เนื้อหาวันที่ : 2013-05-02 15:09:36 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 2957 views

การสั่นของเทอร์โมเวลล์ (Wake Frequency of Thermowell)

อุณหภูมิเป็นตัวแปรทางกระบวนการผลิตพื้นฐานที่สำคัญอีกตัวแปรหนึ่ง ซึ่งจะพบได้กับการวัดและควบคุมกระบวนการผลิต

การสั่นของเทอร์โมเวลล์ (Wake Frequency of Thermowell)
ทวิช ชูเมือง

   อุณหภูมิเป็นตัวแปรทางกระบวนการผลิตพื้นฐานที่สำคัญอีกตัวแปรหนึ่ง ซึ่งจะพบได้กับการวัดและควบคุมกระบวนการผลิตเกือบทุกประเภทในอุตสาหกรรมกระบวนการผลิตต่าง ๆ ถ้ากล่าวถึงเครื่องมือวัดอุณหภูมิแล้ว จะพบได้ว่าหลักการในการนำไปวัดอุณหภูมิที่บริเวณที่ต้องการนั้น จะเป็นการวัดอุณหภูมิเป็นการวัดที่ง่ายและมีความแม่นยำอีกรูปแบบหนึ่งทางด้านวิศวกรรมการวัดและควบคุม

ความแม่นยำของการวัดอุณหภูมิภายใต้บางสภาวะอาจไม่ได้เป็นไปตามความเข้าใจตามการใช้งาน สำหรับการพิจารณาในเรื่องความแม่นยำในการวัดอุณหภูมิแล้ว สามารถทำได้โดยการปฏิบัติตามการเลือกวิธีการวัดที่เหมาะสมกับการใช้งาน, การติดตั้ง และการใช้ชนิดเครื่องมือวัดอุณหภูมิให้ถูกต้อง นอกจากนั้นยังต้องกำหนดรายละเอียดในการเปลี่ยนค่าอุณหภูมิที่ได้จากการวัดไปเป็นสัญญาณอื่น ๆ

ต้องมีความเหมาะสมเครื่องมือวัดอุณหภูมิบางชนิดมีให้เลือกใช้งานสำหรับการวัดอุณหภูมิในลักษณะต่าง ๆ และมีความสามารถในการแสดงค่าอุณหภูมิที่ใกล้เคียงหรือมากกว่าความแม่นยำที่ต้องการ ซึ่งอาจจะมีความยุ่งยากในการหาความแม่นยำของการวัดอุณหภูมิจะทำได้ในการติดตั้งเครื่องมือวัดหรือการใช้เครื่องมือวัดในการวัดอุณหภูมิ


สเกลของอุณหภูมิ
  โดยทั่วไปการอ่านค่าอุณหภูมิที่ได้จากเครื่องมือวัดจะใช้หน่วยหรือสเกลของอุณหภูมิที่ทราบกันดีมี 2 แบบคือ Fahrenheit และ Celsius (Centigrade) 

  โดยสเกล Fahrenheit จะมีระยะห่างระหว่างจุดเดือด (Boiling Point) และจุดเยือกแข็ง (Freezing Point) ของน้ำที่ความดันมาตรฐาน จะถูกแบ่งออกเป็น 180 ส่วนเท่า ๆ กัน โดยที่อุณหภูมิจุดเดือดมีค่าเป็น 212 และที่อุณหภูมิจุดเยือกแข็งมีค่าเป็น 32

  ในสเกล Celsius จะระยะห่างจากจุดทั้งสองมีค่าอยู่ที่ 100 ส่วน โดยที่อุณหภูมิจุดเดือดมีค่าเป็น 100 และที่อุณหภูมิจุดเยือกแข็งมีค่าเป็น 0

  ในแต่ละสเกลจำนวนทั้ง 180 และ 100 ส่วนที่เท่า ๆ กันจะถูกเรียกว่าองศา (Degree) การอ่านค่าอุณหภูมิในแต่ละสเกล อาจจะเปลี่ยนไปยังอีกสเกลได้ โดยใช้สมการดังนี้

