไหลด้วย ดังนั้น เครื่องวัดอัตราการไหลแบบโรเตอร์จึงไม่เหมาะสำหรับการใช้งานกับก๊าซผสม หรือในกรณีที่มีขนาดท่อใหญ่และมีความต้องการความแม่นยำสูง 1.2.4 เครื่องวัดอัตราการไหลแบบทอร์บิโน เครื่องวัดอัตราการไหลแบบนี้ประกอบด้วยเซ็นเซอร์และอุปกรณ์แสดงผล โดยเซ็นเซอร์จะใช้โรเตอร์ที่มีใบพัดหลายใบเพื่อวัดความเร็วของของไหลในระดับเฉลี่ย จากนั้นจึงคำนวณหาอัตราการไหลได้ ความเร็วของโรเตอร์สามารถวัดได้โดยใช้วิธีการตรวจจับแม่เหล็กหรือวิธีการทางแสง จากนั้นข้อมูลดังกล่าวจะถูกนำไปแสดงผล ส่งต่อ และบันทึกโดยอุปกรณ์ที่อยู่ด้านหลัง มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบทอร์บอยน์ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายกับสารที่ต้องการวัดต่างๆ เช่น น้ำมัน ของเหลวอินทรีย์ ของเหลวอนินทรีย์ ก๊าซเหลว ก๊าซธรรมชาติ ก๊าซหุงต้ม และของเหลวที่มีอุณหภูมิต่ำ ในต่างประเทศ สถานีขนส่งก๊าซปิโตรเลียมเหลว น้ำมันสำเร็จรูป และน้ำมันดิบชนิดเบา รวมถึงสถานีปลายทางของท่อส่งน้ำมันดิบขนาดใหญ่ มักใช้เครื่องวัดอัตราการไหลแบบทอร์บอยน์ในการคำนวณค่าใช้จ่ายในการค้าขาย ในยุโรปและสหรัฐอเมริกา เครื่องวัดอัตราการไหลแบบทอร์บอยน์ถือเป็นเครื่องมือวัดปริมาณก๊าซธรรมชาติที่มีการใช้งานมากเป็นอันดับสอง รองจากเครื่องวัดอัตราการไหลแบบแผ่นรู มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบทอร์บอยน์มีคุณสมบัติดังนี้: มีความแม่นยำสูง โดยปกติจะอยู่ที่ 0.5%~0.2% ； ช่วงการวัดโดยทั่วไปอยู่ในระดับปานกลาง โดยอัตราส่วนของปริมาณการไหลสูงสุดต่อต่ำสุดมักอยู่ที่ 6:1 ถึง 10:1 ； มีความสม่ำเสมอสูง ； มีการสูญเสียแรงดันต่ำ ； สัญญาณดิจิทัลออก ； ติดตั้งและซ่อมแซมได้ง่าย ข้อจำกัดของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบทอร์บิโนมิเตอร์คือ ไม่สามารถรักษาคุณสมบัติการวัดให้คงที่ได้ในระยะยาว จึงจำเป็นต้องมีการปรับเทียบค่าอย่างสม่ำเสมอ ； โดยทั่วไปแล้วไม่เหมาะสำหรับการวัดอัตราการไหลของสารที่มีความหนืดสูง ； คุณสมบัติของของไหล (ความหนาแน่น ความหนืด) มีผลอย่างมากต่อลักษณะการไหล ； การกระจายตัวของอัตราการไหลและความบิดเบี้ยวมีผลอย่างมากต่อปริมาณการไหล ； มีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับความสะอาดของสื่อที่ใช้ในการทดสอบ จะเห็นได้ว่า แม้ว่าเครื่องวัดอัตราการไหลแบบทอร์บิโนจะมีความแม่นยำสูง แต่ช่วงการวัดก็ไม่กว้างเท่าไรนัก นอกจากนี้ยังเสี่ยงต่อการถูกปนเปื้อนและสึกหรอได้ง่าย อีกทั้งต้นทุนในการผลิตเครื่องวัดอัตราการไหลแบบทอร์บิโนที่มีขนาดใหญ่ก็ค่อนข้างสูงด้วย ดังนั้น จึงมีบทบาทสำคัญในการวัดอัตราการไหลของก๊าซที่สะอาดในท่อที่มีขนาดเล็กถึงขนาดกลาง (น้อยกว่า DN300) แต่ไม่เหมาะสำหรับการวัดอัตราการไหลของก๊าซที่มีความสกปรก เช่น ก๊าซหุงต้ม ก๊าซธรรมชาติ เป็นต้น 1.2.5 เครื่องวัดอัตราการไหลด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง เครื่องวัดอัตราการไหลด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงคือเครื่องมือที่ใช้วัดปริมาณการไหลของของไหล โดยการตรวจจับผลกระทบที่เกิดขึ้นกับคลื่นเสียงความถี่สูงเมื่อมีของไหลเคลื่อนที่ผ่าน มันไม่มีการสูญเสียแรงดัน จึงถือเป็นหนึ่งในเครื่องวัดอัตราการไหลที่พัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดยมีข้อดีอย่างมากในการวัดอัตราการไหลในท่อขนาดใหญ่ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราซาวนด์ที่ใช้กับท่อที่ปิดสนิทนั้น สามารถแบ่งตามหลักการวัดได้เป็น: วิธีการวัดจากเวลาการแพร่กระจายของคลื่น, วิธีการวัดโดยใช้ปรากฏการณ์โดปเปลอร์, วิธีการวัดโดยการเบี่ยงเบนของคลื่น, วิธีการวัดโดยการเชื่อมโยงข้อมูล, และวิธีการวัดโดยใช้สัญญาณรบกวน การนำเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราซาวนด์มาใช้เริ่มต้นขึ้นในช่วงทศวรรษ 1990 เนื่องจากมีข้อดีหลายประการ เช่น ความแม่นยำสูง ช่วงการวัดที่กว้าง ไม่มีการสูญเสียแรงดัน และไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ จึงได้รับความนิยมจากผู้ใช้งาน และถูกนำมาใช้ในการวัดอัตราการไหลของก๊าซ ปัจจุบันมีหน่วยงานใน 12 ประเทศ เช่น สหรัฐอเมริกา ฮอลแลนด์ และสหราชอาณาจักร ที่อนุมัติให้เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราซาวนด์เป็นเครื่องมือวัดที่ได้รับการยอมรับตามกฎหมายสำหรับการคำนวณค่าในการค้าขาย แต่มันใช้ได้เฉพาะกับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่เท่านั้น และมีราคาแพงด้วย ปัจจุบันมีผู้ใช้งานจำนวนน้อยในประเทศที่ใช้เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกนำเข้ามาในการวัดอัตราการไหล 1.2.6 เครื่องวัดอัตราการไหลของก๊าซแบบล้อหมุน เครื่องวัดอัตราการไหลของก๊าซแบบล้อหมุนเป็นเครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตร มีความแม่นยำสูงและน่าเชื่อถือ ไม่จำเป็นต้องมีท่อตรงด้านหน้าและด้านหลังขณะติดตั้ง มีช่วงการวัดที่กว้าง สามารถวัดได้ในอัตราส่วน 10:1 แต่เนื่องจากข้อจำกัดทางโครงสร้าง ตัวเครื่องวัดอัตราการไหลแบบใบพัดก๊าซจึงไม่สามารถรับแรงต่างๆ ที่เกิดขึ้นกับท่อได้ในระหว่างการติดตั้ง นอกจากนี้ยังต้องการให้สารที่ใช้มีความสะอาดมาก เพราะมิฉะนั้นส่วนที่หมุนอาจจะติดขัดได้ ดังนั้น การนำไปใช้ในการวัดอัตราการไหลของก๊าซผสมจึงมีข้อจำกัดอยู่บ้าง นอกจากนี้ เนื่องจากเครื่องวัดอัตราการไหลแบบล้อหมุนขนาดใหญ่มีขนาดใหญ่และหนักมาก จึงแทบไม่มีการนำมาใช้กับท่อขนาดใหญ่ โดยปกติแล้วจะใช้สำหรับวัดอัตราการไหลของก๊าซในท่อขนาดเล็กเป็นหลัก มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบปริมาตรอื่นๆ เช่น มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบเปียก มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบโรตารี เป็นต้น ก็มีข้อจำกัดในการติดตั้ง จึงทำให้ยากที่จะนำมาใช้กับก๊าซผสมได้เช่นกัน 1.2.7 เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลก๊าซแบบใช้ความร้อน เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลก๊าซแบบใช้ความร้อนคือเครื่องมือที่ใช้หลักการแลกเปลี่ยนความร้อนในการวัดอัตราการไหลของก๊าซ กล่าวคือ ใช้ความสัมพันธ์ในการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างก๊าซที่ไหลผ่านกับแหล่งความร้อน เพื่อวัดอัตราการไหลของก๊าซนั่นเอง ในช่วงทศวรรษ 1960 สหรัฐอเมริกาเป็นประเทศแรกที่พัฒนาเครื่องวัดอัตราการไหลของก๊าซแบบใช้ความร้อนขึ้นมาสำหรับอุตสาหกรรมด้านการบินอวกาศ หลังจากนั้น เครื่องวัดนี้ก็ได้รับการพัฒนาต่อไปอย่างมากในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ เครื่องวัดอัตราการไหลของก๊าซแบบใช้ความร้อนมีคุณสมบัติดังนี้: สามารถวัดอัตราการไหลที่ต่ำมากได้ ； ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว จึงมีความน่าเชื่อถือสูง ； การสูญเสียความดันนั้นน้อยมาก แทบจะไม่สามารถนำมาพิจารณาได้เลย ； วัดอัตราการไหลของมวลได้โดยตรง โดยไม่จำเป็นต้องปรับค่าความดันหรืออุณหภูมิ ； สัญญาณไฟฟ้าที่ส่งออกมามีค่าสูง ； อัตราส่วนของช่วงการวัดสูงมาก (1000:1) ； ราคาไม่ค่อยขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ และสามารถติดตั้งได้ง่าย ； สามารถทำซ้ำได้ดี. ปัจจุบัน เครื่องวัดอัตราการไหลของก๊าซแบบใช้ความร้อนนั้นถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการวัดอัตราการไหลของก๊าซในหลากหลายอุตสาหกรรม เช่น การวัดอัตราการไหลของก๊าซธรรมชาติ ก๊าซที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง อากาศ ก๊าซที่ใช้ในการเผาไหม้ ก๊าซไฮโดรเจน ก๊าซออกซิเจน รวมถึงในอุตสาหกรรมยานยนต์ (สำหรับการวัดปริมาณก๊าซเสียจากรถยนต์) ระบบ CEMS และในด้านสาธารณสุข (สำหรับการวัดปริมาณก๊าซออกซิเจนและสารอื่นๆ) นอกจากนี้ยังถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมพลังงาน (สำหรับการควบคุมอัตราการไหลของอากาศในกระบวนการเผาไหม้) ระบบทำความร้อนและระบบระบายอากาศ และในภาคสาธารณูปโภค (สำหรับการวัดปริมาณก๊าซคลอรีน โอโซน และก๊าซอื่นๆ) อีกด้วย 1.3 การวัดอัตราการไหลของก๊าซ จากการวิเคราะห์เครื่องมือวัดอัตราการไหลที่กล่าวมาก่อนหน้านี้ จะเห็นได้ว่าเครื่องมือวัดอัตราการไหลส่วนใหญ่นั้นใช้ในการวัดอัตราการไหลตามปริมาตร ในการวัดค่าทางอุตสาหกรรม อุณหภูมิ ความดัน และองค์ประกอบของสารจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างต่อเนื่อง สิ่งนี้ทำให้ค่าการไหลของสารมีความคลาดเคลื่อนสูง จนไม่สามารถนำมาใช้ในการวัดค่าได้อีกต่อไป ในสถานการณ์การใช้งานเหล่านี้ การวัดอัตราการไหลของมวลของสารที่ใช้ในการวัดนั้น มีคุณค่ามากกว่าการวัดอัตราการไหลของปริมาตรอย่างมาก สถานการณ์เหล่านี้รวมถึงการควบคุมอัตราส่วนและคุณภาพในกระบวนการผลิตอุตสาหกรรม การถ่วงดุลของวัตถุดิบและพลังงาน ตลอดจนการชำระเงินในการค้าต่างๆ ด้วย จากการค้นคว้าและทดลองมากว่า 20 ปี ผู้คนก็สามารถพัฒนาเครื่องวัดอัตราการไหลของสารที่มีประโยชน์ในการนำไปใช้งานจริงได้แล้ว วิธีการวัดอัตราการไหลของมวลที่ใช้กันบ่อย ได้แก่ วิธีอ้อมและวิธีโดยตรง 1.3.1 การวัดอัตราการไหลของมวลแบบอ้อม วิธีการวัดอัตราการไหลของมวลแบบอ้อมนี้ เป็นวิธีที่ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมมาตั้งแต่สมัยก่อน ในกรณีที่ไม่จำเป็นต้องมีความแม่นยำสูง มีช่วงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความดันที่น้อย หรือเมื่ออุณหภูมิกับความหนาแน่นของสารมีความสัมพันธ์แบบเชิงเส้น ก็มักจะมีการใช้วิธีการวัดอัตราการไหลของมวลแบบอ้อมกันมากขึ้น อย่างไรก็ตาม สำหรับสื่อที่มีความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิ ความดัน และความหนาแน่นที่ซับซ้อน จะเป็นเรื่องยากที่จะทำการชดเชยอย่างแม่นยำโดยอัตโนมัติ ในขณะเดียวกัน วิธีการวัดนี้ต้องมีการวัดค่าพารามิเตอร์กลางหลายตัว ทำให้มีขั้นตอนการวัดที่มาก และส่งผลให้ยากที่จะรับประกันหรือเพิ่มความแม่นยำในการวัดอัตราการไหลของมวลได้ 1.3.2 การวัดอัตราการไหลของมวลแบบตรงๆ ปัจจุบัน วิธีการวัดอัตราการไหลของมวลแบบตรงๆ นี้ได้พัฒนาไปจนมีเครื่องวัดอัตราการไหลของมวลหลายประเภทให้เลือกใช้ โดยในบรรดานั้น มีเครื่องวัดอัตราการไหลของมวลบางชนิดที่ถูกพัฒนาขึ้นมาจากเครื่องวัดอัตราการไหลของปริมาตรนั่นเอง ตัวอย่างเช่น มิเตอร์วัดอัตราการไหลของมวลแบบความแตกต่างของความดัน ซึ่งประกอบด้วยแผ่นรูกับปั๊มที่ควบคุมอัตราการไหล หรือมิเตอร์วัดอัตราการไหลของมวลแบบใช้ตัวหมุนสองตัว ซึ่งประกอบด้วยตัวหมุนสองตัวร่วมกัน เป็นต้น เนื่องจากโครงสร้างของมิเตอร์ไหลเหล่านี้ ทำให้ยากที่จะนำไปใช้งานอย่างแพร่หลาย ในปัจจุบัน การวัดอัตราการไหลของมวลของของเหลว หรือของไหลที่มีของเหลวเป็นส่วนประกอบหลักในการใช้งานจริงนั้น มักจะใช้เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลแบบโคริโอลิส ส่วนการวัดอัตราการไหลของมวลของก๊าซนั้น มักจะใช้เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลแบบอุณหพลศาสตร์มากกว่า ในปัจจุบัน เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลแบบโคริโอลิสยังมีปัญหาและข้อจำกัดบางประการในการนำไปใช้งาน โดยเครื่องนี้ถูกใช้หลักๆ สำหรับการวัดของไหลที่มีสถานะเดียว โดยเฉพาะการวัดของเหลวที่มีสถานะเดียว ยังมีงานวิจัยบางชิ้นที่แสดงให้เห็นว่าสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการวัดอัตราการไหลของก๊าซที่มีความหนาแน่นสูงได้ แต่ผลการวิจัยเหล่านี้ยังไม่ถึงขั้นที่สามารถนำไปใช้งานได้จริง เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลก๊าซแบบใช้ความร้อนนั้น มีต้นกำเนิดมาจาก “เครื่องวัดความเร็วลมแบบใช้ความร้อน” เมื่อมีการตระหนักถึงข้อดีของเทคโนโลยีการวัดแบบใช้ความร้อน ไหลเวียนของก๊าซด้วยวิธีนี้จึงพัฒนาขึ้นอย่างรวดเร็ว มิเตอร์วัดอัตราการไหลของก๊าซแบบใช้ความร้อน แบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ แบบสมดุลพลังงาน และแบบการถ่ายเทความร้อ มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบสมดุลพลังงาน ยังเรียกอีกชื่อว่ามิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบกระจายความร้อน หรือมิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบวัดความร้อน ส่วนมิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบกระแสน้ำนั้น อาศัยหลักการของกฎของคิน ซึ่งเกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์การสูญเสียความร้อน (การทำให้เย็นลง) และยังเรียกอีกชื่อว่ามิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบแทรกเข้าไปในท่ออีกด้วย มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบใช้ความร้อนที่มีการถ่วงดุลพลังงาน มักถูกนำมาใช้ในการวัดอัตราการไหลที่มีปริมาณน้อย ส่วนในการวัดอัตราการไหลที่มีปริมาณมาก โดยทั่วไปจะใช้มิเตอร์วัดอัตราการไหลของก๊าซแบบใช้กระแสความร้อนแทน มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบความร้อนแบบกระแสน้ำพัด แบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ แบบที่มีพลังงานคงที่ (อัตราการไหลคงที่) และแบบที่มีอุณหภูมิคงที่ (อุณหภูมิคงที่) อัตราความเร็วของเครื่องวัดอัตราการไหลของก๊าซแบบใช้ความร้อนที่มีความสม่ำเสมอของอุณหภูมินั้น จะสูงกว่าเครื่องวัดแบบที่มีความสม่ำเสมอของพลังงาน ซึ่งถือเป็นแนวทางการพัฒนาหลักของเครื่องวัดอัตราการไหลของก๊าซแบบใช้ความร้อนในปัจจุบัน เครื่องวัดอัตราการไหลของก๊าซแบบใช้ความร้อนแบบดั้งเดิม จำเป็นต้องให้ก๊าซที่จะวัดมีองค์ประกอบเพียงชนิดเดียว หรือมีองค์ประกอบที่คงที่ นอกจากนี้ยังมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับสภาพการทำงานอีกด้วย แต่บริษัทผู้ผลิตเครื่องวัดอัตราการไหลของก๊าซแบบอุณหภูมิสูงชั้นนำระดับโลก เช่น SIERRA ในสหรัฐอเมริกา ได้พัฒนาเทคโนโลยีที่ล้ำหน้าในด้านนี้ จนสามารถใช้วัดอัตราการไหลของก๊าซในสภาพการทำงานที่ซับซ้อน หรือในกรณีที่ก๊าซมีส่วนประกอบหลายชนิดปนกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ อายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ยังสามารถยาวนานได้ถึง 10 ปี โดยที่ประสิทธิภาพยังคงอยู่ในระดับที่ดีเยี่ยม 1.4 การวิเคราะห์ความเป็นไปได้ในการวัดอัตราการไหลของก๊าซผสม จากการวิเคราะห์ก่อนหน้านี้ พบว่าเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกและเครื่องวัดอัตราการไหลแบบความร้อนนั้นเหมาะสมสำหรับการวัดอัตราการไหลของก๊าซผสม แต่เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกมีราคาสูง จึงยากที่จะนำมาใช้งานในวงกว้างได้ มิเตอร์วัดอัตราการไหลของก๊าซแบบใช้ความร้อนมีราคาที่เหมาะสม และใช้งานได้ง่าย นอกจากนี้ยังมีข้อได้เปรียบในการวัดก๊าซที่มีส่วนผสมหลายชนิด ดังนั้น การวิจัยเกี่ยวกับมิเตอร์วัดอัตราการไหลของก๊าซแบบใช้ความร้อนจึงมีแนวโน้มที่ดี พื้นผิวที่สัมผัสกับก๊าซของหัววัดอัตราการไหลของก๊าซแบบความร้อนนั้น ทำจากโลหะหรือโลหะผสมต่างๆ ซึ่งมีคุณสมบัติทนต่อการกัดกร่อน ทนต่ออุณหภูมิสูง และสามารถทำความสะอาดพื้นผิวได้ง่าย โดยทั่วไปจะออกแบบมาให้สามารถติดตั้งโดยใช้วาล์วควบคุมการไหลของก๊าซ ซึ่งช่วยให้สามารถสอดเข้าไปหรือดึงเครื่องตรวจจับออกมา รวมถึงทำความสะอาดได้โดยไม่ต้องหยุดการไหลของก๊าซ วิธีนี้จะช่วยขจัดผลกระทบที่เกิดจากความสกปรกในก๊าซที่ผสมกันได้ มิเตอร์วัดอัตราการไหลของก๊าซแบบใช้ความร้อน สามารถวัดอัตราการไหลของมวลก๊าซได้โดยตรง ซึ่งช่วยลดผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความดันของก๊าซได้อย่างมาก มิเตอร์วัดอัตราการไหลของก๊าซแบบความร้อนมีแรงต้านของของไหลน้อยมาก จึงแทบไม่มีการสูญเสียความดันเลย มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบความร้อนมีช่วงการวัดที่กว้างมาก จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับกรณีที่อัตราการไหลของก๊าซผสมมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก