เคยเจอปัญหานี้ไหมครับ? ในกระบวนการผลิตของโรงงานอุตสาหกรรมบางประเภท เราจำเป็นต้องตรวจสอบค่าความหนาแน่น (Density) ของของไหลที่ไหลอยู่ภายในท่ออย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมเคมี ปิโตรเคมี โรงกลั่นน้ำมัน หรือกระบวนการผลิตที่ต้องควบคุมความเข้มข้นของสารละลายให้ได้ตามค่าที่กำหนด
แต่ปัญหาคือ ของไหลบางชนิดมีอุณหภูมิสูง มีแรงดันสูง มีฤทธิ์กัดกร่อน หรือมีคุณสมบัติที่ทำให้เครื่องมือวัดแบบทั่วไปเสื่อมสภาพได้ง่าย ถ้าต้องติดตั้งเครื่องมือวัดแบบสัมผัสกับของไหลโดยตรง ก็อาจตามมาด้วยปัญหาการกัดกร่อน การอุดตัน การเกาะสะสมของวัสดุ รวมถึงค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา แล้วจะมีวิธีไหนที่สามารถวัด Density ภายในท่อได้ โดยไม่ต้องสัมผัสกับของไหลเลย?
วันนี้นายช่างมาแชร์จะพาไปรู้จักกับเทคโนโลยี Radiometric Density Measurement จาก VEGA ซึ่งเป็นอีกหนึ่งเทคโนโลยีที่น่าสนใจสำหรับงานวัดความหนาแน่นในกระบวนการผลิตที่มีสภาวะการทำงานค่อนข้างรุนแรงครับ
1. Radiometric Density Measurement คืออะไร?
Radiometric Density Measurement คือเทคโนโลยีการวัดความหนาแน่นของวัสดุหรือของไหล โดยอาศัยหลักการดูดกลืนรังสีแกมมา (Gamma Radiation Attenuation) จุดเด่นสำคัญของเทคโนโลยีนี้คือ สามารถติดตั้งอุปกรณ์ไว้ภายนอกท่อได้ โดยไม่จำเป็นต้องเจาะท่อหรือให้เซนเซอร์สัมผัสกับของไหลภายใน
หลักการทำงานจะประกอบด้วยอุปกรณ์หลัก 2 ส่วน ได้แก่
Gamma Source: แหล่งกำเนิดรังสีแกมมาที่ถูกบรรจุและปิดผนึกอย่างเหมาะสม ทำหน้าที่ปล่อยรังสีผ่านผนังท่อและของไหลภายใน
Detector: อุปกรณ์ตรวจจับรังสีที่ติดตั้งอยู่ฝั่งตรงข้าม ทำหน้าที่ตรวจวัดปริมาณรังสีที่สามารถผ่านมาถึงได้
หลักการง่าย ๆ คือ เมื่อของไหลภายในท่อมีความหนาแน่นเพิ่มขึ้น รังสีแกมมาจะถูกดูดกลืนมากขึ้น ทำให้ปริมาณรังสีที่เดินทางไปถึง Detector ลดลง จากนั้นระบบจะนำสัญญาณที่ตรวจจับได้มาประมวลผลและแปลงเป็นค่าความหนาแน่น (Density) โดยอาศัยความสัมพันธ์ตามกฎ Lambert-Beer
พูดให้เข้าใจง่ายก็คือ ยิ่งของไหลมีความหนาแน่นมาก รังสีก็จะผ่านไปถึงตัวตรวจจับได้น้อยลงนั่นเองครับ
2. ทำไมการวัดแบบไม่สัมผัสจึงเหมาะกับงานอุตสาหกรรมหนัก?
ลองนึกภาพกระบวนการผลิตที่ต้องลำเลียงกรดเข้มข้น น้ำเกลือ หรือสารเคมีผ่านท่อที่มีอุณหภูมิและแรงดันสูง หากเลือกใช้เครื่องมือวัดแบบสัมผัสโดยตรง อาจต้องคำนึงถึงวัสดุของ Sensor ที่ต้องทนต่อการกัดกร่อน รวมถึงปัญหาการสะสมของสารบนอุปกรณ์วัด แต่สำหรับ Radiometric Measurement อุปกรณ์จะติดตั้งอยู่ภายนอกท่อ จึงมีข้อได้เปรียบหลายด้าน เช่น
1. ไม่สัมผัสกับของไหลโดยตรง ลดปัญหาความเข้ากันไม่ได้ของวัสดุ การกัดกร่อน การเกาะสะสม และการอุดตันที่ตัวอุปกรณ์วัด
2. ไม่ได้รับผลกระทบโดยตรงจากสภาวะภายในท่อ การวัดจากภายนอกทำให้ระบบมีความเหมาะสมกับกระบวนการที่มีแรงดันสูง อุณหภูมิสูง ความหนืดเปลี่ยนแปลง หรือมีสารเคมีที่รุนแรง
3. ไม่ทำให้เกิด Pressure Drop จากตัวเครื่องมือวัด เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนของเครื่องมือยื่นเข้าไปขวางทางไหลของของไหลภายในท่อ
4. ช่วยลดภาระงานบำรุงรักษา ไม่ต้องนำอุปกรณ์วัดไปสัมผัสกับสารเคมีโดยตรง จึงช่วยลดปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการสึกหรอ การอุดตัน และการเสื่อมสภาพจากกระบวนการผลิต
3. งานแบบไหนที่เหมาะกับการวัด Density ด้วยเทคโนโลยีนี้?
หนึ่งในกลุ่มงานที่ Radiometric Measurement มีประสิทธิภาพ คือการวัดความหนาแน่นของสารละลายที่มีองค์ประกอบผสมเป็นเนื้อเดียวกัน (Homogeneous Solution)
ตัวอย่างการใช้งาน ได้แก่
Acid Concentration Monitoring การตรวจสอบความเข้มข้นของกรดในกระบวนการผลิต ซึ่งค่าความหนาแน่นสามารถนำไปใช้สัมพันธ์กับความเข้มข้นของสารละลายได้
Brine Density Control การควบคุมความหนาแน่นของน้ำเกลือ เพื่อให้กระบวนการผลิตสามารถรักษาคุณสมบัติของสารละลายให้อยู่ในช่วงที่ต้องการ
Solvent Formulation การตรวจสอบความหนาแน่นในกระบวนการผสมหรือเตรียมสารละลายตัวทำละลาย เพื่อช่วยควบคุมคุณภาพของผลิตภัณฑ์
สำหรับงานเหล่านี้ VEGA มีเครื่องมือในตระกูล PROTRAC ที่ออกแบบมาเพื่อรองรับงานวัดในลักษณะดังกล่าว โดยเน้นความเสถียรของการวัดในระยะยาว และสามารถนำข้อมูลไปใช้ร่วมกับระบบควบคุมกระบวนการแบบ Closed-loop Control ได้
4. เลือกตำแหน่งติดตั้งอย่างไรให้วัดได้แม่นยำ?
อีกหนึ่งเรื่องที่นายช่างไม่ควรมองข้าม คือแม้ว่า Radiometric Measurement จะเป็นเทคโนโลยีที่ไม่สัมผัสกับของไหล แต่ไม่ได้หมายความว่าจะติดตั้งตรงไหนของท่อก็ได้ผลการวัดเหมือนกันทั้งหมดนะครับ สิ่งที่ต้องพิจารณาคือ Flow Regime หรือลักษณะการไหลของของไหลภายในท่อ
โดยเฉพาะท่อแนวนอน (Horizontal Pipe) ที่อาจเกิดรูปแบบการไหลได้หลายลักษณะ เช่น
- Laminar Flow: การไหลแบบเป็นชั้น
- Turbulent Flow: การไหลแบบปั่นป่วน
- Stratified Flow: การไหลที่เกิดการแยกชั้นขององค์ประกอบภายในท่อ
หากของไหลมีการกระจายตัวไม่สม่ำเสมอในพื้นที่หน้าตัดของท่อ อาจทำให้ความหนาแน่นในแต่ละบริเวณแตกต่างกันได้ เนื่องจาก Detector จะตรวจวัดผลเฉลี่ยของความหนาแน่นตามแนวทางเดินของรังสี หากการกระจายตัวของของไหลไม่สม่ำเสมอมากพอ ก็อาจส่งผลต่อค่าที่อ่านได้
แล้วจะแก้ปัญหานี้อย่างไร?
แนวทางหนึ่งคือการพิจารณาติดตั้งบนท่อแนวตั้ง (Vertical Pipe Run) เพราะการไหลในแนวดิ่งมักช่วยให้การกระจายตัวของของไหลมีความสม่ำเสมอมากขึ้น ส่งผลดีต่อความสามารถในการวัดซ้ำ (Repeatability) และความแม่นยำของการวัด นอกจากนี้ การจัดตำแหน่งระหว่าง Gamma Source และ Detector ให้ตรงแนวกัน รวมถึงเลือกชุดติดตั้งที่เหมาะสม ก็เป็นปัจจัยสำคัญที่ช่วยให้ระบบทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
5. VEGA MINITRAC 31 และ MINITRAC 32 ตัวช่วยสำหรับงานวัดบนท่อ
สำหรับการวัดความหนาแน่นในระบบท่อ VEGA มีผลิตภัณฑ์ในกลุ่ม MINITRAC ซึ่งออกแบบมาให้เหมาะกับการติดตั้งบนท่อโดยเฉพาะ MINITRAC 31 และ MINITRAC 32
มีจุดเด่นด้านรูปทรงที่กะทัดรัด (Compact Design) และโครงสร้างที่แข็งแรง ช่วยให้สามารถนำไปติดตั้งในพื้นที่กระบวนการผลิตที่มีข้อจำกัดด้านพื้นที่ หรือเข้าถึงได้ยาก ขณะที่การเลือกใช้อุปกรณ์ตรวจวัดควรพิจารณาจากลักษณะของกระบวนการ ขนาดท่อ สภาพการติดตั้ง และข้อกำหนดของแต่ละ Application เพื่อให้ได้รูปแบบการวัดที่เหมาะสม
6. สรุป: เมื่อกระบวนการผลิตต้องการความแม่นยำ เทคโนโลยีการวัดก็ต้องตอบโจทย์มากกว่าเดิม
Radiometric Density Measurement เป็นอีกหนึ่งเทคโนโลยีที่เข้ามาช่วยแก้ข้อจำกัดของการวัดความหนาแน่นแบบดั้งเดิม โดยเฉพาะในกระบวนการที่มีอุณหภูมิสูง แรงดันสูง หรือมีของไหลที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
จุดเด่นของการวัดแบบ Non-contact ไม่ได้มีเพียงการลดปัญหาการสัมผัสกับสารเคมีเท่านั้น แต่ยังช่วยลดความเสี่ยงจากการอุดตัน ไม่สร้าง Pressure Drop จากตัวเครื่องมือ และช่วยให้การบำรุงรักษาระบบทำได้ง่ายขึ้น
อย่างไรก็ตาม การเลือกเทคโนโลยีให้เหมาะสมยังต้องพิจารณาลักษณะการไหล ตำแหน่งติดตั้ง และคุณสมบัติของของไหลร่วมด้วย เพราะในงานอุตสาหกรรม เครื่องมือวัดที่ดีไม่ใช่แค่เครื่องมือที่อ่านค่าได้ แต่ต้องสามารถทำงานได้อย่างเสถียรและตอบโจทย์กระบวนการผลิตในระยะยาวด้วยครับ
าน Industrial Insider ขอขอบพระคุณ บริษัท เวการ์ อินสตรูเมนท์ (ประเทศไทย) จำกัด (VEGA INSTRUMENT (THAILAND) CO., LTD.) เป็นอย่างสูง สำหรับการสนับสนุนบทความคุณภาพในครั้งนี้
การสนับสนุนจากท่านมีส่วนสำคัญยิ่งในการส่งเสริมบทความที่ส่งมอบความรู้ เทคโนโลยีด้านเครื่องมือวัด (Measurement Technology) และโซลูชันเพื่ออุตสาหกรรม ให้เข้าถึงกลุ่มผู้ใช้อาน สื่อ และผู้ประกอบการในวงการอุตสาหกรรมไทยได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ทีมงานหวังเป็นอย่างยิ่งว่าจะได้มีโอกาสร่วมมือและนำเสนอเรื่องราว เทคโนโลยีอันเป็นประโยชน์เช่นนี้ร่วมกันอีกในอนาคตครับ
Industrial Insider | เจาะลึกเทคโนโลยี อุตสาหกรรม และนวัตกรรม เพื่อคนทำงานตัวจริง
Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Blockdit : https://www.blockdit.com/naichangmashare
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare
Youtube: https://www.youtube.com/@naichangmashare
#VEGA #Instrument #Level #Transmitter #HomeofValue
