Positive Displacement Flow Meter คืออะไรและใช้งานอย่างไร

Positive Displacement Flow Meter หรือเครื่องวัดอัตราการไหล PD นับเป็นทางเลือกที่เหมาะสมสำหรับการวัดของเหลวที่มีความหนืด เทคโนโลยีนี้มอบความแม่นยำสูงในการอ่านค่าที่ไม่ถูกบิดเบือนจากความหนืดของของเหลว นอกจากนี้ยังไม่ต้องการท่อตรงที่ต้นน้ำหรือปลายน้ำ คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้เครื่องวัดอัตราการไหล PD เป็นทางเลือกที่ดีสำหรับสถานที่ที่มีข้อจำกัดเรื่องพื้นที่และต้องการความแม่นยำสูง นอกจากนี้ เครื่องวัด PD ยังมีอัตราส่วนช่วงการหมุนเวียนที่ดีเยี่ยม ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการวัดอัตราการไหลที่ต่ำ

เครื่องวัดการไหลแบบ Positive Displacement หรือ PD ใช้เฟืองที่กลึงด้วยความแม่นยำสูงสองชิ้นที่ประสานกันและหมุนอยู่ภายในห้องวัด เพื่อกำหนดอัตราการไหลเชิงปริมาตรของของเหลว โดยการนับจำนวนการหมุนของเฟือง การทำงานของเครื่องวัด PD คล้ายกับปั๊ม PD ที่ใช้เฟืองในการขับเคลื่อนของเหลว แต่ในเครื่องวัด PD นั้นของเหลวจะเป็นตัวขับเคลื่อนเฟือง นับเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการวัดการไหลที่เก่าแก่ที่สุด ซึ่งมีการใช้งานมานานกว่าร้อยปี และได้มีการพัฒนาเครื่องวัด PD หลายแบบ รวมถึงรุ่นที่มีเฟืองกลม, เฟืองวงรี, เฟืองกลีบ, เฟืองเกลียว และองค์ประกอบหมุนของแผ่นดิสก์ ทั้งหมดนี้มีความแม่นยำสูง (สูงสุด ±0.1% ของค่าที่อ่านได้), ความสามารถในการทำซ้ำที่ดี (สูงสุด 0.05% ของค่าที่อ่านได้), อัตราส่วนการหมุนเวียนที่กว้าง (ถึง 100:1) และสามารถรักษาระดับประสิทธิภาพนี้ได้สำหรับของเหลวที่มีความหนืดสูงหรือมีความหนืดเปลี่ยนแปลงได้

เครื่องวัดการไหลแบบ Positive Displacement เป็นหนึ่งในวิธีการวัดที่เก่าแก่ที่สุด หากไม่ใช่วิธีที่เก่าแก่ที่สุดเลยก็ว่าได้ มีหลากหลายรูปแบบ และวิธีการที่ได้รับความนิยมมากที่สุดได้รับการอธิบายไว้ในหน้าของเราเกี่ยวกับหลักการของการวัดการไหลแบบเคลื่อนที่เชิงบวก

SmartMeasurement มีเครื่องวัดอัตราการไหลแบบ Positive Displacement หลากหลายรูปแบบให้เลือก รวมทั้ง PD flowmeters ยอดนิยมในปัจจุบัน ซึ่งประกอบด้วยเฟืองวงรี/กลีบ, เฟืองสองใบพัดหรือเกลียว และเฟืองวงรี PD

แม้ว่าความแม่นยำของมาตรวัดการไหลแบบเคลื่อนที่จะเพิ่มขึ้นเมื่อความหนืดของของไหลเพิ่มขึ้น แต่ความดันที่ลดลงผ่านมาตรวัดก็จะเพิ่มขึ้นด้วยเช่นกัน ดังนั้น ความสามารถในการไหลสูงสุดและต่ำสุดของมาตรวัดจะลดลงตามความหนืดที่เพิ่มขึ้น ความหนืดที่สูงขึ้นหมายถึงการลื่นไถลที่น้อยลง และอัตราการไหลที่วัดได้ก็จะต่ำลงตามไปด้วย เมื่อความหนืดลดลง ประสิทธิภาพการไหลต่ำของมาตรวัดก็จะลดลง และแรงดันตกคร่อมสูงสุดที่มาตรวัดสามารถรับได้จะจำกัดการไหลสูงสุดในการใช้งานที่มีความหนืดสูง

เครื่องวัดการไหลที่ใช้เกียร์วงรีมีเฟืองฟันละเอียดสองชิ้น หนึ่งเฟืองติดตั้งแนวนอนและอีกเฟืองติดตั้งแนวตั้ง โดยที่เฟืองทั้งสองประกบกันที่ปลายเฟืองแนวตั้งและกลางเฟืองแนวนอน ตามที่แสดงในภาพประกอบ ใบพัดทั้งสองหมุนในทิศทางตรงข้าม สร้างพื้นที่กักขังรูปพระจันทร์เสี้ยวระหว่างตัวเรือนกับเกียร์ เครื่องวัดนี้จะมีความแม่นยำสูงหากช่องว่างระหว่างตัวเรือนกับเกียร์มีขนาดเล็ก ในกรณีที่ความหนืดของของเหลวมากกว่า 10 cP และอัตราการไหลเกิน 20% ของความจุที่กำหนด ความแม่นยำสามารถเข้าถึงได้ถึง 0.1% ของค่าที่วัดได้ แต่ที่อัตราการไหลต่ำและความหนืดต่ำ ความแม่นยำอาจลดลงเหลือ 0.5% ของค่าที่วัดได้หรือน้อยกว่านั้น

เช่นเดียวกับเครื่องวัดการไหลแบบดิสเพลสเมนต์เชิงบวกชนิดอื่นๆ การใช้มิเตอร์เกียร์รูปไข่อาจได้รับผลกระทบจากคุณสมบัติการหล่อลื่นของของเหลว หากของเหลวไม่มีคุณสมบัติการหล่อลื่นที่เหมาะสม ความเร็วการหมุนของโรเตอร์จะต้องถูกลดลงเพื่อป้องกันการสึกหรอ วิธีหนึ่งที่สามารถลดการสึกหรอคือการรักษาแรงดันตกทั่วมิเตอร์ให้ต่ำกว่า 15 psi (น้อยกว่า 0.1 บาร์) การใช้วิธีนี้จะช่วยจำกัดการไหลสูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับของเหลวที่มีความหนืดสูง

เครื่องวัดการไหลแบบดิสเพลสเมนต์เชิงบวกของเกียร์วงรีมีหลายรูปแบบ รวมถึงเครื่องวัดแบบกลีบหมุนและเครื่องวัดอัตราการไหล PD แบบใบพัด ความแตกต่างหลักระหว่างเครื่องวัดเหล่านี้กับเครื่องวัดเกียร์วงรีคือการไม่ใช้เกียร์ที่แม่นยำของ PD เกียร์วงรีร่วมกัน เครื่องวัด PD แบบกลีบประกอบด้วยใบพัดสองตัวที่หมุนในทิศทางตรงกันข้ามภายในตัวเรือน เมื่อกลีบหมุน ของเหลวในปริมาตรที่คงที่จะได้รับอนุญาตให้เข้าและออกจากตัวเรือนพร้อมกัน เนื่องจากเฟืองกลีบยังคงอยู่ในตำแหน่งสัมพัทธ์คงที่ จึงจำเป็นต้องวัดความเร็วในการหมุนของเฟืองเพียงตัวเดียว กลีบจะเชื่อมต่อกับรีจิสเตอร์หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นับพัลส์ เช่น สวิตช์กกหรือฮอลล์เอฟเฟกต์ เครื่องวัดกลีบมีขนาดตั้งแต่ 2 ถึง 24 นิ้ว และสามารถวัดการไหลได้ตั้งแต่ 8-10 GPM ถึง 18,000 GPM สำหรับเครื่องวัดขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม เครื่องวัดการไหลแบบดิสเพลสเมนต์เชิงบวกของเกียร์ bi-rotor หรือ Helix เช่น ALBRPD จาก SmartMeasurement มีความแม่นยำและช่วงการไหลที่ดีกว่าอย่างมาก