     F= (9/5) C + 32
     C= 5/9 (F-32)
เมื่อ F = deg Fahrenheit
     C = deg Celsius

   การวัดอุณหภูมิในกระบวนการผลิต ในบางครั้งต้องการส่งสัญญาณไฟฟ้าไปแสดงค่ายังระบบควบคุมหรือระบบแสดงผลอื่น ๆ ซึ่งจะต้องมีการติดตั้งเซนเซอร์อุณหภูมิที่เหมาะสมกับสัญญาณที่ต้องการหรือเหมาะสมกับอินพุตของระบบต่าง ๆ สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมกระบวนการผลิตส่วนใหญ่จะมีการเลือกใช้งานเซนเซอร์อุณหภูมิกันอยู่ 2 แบบคือ RTD (Resistance Temperature Detector)

 และ Thermocouple โดยเซนเซอร์อุณหภูมิทั้งสองแบบจะถูกสวมอยู่ในปลอกหุ้ม (Sheath) เพื่อป้องกันความเสียหายต่อตัวเซนเซอร์อุณหภูมิที่เป็นเส้นโลหะและจะมีตัวเทอร์โมเวลล์ป้องกันตัวเซนเซอร์อีกชั้นหนึ่ง เมื่อต้องการนำตัวเซนเซอร์อุณหภูมิไปใช้ติดตั้งในท่อที่มีการไหลหรือในถังความดัน เนื่องจากปลอกหุ้มตัวเซนเซอร์อุณหภูมิเพียงอย่างเดียวจะไม่สามารถทนต่อสภาวะความดันหรือการกัดกร่อนได้ดี เหมือนกับเทอร์โมเวลล์ ดังนั้นจะเห็นได้ว่าตัวเทอร์โมเวลล์จะต้องทนความดันและอุณหภูมิใช้งานจากสารที่ต้องการวัดได้อย่างเหมาะสม


   นอกจากการป้องกันเซนเซอร์อุณหภูมิเสียหายจากสภาวะที่ใช้งานแล้ว ยังมีอีกตัวแปรหนึ่งที่ต้องมีการพิจารณาในการเลือกใช้เทอร์โมเวลล์จะเป็นการสั่นเนื่องจากความเร็วในการไหล (Flow Velocity) ที่ผ่านตัวเทอร์โมเวลล์ที่สภาวะการใช้งานซึ่งจะเป็นความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับตัวเทอร์โมเวลล์โดยตรง ถ้ามีการผลิตหรือเลือกใช้ไม่เหมาะสมกับความเร็วในการไหลใช้งาน นอกจากนั้นยังอาจจะส่งผลกระทบไปถึงตัวเซนเซอร์อุณหภูมิ

หรือจุดต่อต่าง ๆ การเลือกใช้เทอร์โมเวลล์ที่เหมาะสมเพื่อใช้ป้องกันตัวเซนเซอร์อุณหภูมิที่จะนำไปใช้ในท่อที่มีการไหลอยู่ตลอดเวลา จะต้องมีการพิจารณาค่าความถี่การสั่นของเทอร์โมเวลล์ที่เกิดขึ้นจากความเร็วการไหลสูงสุดในสภาวะการใช้งาน โดยมาตรฐาน ASME PTC 19.3 ได้แสดงวิธีการหาค่าการสั่นนี้อย่างละเอียด ซึ่งผู้ผลิตเทอร์โมเวลล์ส่วนใหญ่

จะใช้เป็นมาตรฐานอ้างอิงในการผลิตตัวเทอร์โมเวลล์ สำหรับบทความนี้จะแสดงรายละเอียดที่อยู่ในมาตรฐานดังกล่าว เพื่อใช้เป็นพื้นฐานเบื้องต้นในการเลือกใช้เทอร์โมเวลล์ หรืออาจนำไปวิเคราะห์ปัญหาความเสียหายที่เกิดขึ้นกับตัวเทอร์โมเวลล์หรือตัวเซนเซอร์อุณหภูมิ



