Coriolis Flow Meter เป็นเทคโนโลยีการวัดการไหลที่ได้รับการยอมรับในด้านความแม่นยำสูง โดยสามารถวัดอัตราการไหลของทั้งก๊าซและของเหลวได้โดยตรงผ่านการวัดมวล (Mass Flow)
แล้วปรากฏการณ์ Coriolis Effect ซึ่งเป็นหลักการทางฟิสิกส์ที่มักถูกกล่าวถึงในทางอุตุนิยมวิทยาและการเคลื่อนที่ของมวลอากาศบนโลก เกี่ยวข้องกับการวัดการไหลได้อย่างไร?
มาทำความเข้าใจว่าเหตุใดปรากฏการณ์เดียวกันนี้ จึงสามารถนำมาใช้ได้ตั้งแต่การเคลื่อนที่ของมวลอากาศขนาดมหาศาล ไปจนถึงการวัดการไหลในระดับที่เล็กมากภายในระบบอุตสาหกรรม
- Coriolis Effect คืออะไร?
- Coriolis Flow Meter ทำงานอย่างไร?
- Coriolis Flow Meter แตกต่างจาก Thermal Flow Meter อย่างไร?
- ข้อควรพิจารณาในการใช้งาน Coriolis Flow Meter
- การใช้งานที่เหมาะสมสำหรับ Coriolis Flow Meter
- ผลิตภัณฑ์ Coriolis Flow Meter ในกลุ่มผลิตภัณฑ์ของเรา
วิดีโอแนะนำหลักการทำงานของ Coriolis Flow Meter
Coriolis Flow Meter: ทำงานอย่างไร?
1. Coriolis Effect คืออะไร?
เคยสงสัยหรือไม่ว่า เหตุใดลมในซีกโลกเหนือจึงมักเคลื่อนที่ในแนวตะวันตก–ตะวันออก เมื่อเกิดบริเวณความกดอากาศต่ำ?
คำตอบอยู่ที่การหมุนรอบแกนของโลก (Earth’s Rotation) ซึ่งโลกหมุนจากทิศตะวันตกไปยังทิศตะวันออก และมีความเร็วในการหมุนบริเวณเส้นศูนย์สูตรสูงกว่าบริเวณขั้วโลก การหมุนดังกล่าวส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของมวลอากาศ ทำให้ทิศทางการไหลของลมเกิดการเบี่ยงเบน และในซีกโลกเหนือมักสังเกตเห็นการเคลื่อนที่ในแนวตะวันตก–ตะวันออกเป็นหลัก
ปรากฏการณ์นี้ถูกค้นพบโดย Gaspard-Gustave de Coriolis นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ผู้ศึกษาว่าของไหลหรือมวลอากาศที่เคลื่อนที่ภายในระบบที่กำลังหมุน จะได้รับแรงที่กระทำในทิศทางด้านข้าง (Lateral Force) ซึ่งต่อมาถูกเรียกว่า Coriolis Effect ตามชื่อของเขา
Coriolis Effect คือปรากฏการณ์ที่ทำให้ของไหลหรือมวลอากาศที่กำลังเคลื่อนที่ เกิดการเบี่ยงเบนทิศทางเมื่ออยู่ในระบบที่มีการหมุน
ในทางฟิสิกส์ ปรากฏการณ์นี้มีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับ แรงเฉื่อยของมวล (Mass Inertia) ซึ่งเป็นหลักการพื้นฐานเดียวกับที่ถูกนำมาประยุกต์ใช้ใน Coriolis Flow Meter สำหรับการวัดอัตราการไหลเชิงมวล (Mass Flow Rate) ด้วยความแม่นยำสูง
2. Coriolis Flow Meter ทำงานอย่างไร?
ปรากฏการณ์ Coriolis Effect ไม่ได้ถูกนำมาใช้เฉพาะในการอธิบายการเคลื่อนที่ของมวลอากาศในชั้นบรรยากาศเท่านั้น แต่ยังถูกประยุกต์ใช้ในงานที่ใกล้ตัวมากขึ้นอย่างการวัดอัตราการไหลเชิงมวล (Mass Flow Measurement) ของก๊าซและของเหลวอีกด้วย
หลักการทำงานของ Coriolis Flow Meter คือการบังคับให้ของไหลที่ต้องการวัดไหลผ่านท่อที่สั่นด้วยความถี่คงที่ (Vibrating Tube)
หลักการวัดอัตราการไหลด้วย Coriolis Effect
ภายใน Coriolis Flow Meter จะมี Actuator ทำหน้าที่กระตุ้นให้ท่อวัดเกิดการสั่นอย่างต่อเนื่องที่ความถี่ธรรมชาติ (Natural Frequency) ของท่อ
นอกจากนี้ ยังมีเซนเซอร์ 2 ตำแหน่งติดตั้งอยู่ตามแนวท่อ เพื่อทำหน้าที่ตรวจวัดการเคลื่อนที่หรือการเบี่ยงตัวของท่อขณะสั่น
ในกรณีที่ไม่มีของไหลไหลผ่านท่อ เซนเซอร์ทั้งสองจะตรวจวัดการเคลื่อนที่ของท่อได้ตรงกันในเวลาเดียวกัน
แต่เมื่อมีก๊าซหรือของเหลวไหลผ่าน มวลของของไหลจะก่อให้เกิดแรงเฉื่อย (Inertia) เพิ่มเติม ส่งผลให้ท่อเกิดการบิดตัวเล็กน้อยระหว่างการสั่น
ความแตกต่างของสัญญาณที่วัดได้จากเซนเซอร์ทั้งสอง หรือที่เรียกว่า Phase Shift จะถูกนำมาใช้ในการคำนวณอัตราการไหลเชิงมวลโดยตรง
โดยค่า Phase Shift จะมีความสัมพันธ์โดยตรงกับอัตราการไหลเชิงมวล (Mass Flow Rate) กล่าวคือ
- ค่า Phase Shift มาก → อัตราการไหลเชิงมวลสูง
- ค่า Phase Shift น้อย → อัตราการไหลเชิงมวลต่ำ
การวัดความหนาแน่นของของไหล (Density Measurement)
นอกจากการวัดอัตราการไหลเชิงมวลแล้ว Coriolis Flow Meter ยังสามารถวัด ความหนาแน่นของของไหล (Density) ได้ภายในอุปกรณ์เดียวกัน
ในขณะที่ค่า Phase Shift ใช้สำหรับคำนวณอัตราการไหลเชิงมวล ความถี่การสั่นตามธรรมชาติของท่อ (Natural Frequency) จะถูกนำมาใช้ในการคำนวณค่าความหนาแน่นของของไหล
เนื่องจากความหนาแน่นของของไหลส่งผลต่อพฤติกรรมการสั่นของท่อโดยตรง ของไหลที่มีความหนาแน่นสูงจะทำให้ท่อสั่นด้วยความถี่ต่ำกว่า ในขณะที่ของไหลที่มีความหนาแน่นต่ำจะทำให้ท่อสั่นด้วยความถี่สูงกว่า
ด้วยเหตุนี้ Coriolis Flow Meter จึงสามารถวัดทั้ง อัตราการไหลเชิงมวล (Mass Flow Rate) และ ความหนาแน่นของของไหล (Density) ได้พร้อมกัน โดยใช้เซนเซอร์ชุดเดียวกัน
จุดเด่นของ Coriolis Flow Meter
การวัดอัตราการไหลเชิงมวลและความหนาแน่นของของไหลได้พร้อมกันภายในอุปกรณ์เดียว แสดงให้เห็นถึงความยืดหยุ่นและประสิทธิภาพของเทคโนโลยี Coriolis ซึ่งเป็นหนึ่งในเหตุผลสำคัญที่ทำให้ Coriolis Flow Meter ได้รับความนิยมในงานวัดและควบคุมการไหลที่ต้องการความแม่นยำสูงในหลากหลายอุตสาหกรรม
Coriolis flow meter working principle
3. Coriolis Flow Meter และ Thermal Flow Meter แตกต่างกันอย่างไร?
Coriolis Flow Meter สามารถวัดอัตราการไหลเชิงมวล (Mass Flow Rate) ได้โดยตรง ทำให้ลดความคลาดเคลื่อนที่อาจเกิดจากคุณสมบัติทางกายภาพของของไหล
ในขณะที่ Thermal Flow Meter ใช้หลักการวัดทางอ้อม โดยอาศัยคุณสมบัติทางความร้อนของของไหลในการคำนวณอัตราการไหลเชิงมวล
ด้วยหลักการวัดที่แตกต่างกัน จึงทำให้อุปกรณ์ทั้งสองประเภทมีคุณลักษณะและความเหมาะสมในการใช้งานที่แตกต่างกันตามลักษณะของกระบวนการ
Thermal Mass Flow Meter
Thermal Mass Flow Meter อาศัยคุณสมบัติด้านความจุความร้อน (Heat Capacity) ของก๊าซหรือของเหลวในการวัดอัตราการไหลเชิงมวล ภายในอุปกรณ์ประกอบด้วย Heater และเซนเซอร์วัดอุณหภูมิหนึ่งหรือสองตำแหน่ง โดยพลังงานที่ใช้ในการให้ความร้อน (กรณีใช้เซนเซอร์หนึ่งตำแหน่ง) หรือค่าความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเซนเซอร์ทั้งสองตำแหน่ง จะมีความสัมพันธ์โดยตรงกับอัตราการไหลเชิงมวลของของไหล ด้วยหลักการดังกล่าว Thermal Mass Flow Meter จึงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการวัดการไหลของก๊าซ
Coriolis Flow Meter
Coriolis Flow Meter ใช้หลักการ Coriolis Effect ในการวัดอัตราการไหลเชิงมวลโดยตรง จึงไม่ต้องอาศัยการคำนวณจากคุณสมบัติทางความร้อนของของไหล ด้วยความสามารถในการวัดมวลของของไหลได้โดยตรง อุปกรณ์ประเภทนี้จึงสามารถใช้งานได้ทั้งกับก๊าซและของเหลว และเหมาะสำหรับงานที่ต้องการความแม่นยำสูง รวมถึงการใช้งานกับของไหลหลากหลายประเภท
4. ข้อควรพิจารณาในการใช้งาน Coriolis Flow Meter
Coriolis Flow Meter อาศัยการสั่นของท่อวัด (Sensor Tube) ซึ่งถูกกระตุ้นโดย Actuator เพื่อใช้ในการตรวจวัดอัตราการไหลเชิงมวล ดังนั้น หากมีแหล่งกำเนิดการสั่นสะเทือน (vibrations) จากภายนอกที่มีความถี่ใกล้เคียงกับความถี่การสั่นของอุปกรณ์ อาจส่งผลกระทบต่อความแม่นยำในการตรวจวัดได้
ตัวอย่างแหล่งกำเนิดการสั่นสะเทือนที่อาจพบได้ เช่น รถไฟที่วิ่งผ่านบริเวณใกล้เคียง ระบบปรับอากาศ หรือเครื่องจักรอื่น ๆ ภายในอาคาร
การระบุแหล่งกำเนิดการสั่นสะเทือนเหล่านี้ถือเป็นขั้นตอนสำคัญในการลดผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นกับการวัด โดยสามารถดำเนินการได้หลายวิธี เช่น
- ติดตั้ง Coriolis Flow Meter ในตำแหน่งที่ได้รับผลกระทบจากการสั่นสะเทือนน้อยกว่า
- ปรับทิศทางการติดตั้งของอุปกรณ์
- ใช้ฐานรองรับที่มีมวลมากขึ้น (Mass Block)
- ติดตั้งอุปกรณ์ลดการสั่นสะเทือน (Damper)
- ใช้ท่ออ่อน (Flexible Tube) เพื่อช่วยแยกการส่งผ่านแรงสั่นสะเทือนจากระบบท่อ
ด้วยการติดตั้งและออกแบบระบบอย่างเหมาะสม Coriolis Flow Meter จะสามารถทำงานได้อย่างมีเสถียรภาพและรักษาความแม่นยำในการตรวจวัดได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ
5. ตัวอย่างการใช้งาน Coriolis Flow Meter ในงานที่ต้องการความแม่นยำสูง
Coriolis Mass Flow Meter เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการวัดอัตราการไหลเชิงมวลของก๊าซหรือของเหลวที่มีองค์ประกอบเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา มีองค์ประกอบที่ไม่ทราบแน่ชัด หรือเป็นการวัดการไหลของก๊าซในสภาวะวิกฤตยิ่งยวด (Supercritical Gases)
ด้วยความสามารถในการวัดอัตราการไหลเชิงมวลได้โดยตรง จึงช่วยลดความคลาดเคลื่อนที่อาจเกิดจากคุณสมบัติทางกายภาพของของไหล นอกจากนี้ยังมีความแม่นยำสูง (High Accuracy) และให้ผลการวัดที่ทำซ้ำได้อย่างสม่ำเสมอ (High Repeatability)
ด้วยเหตุนี้ Coriolis Flow Meter จึงเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการวัดการไหลที่มีความยืดหยุ่น เชื่อถือได้ และให้ความแม่นยำสูงสำหรับการใช้งานในหลากหลายอุตสาหกรรม
♦ การสกัดสารสำคัญจากวัตถุดิบธรรมชาติ – Coriolis Flow Meter ถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มความแม่นยำและยกระดับคุณภาพของกระบวนการสกัดสารสำคัญจากวัตถุดิบธรรมชาติ เช่น พืชและสมุนไพร
ในการใช้งานลักษณะนี้ มีการวัดและควบคุมอัตราการไหลของคาร์บอนไดออกไซด์ในสภาวะวิกฤตยิ่งยวด (Supercritical CO₂) รวมถึงควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำ เพื่อให้สามารถสกัดสารที่ต้องการได้อย่างเฉพาะเจาะจง พร้อมให้ผลลัพธ์ที่สามารถทำซ้ำได้อย่างสม่ำเสมอ
♦ งานวิจัยด้านการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ – ในโครงการวิจัยด้านการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ในประเทศเยอรมนี มีการนำระบบควบคุมการไหลที่ใช้เทคโนโลยี Coriolis มาใช้เพื่อรักษาระดับของเหลวภายในถังปฏิกรณ์ (Reactor Vessel) จำนวนสองชุดให้คงที่อย่างแม่นยำ
การควบคุมระดับของเหลวอย่างมีเสถียรภาพมีส่วนสำคัญต่อความน่าเชื่อถือของผลการทดลองและความต่อเนื่องของกระบวนการวิจัย
♦ การจ่ายสารสำหรับงานวิจัยและพัฒนายา – ในการศึกษาประสิทธิภาพของยาที่พัฒนาขึ้นใหม่ จำเป็นต้องมีการจ่ายสารในปริมาณที่แม่นยำและสามารถทำซ้ำได้อย่างสม่ำเสมอ
ด้วยเหตุนี้ จึงมีการนำ Coriolis Flow Meter ทำงานร่วมกับระบบปั๊ม (Pump) เพื่อควบคุมการจ่ายสารอย่างเที่ยงตรง ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของผลการทดสอบและสนับสนุนกระบวนการวิจัยและพัฒนายาได้อย่างมีประสิทธิภาพ
mini CORI-FLOW
- Flow range 0-300 kg/h
- Excellent accuracy
mini CORI-FLOW Ex d
- Flow range 0-30 kg/h
- Hazardous area Zone 1
Flow Meter / pump combinations
- Compact dosing solution
- Direct pump control
CORI-FLOW
- Flow range 0-600 kg/h
- High temperature options