แนวคิดการออกแบบระบบตรวจสอบให้คำรับรอง
มาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรม (Diaphragm Gas Meter) 1/2
สำนักงานกลางชั่งตวงวัดเป็นหน่วยงานเดียวในประเทศไทยที่รับผิดชอบงานด้านชั่งตวงวัดว่าด้วยกฎหมาย (Legal Metrology) ของประเทศไทยในการกำกับดูแลเครื่องชั่งตวงวัดที่ใช้ในการซื้อขาย แลกเปลี่ยน คำนวณค่าตอบแทน ค่าภาษีอากร และค่าธรรมเนียมสำหรับสินค้าและบริการภายใต้การกำกับและบังคับใช้พระราชบัญญัติมาตราชั่งตวงวัด พ.ศ. 2542 และแก้ไขเพิ่มเติม
มาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรม (Diaphragm Gas Meter)เป็นเครื่องชั่งตวงวัดชนิดหนึ่งที่มีใช้ทั้งในภาคอุตสาหกรรมปิโตรเลียม, ภาคธุรกิจเชิงพาณิชย์และภาคครัวเรือน โดยเฉพาะภาคครัวเรือนอาจจะไม่ค่อยพบมากนักเหมือนกับต่างประเทศทางซีกตะวันตกเพราะเราอยู่ในประเทศเขตร้อนชื้นไม่ต้องใช้เครื่องทำความร้อน มาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรมเป็นเครื่องชั่งตวงวัดที่อยู่ภายใต้การกำกับดูแลและต้องได้รับการตรวจสอบให้คำรับรองโดยสำนักงานกลางชั่งตวงวัดซึ่งตลอดระยะเวลาที่ผ่านมานั้นสำนักงานกลางชั่งตวงวัดยังไม่สามารถทำการตรวจสอบให้คำรับรองมาตรวัดฯดังกล่าวได้เลยถึงแม้มีกฎกระทรวงฯซึ่งออกภายใต้พระราชบัญญัติมาตรา ชั่งตวงวัด พ.ศ. 2542 บังคับใช้มาตั้งแต่ พ.ศ. 2546 ก็ตาม และแม้ได้มีการเปลี่ยนแปลงปรับปรุงยกเลิกกฎกระทรวงฯดังกล่าวไปแล้วโดยได้ปรับปรุงเปลี่ยนเป็นประกาศกระทรวงพาณิชย์ เรื่อง กำหนดชนิด และลักษณะของมาตรวัดก๊าซที่มีสถานะเป็นไอ รายละเอียดของวัสดุที่ใช้ผลิต อัตราเผื่อเหลือเผื่อขาด และอายุคำรับรอง ลงวันที่ 2 ตุลาคม พ.ศ. 2562 ตาม แล้วก็ตามพระราชบัญญัติมาตราชั่งตวงวัด พ.ศ. 2542 และที่แก้ไขเพิ่มเติมซึ่งได้ปรับระดับความเข้มข้นจากกฎกระทรวงฯเป็นประกาศกระทรวงฯแต่ต้องผ่านคณะกรรมการชั่งตวงวัด ภายใต้เงื่อนไขที่เป็นเนื้อหาสาระเฉพาะเรื่องทางเทคนิคทั้งนี้เพื่อให้สามารถปรับเปลี่ยนได้คล่องตัว (แต่เอาเข้าจริงๆ ก็มีปัญหาเหมือนเดิมแหละครับนั้นคือปัญหาทรัพยากรมนุษย์และงบประมาณ) นั้นหมายถึงจนกระทั่งวันนี้ที่เขียนบทความนี้สำนักงานกลางชั่งตวงวัดก็ยังไม่มีขีดความสามารถทำการตรวจสอบให้คำรับรองมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรม (Diaphragm Gas Meter) ได้ ด้วยเหตุนี้จึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องจัดสร้างระบบตรวจสอบให้คำรับรองมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรมเพื่อให้สำนักงานกลางชั่งตวงวัดมีขีดความสามารถในการปฏิบัติงานกำกับดูแลเครื่องชั่งตวงวัดภายใต้การกำกับและบังคับใช้กฎหมายตามพระราชบัญญัติมาตราชั่งตวงวัด พ.ศ. 2542 ได้และด้วยความน่าเชื่อถือ ในขณะเดียวกันยังเป็นฐานรองรับก้าวย่างต่อไปในการเข้าไปกับกับดูแลเครื่องชั่งตวงวัดชนิดมาตรวัดของไหลที่มีสถานะก๊าซที่มีอัตราการไหลและความดันสูงขึ้นต่อไป ซึ่งเป็นภาระและหน้าที่ของสำนักงานกลางชั่งตวงวัดต่อไป แม้ได้ขอตั้งงบประมาณมาไม่น้อยกว่า 3 ปีงบประมาณแล้วก็ตามทั้งนี้อาจเป็นเพราะระบบการตรวจสอบฯมีราคาค่อนข้างสูงและงบประมาณของประเทศชาติมีอยู่จำกัดก็ต้องรอกันต่อไป....... แต่ก็เพื่อแสดงให้เห็นว่า เราคิด เราเฝ้า เราใส่ใจ..... จึงตัดสินใจเขียนบทความทิ้งไว้หากมีโอกาศสามารถขยายขอบเขตงานชั่งตวงวัดตามข้อกำหนดของกฎหมายให้สามารถรักษาผลประโยชน์ของประชาชนและและราชอาณาจักรไทยได้ต่อไป เพราะประเทศไทยและประเทศสมาชิกอาเซียนเรายังมีสาธารณูประโภคด้านชั่งตวงวัดตามข้อกำหนดของกฎหมาย (Legal Metrology Infrastructures) รวมกันแล้วยังน้อยมากเมื่อเทียบกับกลุ่มประเทศที่พัฒนาแล้ว การร่วมกันแบ่งกันใช้ระหว่างภูมิภาคอาเซียนจึงยาก การเพิ่มขีดความสามารถตนเองให้พึ่งพาตนเองจึงต้องรีบดำเนินการ
กลุ่มเป้าหมาย มาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรม (Diaphragm Gas Meter)
มาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรม (Diaphragm Gas Meter; DGM) เป็นมาตรวัดที่มีใช้ในเชิงพาณิชย์เพื่อใช้วัดปริมาตรการซื้อขายก๊าซหุงต้ม (Liquefied Petroleum Gas) มีชื่อทางการว่า ก๊าซปิโตรเลียมเหลว หรือก๊าซ LPG เช่น โรงงาน, โรงพยาบาล, ที่พักอาศัยอาคารชุด, ร้านอาหารประเภท Fast Food ตามห้างสรรพสินค้าหรือพวกโมเดิร์นเทรด เช่น Makro, Lotus, Big C เป็นต้น ตัวในกรณีที่อาจเห็นจนคุ้นชินก็พวกร้านอาหาร Fast Food นั้นโดยทั่วไปเจ้าของพื้นที่ เช่นในห้างสรรพสินค้าขนาดใหญ่ๆจะให้ผู้ประกอบการรายย่อยเช่าพื้นที่ โดยผู้เช่าพื้นที่ขายอาหารต้องซื้อน้ำ ซื้อไฟฟ้า และก๊าซหุงต้มกับเจ้าของสถานที่ แล้วเค้าใช้เครื่องมืออะไรในการตีมูลค่าสินค้า และพลังงานดังกล่าวละครับ คำตอบคือ “เครื่องชั่งตวงวัด” ทั้งนั้นแหละครับ ถ้าซื้อ “น้ำ” ก็เป็นมาตรวัดปริมาตรน้ำอันนี้ชั่งตวงวัดเราตรวจรับรองได้ ถ้าซื้อพลังงาน “ไฟฟ้า”ก็ต้องใช้มาตรวัดไฟฟ้า อันนี้เราไม่มีขีดความสามารถตรวจรับรองฯได้และไม่ได้กำหนดเป็นเครื่องวัดตามพระราชบัญญัติมาตราชั่งตวงวัด พ.ศ. 2542 และที่แก้ไขเพิ่มเติม พูดให้ง่ายๆ ก็คือไม่มีกฎหมายรองรับต้องทำการขยายขอบเขตงานต่อไปเพราะมาตรวัดไฟฟ้าอยู่ภายใต้งานชั่งตวงวัดตามข้อกำหนดของกฎหมาย (Legal Metrology) ของโลกที่เจริญแล้วแต่เราก็ต้องเตรียมการดีๆ เช่น รับสมัครข้าราชการที่จบทางด้านวิศวกรรมไฟฟ้ากำลัง เป็นต้น แต่ถ้ายังรับสมัครข้าราชการใหม่ไม่มีทิศทางแน่นอนและไม่โปร่งใส่ ความเสื่อมโทรมขององค์กรก็จะตามมา....เศร้าใจ มาตรวัดตัวสุดท้ายในร้านอาหารประเภท Fast Food ที่ใช้วัดการซื้อ “ก๊าซ LPG” ก็คือมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรม อันนี้ถูกกำหนดให้เป็นเครื่องวัดตามพระราชบัญญัติมาตราชั่งตวงวัด พ.ศ. 2542 และที่แก้ไขเพิ่มเติมแต่ชั่งตวงวัดไม่มีขีดความสามารถดำเนินการตรวจสอบให้คำรับรองได้ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ในบทความนี้จึงเขียนเพื่อบันทึกข้อมูลไว้เพื่อในอนาคตหากต้องการขยายเมื่อมีงบประมาณเพียงพอก็จะสามารถดำเนินการได้ถือเสียว่าเป็นความรู้สะสมเพื่อต่อยอดต่อไปในอนาคต หากภาคเอกชนสนใจก็ขออนุโมทนา...ด้วย (แก่วัดเชียวทั้งที่นานแสนนานจะได้เข้าวัด ไม่เหมือนตอนเด็ก..กิน นอน วัด) ถือว่าช่วยพัฒนา “Legal Metrology Infrastructures” ของราชอาณาจักรไทย
รูปที่ 1 มาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรม (Diaphragm Gas Meter) ที่เห็นอยู่ทั่วไป
จากที่ได้รวบรวมข้อมูลการนำเข้ามาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรม (Diaphragm Gas Meter) ต่อไปนี้ขอเรียกว่า “DGM” จำนวนการนำเข้า DGM (พิกัดศุลกากร 9028.10.90 ) ต่อปีตกอยู่ประมาณ 2,000 – 6,000 เครื่องต่อปี ถ้าข้อมูลของการสั่งปล่อยเครื่องชั่งตวงวัดคลาดเคลื่อนท่านก็ไปหาในเวปไซด์ของกรมศุลกากรโดยใช้พิกัดศุลกากรที่ให้ไว้คือ “9028.10.90” ก็แล้วกัน เพราะผมใช้ฐานข้อมูลของชั่งตวงวัดพบเหลือการนำเข้าเพียงหลักร้อย ผมก็งงง...........เอาแบบหยาบๆ ก็ประมาณ 3,500 เครื่องต่อปี ประเมินอายุการใช้งานของเครื่อง DGM ให้ 5 ปี ก็ต้องซื้อเครื่องทดแทนนั้นหมายถึงต้องมีเครื่องสะสมประมาณ 3,500 x 5 = 17,500 เครื่อง พิกัดกำลังของ DGM ประเมินไว้อยู่ 2 กลุ่มคือ
· ใช้ซื้อขายก๊าซ LPG ประมาณ 3 - 5 กก x 365 วัน = 1,825 กก.ต่อเครื่องต่อปี และ
· ใช้ซื้อขายก๊าซ LPG ประมาณ 5 - 10 กก x 365 วัน = 3,650 กก.ต่อเครื่องต่อปี
หากมีเครื่องอยู่ในการใช้งานประมาณ 17,500 เครื่อง เพราะฉะนั้นปริมาณซื้อขายก๊าซ LPG ต่อปี 1,825 กก. - 3,650 กก. ต่อเครื่องต่อปี x 17,500 เครื่อง จะมีน้ำหนักก๊าซ LPG ประมาณ= 31,937,500 – 63,875,000 kg/ปี หากราคาก๊าซ LPG ประมาณ 25 บาท/kg นั้นหมายถึงมูลค่าการซื้อขายก๊าซ LPG ผ่าน DGM ประมาณการอยู่ที่
31,937,500 – 63,875,000 kg/ปี x 25 บาท/kg = 798,437,500 – 1,596,875,000 บาท/ปี
มูลค่าจิบๆ เล็กๆน้อยๆเองครับแค่เครื่องชั่งตวงวัดชนิดเดียวเองคือ DGM งานชั่งตวงวัดมันดูแลมูลค่าการซื้อขายสินค้าและบริการของชาติและเล็กน้อยๆ เอาแค่มูลค่าจำนำข้าวเปลือกก็ 1/3 ของงบประมาณประจำปีของประเทศชาติแล้วครับ ก็ใช้เครื่องชั่งบรรทุกรถยนต์และเครื่องวัดความชื้นข้าวเปลือก ถ้าพ่อค้าข้าวและโรงสีข้าวหากอ่านบทความนี้สงสัยตาเริ่มเขียวแล้วล่ะสิ ก็ขอให้ระลึกไว้เสมอน่ะครับ “งานชั่งตวงวัดตามข้อกำหนดของกฎหมายชาติใดอ่อนแอ สังคม เศรษฐกิจและความมั่นคงของชาตินั้นอ่อนแอตาม” เพราะผมดูจากประวัติศาสตร์ชาติจีนครับ งานชั่งตวงวัดเป็น 1 งานหลักที่จักรพรรดิจิ้นซีฮ่องเต้ใช้วางรากฐานการรวมชาติรวมก๊กของจีน ซึ่งงานหลักด้านอื่นๆ เช่น ระบบเงินตรา ระบบอักษรจีน กฎหมาย เป็นต้น
จากข้อมูลที่ได้ค้นแบบคร่าวๆ พบว่าในปัจจุบันราคาเครื่องวัด DGM จะมีราคาลดลงอยู่ที่ราคาประมาณ 6,000 – 9,000 บาทต่อเครื่องดังนั้นเราประมาณมูลค่าราคาเครื่องชั่งตวงวัด DGM จะอยู่ที่ 6,000 – 9,000 บาทต่อเครื่อง x 17,500 เครื่อง = 105,000,000 – 157,500,000 บาท ก็ถือว่ามูลค่าสูงมากเช่นกัน
หากมองตัวสินค้าก๊าซ LPG ซึ่งถูกนำไปใช้กับภาคขนส่ง หรือเป็นพลังงานทางเลือกเราจะพบว่าปริมาณการซื้อขายก๊าซ LPG เติมรถยนต์อยู่ที่ 50,000 – 60,000 ล้านบาทต่อปี ซึ่งมีการซื้อขายผ่านเครื่องชั่งตวงวัด ชนิดมาตรวัดปริมาตรของเหลวหรือที่มีนิคแนมว่า ตู้จ่ายแก๊ส LPG ตามสถานีบริการ ด้วยเช่นกัน
มองมูลค่าเงิน มูลค่าความสงบสุขความเป็นธรรมในสังคม มูลค่าประสิทธิภาพการซื้อขายของตลาดของราชอาณาจักรไทยแล้ว คุณ...ไม่ใจอ่อนดูแลงานด้านชั่งตวงวัดให้ดีบ้างหรือครับ.....เจ้านาย (ประชาชนชาวไทย)........
รูปที่ 2 การแบ่งชนิดของมาตรวัดก๊าซที่มีสถานะเป็นไอ ตามประกาศกระทรวงพาณิชย์ฯ พ.ศ. 2562
รูปที่ 3 การแบ่งชนิดของมาตรวัดตามหลักการทำงาน บนหลักการอัตราการไหลกับปริมาตรของไหลที่วัด
รูปที่ 4 มาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรม, มาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบลูกสูบโรทารี และมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบเทอร์ไบน์
จากรูปที่ 2 เราจะเห็นได้ว่าจะมีมาตรวัดก๊าซที่มีสถานะเป็นไอ 3 ชนิด หากมองในทางเทคนิคเพื่อจะแบ่งแยกประเภทด้วยเกณฑ์ของอัตราการไหลของก๊าซและความดันของก๊าซที่มาตรวัดฯ เกี่ยวข้องเราจะได้ 3 กลุ่ม (ดูรูปที่ 3 และรูปที่ 4) คือ กลุ่มที่ 1 Low Flow + Low Pressure ซึ่งคือมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรม กลุ่มที่ 2 Medium Flow + Medium Pressure ซึ่งคือมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบลูกสูบโรทารี และกลุ่มที่ 3 High Flow + High Pressure ซึ่งคือมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบเทอร์ไบน์ แน่ละเทคโนโลยีเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาแต่ในนาทีนี้เพื่ออธิบายก็ขอแบ่งประเภทจัดกลุ่มให้พอเห็นภาพรางๆ เพื่อให้ทำงานเดินหน้าต่อไปได้ การที่เราพยายามผลักดันเพื่อของบประมาณจัดทำ “ระบบตรวจสอบให้คำรับรองมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรม จำนวน 1 ระบบ” ซึ่งมีวงเงินประมาณ 20 – 25 ล้านบาทเพื่อเป็นการค่อยๆก้าวย่าง สะสมความรู้ สร้างคนเพราะเป็นงานการวัดปริมาตร “ก๊าซ” ซึ่งเป็นของใหม่และต้องมีและใช้ความรู้ความเข้าใจต่างจากการวัดของไหลพวกที่เป็น “ของเหลว” ความซับซ้อนการทำงาน ระบบเครื่องมืออุปกรณ์ การคำนวณผลการตรวจสอบให้คำรับรองมีความยากง่ายสูงมากกว่าเมื่อเทียบกับของเหลว และ ฯลฯ การเริ่มต้นด้วย DGM ซึ่งเป็นมาตรวัดก๊าซที่มีสถานะเป็นไอที่ใช้งานที่สภาวะ Low Flow + Low Pressure จึงถือว่าเป็นย่างก้าวแรกที่ตัดสินใจแล้วว่าสำคัญและจำเป็น เพื่อขยับต่อไปยัง มาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบลูกสูบโรทารี และมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบเทอร์ไบน์ เพื่อให้งานชั่งตวงวัดมีขีดความสามารถเข้าไปกำกับดูแลห่วงโซ่การดำเนินธุรกิจทางด้านพลังงานโดยเฉพาะที่เป็นก๊าซ ดังในรูปที่ 5
รูปที่ 5 ตัวอย่างห่วงโซ่การดำเนินธุรกิจด้านพลังงานที่ใช้ก๊าซของไต้หวัน
รูปที่ 6 พิสัยอัตราการไหลของมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรม
จากรูปที่ 6 เป็นการกำหนดช่วง Turndown Ratio ของมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรมโดยอ้างอิงจาก OIML R 31 Diaphragm gas meters: 1995 ซึ่งยอมรับว่าเป็นมาตรฐานที่ค่อนข้างเก่า แต่ก็พอถือว่ายังใช้ได้อยู่เนื่องจากเทคโนโลยีของ DGM เปลี่ยนไม่มากนักและเนื้อหาสาระในประกาศกระทรวงพาณิชย์ฯ ปี พ.ศ. 2562 ยังมีเนื้อหาสาระค่อนข้างคงเดิมเมื่อเทียบกับกฎกระทรวงฉบับเทคนิค พ.ศ. 2546 (เดิม) ถึงแม้ OIML จะให้ OIML R31; 1995 หมดสภาพไปแล้วไปใช้ OIML R137 Gas meters; Edition 2012 ทดแทน (Superseded by OIML R137) แล้วก็ตามที แต่วงการอุตสาหกรรมยังคุ้นชินกับระบบเรียกขานเดิมของ DGM อีกทั้งงานแค่นี้เรายังไปไม่ถึงไหนเลย ดังนั้นต้อง “เดินทีละก้าว กินข้าวทีละคำ” จากรูปที่ 6 เราจึงพอประมาณภาพรวมกลุ่มเป้าหมายที่ต้องการกำกับดูแลจะอยู่ใน 3 ย่านช่วงอัตราการไหล คือ
· Qmax ช่วงระหว่าง 1 - 6 m3/h เป็นกลุ่ม “Home Used” ที่อยู่อาศัย
· Qmax ช่วงระหว่าง 4 - 25 m3/h เป็นกลุ่ม “Commercial Used” เชิงพาณิชย์
· Qmax ช่วงระหว่าง 40 – 1,000 m3/h เป็นกลุ่ม “Industrial Used” เชิงอุตสาหกรรม
ซึ่งส่วนใหญ่จะมี Turndown Ratio อยุ๋ที่ 1:160
สำหรับการทำงานของมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรมนั้น จะมีตัวไดอะแฟรมซึ่งทำจากวัสดุที่มีความยืดหยุ่น สามารถทนแรงดันที่ไม่สูงมากนักอีกทั้งต้องไม่ทำปฏิกิริยากับตัวก๊าซ LPG เช่นทำจากผ้าโพลีเอสเตอร์เคลือบด้วยยางสังเคราะห์ไนไตรด์ โดยทั่วไปจะมีตัวไดอะแฟรมจำนวน 2 ตัวทำหน้าที่เป็นส่วนวัดปริมาตรก๊าซสลับกันไปมาโดยทำงานร่วมกันและสอดคล้องกันกับการสลับปิด-เปิดของวาล์วทางเข้าไดอะแฟรมทั้ง 2 ตัวโดยใช้ความดันของตัวก๊าซเองซึ่งมีความดันไม่สูงในการขับเคลื่อนให้ส่วนวัดปริมาตรก๊าซที่เป็นตัวไดอะแฟรมซึ่งคล้ายกับกล่องหีบเพลงเคลื่อนที่ฟองตัวยุบตัวสลับกัน โดยมีค่าปริมาตรก๊าซรวมคงที่ต่อรอบการพองตัวและยุบตัวไดอะแฟรมทั้ง 2 ตัว เช่น 1.2 dm3/rev เป็นต้น ก็ค่อยๆดูค่อยๆอ่านดังในรูปที่ 7
เมื่อพิจารณากราฟสมรรถนะของมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรม (ดูรูปที่ 8) ซึ่งเป็นกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลกับอัตราเผื่อเหลือเผื่อขาด หรือผลผิด เราจะพบว่าตัวกราฟสมมรถนะของ DGM มีลักษณะคล้ายกับกราฟสมรรถของมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบเทอร์ไบน์ ซึ่งในประกาศกระทรวงพาณิชย์ฯ DGM พ.ศ. 2562 จึงกำหนดให้ DGM มีอัตราเผื่อเหลือเผื่อขาด (Maximum Permissible Error; MPE) ดังในรูปที่ 9
เมื่อกำหนดช่วงหรือกลุ่มเป้าหมายด้วยในฐานะชั่งตวงวัดเป็นหน่วยงานของรัฐ เราไม่มีงบประมาณมากนักแต่ในขณะเดียวกันเรามั่นใจว่าภาคอุตสาหกรรมมีบุคคลากรที่มีคุณภาพสูงกว่าภาครัฐและมั่นใจว่าสามารถรักษาคุ้มครองผลประโยชน์ของตนเองได้ ดังนั้นถ้าเราจะต้องจัดทำหรือสร้าง “ระบบตรวจสอบให้คำรับรองมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรม” จึงกำหนดกรอบไว้สูงสุดที่อัตราการไหล 40 m3/h นั้นจึงเป็นที่มาของการกำหนดขอบเขตงานว่าจัดสร้างระบบตรวจสอบให้คำรับรองมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรมให้สามารถตรวจสอบ (Inspection) และตรวจสอบให้คำรับรอง (Verification) มาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรมด้วยพิกัดอัตราการไหลกำลังสูงสุด (Qmax) ต่อขอบเขตอัตราการไหลต่ำสุด (Upper limit of Qmin) หน่วย m3/h (ตามมาตรฐานของ OIML ) ดังตารางที่ 1
รูปที่ 7 หลักการทำงานโดยทั่วไปของมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรม
|
อัตราการไหลสูงสุด (Qmax)
(m3/h)
|
ขอบเขตอัตราการไหลต่ำสุด (Upper limit of Qmin)
(m3/h)
|
กลุ่มเป้าหมาย
มาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรม
|
|
1
|
0.016
|
ใช้ในครัวเรือน ร้านค้าขนาดเล็กทั่วไป (Domestic Used)
: 0.016 – 10 m3/h
|
|
1.6
|
0.016
|
|
2.5
|
0.016
|
|
4
|
0.025
|
|
6
|
0.040
|
|
10
|
0.060
|
|
16
|
0.100
|
ใช้ในทางการค้า ร้านค้าขนาดใหญ่ โรงแรม เป็นต้น (Commercial Used)
: 0.100 – 40 m3/h
|
|
25
|
0.160
|
|
40
|
0.250
|
ตารางที่ 1 ขอบเขตงานจัดสร้างระบบตรวจสอบให้คำรับรองมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรม (Diaphragm Gas Meter)
รูปที่ 8 กราฟสมรรถนะโดยทั่วไป (Diaphragm Meter Accuracy) ของมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรม
รูปที่ 9 อัตราเผื่อเหลือเผื่อขาด (Maximum Permissible Error; MPE) ของ DGM ตามประกาศกระทรวงฯ
ระบบแบบมาตรา และการสอบย้อนกลับได้ (Traceability)
จากข้อมูลที่ได้ศึกษาพบว่า แบบมาตราและการสอบย้อนกลับได้ของแบบมาตรานั้นเริ่มต้นจาก “แบบมาตราชั้นหนึ่ง” (ดูรูปที่ 10) กำหนดให้เป็น “Bell Prover” ซึ่งเก็บไว้ที่สถาบันมาตรแห่งชาติของประเทศ ซึ่งถึงว่าเป็นปริมาตรคงที่ภายในปริมาตรทรงกระบอกโดยมีโดมอยู่ด้านปลาย แต่การจะบอกว่าปริมาตรมีค่าเท่าใดนั้นตัวปริมาตรทรงกระบอกโดยมีโดมอยู่ด้านปลายต้องมีการเคลื่อนที่ และตัวกลางที่ใช้บอกปริมาตรจะต้องเป้นอากาศที่ควบคุมทั้ง อุณหภูมิ ความชื้นสัมพันธ์ และความดันอากาศ การเคลื่อนที่ในแนวดิ่งของตัวปริมาตรฯ เป็นต้น สิ่งเหล่านี้ล้วนมีผลต่อค่าความไม่แน่นอนการวัด (ดูรูปที่ 11) จากนั้นทำการถ่ายแบบมาตรามายัง “แบบมาตราชั้นสอง” คือในรูปที่ 10 คือ “Master Bell Prover”
จากนั้นทำการถ่ายแบบมาตราจาก“แบบมาตราชั้นสอง” ซึ่งคือ “Master Bell Prover” ด้วยตัวกลางที่เรียกว่า “Transfer Meter” ไปยัง “แบบมาตราชั้นสาม” ซึ่งถือเป็นแบบมาตราระดับใช้ทำงานเพื่อการตรวจสอบให้คำรับรอง DGM ก่อนถูกโยนเข้าสู่ระบบเศรษฐกิจและสังคมของประเทศต่อไป ในที่นี่เราจะเห็นได้ว่าแบบมาตราชั้นสามนั้น สามารถเลือกได้เป็นทั้ง
1. Bell Prover (ดูรูปที่ 12)
2. Sonic Nozzles (ดูรูปที่ 14) หรือ
3. Reference Meter หรือ Master Meter สามารถเป็นได้ทั้งแบบ Wet Gas หรือแบบ Rotary Meter เป็นต้น (ดูรูปที่ 15)
รูปที่ 10 การสอบย้อนกลับได้ของแบบมาตราที่ใช้ตรวจสอบให้คำรับรอง DGM (Canada)
รูปที่ 11 การสอบย้อนกลับได้ของแบบมาตราที่ใช้ตรวจสอบให้คำรับรอง DGM (PTB)
รูปที่ 12 แบบมาตรา Bell Prover
รูปที่ 13 ตรวจสอบให้คำรับรอง/สอบเทียบ DGM เทียบกับแบบมาตรา Bell Prover
รูปที่ 14 แบบมาตราชุด Sonic Nozzles (อยู่ทางซ้ายมือของภาพถัดจากหน้าแปลน)
รูปที่ 15 แบบมาตรา Reference Meter หรือ Master Meter แบบ “Wet Gas”
การตัดสินใจเลือกระบบแบบมาตราและการสอบย้อนกลับได้
เมื่อพิจารณาถึง
1. ปริมาณงานตรวจสอบให้คำรับรอง DGM อยู่ที่จำนวนประมาณการ 6,000 – 10,000 เครื่องต่อปี พิจารณาทั้งเครื่องใหม่และครบรอบอายุการใช้งาน 2 ปีรวมถึงเครื่องที่ได้รับการซ่อมแซมในแต่ละปี
2. หลักการทำงานของแบบมาตราชั้นสาม (Working Standard) ซึ่งต้องถูกใช้เพื่อเป็นแบบมาตราเทียบกับ DGM ในการตรวจสอบให้คำรับรองหรือทดสอบเครื่องเมื่อเกิดความสงสัยหรือมีการโต้แย้งระหว่างผู้มีส่วนได้เสีย แบบมาตราชั้นสามต้องทนทานและมีความเที่ยงอยู่ในระดับที่ดีกว่า หรือเท่ากับ 1/3 ของอัตราเผื่อเหลือเผื่อขาดของมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรม (ดูรูปที่ 9)
3. หลักการทำงานของแบบมาตราชั้นสาม ใช้หลักธรรมชาติเป็นหลักการทำงานของเครื่อง เพราะเครื่องชั่งตวงวัดนั้นจะเสถียรและให้ความยุติธรรมได้ดี เพราะเป็น “ธรรมะ”
4. แบบมาตราชั้นสาม (Working Standard) ประกอบด้วยชิ้นส่วนอุปกรณ์ทำงานเคลื่อนไหวน้อย การสึกหรอน้อย ความต้องการในการใส่ใจในการบำรุงรักษาน้อย สามารถใช้งานกับอากาศซึ่งเป็นสารตัวกลางที่มีต้นทุนการทำงานต่ำสุดและเก็บรักษาได้ปลอดภัย (แต่ต้องเตรียมระบบเพื่อรักษาอุณหภูมิ ความชื้น และความดันอากาศให้คงที่ด้วยระบบปรับอากาศแบบ Precision Air ซึ่งเป็นระบบปรับอากาศที่ควบคุมได้ทั้ง Sensible and Lantern Heat ได้ทั้งนี้เพราะมีผลต่อความหนาแน่นของอากkศ นั้นคือน้ำหนักของอากาศ และปริมาตรของอากาศซึ่งล้วนเป็นสิ่งที่ต้องต้องทำการวัดหรือหาค่าที่ถูกต้อง)
5. การสอบเทียบแบบมาตราชั้นสามต้องสามารถสอบเทียบได้ภายในประเทศ เรื่องนี้เป็นเรื่องสำคัญมากสำหรับผมเช่นกัน นั้นคือต้องพึ่งพาตัวเองได้ภายในประเทศถือเป็นปัจจัยชี้ขาดเลยที่เดียวก็ว่าได้ ซึ่งเท่าที่ทราบพบว่าสถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติมี Bell Prover และสามารถตรวจสอบ Sonic Nozzle ได้ในระดับขีดความสามารถ ค่าความไม่แน่นอนที่ยอมรับได้สำหรับงานชั่งตวงวัดตามข้อกำหนดของกฎหมายซึ่งมีอัตราเผื่อเหลือเผื่อขาดเยอะๆอยู่แล้ว แต่อาจต้องเตรียมอุปกรณ์จับตัว Sonic Nozzle เพื่อให้เชื่อมกับระบบท่อเดิมที่มีอยู่ของสถาบันฯ ได้ (ดูรูปที่ 16) เพราะเรื่องนี้จะสะท้อนได้ชัดเจนมากว่าเราแข็งแกร่งแค่ไหนเมื่อมีปัญหา เช่น ในสถานการณ์โควิค 19 แสดงให้เห็นว่าสาธารณะสุขของเราเข้มแข็งตั้งแต่พระราชบิดารัชกาลที่ 9 ทรงวางรากฐานการแพทย์มาอย่างยาวนาน แต่ในอีกด้านเราจะเห็นปัญหาฐานข้อมูลของเกษตรกรและผู้มีรายได้น้อยตลอดจนระบบการประกันสังคมในการกำหนดแผนและวงเงินตลอดจนตรวจสอบกลุ่มเป้าหมายเพื่อช่วยเหลือจากผลกระทบจากโควิค 19 อาจเป็นเพราะการเชื่อมโยงการจดทะเบียนธุรกิจ การเสียภาษี การศุลกากร การเกษตรกสิกรรม การประมง การประกันสังคม ทะเบียนราษฎร และ ฯลฯ ยังไม่เชื่อมโยงกันอย่างนี้ต้องทำระบบบริหารวางแผน ERP (Enterprise Resource Planning) ของประเทศไทยแล้วล่ะสิ ผมยังกลัวและหวั่นๆหากวันไหนมีวิกฤตทางด้านงานชั่งตวงวัดตามข้อกำหนดของกฎหมายเราจะทำอย่างไร อาจต้องไปเชิญรุ่นพี่ๆกลับมารวมญาติทำงาน หรือรวมทั้งลากขึ้นมาจากเตียงคนไข้หรืออาจต้องขุดมาจากหลุมหรืออัญเชิญจากเถ้าถ่านมาช่วยประเทศแล้วล่ะสิ …. (ไม่เอาน่ะอย่าคิดมาก…)
6. ประเด็นท้ายสุด อยู่ที่ว่า “ทำงานแทบตายสุดท้ายมาอยู่ที่คนบุคลากร” และ “บุกเบิกงาน สร้างงานนั้นยาก แต่ส่งมอบให้รักษาสืบไปนั้นยากกว่า” ก็เลยต้องมาเขียนบทความทิ้งไว้สิครับ 55555..
รูปที่ 16 การสอบเทียบแบบมาตรา Sonic Nozzle เทียบกับแบบมาตราชั้นที่สูงกว่าในที่นี่คือ Bell Prover ซึ่งจะใช้วิธีการสอบเทียบแบบอัดด้วยความดัน (Pressure) หรือการดูดสุญญากาศ (Vacuum)
จากที่ใช้สมองนิ่มๆของผม จึงตัดสินใจเลือกแบบมาตรามาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรมที่มีหลักการทำงานที่เรียกว่า “Sonic Nozzle” หรือ “Critical Flow Venturi Nozzle” เพื่อใช้ในการตรวจสอบมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรมเพียงสถานะเดียวด้วยวิธีการเปรียบเทียบ (Comparison Method) และสามารถรองรับอัตราการไหลทดสอบมาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรมครอบคลุมทั้ง 2 กลุ่มเป้าหมายคือครัวเรือน ร้านค้าขนาดเล็กทั่วไป (Domestic Used) และ ใช้ในทางการค้า ร้านค้าขนาดใหญ่ โรงแรม เป็นต้น (Commercial Used) และใช้วิธีการสอบเทียบแบบระบบการดูดสุญญากาศ (Vacuum) ตามคำแนะนำของเอกสาร PTB Volume 25: Gas meters – Test rigs with critical nozzles ดูรูปที่ 17
รูปที่ 17 แบบมาตรามาตรวัดปริมาตรก๊าซแบบไดอะแฟรมที่มีหลักการทำงานที่เรียกว่า Sonic Nozzle
“Sonic Nozzle” หรือ “Critical Flow Meter”
ตัว “Sonic Nozzle” หรือ “Sonic Flow Nozzle” หรือ “Sonic Flow Venturi Nozzle” หรือ “Critical Flow Nozzle” หรือ “Critical Flow Venturi Nozzle” หรือ “Sonic Venturi” เดิมทีเป็นหลักการเครื่องวัดการไหลของอากาศในอุตสาหกรรมการบิน (the aerospace industry)
มาตรวัด Sonic Nozzle ถึงเป็นมาตรวัดที่ใช้หลักการของธรรมชาติที่น่าทึ่งมาก (ดูรูปที่ 19) เนื่องจาก Sonic Nozzle มีรูปร่างปากทางเข้าค่อยๆลู่ลงมีพื้นที่หน้าตัดเล็กลงเรื่อยๆ จนถึงพื้นที่หน้าคอคอดเล็กสุด (a minimum throat area) จากนั้นท่อเริ่มขยายตัวมีพื้นที่หน้าตัดเพิ่มขึ้นจนถึงปากทางออก (Divergent portion) ซึ่งปากทางออกบางครั้งเรียกว่า Diffusor เมื่อก๊าซไหลเข้า Sonic Nozzle ซึ่งมีปากทางเข้ากลมมนแล้วค่อยๆลู่ให้มีพื้นที่หน้าตัดเล็กลงจนถึงพื้นที่หน้าคอคอดเล็กสุด ก๊าซจะถูกบังคับให้ไหลไปในช่องทางดังกล่าวและถูกเร่งให้ไหลจนมีความเร็วเพิ่มสูงขึ้นจึงถึง Sonic หรือความเร็วเสียง (ในอากาศมีค่าประมาณ 346 เมตร/วินาที) ณ ตำแหน่งพื้นที่หน้าคอคอดเล็กสุด (a minimum throat area) ของ Sonic Nozzle จากนั้นเมื่อไหลต่อไปยังปากทางออก ท่อจะขยายบานออกไปมีพื้นที่หน้าตัดค่อยๆขยายเพิ่มสูงขึ้น ความเร็วของก๊าซจะค่อยๆลดลงสู่ความเร็ว Subsonic (ความเร็วต่ำกว่าเสียง) หรือก๊าซอาจยังคงเร่งความเร็วเป็น Supersonic (ความเร็วสูงกว่าเสียง) หากความเร็วของก๊าซจะค่อยๆลดลงสู่ความเร็ว Subsonic จะทำให้ความดันก๊าซค่อยฟื้นตัวสูงกลับมา แต่หากเกิดการไหลมีความเร็ว Supersonic ที่บริเวณดังกล่าวจะเกิด Shock wave เคลื่อนตัวออกไปตามปากทางออกและทำให้ก๊าซลดความเร็วจาก Supersonic (ความเร็วสูงกว่าเสียง) สู่ความเร็ว Subsonic (ความเร็วต่ำกว่าเสียง) (ดูรูปที่ 21) ประเด็นนี้ถือเป็นประเด็นที่ถกเถียงกันว่าการไหลผ่าน Sonic N0zzle นั้นเป็นไปไม่ได้ที่จะเกิดความเร็วถึงระดับ Supersonic บริเวณทางออกไม่เช่นนั้นเราจะต้องได้ยินเสียงดังสนั่นเช่นเดียวกับเครื่องบินขับไล่ที่ทำความเร็วสูงกว่าความเร็วเสียงและเกิด Sonic Boom ดังสนั่น แต่บางผู้รู้ก็บอกว่าสามารถเกิดการไหลมีความเร็วถึงระดับ Supersonic บริเวณทางออกได้แต่จะไม่เกิดเสียงดังให้เราได้ยินหรอก เราเป็นผู้เรียนรู้ก็รับฟังไว้ก่อนแล้วค่อยๆคิดตาม
รูปที่ 18 หลักการทำงานของ Sonic Nozzle
รูปที่ 19 สถานะอุณหภูมิ ความเร็ว และความดันของก๊าซที่ไหลผ่าน Sonic Nozzle ขณะเกิด “Choked”
การทำให้ความเร็วของก๊าซที่บริเวณพื้นที่หน้าคอคอดเล็กสุดมีความเร็วเท่ากับความเร็วเสียงหรือ Mach number; M = 1.0 เราเรียกสภาวะดังกล่าวว่าการเกิดสภาวะวิกฤต (the critical flow condition) หรือสภาวะ "choked" หรือ "sonic" state ของ Sonic Nozzle (ดูรูปที่ 18 และรูปที่ 19) ส่งผลให้อัตราการไหลผ่าน Sonic Nozzle ภายในเกิดสภาวะดังกล่าวถูกจำกัดให้มีค่าคงที่ค่าหนึ่ง และยังทำให้การเปลี่ยนแปลงใด ๆ บริเวณหลังหรือด้าน downstream ของบริเวณพื้นที่หน้าคอคอดเล็กสุด ไม่ว่าจะเป็นการเปลี่ยนแปลงความดันก๊าซและอุณหภูมิก๊าซด้านทางออก Sonic Nozzle หรือเกิดการไหลเป็นช่วง ๆ หรือการไหลไม่สม่ำเสมอ (flow pulsations or fluctuations) ทางด้าน Downstream ของ Sonic Nozzle ปัจจัยดังกล่าวก็จะไม่ส่งผลกระทบผ่านคอคอดตัว Sonic Nozzle ไปกระทบต่อค่าความดันด้านทางเข้าและอัตราการไหลของ Sonic Nozzle แต่อย่างใดหรือพูดได้ว่าปัจจัยเหล่านั้นไม่สามารถทะลุกำแพงเสียง (M=1.0) ที่คอคอดนั้นได้ แต่เมื่อมีข้อดีแล้วก็ต้องมีข้อเสียนั้นก็คือการออกแบบและการคำนวณต้องมีความยุ่งยากในการเลือก Sonic Nozzle เมื่อใช้กับก๊าซที่มีคุณสมบัติทาง Thermodynamics ที่แตกต่างกันทั้งนี้ก็เพื่อต้องออกแบบให้เกิดสภาวะวิกฤติ หรือเกิด Choked หรือเกิดความเร็วไหลผ่านคอคอดเล็กสุดให้มีค่าความเร็วเท่ากับความเร็วเสียง
ตัวอย่างเช่นเมื่อติดตั้ง Sonic Nozzle เข้าไปในระบบท่อวัดปริมาณของก๊าซ จะต้องรักษาให้อัตราส่วนความดันระหว่างความดันทางเข้า (P1) ต่อความดันทางออก (P2) ตัว Sonic Nozzle (ดูรูปที่ 18) มีค่า P1/P2 ≥ 1.2 (ค่าแตกต่างจากนี้ได้บางตามแต่ผู้ผลิต) ยกตัวอย่างเช่นในกรณีที่ใช้อากาศเป็นตัวกลางที่ต้องการวัดอัตราการไหลอากาศที่ไหลผ่าน Sonic Nozzle เมื่อเรารักษาอัตราส่วนความดันทางเข้าต่อความดันทางออกให้มีค่า P1:P2 ≥ 1.2 นั้นหมายถึงเรารักษาสถานะ "choked" หรือ "sonic" state ตลอดเวลาที่ทำการวัดอัตราการไหลก๊าซ ซึ่งที่สถานะดังกล่าวเราเพียงใช้ค่าความดันด้านทางเข้า P1 และอุณหภูมิอากาศด้านทางเข้า T1 มาใช้คำนวณหาอัตราการไหลของอากาศผ่าน Sonic Nozzle นั้นหมายถึง อัตราการไหลของก๊าซที่ไหลผ่าน Sonic Nozzle จะเป็นฟังก์ชันเส้นตรงของความดันด้านทางเข้า หากอุณหภูมิก๊าซมีค่าคงที่และพื้นที่หน้าตัดคอคอดเล็กสุดมีค่าคงที่ แต่หากอุณหภูมิก๊าซไม่คงที่ก็จะได้ค่าความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลเทียบกับความดันทางเข้า และอุณหภูมิทางเข้า Sonic Nozzle ว่า
ดังนั้นถ้าไม่เกิด Choked ที่คอคอดเล็กสุดของ Sonic Nozzle เครื่องวัดนี้ก็โยนลงถังขยะได้ทันที ด้วยเหตุนี้เราจึงต้องคอยตรวจสอบและรักษาความดันด้านทางออกให้มีค่าเท่ากับหรือต่ำกว่าค่าความดันที่ต้องการรักษาความเร็วเสียงบริเวณคอตอดให้เกิดขึ้นตลอดเวลา ดูรูปที่ 20
รูปที่ 20 อัตราส่วนความดันระหว่างความดันทางเข้า (P1) ต่อความดันทางออก (P2) ตัว Sonic Nozzle มีค่า P1/P2≥ 1.2 หรือ P2/P1≤ 0.833 (แต่ในบางผู้ผลิตอาจไม่ได้ค่านี้) เพื่อสามารถใช้ประโยชน์จากหลักการทำงานของ Sonic Nozzle บริเวณที่อัตราการไหลมวลคงที่
ในขณะที่เกิดสถานะ "choked" หรือ "sonic" state ของ Sonic Nozzle นั้นพบว่าสถานะอุณหภูมิ ความเร็ว และความดันของก๊าซที่ไหลผ่าน Sonic Nozzle ดังรูปที่ 22 ถึง รูปที่ 25 เมื่อดูรูปที่เกี่ยวข้องทั้งหมดสำหรับในกรณีของเราที่ใช้ Sonic Nozzle เป็นแบบมาตราจะเกิดขึ้นในกรณีเดียวคือ ก่อนทางเข้า Sonic Nozzle ความเร็วของก๊าซเป็น Subsonic (M<1) เมื่อไหลผ่านคอคอดแล้วความเร็วของก๊าซเป็น Sonic (M = 1) จากนั้นเมื่อก๊าซไหลผ่านคอคอดไปความเร็วของก๊าซเป็น Subsonic (M<1) เพราะถ้าความเร็วก๊าซด้านทางออกของเรามีความเร็วมากกว่าความเร็วเสียง หรือ Supersonic (M > 1) เราคงหูหนวกจนหูดับแน่ ๆ ครับ เพราะจะเกิด Sonic Boom แต่คิดว่าชาตินี้เราก็ไม่เจอความเร็วของก๊าซสูงกว่าความเร็วเสียงเหมือนตัวเครื่องบินขับไล่ที่มีความเร็วเหนือเสียง March 5 (เร็วแต่ตัวเครื่องบินน่ะ แต่อากาศมันจะเร็วกว่าความเร็วเสียงหรือเปล่าอันนี้ยัง งง... เพราะอากาศไม่ได้ติดจมูกไปกับจมูกเครื่องบินนี้ตอนที่ทำความเร็ว March 5) หรืออาจไม่ได้ยิน หรือเราก็อาจได้ยินเสียงดังบางในระดับที่รำคาญ เสมือนได้ยินเมียบ่น..... บ่ ย่าน...... ชั่งตวงวัดทนได้.......
รูปที่ 21 สถานะความดันของก๊าซที่ไหลผ่าน Sonic Nozzle ขณะเกิด “Choked” ในทางทฤษฎี
รูปที่ 22 สถานะความดันของก๊าซที่ไหลผ่าน Sonic Nozzle แต่ละตำแหน่งใน Sonic Nozzle
· ก่อนเกิด “Choked”(M < 1) และความเร็วของก๊าซด้านทางออก M < 1 (เส้น a, b)
· ขณะเกิด “Choked”(M = 1) และความเร็วของก๊าซด้านทางออก M < 1 (เส้น c)
· หลังเกิด “Choked”(M > 1) และความเร็วของก๊าซด้านทางออก M < 1 (เส้น d)
· หลังเกิด “Choked”(M > 1) และความเร็วของก๊าซด้านทางออก M > 1 (เส้น h)
รูปที่ 23 รูป (b) สถานะอัตราส่วนความดัน และ รูป (c) อัตราการไหลมวลก๊าซที่ไหลผ่าน Sonic Nozzle
รูปที่ 24 กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างอัตราส่วนของอัตราการไหลมวลก๊าซเทียบกับอัตราการไหลมวลอ้างอิง กับอัตราส่วนความดันด้านทางออกเทียบกับความดันด้านทางเข้า Sonic Nozzle
รูปที่ 25 ผลกระทบของความดันย้อนกลับด้านทางออก Sonic Nozzle โดยเปรียบเทียบความดันก๊าซกับความเร็วของก๊าซที่ไหลผ่าน Sonic Nozzle (converging-diverging nozzle)
มาตรฐานที่กำหนดรูปร่างขนาดและลักษณะของ Sonic Nozzle ที่ได้รับการยอมรับ คือ ISO 9300, ASME MFC-7M และถูกอ้างอิงใน PTB Testing Instruction Volume 25 ด้วยเช่นกัน
โดยปกติแล้ว Sonic Nozzle จะได้รับการขึ้นรูป เช่นการกลึงที่มีความเที่ยงสูง อีกทั้งต้องทนต่อการสึกหรอและการกัดกร่อนจากความเร็วของก๊าซที่มีค่าสูงถึงความเร็วเสียง โลหะที่ใช้อย่างน้อยควรเป็น Stainless Chromium-Nickel Steel
รูปที่ 26 ขนาดรูปร่างมาตรฐานของ Sonic Nozzle ตาม ISO 9300 Measurement of gas flow by means of critical flow Venturi nozzles
แต่อย่างไรก็ตามอาจมีรูปลักษณะภายนอกที่แตกต่างตามวัตถุประสงค์การใช้งาน เช่น เป็นเกลียวหัวท้ายตัว Sonic Nozzle หรือสอดเข้าไปในระหว่างหน้าแปลนของระบบท่อ เป็นต้น ตัวอย่างดังในรูปที่ 27
รูปที่ 27 ตัวอย่าง Sonic Nozzle รูปลักษณะภายนอกแบบต่างๆ
รูปที่ 28 ตัวอย่าง Sonic Nozzle รูปลักษณะภายนอกแบบต่างๆ
ชั่งตวงวัด; GOM MOC
นนทบุรี
28 พฤษภาคม 2563