เทอร์โมคัปเปิล (Thermocouple)
   
   เทอร์โมคัปเปิลเป็นเซนเซอร์พื้นฐานสำหรับใช้วัดอุณหภูมิในอุตสาหกรรมการผลิตประเภทต่าง ๆ และเป็นที่นิยมใช้งานกันอย่างแพร่หลาย หลักการทำงานพื้นฐานเกิดขึ้นจากการนำโลหะต่างชนิดกันมาเชื่อมต่อกันที่ปลายทั้งสองข้าง และเมื่อให้ความร้อนที่ปลายด้านใดด้านหนึ่งจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหลอย่างต่อเนื่อง ซึ่งการไหลของกระแสจะเป็นไปตามความสัมพันธ์ระหว่างความร้อนกับไฟฟ้า เป็นปรากฏการณ์ที่ค้นพบโดย Thomas Seebeck ในปี ค.ศ. 1821 วงจรของการเชื่อมต่อโลหะต่างชนิดกันแสดงได้ดังรูปที่ 1


รูปที่ 1 ปรากฏการณ์ของ Seebeck



     ในการนำเทอร์โมคัปเปิลไปใช้งานจะต้องมีปลอกหุ้ม (Sheath) สายเทอร์โมคัปเปิลเพื่อป้องกันความเสียหายจากสารเคมีหรือสิ่งแวดล้อมที่นำไปใช้งาน สามารถแสดงปลอกหุ้มและลักษณะของฉนวนป้องกันได้ดังรูปที่ 2                   

 


 รูปที่ 2 ปลอกหุ้มและลักษณะของฉนวนป้องกันเทอร์โมคัปเปิล
         

   วัสดุที่ใช้ทำปลอกหุ้มมีให้เลือกใช้หลาย ๆ ชนิดขึ้นอยู่กับการใช้งาน เช่น Carbon Steel, 304 Stainless Steel, 316 Stainless Steel เป็นต้น 

    
RTD (Resistance Temperature Detector)

   RTD เป็นความต้านทานที่มีความไวในการเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทาน เมื่ออุณหภูมิรอบตัวเปลี่ยนไป โดยจะมีค่าสัมประสิทธิ์ (Coefficient) การเปลี่ยนแปลงความต้านทานต่ออุณหภูมิมีค่าเป็นบวก นั่นคือค่าความต้านทานของวัสดุจะมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ค่าความต้านทานจะถูกกำหนดด้วยความยาวและพื้นที่หน้าตัดของวัสดุที่ใช้ทำตัว RTD ซึ่งจะเป็นอัตราส่วนโดยตรงกับความยาวและจะเป็นอัตราส่วนกลับกับพื้นที่หน้าตัด 

   RTD แบบ Platinum จะมีรูปแบบที่ถูกนำมาใช้งานด้วยกันอยู่ 2 แบบคือ Wire Wound และ Thin Film ซึ่งแต่ละแบบจะมีข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกันออกไป ซึ่ง RTD แบบ Wire Wound มีการออกแบบง่ายและเป็นรูปแบบที่สามารถนำมาใช้กับเส้นวัสดุที่เป็น Copper, Nickel, Nickel/Iron และ Platinum เส้นวัสดุเหล่านี้จะถูกพันรอบอยู่บนแกนที่เป็นฉนวนและจะถูกปิดทับด้วยฉนวนอีกชั้นหนึ่ง ดังแสดงในรูปที่ 3



รูปที่ 3 RTD แบบ Wire Wound

     สัมประสิทธิ์การขยายตัวทางอุณหภูมิของวัสดุที่ใช้ทำแกนต้องมีความเหมาะสมกับการขยายตัวของเส้นวัสดุ RTD เพื่อป้องกันการตึงตัวเส้นวัสดุ RTD ที่พันอยู่บนแกน ความตึงตัวของเส้นวัสดุจะมีผลต่อความแม่นยำในการวัด

