【คำถาม-คำตอบ ข้อที่ 156】23.09.2016

เครื่องวัดระดับของเหลวแบบถังลอย เป็นเครื่องมือสำหรับวัดระดับของเหลว ความหนาแน่น ฯลฯ โดยออกแบบมาโดยใช้หลักการของกฎอาร์คิมิดีสร่วมกับหลักการของการเชื่อมต่อทางแม่เหล็ก สาเหตุหลักที่ทำให้เกิดปัญหาคือการที่แกนหมุนของแผ่นแม่เหล็กติดขัด ส่วนสาเหตุของการติดขัดนั้นมาจากการกัดกร่อนและการเกาะติดของสิ่งสกปรก ซึ่งทำให้แกนหมุนไม่สามารถหมุนได้อย่างคล่องตัว

หลักการ； เมื่อระดับของของเหลวแตกต่างกัน ปริมาตรของถังที่จมอยู่ในของเหลวก็จะแตกต่างกันไป ส่งผลให้แรงลอยตัวแตกต่างกัน และก่อให้เกิดการเคลื่อนที่ ซึ่งจะถูกแปลงเป็นการเคลื่อนที่แบบมุม เพื่อใช้ในการวัดระดับของของเหลว การเปลี่ยนแปลงของคุณสมบัติของสื่อที่ใช้ในการวัด รวมถึงความหนาแน่น มีผลอย่างมากต่อผลลัพธ์การวัด

หลักการทำงานของเครื่องวัดระดับแบบถังจม； เมื่อระดับของของเหลวแตกต่างกัน ปริมาตรของถังที่จมอยู่ในของเหลวก็จะแตกต่างกันไป ส่งผลให้แรงลอยตัวแตกต่างกัน และก่อให้เกิดการเคลื่อนที่ ซึ่งจะถูกแปลงเป็นการเคลื่อนที่แบบมุม เพื่อใช้ในการวัดระดับของของเหลว การเปลี่ยนแปลงของคุณสมบัติของสื่อที่ใช้ในการวัด รวมถึงความหนาแน่น มีผลอย่างมากต่อผลลัพธ์การวัด

หลักการทำงานของเครื่องวัดระดับของแท่งจมคือหลักการแรงลอยตัว สาเหตุที่ก่อให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัด ได้แก่ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ； การเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของสื่อ ； ระดับของของเหลวเปลี่ยนแปลงบ่อยครั้ง

เครื่องวัดระดับน้ำแบบใช้แรงลอยตัว หรือที่เรียกอีกอย่างว่าเครื่องวัดระดับน้ำแบบถังจม ก็คือเครื่องวัดระดับน้ำแบบถังลอยนั่นเอง เมื่อระดับน้ำเปลี่ยนแปลงไป ปริมาตรของถังจมที่จมอยู่ในของเหลวก็จะเปลี่ยนแปลงไปด้วย ส่งผลให้แรงลอยตัวที่กระทำต่อถังเปลี่ยนแปลงไป และทำให้ถังเกิดการเคลื่อนที่ จากนั้นจึงมีการแปลงการเคลื่อนที่นี้ให้เป็นการเคลื่อนที่แบบมุม เพื่อใช้ในการวัดระดับน้ำ

เครื่องวัดระดับแบบถังจม เป็นเครื่องวัดระดับแบบใช้แรงลอยตัวที่มีการใช้งานมาตั้งแต่สมัยก่อน มีโครงสร้างที่เรียบง่าย ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ ไม่ได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อมภายนอก และยังซ่อมบำรุงได้ง่ายอีกด้วย เมื่อเทียบกับเครื่องวัดระดับของเหลวแบบความแตกต่างของความดันแล้ว เครื่องวัดระดับชนิดนี้สามารถหลีกเลี่ยงการทำความสะอาดหรือการฉีดลมได้ในหลายกรณี นอกจากนี้ยังไม่มีปัญหาเรื่องการเกิดไอน้ำภายในท่อส่งความดัน หรือปัญหาเรื่องความแตกต่างของความหนาแน่นอีกด้วย ดังนั้นจึงยังคงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายจนถึงปัจจุบัน รูปที่ 4-8 แสดงโครงสร้างของเครื่องวัดระดับของเหลวแบบท่อบิดในรูปแบบถังดำน้ำ ถังดำน้ำหมายเลข 1 (อุปกรณ์ตรวจจับระดับของเหลว) เป็นทรงกระบอกยาวที่มีโครงสร้างเป็นโลหะสแตนเลส โดยถูกแขวนไว้ในแนวตั้งที่ปลายของคานหมายเลข 2 และมีส่วนหนึ่งจมอยู่ในของเหลวที่กำลังตรวจสอบอยู่ ในระหว่างการตรวจจับ มันจะมีการเคลื่อนที่เพียงเล็กน้อยเท่านั้น และไม่ลอยอยู่บนผิวของของเหลว ดังนั้นจึงเรียกว่า “กระบอกจม” อีกปลายหนึ่งของค้อน 2 จะถูกยึดเข้ากับท่อแรงบิด 3 และปลายหนึ่งของแกนกลาง 4 ในแนวตั้ง โดยมีจุดรองรับบนตัวเครื่องช่วยพยุงไว้ อีกปลายหนึ่งของท่อแรงบิดจะถูกยึดติดกับเปลือกเครื่องมือวัดหมายเลข 5 โดยใช้แผ่นฟลันจ์ อีกด้านหนึ่งของแกนกลางหมายเลข 4 เป็นด้านที่ไม่มีการยึดติด ซึ่งใช้สำหรับส่งผ่านการเคลื่อนที่แบบมุมออกมา ท่อแรงบิดคือท่อที่มีโครงสร้างเป็นท่อว่าง ทำจากวัสดุเหล็กกล้าผสมที่มีความยืดหยุ่นสูง ในด้านหนึ่ง มันสามารถแยกสื่อที่จะทำการวัดออกจากพื้นที่ภายนอกได้ ส่วนในอีกด้านหนึ่ง ก็ใช้คุณสมบัติการเปลี่ยนรูปของท่อที่มีความยืดหยุ่น เพื่อเปลี่ยนแรงบิดที่กระทำต่อปลายหนึ่งของท่อให้กลายเป็นการหมุนของแกนกลาง (กล่าวคือ การเคลื่อนที่แบบมุม) แล้วส่งผลลัพธ์ออกมา

เครื่องวัดระดับแบบถังลอยประกอบด้วยตัวส่งสัญญาณระดับของเหลว ชุดถังลอย ชุดคันโยก และชุดท่อที่มีคุณสมบัติต้านแรงบิด ท่อลอยจมอยู่ในของเหลวที่ใช้ทดสอบ และเชื่อมต่อกับระบบท่อที่มีความแข็งแรงสูง แรงที่กระทำต่อท่อทอร์กคือค่าสุทธิของน้ำหนักของแท่งลอยลงมาหักด้วยแรงลอยตัวของของเหลวที่กระทำต่อแท่งลอยนั้น เมื่อมีแรงรวมดังกล่าวกระทำต่อท่อทอร์ก ท่อทอร์กก็จะหมุนไปในมุมหนึ่ง การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของของเหลวจะทำให้แรงลอยตัวของแท่งลอยเปลี่ยนแปลงไป ซึ่งส่งผลให้แรงบิดของท่อทอร์กเปลี่ยนแปลงไปด้วย และทำให้ท่อทอร์กหมุนเพิ่มขึ้น การหมุนนี้จะถูกส่งต่อไปยังชิ้นส่วนที่ใช้ในการสั่นสะเทือนของเครื่องส่งสัญญาณอัจฉริยะ ทำให้แม่เหล็กที่อยู่บนชิ้นส่วนดังกล่าวเคลื่อนที่ ซึ่งส่งผลให้สนามแม่เหล็กที่เซ็นเซอร์โฮล์ตรวจจับเปลี่ยนแปลงไป เครื่องส่งสัญญาณจะแปลงสัญญาณสนามแม่เหล็กให้เป็นสัญญาณไฟฟ้ามาตรฐาน เพื่อใช้ในการวัดระดับของของเหลวและระดับขอบเขตของของเหลวนั้น ต้องป้องกันไม่ให้เกิดการติดขัด

เครื่องวัดระดับแบบถังจม เป็นเครื่องวัดระดับแบบใช้แรงลอยตัวที่มีการใช้งานมาตั้งแต่สมัยก่อน มีโครงสร้างที่เรียบง่าย ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ ไม่ได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อมภายนอก และยังซ่อมบำรุงได้ง่ายอีกด้วย เมื่อเทียบกับเครื่องวัดระดับของเหลวแบบความแตกต่างของความดันแล้ว เครื่องวัดระดับชนิดนี้สามารถหลีกเลี่ยงการทำความสะอาดหรือการฉีดลมได้ในหลายกรณี นอกจากนี้ยังไม่มีปัญหาเรื่องการเกิดไอน้ำภายในท่อส่งความดัน หรือปัญหาเรื่องความแตกต่างของความหนาแน่นอีกด้วย ดังนั้นจึงยังคงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายจนถึงปัจจุบัน โครงสร้างของเครื่องวัดระดับแบบถังจม ถังจม (องค์ประกอบสำหรับวัดระดับ) เป็นทรงกระบอกยาวที่มีโพรงภายใน ทำจากสแตนเลส โดยจะถูกแขวนไว้ในแนวตั้งที่ปลายของคาน และมีส่วนหนึ่งจมอยู่ในสารที่ต้องการวัดระดับ ในระหว่างการตรวจจับ มันจะมีการเคลื่อนที่เพียงเล็กน้อยเท่านั้น และไม่ลอยอยู่บนผิวของของเหลว ดังนั้นจึงเรียกว่า “กระบอกจม” อีกปลายหนึ่งของค้อนจะถูกยึดเข้ากับท่อที่มีแรงบิด และปลายของแกนกลางในแนวตั้ง โดยมีจุดรองรับบนตัวเครื่องช่วยพยุงไว้ อีกปลายหนึ่งของท่อแรงบิดจะถูกยึดติดกับตัวเครื่องมือวัดโดยใช้แผ่นฟลันเจอร์ อีกด้านหนึ่งของแกนกลางหมายเลข 4 เป็นด้านที่ไม่มีการยึดติด ซึ่งใช้สำหรับส่งผ่านการเคลื่อนที่แบบมุมออกมา

ใช้แรงลอยตัวของระดับของเหลวในการขับเคลื่อนตัวทำลอยเพื่อวัดระดับของเหลว สาเหตุ: 1. ตัวลอยติดค้าง 2. จุดเชื่อมต่ออุดตัน

เครื่องวัดระดับของเหลวชนิดนี้เรียกอีกอย่างว่าเครื่องวัดระดับแบบถังลอย โดยเป็นเครื่องวัดระดับที่ใช้หลักการของแรงลอยตัว โดยมีถังโลหะรูปทรงกระบอกที่มีน้ำหนัก G ซึ่งถูกแขวนไว้ด้วยสปริง ถังโลหะนี้จะได้รับแรงลอยตัวและแรงดันจากสปริงเมื่ออยู่ในของเหลว เมื่อระดับของเหลวเปลี่ยนแปลง การเคลื่อนที่ของสปริงก็จะเปลี่ยนแปลงไปด้วย โดยปริมาณการเคลื่อนที่ของถังโลหะจะมีความสัมพันธ์โดยตรงกับการเปลี่ยนแปลงของระดับของเหลว ดังนั้นจึงมีการติดตั้งแกนที่มีเข็มไว้บนถังโลหะ เพื่อใช้ในการบ่งบอกระดับของเหลวได้

หลักการทำงานของเครื่องวัดระดับแบบถังจม； เมื่อระดับของของเหลวแตกต่างกัน ปริมาตรของถังที่จมอยู่ในของเหลวก็จะแตกต่างกันไป ส่งผลให้แรงลอยตัวแตกต่างกัน และก่อให้เกิดการเคลื่อนที่ ซึ่งจะถูกแปลงเป็นการเคลื่อนที่แบบมุม เพื่อใช้ในการวัดระดับของของเหลว การเปลี่ยนแปลงของคุณสมบัติของสื่อที่ใช้ในการวัด รวมถึงความหนาแน่น มีผลอย่างมากต่อผลลัพธ์การวัด

หลักการวัด ไดอะแฟรมสำหรับวัดระดับของเหลวนั้นใช้กฎแรงลอยตัวของอาร์คิมิดีส โดยวัตถุที่จมอยู่ในของเหลว (หรือก๊าซ) จะได้รับแรงลอยตัวที่ผลักให้วัตถุนั้นลอยขึ้น โดยค่าของแรงลอยตัวจะเท่ากับน้ำหนักของของเหลวที่วัตถุนั้นแทนที่ไป สูตรคือ: Fลอย = Gแทนที่ = ρของเหลว × g × Vแทนที่ สาเหตุคือ แท่งลอยแตก การเชื่อมต่อไม่ดี มีสิ่งปนเปื้อน สัญญาณการส่งข้อมูลไปยังระยะไกลไม่ดี และความหนาแน่นของสารที่ใช้เปลี่ยนแปลงไป

หลักการทำงานของเครื่องวัดระดับแบบถังจม； เมื่อระดับของของเหลวแตกต่างกัน ปริมาตรของถังที่จมอยู่ในของเหลวก็จะแตกต่างกันไป ส่งผลให้แรงลอยตัวแตกต่างกัน และก่อให้เกิดการเคลื่อนที่ ซึ่งจะถูกแปลงเป็นการเคลื่อนที่แบบมุม เพื่อใช้ในการวัดระดับของของเหลว การเปลี่ยนแปลงของคุณสมบัติของสื่อที่ใช้ในการวัด รวมถึงความหนาแน่น มีผลอย่างมากต่อผลลัพธ์การวัด

หลักการทำงานของเครื่องวัดระดับแบบถังจม； เมื่อระดับของของเหลวแตกต่างกัน ปริมาตรของถังที่จมอยู่ในของเหลวก็จะแตกต่างกันไป ส่งผลให้แรงลอยตัวแตกต่างกัน และก่อให้เกิดการเคลื่อนที่ ซึ่งจะถูกแปลงเป็นการเคลื่อนที่แบบมุม เพื่อใช้ในการวัดระดับของของเหลว การเปลี่ยนแปลงของคุณสมบัติของสื่อที่ใช้ในการวัด รวมถึงความหนาแน่น มีผลอย่างมากต่อผลลัพธ์การวัด