3.1 เครื่องมือวัดทางความร้อน | สรุปความรู้ ผชร. สามัญโรงงาน

ปริมาณความร้อนที่ใช้มักแสดงเป็นตันถ่านหิน ลิตรเชื้อเพลิง กิโลจูล บีทียูต่อชั่วโมง ซึ่งวัดตรง ๆ ไม่ได้ · แต่วัดทางอ้อมได้จากอุณหภูมิ · ความชื้น · ความดัน · อัตราการไหล แล้วคำนวณเป็นพลังงาน

อุณหภูมิ

ความชื้นสัมพัทธ์

ความเร็ว

อัตราการไหล

ความดัน

ความเป็นกรด-ด่าง (pH)

สภาพการนำไฟฟ้าของน้ำ

การเผาไหม้

กับดักไอน้ำ

ความร้อนวัดทางอ้อมจากอุณหภูมิ ความชื้น ความดัน และอัตราการไหล

ที่มา: ตำรา ผู้รับผิดชอบด้านพลังงาน (ผชร.) ตอน 3 หน้า 1-1–1-2 หัวข้อ 1.1

เครื่องมือวัดอุณหภูมิ

ลองตอบก่อนอ่าน

เตาเผาร้อนเกือบ 1,000 °C ลองเดาว่าเครื่องวัดอุณหภูมิแบบใดเหมาะที่สุด

เครื่องวัดอุณหภูมิ 4 ชนิด: เทอร์โมคัปเปิลพร้อมสาย หัววัด RTD (Resistance Temperature Detector) เทอร์โมมิเตอร์ไบเมทัลแบบหน้าปัด และเทอร์โมมิเตอร์หลอดแก้ว

สเกลเซลเซียส: น้ำเยือกแข็ง 0 °C เดือด 100 °C · ฟาเรนไฮต์: 32 °F และ 212 °F

หลอดแก้วของเหลวในหลอดขยายตัวตามอุณหภูมิ · ปรอทดีที่สุดในช่วงใช้งานทั่วไป แอลกอฮอล์พอใช้วัดเป็นจุด

ดิจิตอลพกพาได้ วัดได้ทั้งของแข็งและของเหลว ใช้แทนแบบหลอดแก้วมากขึ้นวัดเป็นจุด

เทอร์โมคัปเปิลโลหะ 2 ชนิดเชื่อมปลาย · ถูก ทน ติดตั้งง่าย ตอบสนองเร็ว ใช้กับอากาศ ก๊าซ น้ำ · แรงดันต่ำ งานแม่นยำอาจต้องใช้ Cold Junctionติดตั้งถาวรหรือพื้นที่จำกัด

RTDความต้านทานโลหะเปลี่ยนตามอุณหภูมิ · เป็นเชิงเส้น พิสัยกว้าง เสถียรที่อุณหภูมิสูง แม่นยำสูง · ราคาแพง ต้องมีไฟเลี้ยงงานแม่นยำ

เทอร์มิสเตอร์สารกึ่งตัวนำ · NTC (Negative Temperature Coefficient) ความต้านทานลดเมื่อร้อนขึ้น · PTC (Positive Temperature Coefficient) เพิ่มเมื่อร้อนขึ้นป้องกันกระแสเกิน · วัดอุณหภูมิในรถยนต์

แผ่รังสีRadiation Pyrometer ช่วงอุณหภูมิสูง 500–1,600 °C · วัดได้โดยตรง เร็ว พกพา · ราคาแพง ผิววัตถุทำให้คลาดเคลื่อนเตา หม้อไอน้ำ

อินฟราเรดกล้องแปลงรังสีอินฟราเรดเป็นภาพสี · ตรวจฉนวน ผนัง ผิวร้อน หม้อไอน้ำ เตา หาจุดร้อน · ราคาสูงใช้ในการตรวจวิเคราะห์โดยละเอียด

เทอร์มิสเตอร์ 3 แบบ (หัวลูกปัด แผ่นกลม หัวโลหะเกลียว) และเครื่องวัดอุณหภูมิแบบแผ่รังสีชนิดมือถือ

กล้องถ่ายภาพความร้อนแบบมือถือ จอแสดงภาพความร้อนของท่อ จุดร้อนสีแดงเหลืองที่ฉนวนเสียหาย

เทอร์โมคัปเปิล: ถูก ทน ติดตั้งง่าย ตอบสนองเร็ว แต่แรงดันต่ำ Radiation Pyrometer เหมาะกับอุณหภูมิสูง 500–1,600 °C

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 3 หน้า 1-2–1-9 หัวข้อ 1.2

วัดความชื้นสัมพัทธ์

วัดความชื้นคู่กับอุณหภูมิ แล้วคำนวณเอนทาลปี (ความร้อนในอากาศ) ใช้ประเมินระบบปรับอากาศและทำความเย็น · ความชื้นสัมพัทธ์ 60% ที่ 25 °C = มีไอน้ำ 60% ของไอน้ำอิ่มตัวที่ 25 °C

กระเปาะเปียก-กระเปาะแห้ง

เทอร์โมมิเตอร์ 2 แท่ง แท่งหนึ่งหุ้มผ้าชุบน้ำกลั่น · อากาศแห้งน้ำระเหยมาก อุณหภูมิต่างกันมาก · แม่นยำสูง แต่ต้องชุบน้ำกลั่นทุกครั้ง และใช้เวลานาน

อิเล็กทรอนิกส์

หัวเซนเซอร์แบบตัวเก็บประจุ หรือซิลิคอน · แม่นยำสูง พกพาสะดวก · มีเครื่องบันทึกความชื้นแบบต่อเนื่องและไม่ต่อเนื่อง

ความชื้น + อุณหภูมิ ⇒ คำนวณเอนทาลปีของอากาศ

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 3 หน้า 1-9–1-11 หัวข้อ 1.3

วัดความเร็วและอัตราการไหล

มิเตอร์วัดอัตราการไหล 4 แบบ: มิเตอร์น้ำมันแบบแทนที่ปริมาตร มาตรน้ำใบพัดช่องเดียว มาตรน้ำใบพัดหลายช่อง และมิเตอร์ก๊าซแบบไดอะแฟรม

เครื่องวัดอัตราไหลของท่อใหญ่ราคาสูงมาก ⇒ ใช้เครื่องวัดความเร็วแทนได้ · วัดที่ตำแหน่งที่การไหลไม่ปั่นป่วน · จุดที่ได้ความเร็วเฉลี่ยประมาณห่างผนัง 12% ของเส้นผ่านศูนย์กลาง แล้วคูณพื้นที่หน้าตัด · หรือวัดหลายจุดแล้วเฉลี่ย

ผลต่างความดันคอคอดในท่อ: Orifice (นิยมที่สุด) · Nozzle · Venturi Tube · คำนวณด้วยสมการเบอร์นูลลีและกฎทรงมวลของไหลทั่วไป

แทนที่ปริมาตรPositive Displacement นิยมที่สุด · ท่อ 6–80 mm · 80 mm³/h ถึง 24 m³/hน้ำ น้ำมัน แอลกอฮอล์

ใบพัดTurbine Meter แบบช่องรับน้ำช่องเดียว (Single-Jet) และหลายช่อง (Multi-Jet)มาตรวัดน้ำ

อัลตราโซนิกคลื่นความถี่เหนือเสียงสะท้อนอนุภาคในของเหลววัดภายนอกท่อ

โรตามิเตอร์ลูกลอยในกรวยแก้วเรียว ตำแหน่งลูกลอยบอกอัตราไหลอ่านค่าตรง

เครื่องวัดความเร็วลม 2 แบบ: แบบใบพัด (Vane) และแบบลวดร้อน (Hot-wire) ปลายก้านยืด

จุดวัดความเร็วเฉลี่ยในท่อ ห่างผนังประมาณ 12% ของเส้นผ่านศูนย์กลาง แบบผลต่างความดันที่นิยมที่สุดคือ Orifice

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 3 หน้า 1-11–1-16 หัวข้อ 1.4–1.5

มิเตอร์ก๊าซธรรมชาติ และการแปลงเป็นสภาวะมาตรฐาน

ลองตอบก่อนอ่าน

อ่านอัตราไหลก๊าซอัดได้ 1,000 ลูกบาศก์ฟุตต่อนาทีที่ความดันสูง ลองเดาว่าเมื่อแปลงเป็นสภาวะมาตรฐานจะเป็นอย่างไร

ไดอะแฟรมมิเตอร์แบบแทนที่ปริมาตร · ความดันไม่เกิน 100 psig และอัตราไหลสูงสุดไม่เกิน 850 ลูกบาศก์ฟุตมาตรฐานต่อชั่วโมง

เทอร์ไบน์มิเตอร์ความดันสูงกว่า 100 psig · อัตราไหลสูงกว่า 50,000 ลูกบาศก์ฟุตมาตรฐานต่อชั่วโมง

มิเตอร์รุ่นใหม่แม่นยำ 1% ของค่าที่อ่าน · สภาวะมาตรฐาน = 14.7 psi และ 60 °F · มิเตอร์ที่อ่านได้เฉพาะสภาวะจริง แปลงด้วย Qs = Qa × (Pa ÷ Ps) × (Ts ÷ Ta) (ความดันสัมบูรณ์ · อุณหภูมิ R = °F + 459.67)

ตัวอย่างคำนวณทีละขั้น · ตัวอย่างที่ 1 ในตำรา

มิเตอร์อ่านได้ 1,000 ACFM (Actual Cubic Feet per Minute) ที่ความดันเกจ 87 psi อุณหภูมิ 95 °F

ความดันสัมบูรณ์ = 87 + 14.7 = 101.7 psi
อุณหภูมิ = 95 + 459.67 = 554.67 R · มาตรฐาน 60 + 459.67 = 519.67 R
Qs = 1,000 × (101.7 ÷ 14.7) × (519.67 ÷ 554.67) = 6,481 SCFM (Standard Cubic Feet per Minute)

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 3 หน้า 1-15

สภาวะมาตรฐานของก๊าซ: 14.7 psi และ 60 °F

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 3 หน้า 1-14–1-15 หัวข้อ 1.5.4

ความดัน น้ำ และการเผาไหม้

เกจวัดความดัน 3 แบบผ่าหน้าปัด: บูร์ดอง ไดอะแฟรม เบลโลว์ และทรานสดิวเซอร์ความดัน

ความดันเกจวัดความดัน (บูร์ดอง · ไดอะแฟรม · เบลโลว์) นิยมที่สุด โครงสร้างง่าย ราคาถูก · ทรานสดิวเซอร์ความดัน คลาดเคลื่อนปกติ 0.01% อายุหลายสิบปีหาการรั่วในระบบอากาศอัดและไอน้ำ

pHค่า 1–14 · น้ำที่ดีเป็นกลาง ใกล้ 7 · องค์การอนามัยโลกให้แหล่งน้ำดิบผลิตประปามี pH 5–9pH Meter

การนำไฟฟ้าช่วงวัด 0–1,990 µS/cm · ประมาณสารที่ละลายในน้ำ: TDS (ppm) = การนำไฟฟ้า (µS/cm) × 0.7Conductivity Meter (ตั้งค่าด้วยสารละลายมาตรฐาน)

การเผาไหม้วัด O₂ CO หรือ CO₂ และอุณหภูมิก๊าซไอเสีย ⇒ คำนวณการสูญเสียทางปล่องและประสิทธิภาพการเผาไหม้Flue Gas Analyzer

กับดักไอน้ำตรวจประสิทธิภาพกับดักไอน้ำ ป้องกันค้อนน้ำ ลดต้นทุนและพลังงานเครื่องมือวัดกับดักไอน้ำ

เครื่องวัด pH และเครื่องวัดค่าการนำไฟฟ้าแบบมือถือ หัววัดจุ่มในบีกเกอร์น้ำ

เครื่องตรวจกับดักไอน้ำแบบอัลตราโซนิก ตัวเครื่อง หูฟัง และหัวแตะก้านยาวแตะตัวกับดักไอน้ำ

TDS (ppm) = การนำไฟฟ้า (µS/cm) × 0.7 วัด O₂/CO₂ และอุณหภูมิไอเสีย ⇒ การสูญเสียทางปล่อง

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 3 หน้า 1-16–1-19 หัวข้อ 1.6–1.10

ความถูกต้องของค่าที่วัด และการเลือกเครื่องมือ

ความคลาดเคลื่อน = ค่าที่วัดได้ − ค่าที่แท้จริง (ค่าแท้จริงไม่มีใครรู้ ⇒ วัดหลายครั้งแล้วเฉลี่ย) · ความเที่ยงตรง = ช่วงความคลาดเคลื่อนสูงสุดที่ยอมให้ตามข้อกำหนดของรุ่น · ความไม่แน่นอน = ค่าคาดการณ์ว่าค่าแท้จริงอยู่ในช่วงใด

สาเหตุ 3 อย่าง

หลักการและวิธีวัด · เครื่องมือวัด · สภาพแวดล้อมขณะวัด (อุณหภูมิ ความชื้น การสั่น แรงดันไฟฟ้า)

ประเภท 3 อย่าง

จากระบบ เอนเอียง รู้สาเหตุชดเชยได้ · โดยบังเอิญ แจกแจงปกติ วัดด้วยค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน · ความผิดพลาด จากความพลั้งเผลอของผู้วัด

น่าเชื่อถือ·ราคา·ความถี่ใช้งาน·ค่าบำรุงรักษา (สอบเทียบ)·ย่านวัด·พกพาสะดวก

ความคลาดเคลื่อนจากระบบ รู้สาเหตุแล้วชดเชยได้ เลือกเครื่องมือ 6 ปัจจัย: น่าเชื่อถือ ราคา ความถี่ ค่าบำรุงรักษา ย่านวัด พกพา

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 3 หน้า 1-19–1-21 หัวข้อ 1.11

เก็บข้อมูลอย่างไรให้ใช้ได้

1ใบเสร็จค่าพลังงานรายเดือนบางประเภทละเอียดไม่พอ

2เจ้าหน้าที่จดเองค่าใช้จ่ายต่ำ แม่นยำน้อย

3เจ้าหน้าที่ + เครื่องบันทึกข้อมูลแม่นยำขึ้น ถ่ายข้อมูลเข้าคอมพิวเตอร์ได้

4อัตโนมัติทั้งหมดถี่ขึ้น ผิดพลาดน้อย แต่ติดตั้งแพง

เก็บมากเกินไปค่าใช้จ่ายสูง น้อยเกินไปวิเคราะห์ไม่ครอบคลุม · ค่าใช้จ่ายเก็บข้อมูลต้องไม่สูงกว่ามูลค่าพลังงานที่ประหยัดได้ · ตรวจวัดตั้งแต่แหล่งผลิต เส้นทาง ถึงจุดใช้ แยกตามกระบวนการหรือเครื่องจักร · ทำกราฟดูแนวโน้ม · เทียบการใช้พลังงานต่อหน่วยผลผลิต (ไฟฟ้าแปลงเป็นพลังงานปฐมภูมิก่อนรวมกับความร้อน)

ค่าใช้จ่ายในการเก็บข้อมูลต้องไม่สูงกว่ามูลค่าพลังงานที่ประหยัดได้

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 3 หน้า 1-22–1-23 หัวข้อ 1.12–1.13

★

ตัวเลขที่ต้องจำในหัวข้อนี้

0 · 100 °C= 32 · 212 °F (น้ำเยือกแข็ง · เดือด)

500–1,600 °Cช่วงของ Radiation Pyrometer

12%ระยะจากผนังถึงจุดความเร็วเฉลี่ย (ของเส้นผ่านศูนย์กลาง)

14.7 psi · 60 °Fสภาวะมาตรฐานของก๊าซ

100 psigเกณฑ์เลือกไดอะแฟรม/เทอร์ไบน์มิเตอร์

× 0.7TDS (ppm) จากการนำไฟฟ้า (µS/cm)

pH 7 · 5–9เป็นกลาง · แหล่งน้ำดิบตามองค์การอนามัยโลก

1%ความแม่นยำมิเตอร์ก๊าซรุ่นใหม่

6 ปัจจัยเลือกเครื่องมือวัด

ที่มา: คู่มือผู้รับผิดชอบด้านพลังงานสามัญ (โรงงาน) พ.ศ. 2567 (พพ.) ตอนที่ 3 การจัดการพลังงานความร้อน บทที่ 1 · หน้า 1-1 ถึง 1-26 (หน้าไฟล์ 9–34)

หัวข้อก่อนหน้า3.5 การอนุรักษ์พลังงานสำหรับระบบปรับอากาศ หัวข้อถัดไป 3.2 การอนุรักษ์พลังงานสำหรับระบบไอน้ำ

3.1เครื่องมือวัดทางความร้อน

วัดพลังงานความร้อนทางอ้อม ด้วยเครื่องมือ 9 กลุ่ม