      เส้นวัสดุ RTD ที่พันอยู่บนแกนจะถูกต่อออกไปยังภายนอกด้วยสายไฟขนาดใหญ่ สายไฟที่จะนำมาต่อนี้ต้องไม่มีการกำเนิด Thermal EMF ตรงบริเวณที่เชื่อมต่อกัน ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อการวัด

เทอร์โมเวลล์ (Thermo Wells)

   ในการวัดอุณหภูมิส่วนมาก จะไม่ใช้ตัวเซนเซอร์อุณหภูมิประเภท ๆ ต่าง ๆ จุ่มหรือสัมผัสโดยตรงกับของไหลที่ต้องการวัด ยกเว้นในบางกรณีที่ต้องการวัดอุณหภูมิที่บริเวณผิวท่อ (Surface Temperature) เนื่องจากวัสดุที่ใช้ทำตัวเซนเซอร์อุณหภูมิส่วนใหญ่จะไม่สามารถทนต่อการกัดกร่อนหรือการสึกหรอจากตัวกลางที่ต้องการวัดอุณหภูมิได้ ในกรณีนี้จะใช้เทอร์โมเวลล์

   ในการป้องกันความเสียหายต่อตัวเซนเซอร์อุณหภูมิ ซึ่งจะเป็นตัวรับความดันหรือการกัดกร่อนเพื่อทำให้ตัวเซนเซอร์อ่านค่าอุณหภูมิได้อย่างถูกต้อง โดยตัวเทอร์โมเวลล์จะมีการจัดเตรียมเกลียวต่อภายนอกหรือหน้าแปลน เพื่อเป็นจุดต่อเข้ากับถังหรือท่อ

   ตัวเทอร์โมเวลล์จึงถูกนำมาใช้ในการวัดอุณหภูมิกับของไหลที่เคลื่อนที่อยู่ในท่อ ความเร็วของการไหลที่ต่อเนื่องของสารที่อยู่ในท่อนี้เอง จะทำให้เกิดแรงที่มากระทำต่อตัวเทอร์โมเวลล์ สำหรับความเร็วการไหลเท่ากับ 300 ฟุตต่อวินาที (FPS) หรือน้อยกว่า สามารถใช้เทอร์โมเวลล์ในรูปแบบเรียว (Tapered Thermowells) ดังแสดงในรูปที่ 4 และขนาดได้แสดงอยู่ในตารางที่ 2 สำหรับความเร็วการไหลที่เกินกว่า 300 ฟุตต่อวินาที ควรใช้เทอร์โมเวลล์แบบ Fixed Beam Type

รูปที่ 4 เทอร์โมเวลล์



     การติดตั้งเทอร์โมเวลล์เข้ากับถังอาจจะทำได้ในรูปแบบลักษณะต่าง ๆ ตามที่ถูกแสดงอยู่ในมาตรฐาน ASME Boiler and Pressure Vessel or Piping Codes สำหรับวัสดุใด ๆ ที่จะนำมาใช้ทำเทอร์โมเวลล์ต้องถูกรับรองโดยมาตรฐานต่าง ๆ ที่อ้างอิงในการใช้งาน
    


ความแข็งแรงกับการวัด (Strength Versus Measurement)

   ในการผลิตตัวเทอร์โมเวลล์จะต้องมีการพิจารณาตัวแปรความแข็งแรงกับการวัดที่ต้องการในการทำให้เทอร์โมเวลล์มีความแข็งแรงเพียงพอ และเพื่อที่จะทำให้มีความแม่นยำและมีความเร็วในการตอบสนองต่อการวัดอุณหภูมิ ความสัมพันธ์ของตัวแปรทั้งสอง แสดงในตารางที่ 1


ตารางที่ 1 ตัวแปรที่เกี่ยวข้องกับความแข็งแรงและการวัด



     ค่าที่แสดงในตารางที่ 1 ไม่ได้เป็นตัวแปรทั้งหมดที่ใช้พิจารณาในการทำเทอร์โมเวลล์ แต่แสดงให้เห็นว่าวิธีการออกแบบเทอร์โมเวลล์ต้องมีการระมัดระวังในความสมดุลของตัวแปรเหล่านี้ ซึ่งความแม่นยำในการวัดสามารถยอมรับได้ ให้มีค่าต่ำสุดและการใช้เทอร์โมเวลล์ให้มีความแข็งแรงเพียงพอ

วิธีการออกแบบ (Design Procedure)

      จุดประสงค์ของลำดับขั้นตอนในการออกแบบ เพื่อให้ผู้ใช้งานตัดสินใจได้ว่า เทอร์โมเวลล์ที่ถูกเลือกมา สำหรับการนำไปใช้งานที่เกี่ยวข้องกับการวัดอุณหภูมิมีความแข็งแรงเพียงพอ และสามารถรองรับสภาวะการทำงานที่กำหนดทางด้าน อุณหภูมิ, ความดัน, ความเร็วการไหลและการสั่น ความเสียหายของเทอร์โมเวลล์มีสาเหตุโดยตัวแปรที่กำหนดจากความดันคงที่ (Static Pressure)

   การไหลที่คงตัว (Steady State Flow) และการสั่น การประเมินความเสียหายจะถูกแยกออกจากกันในแต่ละผลกระทบข้างบน ควรมีการกระทำเพื่อหาจุดจำกัดของสภาวะต่าง ๆ สำหรับในขั้นตอนการออกแบบไม่ได้รวมผลกระทบจากการกัดกร่อนหรือการสึกหรอจากการใช้งาน


ความถี่ธรรมชาติของเทอร์โมเวลล์ (Natural Frequency)
 การหาค่าความถี่ธรรมชาติของเทอร์โมเวลล์ที่ถูกออกแบบตามรูปที่ 3 และขนาดที่ใช้แสดงไว้ในตารางที่ 2 สามารถแสดงได้ดังนี้

เมื่อ fn   = Natural frequency of the well at use temperature, cycle per sec (cps)
 L   = Length of Well (in) ดังแสดงในรูปที่ 3
 E   = Modulus of elasticity of well material at use temperature, psi
  = Specific weight of well material as use temperature, lb per cu in.
 Kf   = a constant obtained from ตารางที่ 3

และความถี่ Wake or Strouhal แสดงได้ดังนี้ 

เมื่อ fw    = Wake Frequency, Cycles per Sec
 V    = Fluid Velocity, fps
 B    = Diameter at Tip (in) ดังรูปที่ 3

   โดยสัดส่วนของความถี่ Wake กับความถี่ธรรมชาติ (fw/fn) ของตัวเทอร์โมเวลล์ที่เลือกใช้งานจะต้องมีค่าไม่เกิน 0.8 และเมื่อได้สภาวะนี้ ตัวแปร Magnification ซึ่งเป็นความสัมพันธ์ของ Dynamic กับ Static Amplitude แสดงได้ดังนี้




ตารางที่ 2 ขนาดของเทอร์โมเวลล์ในรูปที่ 3 (นิ้ว)

 ตารางที่ 3 ค่าของ Kf






การวิเคราะห์ความแข็งแรง (Stress Analysis)




    ความยาวสูงสุดของเทอร์โมเวลล์ สามารถทำขึ้นสำหรับการใช้งานที่กำหนด ความยาวจะขึ้นอยู่กับตัวแปรทั้งสองคือ การสั่น (Vibration) และแรงกดดันคงตัว (Steady State Stress) ที่สำคัญต้องให้ค่าสัดส่วนความถี่เท่ากับ 0.8 หรือน้อยกว่า เป็นข้อกำหนดหนึ่งในขนาดความยาวสูงสุด ข้อกำหนดอีกอย่างหนึ่งเป็นการพิจารณาแรงกดดันคงตัว จะหาได้จากสมการดังต่อไปนี้





ตัวอย่างปัญหา

 กำหนดให้ทำการหาค่าการวัดอุณหภูมิที่มีเทอร์โมเวลล์ยาว 4.5 นิ้ว โดยมีตัวเซนเซอร์อุณหภูมิขนาด 9/16 นิ้ว ตัวเซนเซอร์ใช้วัดอุณหภูมิไอน้ำ Superheated ที่ความดัน 2400 psig, 1050 deg F โดยมีความเร็วการไหลเท่ากับ 300 FPS ถ้าวัสดุของเทอร์โมเวลล์ที่ใช้เป็น 321SS จงหาว่าเทอร์โมเวลล์มีความปลอดภัยในการใช้งานหรือไม่

 ขั้นตอนแรก หาค่าตัวแปรต่าง ๆ ที่จำเป็นได้ดังนี้




 ขั้นตอนที่สอง คำนวณหาความถี่



      
  จากอัตราส่วนความถี่ที่ได้จากการคำนวณจะพบว่าขนาดตัวเทอร์โมเวลล์ที่เลือกใช้จะสามารถใช้งานได้ เพราะว่าค่าที่ได้มีค่าน้อยกว่า 0.8 

  
  

ขั้นตอนที่สาม คำนวณความแข็งแรง


     

     
   จากผลลัพธ์ของตัวแปรต่าง ๆ ที่ได้จากการคำนวณ ทั้งตัวแปรด้านความถี่ธรรมชาติ, ความดันสูงสุด และ ความยาวสูงสุด ของตัวเทอร์โมเวลล์ จะทำให้สามารถยืนยันได้ว่าตัวเทอร์โมเวลล์ที่เลือกใช้งาน สามารถนำไปใช้ในสภาวะการใช้งานดังตัวอย่างได้อย่างปลอดภัย

   เทอร์โมเวลล์ดังแสดงในรูปที่ 3 คาดว่ามีความเหมาะสมประมาณ 95% กับปัญหาต่าง ๆ ในเทอร์โมเวลล์ การเพิ่มความดันและอุณหภูมิใช้งานต้องขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ทำเทอร์โมเวลล์


ส่วนประกอบอื่น ๆ (Other Accessories)
 เมื่อมีความจำเป็นต้องวางตำแหน่งตัวเซนเซอร์อุณหภูมิในก๊าซหรือไอ ในตำแหน่งที่อุณหภูมิพื้นผิวของวัสดุมากกว่าหรือน้อยกว่า ตัวกลางที่มันจุ่มอยู่ ส่วนประกอบอื่น ๆ อาจจะถูกนำมาใช้ในการทำให้ความผิดพลาดต่ำที่สุดที่เกิดการแพร่รังสีความร้อนภายใต้สภาวะดังกล่าว รูปแบบต่าง ๆ อาจถูกนำมาใช้ดังนี้

1. โดยการล้อมจุดวัดตัวเดียวหรือหลายตัวในท่อร่วมกันและถูกติดตั้งในทิศทางการไหลก๊าซ การจัดเตรียมรูปแบบนี้ ป้องกันตัวเซนเซอร์จากการแลกเปลี่ยนการแพร่รังสีกับพื้นผิวรอบ ๆ

2. โดยการเพิ่มอัตราการนำพาความร้อนจากก๊าซไปยังตัวเซนเซอร์ทำให้ผลการสูญเสียจากการแพร่รังสีน้อยที่สุด ซึ่งอาจทำได้โดยการใช้ ไพโรมิเตอร์แบบดูด

3. โดยการห่อหุ้มจุดติดตัวเซนเซอร์ด้วยวัสดุที่มีการแพร่รังสีต่ำโดยตรงกับตัวเซนเซอร์ การจัดรูปแบบนี้ถูกพบว่าเป็นวิธีที่ดีในการป้องกันการสูญเสียการแพร่รังสีให้ต่ำที่สุด เมื่อมีระยะห่างจำกัดในการป้องกัน โดยใช้ท่อร่วมกัน


การติดตั้ง
 เมื่อเซนเซอร์วัดอุณหภูมิถูกจุ่มอยู่ในสารที่ต้องการวัดอุณหภูมิ ควรจะถูกติดตั้งอยู่ในตำแหน่งที่ใกล้กับจุดที่อุณหภูมิของสารคงที่

 ในการคำนวณสามารถเปลี่ยนค่าเป็นหน่วย SI ได้จากตารางที่ 5

    
     ตารางที่ 5 ตัวแปรการเปลี่ยนหน่วย


     
     เมื่อทำการคำนวณหาค่าการสั่นของเทอร์โมเวลล์แล้วพบว่ามีค่าเกินกว่าค่าที่มาตรฐานกำหนดไว้ ก็สามารถทำการแก้ไขได้หลายวิธีดังตัวอย่างเช่น การลดขนาดความยาวของส่วนที่จุ่มลงในท่อ, การเพิ่มขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของตัวเทอร์โมเวลล์ หรือการเพิ่มส่วนประคองเข้ากับตัวเทอร์โมเวลล์ ดังแสดงตัวอย่างได้ดังรูปที่ 5

    เมื่อมีความจำเป็นต้องวางตำแหน่งตัวเซนเซอร์อุณหภูมิในก๊าซหรือไอ ในตำแหน่งที่อุณหภูมิพื้นผิวของวัสดุมากกว่าหรือน้อยกว่า ตัวกลางที่มันจุ่มอยู่ ส่วนประกอบอื่น ๆ อาจจะถูกนำมาใช้ในการทำให้ความผิดพลาดต่ำที่สุดที่เกิดการแพร่รังสีความร้อนภายใต้สภาวะดังกล่าว รูปแบบต่าง ๆ อาจถูกนำมาใช้ดังนี้

1. โดยการล้อมจุดวัดตัวเดียวหรือหลายตัวในท่อร่วมกันและถูกติดตั้งในทิศทางการไหลก๊าซ การจัดเตรียมรูปแบบนี้ ป้องกันตัวเซนเซอร์จากการแลกเปลี่ยนการแพร่รังสีกับพื้นผิวรอบ ๆ

2. โดยการเพิ่มอัตราการนำพาความร้อนจากก๊าซไปยังตัวเซนเซอร์ทำให้ผลการสูญเสียจากการแพร่รังสีน้อยที่สุด ซึ่งอาจทำได้โดยการใช้ ไพโรมิเตอร์แบบดูด

3. โดยการห่อหุ้มจุดติดตัวเซนเซอร์ด้วยวัสดุที่มีการแพร่รังสีต่ำโดยตรงกับตัวเซนเซอร์ การจัดรูปแบบนี้ถูกพบว่าเป็นวิธีที่ดีในการป้องกันการสูญเสียการแพร่รังสีให้ต่ำที่สุด เมื่อมีระยะห่างจำกัดในการป้องกัน โดยใช้ท่อร่วมกัน เมื่อเซนเซอร์วัดอุณหภูมิถูกจุ่มอยู่ในสารที่ต้องการวัดอุณหภูมิ ควรจะถูกติดตั้งอยู่ในตำแหน่งที่ใกล้กับจุดที่อุณหภูมิของสารคงที่ ในการคำนวณสามารถเปลี่ยนค่าเป็นหน่วย SI ได้จากตารางที่ 5                    

   เมื่อทำการคำนวณหาค่าการสั่นของเทอร์โมเวลล์แล้วพบว่ามีค่าเกินกว่าค่าที่มาตรฐานกำหนดไว้ ก็สามารถทำการแก้ไขได้หลายวิธีดังตัวอย่างเช่น การลดขนาดความยาวของส่วนที่จุ่มลงในท่อ, การเพิ่มขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของตัวเทอร์โมเวลล์ หรือการเพิ่มส่วนประคองเข้ากับตัวเทอร์โมเวลล์ ดังแสดงตัวอย่างได้ดังรูปที่ 5

  รูปที่ 5 ตัวอย่างการแก้ไขเทอร์โมเวลล์ที่มีการสั่นเกินค่ามาตรฐาน




   จากรายละเอียดที่ถูกกำหนดตามมาตรฐาน สามารถใช้เป็นแนวทางอ้างอิงในการเลือกใช้งานเทอร์โมเวลล์ที่เหมาะสมกับสภาวะต่าง ๆ ในกระบวนผลิต โดยทั่วไปแล้วผู้ผลิตเทอร์โมเวลล์เป็นส่วนใหญ่จะทำการคำนวณตัวแปรดังกล่าวข้างต้น ก่อนที่จะทำการผลิตตัวเทอร์โมเวลล์ ซึ่งเอกสารที่แสดงขนาดและรูปร่างของตัวเทอร์โมเวลล์พร้อมผลลัพธ์จากการคำนวณจะมีการจัดเตรียมให้ผู้ใช้งานในการตรวจสอบและอ้างอิง     ถ้าพิจารณาในด้านความเสียหายที่เกิดจากการเลือกตัวเทอร์โมเวลล์ที่ไม่เหมาะสมแล้ว อาจจะไม่เกิดขึ้นอย่างทันทีทันใดหลังจากการใช้งาน ซึ่งความรุนแรงของความเสียหายที่เกิดจากการเลือกตัวเทอร์โมเวลล์ที่ไม่เหมาะสม บางครั้งอาจจะมีมูลค่าความเสียหายมากกว่ามูลค่าของตัวเทอร์โมเวลล์หลายเท่า ดังเช่น ถ้ามีการสั่นที่รุนแรงมากอาจทำให้เทอร์โมเวลล์หักและไหลไปตามท่อ

เข้าไปยังอุปกรณ์อื่น ๆ ในกระบวนการผลิต อาจทำให้อุปกรณ์เหล่านั้นเสียหายได้ หรือถ้าเป็นเครื่องมือวัดอุณหภูมิที่อยู่ในระบบนิรภัยก็อาจจะส่งผลทำให้กระบวนการผลิตหยุดทำงาน และต้องเสียเวลาในการเริ่มเดินกระบวนการผลิตและมีความสูญเสียต่อผลิตภัณฑ์ในช่วงหยุดทำงานหรืออาจทำให้ผลิตภัณฑ์ไม่ได้คุณภาพตามต้องการ เป็นต้น ดังนั้นในการเลือกใช้เทอร์โมเวลล์ควรจะมีการตรวจสอบความต้องการเหล่านี้ให้เหมาะสม เพื่อลดความเสี่ยงที่จะเกิดผลเสียหายตามมาในภายหลังจากการใช้งาน

 


เอกสารอ้างอิง
[1] ASME PTC 19.3-1974, Supplement to ASME Performance test codes Part 3 Temperature Measurement.
[2] 1967 ASME Steam table
[3] “Metal Properties” ed. By S.L. Hoyt; “ASME Hand book,” McGraw-Hill, New York, first edition, p. 62, 1954.
[4] “Unfired Pressure Vessel” Section VIII, ASME Boiler and Pressure Vessel Code, 1968.
[5] “American Standard Code for Process Piping,” ASA B31.1-1955, pp.93-94, 1950.
[6] ทวิช ชูเมือง, “Industrial Instrumentation Engineering and Design Part II: Instrument Engineering and Selection, Chapter 7 Temperature instrument,” บริษัท ดวงกมลสมัย จำกัด, 2549.
   

สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.

ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด