ข้อพิจารณาและมุมมองสำหรับการออกแบบ และ/หรือ การก่อสร้าง
สาธารณูประโภคพื้นฐานงานด้านชั่งตวงวัดโดยเฉพาะด้านมาตรวัดปริมาตรของเหลว
(Considerations and perspectives for design and / or construction
of National Legal Metrology Infrastructures In Term of Liquid Flowmeters)
เหตุที่บันทึกไว้......
จากที่มองเห็นสาธารณูประโภคพื้นฐานทางด้านงานชั่งตวงวัดตามข้อบัญญัติของกฎหมายของประเทศเรานั้นมีจำนวนน้อยทั้งปริมาณและทั้งด้านสาขาฯ มากเมื่อเทียบกับประเทศที่เจริญแล้ว ประกอบกับภาครัฐก็ไม่พร้อมอันเนื่องจากสาเหตุในเรื่องทั้งระบบราชการ งบประมาณ คุณภาพและจำนวนข้าราชการ หลักคิดและการให้คุณค่ากับเรื่องดังกล่าว และ..ฯลฯ.. จึงต้องย้อนกลับไปที่หลักคิดว่าภาครัฐ ภาคเอกชน ภาคประชาชน รวมไปถึงภาคเหนือ (N) ภาคตะวันออก (E) ภาคตะวันตก (W) และภาคใต้ (S) รวมเป็นข่าว (NEWS)…. มันเกี่ยวกันหรือหรือ?) จึงต้องช่วยกันคนละไม่คนละมือและหากเราเตรียมตัวกันดีแล้วอีกทั้งบูรณาการเชื่อมสาธารณูประโภคพื้นฐานทางด้านงานชั่งตวงวัดของประเทศในกลุ่มอาเซียน มันก็จะสร้างความเข็มแข็งของราชอาณาจักรไทยและมองไปข้างหน้าก็เป็นอาเซียนที่รวมตัวกันในเทอมของ “AEC” แต่ในตอนนี้เอาแค่เตรียมตัวแต่งตัวภายในประเทศเราก่อน ทุกภาคส่วนต้องขยับตัวได้แล้ว... เมื่อ E-Market มาแรง........ ทั้งโลกมันแบนเพราะ Internet
ด้วยเหตุนี้จึงเริ่มปรับเปลี่ยนกลยุทธ์จากที่ต้องตั้งงบประมาณ 3 – 4 ปีเป็นอย่างต่ำแล้วยังไม่ผ่านหรือได้รับงบประมาณเลยครับ แต่หากได้รับงบประมาณฯ กว่าจะดำเนินการแล้วเสร็จตั้งแต่เริ่มคิดตั้งงบประมาณกว่าจะได้งบประมาณก็ต้องไปดูว่าว่ามันตอบโจทย์ผู้ที่มีอำนาจตัดสินใจหรือเปล่าอีกหรือไม่ มัน Outsource ดีหรือเปล่า มันเป็นห้องปฏิบัติการเคลื่อนที่ เออ เราเป็นหน่วยงาน Marketing ของรัฐบาลน่ะ อ้าว ซวยล่ะสิชั่งตวงวัดมาอยู่ในหน่วยการตลาดหาลูกค้าเพื่อขายสินค้าไปแล้วหรือนี้แล้วงานด้านอุตสาหกรรมของประเทศไม่ต้องดูแลหรึก อ้าวแล้วไปจับกุมหรือยึดเครื่องชั่งของลูกค้า สงสัยจะซวยละสิ.. เวรกรรม.... ฯลฯ สงสัยอยู่ผิดตำบล... จากนั้นเมื่อได้งบประมาณมาแล้ว ขั้นตอนดำเนินการต้องเจอกับขั้นตอนจัดซื้อจัดจ้างตามระบบพัสดุศาสตร์เข้าไปอีก พอ พ.ร.บ. พัสดุศาสตร์ฯ มันมีโทษถึงติดคุกเท่านั้นแหละ ไม่ต้องพูดถึงอะไรๆ เอะอะอะไรๆมันเป็นเรื่องเชิงเทคนิคชั้นสูง เอะอะอะไรมันก็ส่งไปให้กรมบัญชีกลาง คณะกรรมการวินิจฉัยฯ วินิจฉัยๆ...กันไปกันมาอีก 1 ปีกว่าจะได้รับคำตอบว่าเดินหน้าได้หรือถอยหลัง..... เบ็ดเสร็จอยากทำโครงการฯ อะไรกว่าจะทำสำเร็จมันก็ทำให้ชีวิตของเราล่วงเลยไปไม่ต่ำกว่า 5-6 ปีเข้าไปแล้ว ใครอึดและอุทิศตัวเพื่อผลประโยนช์สาธารณะฯก็ทำไปสิ ในขณะที่ Internet มันไวเสียจนโลกหมุนเร็วขึ้น เร็วขึ้นๆ ... โลกมันแบนลงๆๆๆ.. กลยุทธ์ใหม่จึงไปอยู่กับภาครัฐ ภาคเอกชน ภาคประชาชน รวมไปถึงภาคเหนือ (N) ภาคตะวันออก (E) ภาคตะวันตก (W) และภาคใต้ (S) ใครพร้อมก็เดินก่อนโดยชั่งตวงวัดเราสนับสนุนทางด้านความคิด ช่วยให้คำปรึกษาและหลักคิดในทางเทคนิคภายใต้สโลแกนๆๆๆว่า "ชั่งตวงวัด Inside" (หากไว้ใจเราน่ะ ...555) และอย่าพูดว่า Outsource อีก มันน่าเบื่อครับ จากการปรับเปลี่ยนแนวคิดและกลยุทธ์ก็เริ่มพอมองเห็นแสงสว่างปลายอุโมงค์ พอเริ่มเห็นว่าพอจะเพิ่มโอกาสให้ราชอาณาจักรไทยได้อีกช่องทางหนึ่งแต่ในขณะเดียวกันก็เจอว่าบางครั้งได้รับการมองด้วยสายตาที่ไม่ไว้วางใจ ก่อให้สร้างอุปทานจินตนาการไปว่าบางสายตาเค้าอาจคิดว่า “เฮ้ย ชั่งตวงวัดวัดมันเคาะกะลาขอเงินใต้โต๊ะหรือว่ะ....” อย่างนี้ก็เคยเจอ ก็อย่าคิดมาก เดินหน้ากันไปเรื่อย ๆ เพราะการเปลี่ยนแปลงเพื่อทำสิ่งเดิมๆ ให้ดีขึ้นแล้ว ของมันต้องเจอ.... ดังนั้นเมื่อถึงเวลาก็พักเพราะหากให้ได้ผลงานดีมีคุณภาพอีกทั้งต้องละเอียดรอบคอบ มีมาตรฐานที่ประชาชนและชาวโลกเชื่อถือรองรับด้วย การมีสาธารณูประโภคพื้นฐานทางด้านชั่งตวงวัดตามข้อบัญญัติของกฎหมายที่มีมาตรฐานสูงมันก็มีข้อดีเช่นกันเพราะหากมีผู้เล่นหน้าใหม่เข้ามาในภายหลังถ้าไม่ดีจริงก็เข้าสู่วงการฯ ที่มีอยู่เดิมอยากเช่นกัน ดังนั้นเมื่อพิจารณาดูว่างานของเรามีมาตรฐานที่ดีและเพียงพอที่ไปช่วยแก้ไขปัญหาชีวิตให้ลูกค้าพึ่งพอใจหรือเปล่า หากเป็น!! เราก็สามารถเก็บเงินบนท้องถนนได้ครับ สร้างห้องปฏิบัติการฯ ที่มีมาตรฐานฯก็เสมือนสร้างโรงงานผลิตธนบัตรสิครับ ในอีกด้านหนึ่งหลังจากนี้หากภาครัฐยังคงบริหารบุคคลากรภาครัฐในรูปแบบปัจจุบันว่าจะเอา “ประสิทธิภาพ” ก็ไม่ใช่ “คุณธรรม” ก็ไม่เชิง ความรู้ความเข้าใจในด้านสาธารณูประโภคพื้นฐานทางด้านงานชั่งตวงวัดของประเทศซึ่งเดิมอยู่ในวงแคบอยู่แล้วก็จะหดหายไปเพราะงานนี้ต้องการบุคคลากรที่มีคุณภาพระดับหนึ่งรับมอบและส่งต่อๆกันไป แต่อย่่างไรก็ตามทำใจว่าความรู้คงไม่หายไปไหนหรอกครับเพียงแต่ย้ายไปสูงภาคสังคมใดสังคมหนึ่งที่แข็งแรงขึ้น ก็ต้องทำใจมันเป็นธรรมชาติตั้งอยู่ และเปลี่ยนแปลง และดับไป....
ด้วยเหตุนี้จึงเชิญชวนกันสร้างและสะสมองค์ความรู้ตามท้องนามของหัวข้อที่จั๋วหัวไว้ แต่จะให้เขียนหนังสือให้เป็นเล่มๆไปเลยเสียทีเดียวลงรายละเอียดเป็นขั้นเป็นตอนเสมือนจับมือสอนเขียนตัวหนังสือ “ก” “ข” ไปเลยยอมรับว่ากระทำด้วยยากและไม่เก่งกาจขนาดนั้นเพราะงานชั่งตวงวัดตามข้อบัญญัติของกฎหมาย (Legal Metrology) มีเครื่องชั่ง เครื่องตวงและเครื่องวัดมากมาย มันเป็นเรื่องของสหวิชาชีพแต่เพราะได้เจอคำถามหลากหลายเรื่องราวรวมทั้งตนเองได้ศึกษาและตอบคำถามไป นอกจากนี้ยังได้รับข้อมูลที่ดีกว่าทันสมัยกว่าหากให้ไปพร้อมกับชีวิตรับราชการก็น่าเสียดายจึงตัดสินใจบันทึกไว้เป็นความรู้สะสมน่ะครับเพื่อส่งมอบความรู้สะสมให้กับบุคคลากรที่ทำงานในด้านชั่งตวงวัดซึ่งไม่จำเป็นต้องเป็นราชการหรอกครับ...มันไม่จำเป็น... แต่เป็นใครก็ได้ที่ได้อ่านแล้วบทความนี้พอช่วยแก้ไขปัญหาให้ท่านหรือช่วยให้เพิ่มความรู้สักเล็กสักน้อยเราก็ชื่นใจ แต่หากข้อความมันไม่ถูก ไม่ทันสมัย อ่านแล้วไม่รู้เรื่องและท่านมีความเมตตาทำมันให้เนื้อหามันถูกต้อง ขยายความเนื้อหาให้ครบถ้วน ฯลฯ จะดีใจมากแล้ว ต่อไปนี้จึงเป็นความรู้ข้อมูลและข้อคิดเห็นทั้งกรณีศึกษาในรูปของเกร็ดความรู้ถึงการตรวจสอบให้คำรับรอง (Verification) และการสอบเทียบ (Calibration) สำหรับ “ระบบการวัดปริมาตรของเหลว” ตามประกาศกระทรวงพาณิชย์ฯ ทั้งนี้อาจปรับใช้ได้ด้วยกับมาตรวัดปริมาตรน้ำตามความเหมาะสมไปแล้วกัน
1. ในระบบการวัดปริมาตรของเหลว ปริมาตรก๊าซ น้ำหนักของเหลวและก๊าซ รวมไปถึงระบบการวัดปริมาตรน้ำ ตำแหน่งของแบบมาตรา (Standard) ที่ใช้ตรวจสอบมาตรวัดปริมาตรของเหลวฯ ต้องอยู่ในตำแหน่งใดในระบบการวัดฯ ดังกล่าว
โดยปกติแล้วสำหรับงานชั่งตวงวัดตามข้อบัญญัติของกฎหมายแล้ว การคำนวณหาค่าผลผิด (Error) นั้นจะตั้งอยู่บนสมการ
ผลผิด (Error) = ค่าที่เครื่องชั่งตวงวัดอ่านได้ – ค่าที่แบบมาตราอ่านได้
ด้วยเหตุนี้จึงเป็นเทคนิคให้จำได้ง่ายๆว่า แบบมาตราในระบบการวัดปริมาตรของเหลว ปริมาตรก๊าซ น้ำหนักของเหลวและก๊าซ จะอยู่ในตำแหน่งท้ายน้ำ (Downstream) เสมอ ส่วนมาตรวัดฯ ที่เราต้องการทดสอบจะถูกติดตั้งอยู่ทางด้านต้นน้ำ (Upstream) เสมอ ดูรูปที่ 1.1 และรูปที่ 1.2
รูปที่ 1.1 ตำแหน่งแบบมาตรา “ถังตวงแบบมาตรา (Prover Tank)” อยู่ด้านท้ายน้ำเมื่อเทียบกับมาตรวัดปริมาตรน้ำมันเชื้อเพลิงที่ต้องการตรวจสอบ
รูปที่ 1.2 ตำแหน่งแบบมาตรา “Compact Prover” อยู่ด้านท้ายน้ำเมื่อเทียบกับมาตรวัดปริมาตรของเหลวที่ระบุใน API MPMS Chapter 5 ใน LACT
จากประสบการณ์ที่เราได้ตรวจสอบความเที่ยงแบบมาตราของผู้ประกอบการฯ หลายราย เราพบว่าผู้ประกอบการฯ (ส่วนใหญ่) มุ่งมั่นที่จัดหาแบบมาตราที่ดีที่สุดและถูกที่สุดเพื่อใช้ในการตรวจสอบเครื่องชั่งตวงวัดของตนเอง เมื่อติดตั้งแล้วเสร็จทั้งระบบฯ พร้อมใช้งาน ต่างก็ใช้งานกันไปจากนั้นเมื่อใช้งานไปพักใหญ่พอถึงเวลาครบรอบการสอบเทียบแบบมาตราของตนเอง บางกรณีต้องถอดแบบมาตราออกจากระบบฯ เพื่อนำแบบมาตราส่งไปสอบเทียบไปยังต่างสถานที่ในห้องปฏิบัติการฯ ที่หมายตาเอาไว้ ในบางกรณีแบบมาตราเป็นชนิดติดตรึงกับที่ถอดแยกออกจากระบบฯไม่สามารถกระทำได้ก็จำเป็นต้องจัดหาแบบมาตราที่มีชั้นความเที่ยงสูงกว่ามาดำเนินการ ณ สถานที่ที่ติดตั้ง ผู้ประกอบการฯ หลายรายอาจไม่มีปัญหาใดและสามารถดำเนินการได้แต่ผู้ประกอบการบางรายจะมีปัญหาทันทีทั้งไม่สามารถถอดออกจากระบบได้ หรือแม้ถอดแบบมาตราออกจากระบบได้ก็ไม่รู้ว่าจะส่งไปสอบเทียบแบบมาตราที่ใด หรือบางรายไม่ได้คิดว่ามีห้องปฏิบัติการใดที่มีขีดความสามารถเพียงพอที่ทำการสอบเทียบแบบมาตราให้ได้มีความเที่ยงซึ่งเป็นค่ารวมของผลผิดและค่าความไม่แน่นอนในระดับที่ตนเองต้องการภายในประเทศ บางรายแก้ไขปัญหาส่งไปสอบเทียบต่างประเทศ ในขณะเดียวกันสำหรับแบบมาตราชนิดติดตรึงอยู่กับที่ก็มีปัญหาแตกต่างไปอีกรูปแบบ เช่น สามารถจัดหาแบบมาตราชั้นความเที่ยงสูงกว่าได้แต่ไม่มีพื้นที่ว่างเพียงพอในการติดตั้งแบบมาตราชั้นความเที่ยงสูงกว่าดังกล่าว หรือสภาวะแวดล้อมไม่เหมาะสมในการดำเนินการสอบเทียบ นอกจากนี้ปัญหาคุณภาพบุคลากรที่รู้จักและเข้าใจการคัดเลือกแบบมาตรา การเลือกแบบมาตราชั้นความเที่ยงสูงกว่าที่เหมาะสมทั้งในทางเทคนิคและความน่าเชื่อถือ ตลอดจนอยู่ในวงเงินงบประมาณที่เหมาะสม และ ฯลฯ
รูปที่ 2.1 คิดให้สูงขึ้น 1 Step เมื่อมีแบบมาตราใช้งาน
ยกตัวอย่าง บริษัทผู้ผลิตมาตรวัดน้ำปะปาติดตั้งถังตวงแบบมาตราเพื่อใช้ตรวจสอบผลผิดมาตรวัดปริมาตรน้ำโดยถังตวงแบบมาตรามีพิกัดกำลัง 3,000 ลิตรชนิดติตรึงอยู่กับที่ พอถึงเวลาครบรอบการสอบเทียบแบบมาตราซึ่งโดยทั่วไปกำหนดไว้ประมาณ 2 ปีสำหรับถังตวงแบบมาตราชนิดติดตรึงอยู่กับที่ บริษัทฯ ดังกล่าวประสบปัญหาไม่สามารถหรือไม่สะดวกที่จะถอดถังตวงแบบมาตราออกจากระบบตรวจสอบมาตรวัดน้ำได้ก็มันติดตรึงอยู่กับที่ละสิ ในขณะเดียวกันก็ไม่ได้วางแผนเผื่อเหลือเผื่อขาดไว้สำหรับทำฐานรองรับถังตวงแบบมาตราขนาด 1,000 ลิตรเพื่อใช้ตรวจสอบถังตวงแบบมาตรา 3,000 ลิตรที่ตนเองใช้งานอยู่อาจจะต้องการใช้พื้นที่เพื่อการผลิตให้สูงสุดตามความคาดหวังในการดำเนินการธุรกิจมันทำเงิน ผลตามมาทั้งชั่งตวงวัดและบริษัทฯก็ต้องมานั่งแก้ไขปัญหาเป็นรายๆ ไม่สิ้นสุด เช่นต้องทำนั่งร้านชั่วคราว ต้องทำหลังคาชั่วคราวเพื่อสร้างร่มเงาให้กับแบบมาตรา ต้องเดินระบบท่อน้ำชั่วคราว ต้องรื้อผนังบานเกร็ดออกไปสามารถวางแบบมาตราให้สามารถสอบเทียบถังตวงแบบมาตราด้วยวิธีการ Water Draw – Volumatic Method นอกจากนี้ในบางหน่วยงานแก้ปัญหาแบบนอกกรอบเลยเถิดไปจนวางถังตวงแบบมาตรา 1000 ลิตรบนงาของรถยกแทนที่จะตั้งนั่งร้าน.... มันทั้งดูวุ่นวาย ไม่เรียบร้อยและไม่น่าเชื่อถือเอาเสียเลย ในมุมมองภาครัฐในฐานะข้าราชการคนหนึ่งมันสะท้อนใจให้เห็นถึงเรื่องการให้ความสำคัญและความจำเป็นที่ได้มาซึ่งความเที่ยงตรงและความน่าเชื่อถือแบบมาตราซึ่งมันสะท้อนส่งผลต่อไปถึงว่า.....อ้าว... แล้วเครื่องชั่งตวงวัดที่บริษัทฯ /รัฐวิสาหกิจผลิตออกมา และ/หรือ โยนเข้าสู่เศรษฐกิจและสังคมของราชอาณาจักรไทยมันจะน่าเชื่อถือในเรื่องความถูกต้องเที่ยงตรงน่าเชื่อถือตลอดอายุการใช้งานเครื่องชั่งตวงวัดดังกล่าวได้หรือไม่ ?
ด้วยเหตุนี้ในการจัดสร้างระบบการตรวจสอบเครื่องชั่งตวงวัดวัดใดๆ และเมื่อมีแบบมาตราในระบบฯที่จัดสร้างไว้ ก็ขอให้คิดเพิ่มอีก 1 step ว่าแล้วเราจะตรวจสอบแบบมาตราดังกล่าวได้อย่างไร ภายใต้เงื่อนไขที่พิจารณาแล้วให้ผลการชั่งตวงวัดถูกต้องเที่ยงตรงหและน่าเชื่อถือ ทั้งนี้รวมไปถึงควรประเมินตั้งแต่ต้นว่าเราสามารถสอบเทียบแบบมาตราได้ภายในประเทศได้ด้วยเพื่อเงินทองจะได้ไม่รั่วไหลออกนอกประเทศ รวมทั้งเพื่อสร้างความั่นคงทางด้านชั่งตวงวัดภายในราชอาณาจักรต่อไป ไม่ใช่ต้องมานั่งแก้ไขปัญหานี้ในวันนี้พอผ่านไปอีก 2 ปีถัดไปก็ต้องมานั่งแก้ไขปัญหาเดิมๆอีก ผมว่ามันไม่สร้างสรรค์ครับ ควรแก้ไขปัญหาให้จบเสียทีเดียวจะได้เอาเวลาไปนั่งทำอย่างอื่นเสียดีกว่า
3. เมื่อคิดให้สูงขึ้น 1 Step เมื่อมีแบบมาตราใช้งาน ก็ต้องแยกพื้นที่ให้ชัดเจน (เชื่อมถึงกันได้)
อาจเป็นแนวคิดที่ไม่แน่ใจว่าถูกต้องหรือเปล่าแต่ในฐานะเป็นช่าง เราก็มองแบบ Function ดังนั้นในห้องปฏิบัติจึงควรแยกพื้นที่การปฏิบัติงานให้ชัดเจนตามหน้าที่ความรับผิดชอบที่ชัดเจนเพื่อช่วยให้การควบคุมคุณภาพห้องปฏิบัติการฯ ได้ดีขึ้น การปฏิบัติงานที่เกิดความความเข้าใจผิดหรือความไม่รู้พลั่งเผลอที่อาจสร้างความเสียหายก็ลดน้อยลง การเข้าถึงและการบำรุงรักษากระทำได้ง่ายไม่กระทบต่อการทำงานอีกพื้นที่แต่ต้องสามารถบูรณการการปฏิบัติงานได้อย่างแนบแน่น
นอกจากนี้ในบางห้องปฏิบัติการจำเป็นต้องควบคุมคุณภาพสภาวะแวดล้อมห้องปฏิบัติการฯ สูงมาก จึงมีค่าใช้จ่ายตั้งแต่ลงทุนสร้างห้องและจัดหาอุปกรณ์เพื่อปรับปรุงคุณภาพห้องปฏิบัติการให้ได้ตามที่ต้องการ เช่น ต้องรักษาอุณหภูมิให้เปลี่ยนแปลง 0.1 °C/hr ความชื้นสัมพันธ์ 10%/hr เป็นต้น การกำหนดพื้นที่เท่าที่จำเป็นจะช่วยเราลดค่าใช้จ่ายดังกล่าวได้มากด้วยเช่นกัน จึงขอยกตัวอย่างการวางแผนผังห้องปฏิบัติการของสอบเทียบมาตรวัดก๊าซของหน่วยงานหนึ่งดังในรูปที่ 3.1 ซึ่งได้แบ่งแยกพื้นที่ที่อิสระต่อกัน เช่น ส่วนที่เป็นแบบมาตรา ส่วนที่เป็นห้องปฏิบัติการทำการสอบเทียบมาตรวัดก๊าซ และส่วนพื้นที่ห้องจัดเก็บเครื่องมืออุปกรณ์สนับสนุนการปฏิบัติงานในการสอบเทียบแบบมาตราและสอบเทียบมาตรวัดก๊าซ โดยไม่กระทบหรือมีผลต่อการทำงานซึ่งกันและกัน แต่หากยังสามารถบูรณาการทำงานร่วมกันระหว่างพื้นที่ที่แยกออกจากกันได้อย่าง Smooth As Silk
รูปที่ 3.1 แยกพื้นที่ให้ชัดเจน แต่สามารถบูรณการการทำงานร่วมกันได้
4. ในเทอมของอัตราเผื่อเหลือเผื่อขาด (Maximum Permissible Error; MPE) เราเลือกแบบมาตราอย่างไรให้เหมาะสมกับเครื่องชั่งตวงวัด
ในงานด้านชั่งตวงวัดตามข้อบัญญัติของกฎหมาย (Legal Metrology) เนื่องจากเป็นงานที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมการดำรงชีวิตของประชาชนโดยทั่วไปเพื่อให้สังคมมีชีวิตร่วมกันอย่างสงบและมีคุณภาพชีวิตที่ดี ดังนั้นโดยเนื้องานด้านชั่งตวงวัดจึงมีความต้องการความเที่ยงตรงของเครื่องชั่งตวงวัดตามแต่บริบทของสังคมเป็นเรื่องๆไป หากสังคมให้คุณค่ากิจกรรมทางสังคมใดมีคุณค่าสูงแล้วการเลือกใช้เครื่องชั่งตวงวัดที่เข้าไปเกี่ยวข้องนั้นก็จะต้องการความเที่ยงตรงสูงตามมา ในทางกลับกันหากสังคมให้คุณค่ากิจกรรมทางสังคมใดมีคุณค่าต่ำหรือยอมให้มีความเผื่อเหลือเผื่อขาดได้สูง การเลือกใช้เครื่องชั่งตวงวัดที่เข้าไปเกี่ยวข้องก็อาจลดความเที่ยงตรงลงมา ด้วยเหตุนี้งานด้านชั่งตวงวัดตามข้อบัญญัติของกฎหมายจึงมีอัตราเผื่อเหลือเผื่อขาดสูงมากน้อยตามบริบทของเศรษฐกิจและสังคมของชุมชนนั้นๆ แน่ละ ณ วันนี้งานชั่งตวงวัดจึงไม่ได้มีความต้องการการชั่งตวงวัดที่มีความเที่ยงสูงในระดับควอนตัมหรอกครับ ดังนั้นแบบมาตราที่เหมาะสมเพื่อใช้ตรวจสอบความเที่ยงตรงถูกต้องของเครื่องชั่งตวงวัดที่เราเลือกใช้ภายใต้การกำกับพระราชบัญญัติมาตราชั่งตวงวัด พ.ศ. 2542 จึงมีกรอบกว้างๆว่าควรเลือกแบบมาตราให้มีอัตราเผื่อเหลือเผื่อขาด (Maximum Permissible Error; MPE) คือ
MPE แบบมาตรา £ 1/3 * MPE เครื่องชั่งตวงวัด
แต่อย่างไรก็ตาม ผู้เกี่ยวข้องต้องพิจารณาใคร่ครวญในหลายมิติด้วยเช่นกัน ไม่ใช่เชื่อถือสมการข้างบนแล้วนำไปใช้เลยก็ใช่ที มิติที่เราต้องคำนึงถึงตัวอย่างเช่น แบบมาตรานั้นมีขายอยู่ในท้องตลาดหรือไม่ เมื่อต้องการตรวจสอบความเที่ยงแบบมาตราดังกล่าวเราสามารถส่งไปสอบเทียบยังห้องปฏิบัติการภายในประเทศหรือไม่ ผลการตรวจสอบความเที่ยงดังกล่าวให้ผลยอมรับได้หรือไม่โดยยังมีความเที่ยงอยู่ในกรอบที่ต้องการอยู่ บริการหลังการขายมีหรือไม่ สามารถซ่อมได้ด้วยคนไทยภานในประเทศไทยหรือไม่ และอีกหลายๆประเด็นในด้านความเสถียรภาพของทั้งการทำงาน การใช้และการซ่อม รวมไปถึง ฯลฯ ตามแต่กิจกรรมการค้าหรือกิจกรรมการผลิตของเรา
ซึ่งคิดอย่างแนวทางที่เรียกว่าปอดแหก คือ ประสิทธิผล (Do the right things) ประสิทธิภาพ (Do the things right) และ ปลอดภัยไว้ก่อน (Safety Factor) พิจารณาให้มันอยู่ในระยะความปลอดภัยหากสามารถดำเนินการได้ในเชิงเทคนิคและมีงบประมาณเงินลงทุนเพียงพอก็อยากจะให้ปรับเปลี่ยนให้แบบมาตราที่เราเลือกใช้ควรมีความเที่ยงสูงขึ้นอยู่ในระดับ 5 เท่าถึง 10 เท่า
MPE แบบมาตรา = (1/5 - 1/10) * MPE เครื่องชั่งตวงวัด
เมื่อเราส่งแบบมาตราที่เราคาดว่าต้องการนำไปใช้ในระบบการวัดปริมาตรของเหลว และจากนั้นเราได้ใบรายงานผลการสอบเทียบ หรือใบรายงานตรวจสอบความเที่ยง (Calibration Report) แล้วเราจะรู้ได้อย่างไรว่าค่าใดเป็นค่าอัตราเผื่อเหลือเผื่อขาด (Maximum Permissible Error; MPE) เป็นค่าผลผิด (Error) ค่าความไม่แน่นอนการวัด (Uncertainty) ค่าแก้ไขค่า (Correction) หรือเราควรนำค่าใดมาประมวลและประเมินถึงขีดความสามารถของแบบมาตราว่าควรนำแบบมาตรามาใช้ในระบบการวัดปริมาตรของเหลวของเรา ประเมินอย่างไร ??? สำหรับคนที่คุ้นเคยก็ไม่มีปัญหา แต่คนที่ไม่คุ้นเคยก็คงมีปัญหาท่านต้องแก้ไขปัญหาชีวิตของท่านเองน่ะครับ 5555
สำหรับงานชั่งตวงวัดตามข้อบัญญัติของกฎหมาย และในอีกงานหลายด้านต่างใช้หลักการนี้ ย้ำหมุดกันชัดๆอีกทีนะว่า
|MPE แบบมาตรา| = ค่าผลผิด (Error) ± ค่าความไม่แน่นอนการวัดที่ระดับความั่นใจ 97% (Uncertainty)
ออ! กลัวเดี๋ยวจะสับสนเข้าไปอีก จึงใส่เครื่องหมาย Absolute | | เข้าไปเพราะโดยปกติแล้วในงานชั่งตวงวัดตามข้อบัญญัติของกฎหมายจะอนุญาติให้เครื่องชั่งตวงวัดมีอัตราเผื่อเหลือเผื่อขาดทั้งในฝ่ายมาก (+) และฝ่ายน้อย (-) พูดแปลไทยเป็นไทยก็คือ MPE มีค่าได้ทั้งเป็นค่าค่าบวกและค่าลบ ในช่วงตั้งแต่ – MPE ถึง MPE = 0 แล้วล่วงเลยไปถึง + MPE แต่หาก Error มีค่าเป็นลบก็อาจจะมีช่วง MPE ไปอีกรูปแบบ และแต่ทั้งนี้และทั้งต้องดูในกฎระเบียบอีกทีหนึ่งเนื่องจากมีเครื่องชั่งตวงวัดบางชนิดที่กำหนดให้ค่าค่าอัตราเผื่อเหลือเผื่อขาดมีค่าฝ่ายมากหรือฝ่าย + เพียงค่าเดียว หรือบางครั้งก็จะมีเงื่อนไขปลีกย่อยขึ้นอยู่กับเครื่องชั่งตวงวัดและธรรมชาติหลักการทำงานของเครื่องชั่งตวงวัดนั้นๆ แต่ที่ให้ในสมการข้างบนถือเป็นหลักการในเบื้องต้นแต่ต้องเลียวไปมองรายละเอียดปลีกย่อยเครื่องชั่งตวงวัดเป็นรายชนิดกันอีกทีหนึ่งด้วย
หลังจากนั้นในทางปฏิบัติแล้วเรายังแบ่งสัดส่วนของค่าผลผิด และค่าความไม่แน่นอนการวัดย่อยลงไปอีกเพื่อให้สะดวกในการทำงานและการคำนวณผลและการประเมินขีดความสามารถของแบบมาตราว่าเหมาะสมที่จะถูกใช้งานเป็นหรืออยู่ในระดับของแบบมาตรา (Standard) ได้หรือไม่ เราแบ่งสัดส่วนได้ว่า
|MPE แบบมาตรา| = 2/3 |MPE แบบมาตรา| ± 1/3 |MPE แบบมาตรา|
แต่ทั้งนี้และทั้งนั้น ก็ถือเสียว่าเป็นแนวปฏิบัติที่ดี หรือ Good Practice ที่เราควรปฏิบัติตามแต่หากมีข้อจำกัดทางงบประมาณและทางเทคนิคแล้วเราอาจปรับใช้ให้อยู่ในความเหมาะสม แต่เราต้องเข้าใจถึงผลที่ตามมาและเรายอมรับมันได้หรือไม่ ตัวอย่างเช่นในทางปฏิบัติเราอาจได้ค่าผลผิดมีสัดส่วนน้อยกว่า 2/3 |MPE แบบมาตรา| ทั้งนี้เพราะห้องปฏิบัติการภายในประเทศมีขีดความสามารถดำเนินการสอบเทียบแบบมาตราของเราแล้วให้ผลค่าความไม่แน่นอนการวัดที่ระดับความมั่นใจ 97% มีค่าสูงกว่า 1/3 |MPE แบบมาตรา| แต่เมื่อนำมาคำนวณผลรวมของ Error + Uncertainty และ Error – Uncertainty ยังอยู่ภายในขอบเขต |MPE| และเราเข้าใจระบบฯ ที่เรารับผิดชอบอยู่ดีและเรายอมรับขีดความสามารถของแบบมาตราดังกล่าวได้ก็ใช้ไปหากพอยอมรับได้ แต่หากเราไม่มั่นใจหรือมีกฎเกณฑ์ที่เกี่ยวข้องต้องปฏิบัติตามหรือเป็นประเภท Perfectionist เราก็อาจต้องส่งแบบมาตราของเราไปต่างประเทศ และเรารวยมีงบประมาณเยอะไม่กังวลเงินรั่วไหลออกไปต่างประเทศ และเรามั่นใจสามารถทำรายได้กลับคืนมาสูงกว่ารายจ่ายที่เราดำเนินการไป และ ฯลฯ ก็ทำได้ครับ
บางท่านอ่านมาถึงตรงนี้อาจมีคำถามตามมาอ้าวทำไมไม่พูดถึง ค่า Linearity, ค่า K-Factor, ค่า Meter Factor, ค่า Repeatability, ค่า Shift Test, ค่า Weighing Test, และ ฯลฯ สำหรับแบบมาตราที่ใช้ในระบบการวัดปริมาตรของเหลว เรายังไม่ถึงจุดนั้น... ยังไม่แน่ใจว่าจะไปถึงหรือเปล่าถ้าเหนื่อยก็ขอหยุดน่ะ เพราะการใช้นิ้วจิ๋ม keyboard เพื่อเขียนหนังสือแต่ละหน้ามันเหนื่อยนิ้วมากๆๆ 5555
6. การสอบย้อนกลับ (Traceability) ของแบบมาตราคืออะไร
เราต้องอยู่ร่วมกับนานาประเทศในโลกใบนี้ การชั่งตวงวัดใดๆจึงต้องถูกต้องตรงกันสอดรับกันเพื่อให้กิจกรรมร่วมกันของคนภายในโลกใบนี้ราบรื่น สร้างมูลค่าเพิ่มซึ่งกันและกัน ไว้ใจกันและกัน ลดความเสียหายของกิจกรรมอันเกิดจากผลการชั่งตวงวัดผิดพลาดให้มีน้อยที่สุดหรือไม่มี หรือถ้ามีแล้วอยู่ในเกณฑ์ที่รับได้จึงต้องมีขอตกลงร่วมกัน ร่วมมือกัน เช่นประเทศหนึ่งผลิตน๊อตตัวผู้ (Bolt) และอีกประเทศหนึ่งผลิตน๊อตตัวเมีย (Nut) จากนั้นประเทศทั้งสองส่งของที่ตนผลิตไปยังอีกประเทศหนึ่งที่ต้องใช้ทั้งน๊อตตัวผู้ (Bolt) และน๊อตตัวเมีย (Nut) ดังกล่าวซึ่งประเทศนี้จะจ่ายเงินให้กับประเทศที่ผลิต Bolt & Nut ก็ต่อเมื่อเกิดมูลค่าเพิ่มจากการใช้ Bolt & Nut ซึ่งมีขนาดและเกลียวตลอดจนความแข็งแรงของวัสดุของ Bolt & Nut สอดรับเข้ากันได้ดีทำหน้าที่ของมันตามที่ได้รับการออกแบบได้สมบูรณ์แต่หากไม่สามารถใช้ Bolt & Nut เพื่อสร้างมูลค่าเพิ่มได้เช่นขนาดเล็กใหญ่ไม่เท่ากัน เกลี่ยวก็คนละเบอร์ วัสดุอันหนึ่งแข็งแรงอีกชนิดหนึ่งเปราะบาง ใครเค้าจะจ่ายเงินให้กับประเทศที่ผลิต Bolt & Nut ดังนั้นการวัดขนาด การตรวจสอบหวีเกลี่ยว และการวัดความแข็งแรงวัสดุ ฯลฯ ล้วนเป็นงานชั่งตวงวัดทั้งสิ้นแต่ไม่ใช่งานชั่งตวงวัดตามข้อบัญญัติของกฎหมายเสียทั้งหมด (เล่นลิ้นเล็กน้อย)
โลกจึงต้องมีแนวปฏิบัติที่ชัดเจนและเป็นระบบที่น่าเชื่อถือในการชั่งตวงวัดในทุกระดับ เพราะโลกมันแบนครับ โลกจึงกำหนดการสอบย้อนกลับการชั่งตวงวัดทุกระดับภายในประเทศ ถนนทุกสายต้องสามารถย้อนกลับไปยังสถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติของแต่ละประเทศ ซึ่งทำหน้าที่รักษาหน่วยการวัด 7 Base Units ทั้งหมด เช่น 1 เมตร, 1 กิโลกรัม ฯลฯ จากนั้นถนนทุกสายจากสถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติของแต่ละประเทศต้องมุงหน้าไปยังสำนักงานมาตราชั่งตวงวัดระหว่างประเทศ (BIPM) มีชื่อภาษาอังกฤษ “The International Bureau of Weights and Measures” และชื่อในภาษาฝรั่งเศษว่า Bureau international des poids et mesures (BIPM) มีสำนักงานใหญ่ตั้งอยู่ที่เมือง Sèvres ประเทศฝรั่งเศษ (France)
ด้วยเหตุนี้ 1 กิโลกรัมในประเทศไทยจะต้องเท่ากับ 1 กิโลกรัมในประเทศจีน ไม่ใช่ประเทศจีนส่งผักมาขายประเทศไทยและคิดเงินจำนวนผักที่ส่งมา 100 กิโลกรัมแต่พอลงจากเครื่องบินเหลือเพียง 85 กิโลกรัมในประเทศไทย ไอ้อย่างนี้มันเป็นเรื่องของ 1 องศาที่ไม่เท่ากันเสียมากกว่าครับ
รูปที่ 6.1 การสอบย้อนกลับได้ (Traceability Chain)
สำหรับโครงสร้างแบบมาตราในสถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติในแต่ประเทศ อาจจะเหมือนกันหรืออาจจะแตกต่างกันไป แต่สุดท้ายทุกประเทศต้องมีระบบริหารจัดการที่ให้ผลการวัดเมื่อเทียบกับระหว่างประเทศแล้วต้องมีค่าเท่ากันภายใต้ค่าความมั่นใจในการวัดที่ระบุและที่ยอมรับในระดับสากล เพราะเราอยู่คนเดียวในโลกนี้ไม่ได้ ในระบบการค้าเสรีในจินตนาการคือ เราจะได้ใช้วัสดุสิ่งของอาหารที่ดีที่สุดภายใต้ราคาที่ถูกที่สุดภายใต้การแข่งขันการตลาดเสรีตามท่านอดัม สมิทย์ๆๆๆ โซเนียล ว่างั๊ยเถอะ
รูปที่ 7.1 กรอบพื้นฐานของวิธีการสอบเทียบทางด้านปริมาตรของเหลว
ในรูปข้างบนนั้นเป็นกรอบความคิดที่เห็นแล้วไปอ่านเจอและถูกใจและน่าจะมีประโยชน์ เราพิจารณาเป็นแกน X และแกน Y
เรามาดูแกน X : Reference standards นั้นครอบคลุมเครื่องมืออุปกรณ์ของแบบมาตราที่เราประเมินและเลือกใช้ในที่นี้จะมีกรอบหลักๆ 2 กรอบคือ
ก. วิธีการชั่งน้ำหนัก (Gravimetric Method) แบบมาตราและเครื่องมืออุปกรณ์ที่สำคัญหลักๆ และต้องเกี่ยวข้องหลักๆ คือตุ้มน้ำหนักและเครื่องชั่ง ส่วนในการออกแบบวิธีการนี้มีเรื่องที่น่าสนใจ ตอนนี้ที่นึกได้ 2 เรื่องนั้นคือ ความเที่ยงของเครื่องชั่งที่มีพิกัดกำลังสูงๆ ยังมีอยู่จำกัดทั้งในรูปของเครื่องชั่งที่ผลิตสำเร็จรูปกับการนำเอาโหลดเซล (Load Cells) มาออกแบบเป็นเครื่องชั่งเองก็ตามที เรื่องที่ 2 การสอบเทียบด้วยวิธีการชั่งน้ำหนักเรื่องที่สำคัญเรื่องแรกที่ต้องจัดการคือเรื่องแรงลอยตัว (Buoyancy Force) ซึ่งเป็นปัญหาของความแตกต่างในเรื่องปริมาตรของของเหลวที่ต้องการวัดจากมาตรวัดฯ กับปริมาตรของตุ้มน้ำหนักที่ใช้เพื่อในการสอบเทียบเครื่องชั่ง ดังนั้นเครื่องชั่งที่เลือกจึงต้องสามารถแยกแยะค่าผลต่างน้ำหนักที่ชั่งเนื่องจากแรงลอยตัวดังกล่าวได้มากยิ่งเพิ่มขีดความสามารถในการเลือกใช้วิธีการนี้ สิ่งที่ตามากับปัญหาเรื่องแรงลอยตัวคือการควบคุมสภาวะแวดล้อมของห้องปฏิบัติการฯ ซึ่งมันจะสะท้อนออกมาในรูปของ CMC หรือค่าขีดความสามารถของห้องปฏิบัติการฯ หรือค่า Uncertainty นั้นเอง
รูปที่ 7.2 การออกแบบเครื่องชั่งที่มีพิกัดกำลังสูงโดยใช้โหลเซลที่มีพิกัดกำลังสูงๆ หลายตัวรวมกัน
ข. วิธีการตวง (Volumetric Method) แบบมาตราและเครื่องมืออุปกรณ์ที่สำคัญหลักๆ และต้องเกี่ยวข้องหลักๆ คือถังตวงแบบมาตรา (Prover Tank) และ Compact Prover ในกรณีที่ใช้ถังตวงแบบมาตราปัญหาที่นึกออกในตอนนี้คือ รูปแบบและพิกัดกำลังถังตวงแบบมาตรา โดยกรอบที่ต้องพิจารณาและเป็นข้อจำกัดดังกล่าวคือถังตวงแบบมาตราต้องสามารถรองรับอัตราการไหลสูงสุดของมาตรวัดฯ ที่เราต้องการทดสอบได้เท่าใด ซึ่งมันจะสะท้อนออกมาในเรื่องการออกแบบและจัดสร้างถังตวงแบบมาตรา ดังนั้นหากต้องใช้พิกัดกำลังถังตวงแบบมาตราสูงๆกรอบการออกแบบถังตวงฯต้องใช้กรอบความคิดที่ต่างจากการออกแบบถังตวงฯ แบบโดยทั่วไปที่เราพบเห็นเช่นถังตวงแบบมาตราพิกัดกำลัง 1,000 ลิตรเป็นต้น เช่นดังในรูปที่ 7.3 นอกจากนี้หากเราจัดสร้างถังตวงที่มีพิกัดกำลังสูงๆ เช่น 10,000 ลิตร การจัดหาแบบมาตราที่มีชั้นความเที่ยงสูงกว่าเพื่อมาใช้สอบเทียบถังตวงแบบมาตราดังกล่าวนี้ก็ต้องเป็นถังตวงแบบมาตราที่ควรผ่านสอบเทียบด้วยการชั่งน้ำหนักหรือ Gravimetric Method เพราะไม่เช่นนั้นหากใช้ถังตวงฯที่ผ่านการสอบเทียบ ด้วยวิธีการ Volume Method ผ่านมาหลายทอดซึ่งในแต่ละทอดก็จะมีค่า Uncertainty สะสมสูงขึ้นในแต่ละทอดการสอบเทียบซึ่งส่งผลต่อ MPE ของถังตวงฯ สูงตามมาซึ่งถือเป็นข้อจำกัดหนึ่ง ในขณะเดียวกันสัดส่วนถังตวงแบบมาตราที่ต้องได้รับการสอบเทียบจากถังตวงแบบมาตราที่มีชั้นความเที่ยงสูงกว่านั้นโดยหลักการแล้วไม่ควรอยู่ในอัตราส่วน 1:10 ซึ่งในบางเอกสารยอมให้ได้ถึง 1:15 เช่นถังตวงแบบมาตราพิกัดกำลัง 10,000 ลิตร ต้องหาถังตวงแบบมาตราที่ควรผ่านสอบเทียบด้วยวิธ๊การสอบเทียบ Gravimetric Method พิกัดกำลัง 1,000 ลิตร (เพราะ 1:10) ซึ่งในทางปฏิบัติการดำเนินการสอบเทียบถังตวงแบบมาตรา 1,000 ลิตร ด้วย Gravimetric Method ก็มีปัญหาในเรื่องสาธารณูประโภคพื้นฐานทางด้านชั่งตวงวัดตามข้อบัญญัติของกฎหมาย (Legal Metrology) เสียแล้ว นั้นคือมีค่าใช้จ่ายตั้งแต่การลงทุนและการดำเนินการและการดำเนินการแล้วได้ทุนคืนเรื่องนี้ก็เป็นข้อจำกัดอีกเรื่องหนึ่ง พูดเสียยืดยาวเป็นเอาว่า ไม่มีห้องปฏิบัติการในไทยทำการสอบเทียบถังตวงแบบมาตราพิกัดกำลัง 1,000 ลิตรด้วยวิธีการชั่งน้ำหนักหรือ Gravimetric Method โดยมีความเที่ยง MPE ในระดับ 1/2000 ได้ ณ วันนี้เท่าที่ทราบ แต่ถ้าใครทำได้แล้วก็ดีใจด้วย ตบมือให้..ขอบคุณครับ..ถือว่าขยายขีดความสามารถของราชอาณาจักรไทย
รูปที่ 7.3 การออกแบบถังตวงแบบพิเศษที่พิกัดกำลังสูง
สำหรับแกน Y : Measurement process เป็นขบวนการทำงานในการสอบเทียบจะมีกรอบหลักๆ 2 กรอบคือ
ก. Static Measurement Process ไม่รู้จะแปลเป็นศัพท์ไทยเท่ๆ อย่างไรจึงขอทับศัพท์ไปเลยก็แล้วกัน เป็นวิธีการที่ “ส่วนวัด” หยุดนิ่งกับที่ไม่เคลื่อนที่ขณะทำการวัดค่าที่ต้องการ (เข้าสู่สภาวะสมดุล) ในที่นี้คือเครื่องชั่งไม่อัตโนมัติ มาถึงตรงนี้บางท่านอาจเถียงอยู่ในใจว่าเครื่องชั่งมันไม่อยู่นิ่งหรอกขณะทำงานมันมีบางชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ รับทราบครับแต่อยากชี้แจ้งว่าเครื่องชั่งไม่อัตโนมัติเมื่อทุกชิ้นส่วนเคลื่อนที่เข้าสู่สภาวะสมดุลมันจะให้ผลการชั่งครับ แต่หากผลการชั่งมันสวิงไปสวิงมาแสดงว่ามันมีแนวโน้มลู่เข้าสู่สภาวะสมดุลแต่จะเข้าสู่สภาวะสมดุลอีกนานหรือเปล่า อันนี้ไม่ทราบต้องไปถามไอ้ปื๊ด ในวิธีการนี้มีการประยุกต์การใช้งานตัวป้อนของเหลวเข้าระบบ Static Process ซึ่งจะมี 2 วิธีการย่อยลงไปคือ Flying start and finish และ Standing start and finish ซึ่งแยกกันตรงมีการใช้ Divertor กับไม่ใช้ Divertor แต่อาจใช้เทคนิคที่เทียบเคียง Divertor คือเป็น Pipe Fitting แบบ Elbow 90 องศาโดยประมาณ (ดูรูปที่ 7.5)
ข. Dynamic Measurement Process เป็นการวัดที่ดำเนินการและมีชื้นส่วนที่เป็น “ส่วนวัด” เคลื่อนที่ตลอดเวลาในการทำงานเพื่อวัดค่าที่ต้องการ ในที่นี่ได้แก่ Pipe Prover จะมีลูกบอลวิ่งไปกลับภายใน Pipe Prover และ Compact Prover จะมีลูกสูบวิ่งไปกลับ
สำหรับผลของการวัดค่าของแต่ระบบการทำงานจะได้ผลลัพธ์ในค่าใดนั้นสามารถตรวจสอบได้จากตารางที่อยู่ทางขาวมือสุดในรูปที่ 7.1 นั้นเอง ยกตัวอย่างในกรณี แกน X : Reference standards ซึ่งเป็นวิธีการชั่งน้ำหนัก (Gravimetric Method) และวิธีการตวง (Volumetric Method) เทียบกับแกน Y : Measurement process สำหรับวิธีการวัดแบบ Static Process นั้นเราจะได้ผลการวัดที่เป็นค่าหลัก (Primary Measurands) เช่น ปริมาตรทั้งหมดที่วัดได้ (Total Volume), อัตราการไหลมวล (Mass Flow) รวมทั้งอาจเป็นค่า K-Factor หลังจากนั้นเราอาจประยุกต์การทำงานเพื่อประมวลผลค่าหลัก (Primary Measurands) ให้ได้ผลการวัดในอีกรูปแบบหนึ่ง (Derived Measurands) เช่นจากปริมาตรทั้งหมดที่วัดได้ (Total Volume) ไปเป็นอัตราการไหลในหน่วยปริมาตรต่อเวลา (Volume flow) หรือจากอัตราการไหลมวล (Mass Flow) ไปเป็นน้ำหนัก (Mass) ที่วัดได้
เรามาดูรูปกันตามตัวเลขที่กำกับไว้มุมล่างในรูปที่ 7.1 เช่นกรอบรูป 1.1, 1.2 จะเป็นการวัดโดยการชั่งน้ำหนักทำงานประสานกับ Divertor ดังในรูปที่ 7.4 ในรายละเอียดควรไปอาจเพิ่มเติมใน ISO 4185 Measurement of liquid flow in close conduits – Weighing method, First Edition, 1980,
รูปที่ 7.4 No. 1.1 Static – Gravimetric; Diverter : Flying Start and Finish
สำหรับในกรณีอัตราการไหลสูงมากๆ โดยเฉพาะมาตรวัดมวลโดยตรงคอริออริสและมาตรวัด Turbine Flowmeter นั้นหากใช้ Divertor แล้วอาจไม่ได้ใจพออาจมีทางเลือกใช้เป็นข้องอเพื่อให้สามารถกำหนดจุดอ้างอิงเริ่มต้นและจุดอ้างอิงจุดสิ้นสุดรอบการสอบเทียบด้วยข้องอดังในรูปที่ 7.5 สำหรับถังตวงแบบมาตราเราก็มีการใช้เทคนิคจุดอ้างอิงเริ่มต้นและจุดอ้างอิงจุดสิ้นสุดรอบการสอบเทียบดังในรูปที่ 7.8
รูปที่ 7.5 No. 1.2 Static – Gravimetric; : Standing Start and Finish
ในทางกลับกันหากอัตราการไหลทดสอบมาตรวัดฯ ไม่สูงมากนักเราก็อาจปรับเปลี่ยนไปใช้ถังตวงแบบมาตราแล้วใช้ Divertor ช่วยเสริมรอบการสอบเทียบเพื่อสามารถดำเนินการได้อย่างต่อเนื่องดังในรูปที่ 7.6 แต่หากต้องการความสะดวกในภาคสนาม หรือปริมาณงานไม่มากนัก อัตราการไหลไม่สูงมากมายนักเราก็อาจใช้แต่ถังตวงแบบมาตราแล้วใช้มือปิดเปิดวาล์วปล่อยของเหลวเข้า-ออกถังตวงแบบมาตราแต่ติดตั้งอุปกรณ์เพื่อบ่งชี้จุดอ้างอิงเริ่มต้นและจุดอ้างอิงจุดสิ้นสุดรอบการสอบเทียบดังในรูปที่ 7.7 และรูปที่ 7.8
รูปที่ 7.6 No. 2.1 Level Gauging + Diverter : Flying Start and Finish
รูปที่ 7.7 No. 2.2 Level Gauging (Volume : Static)
รูปที่ 7.8 การใช้เทคนิคจุดอ้างอิงเริ่มต้นและจุดอ้างอิงจุดสิ้นสุดรอบการสอบเทียบ
รูปที่ 7.9 No. 2.3.a Dynamic Level Gauging
การพัฒนาวิธีการและเทคนิคทำงานตั้งแต่ในรูปที่ 7.4, รูปที่ 7.5, รูปที่ 7.6 และรูปที่ 7.7 ก็เพื่อให้กราฟความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลปริมาตรหรือมวลเมื่อเทียบกับเวลาแล้วให้มีค่าใกล้เคียงเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้าดังในรูปที่ 7.10 แต่วิธีการและเทคนิคการทำงานในรูปที่ 7.9 เป็นอีกเรื่องซึ่งเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ลูกสูบด้วยอัตราเร็วคงที่โดยใช้เทคนิค Pulse Interpolation เข้าช่วยภายใต้ของการพัฒนาของตัวตรวจจับสัญญาณและระบบคอมพิวเตอร์ที่ทำงานได้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น
รูปที่ 7.10 Flowrate Pattern ของมาตรวัดในทางทฤษฎีเพื่อหา MF ที่อัตราการไหลคงที่ค่าหนึ่ง
นอกจากนี้เราอาจมองภาพรวมในเรื่อง Traceability ของระบบการวัดปริมาตรของเหลวดังในรูปที่ 7.11 ควบคู่ไปกับรูปที่ 7.1 เพื่อเปรียบเทียบให้เกิดมุมมองอีกด้านหนึ่ง ด้วยสโลแกนว่า “The River Never Return” เช่นหากมีใครมาถามเราว่า สามารถใช้มาตรวัดแบบมาตรา (Master Flowmeter) มาสอบเทียบ Compact Prover ได้หรือไม่ หากเราเข้าใจหลักการทำงานเครื่องชั่งตวงวัด เข้าใจหลักการคำนวณปริมาตรของเหลวที่วัดได้ เข้าใจสโลแกนข้างบน เราก็จะตอบคำถามดังกล่าวว่าไม่สามารถใช้มาตรวัดแบบมาตรา (Master Flowmeter) มาสอบเทียบ Compact Prover เข้าใจตรงกันน่ะ.... คนเราต้องมีหลักการที่ดีจึงเป็นประธานรัฐสภาได้ดังเช่นคุณชวน....
รูปที่ 7.11 Traceability ของระบบการวัดปริมาตรของเหลว
เป็นคำถามที่มีอยู่ในใจทุกคนที่เริ่มต้นว่าเราจะออกแบบอย่างไรเพื่อให้ผลการสอบเทียบมาตรวัดฯ ของเรามีความถูกต้อง เที่ยงตรงตามที่กฎหมายบัญญัติไว้ และ/หรือ มีความถูกต้องตามความต้องการที่เรานำมาตรวัดฯ ดังกล่าวไปใช้งานจริงไม่ว่าจะเป็นการซื้อขายสินค้า หรือใช้ในการควบคุมสินค้าคงคลัง หรือใช้ในการขั้นตอนการผลิตรเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่ดีตามที่ออกแบบไว้ หรือตามที่ลูกค้าต้องการ ฯลฯ ดังนั้นสิ่งแรกที่ต้องเข้าใจก็คือแล้วเราเลือกใช้มาตรวัดปริมาตรของเหลวที่ถูกต้องและเหมาะสมกับผลิตภัณฑ์ของเหลวที่ต้องการใช้งานแล้วหรือยัง ถ้ายังไม่แน่ใจ เราหันมาดูกรอบแนวความคิดในการเลือกมาตรวัดฯ ดังในรูปที่ 8.1 พยายามตอบในแต่ละหัวข้อ ถ้าเราตอบได้มันก็สร้างความมั่นใจว่าเราเริ่มต้นถูกต้องแล้ว ส่วนจะก้าวเดินก้าวต่อไปค่อยว่ากันต่อไป....ปรับกันไป
รูปที่ 8.1 กรอบแนวความคิดที่เราควรทราบก่อนตัดสินใจเลือกใช้มาตรวัดฯ ให้เหมาะสมกับความต้องการ
เมื่อเราเลือกมาตรวัดฯ แล้วเสร็จและสมมุติว่าเราเลือกมาตรวัดปริมาตรของเหลวชนิด PD Flowmeter (อย่างมึนๆ) จากนั้นก่อนนำไปใช้คนในทีมก็มานั่งถกกันว่าจะส่งห้องปฏิบัติการฯ ที่ให้บริการสอบเทียบมาตรวัดฯ ไปเลยจะได้มั่นใจว่ามาตรวัดฯ มันถูกต้องเที่ยงตรง แต่สมาชิกในทีมบอกว่าเรามีมาตรวัดชนิดนี้ใช้งานอยู่มากอยากให้หน่วยงานมีองค์ความรู้และประหยัดต้นทุนการดำเนินงาน ประกอบกับเรามีบุคคลากรที่มีคุณภาพอยู่แล้วไปศึกษาหาความรู้ทางด้านชั่งตวงวัดนิดหน่อยหรือจ้างที่ปรึกษามาแนะนำในตอนต้นจากนั้นเราก็สามารถสอบเทียบมาตรวัดฯ ที่เรามีอยู่มากมายเองได้สบายอยู่แล้ว ถือเป็นนิยามเกรินนำเพื่อความสนุกเพราะไม่รู้จะดำเนินเรื่องอย่างไรต่อดี...555 ขออภัย... ที่ปล่อยให้อ่านมาถึงตรงนี้
รูปที่ 8.2 แนวความคิดการเลือกใช้ PD Flowmeter และ Turbine Flowmeter บนพื้นฐานอัตราการไหลกับความหนืดของเหลวที่ต้องการวัด
ย้อนกลับไปที่คำถาม “8. ถ้ามีมาตรวัดปริมาตรของเหลว PD Flowmeter ควรใช้รูปแบบและวิธีการสอบเทียบอย่างไร เลือกใช้แบบมาตราชนิดใด” ก่อนที่เราจะเลือกแบบมาตราก็ต้องกลับไปอ่านข้อ 4 ข้อ 5 ข้อ 6 และข้อ 7 แต่เพื่อให้กระชัยจึงขอใช้รูปที่ 7.11 เนื่องจากเอาหลักการก่อนทำให้เรามีทางเลือกดังนี้
ก. เลือกรูปแบบการสอบเทียบแบบวิธีการชั่งน้ำหนัก (Gravimetric Method) มีทางเลือกต่อไปว่าจะใช้ Divertor (รูปที่ 7.4) หรือไม่ใช้ Divertor (รูปที่ 7.5) เครื่องชั่งที่ใช้มี MPE ตามเงื่อนไขข้อ 4 และข้อ 5 หรือไม่ พิกัดกำลังเครื่องชั่งรองรับอัตราการไหลสูงสุดของมาตรวัดฯ ได้หรือไม่ ของเหลวมีความหนืดมากจนติดผนังภาชนะซึ่งติดตั้งบนเครื่องชั่งหรือไม่ หากของเหลวมีความหนืดเกิน 5 cSt ก็ต้องหาวิธีการกด Tare ต่อไป, มีตุ้มน้ำหนักชั้นความเที่ยงและจำนวนเพียงพอสำหรับสอบเทียบเครื่องชั่งหรือไม่ตามหลักคิดข้อ 2 และ ฯลฯ
ข. เลือกรูปแบบการสอบเทียบแบบวิธีการตวง (Volumetric Method) มีทางเลือกต่อไปว่าจะใช้ Divertor (รูปที่ 7.6) หรือไม่ใช้ Divertor (รูปที่ 7.7) ก็เริ่มพิจารณาถังตวงแบบมาตราว่ามี MPE ตามเงื่อนไขข้อ 4 และข้อ 5 หรือไม่ เรื่องนี้มีประเด็นที่ต้องระมัดระวังด้วยว่าให้ตรวจสอบค่า Uncertainty ของถังตวงแบบมาตราด้วยเช่นกันทั้งนี้เราพบว่าหากถังตวงแบบมาตราผ่านการสอบเทียบมาหลายทอดแล้วความเที่ยงของถังตวงแบบมาตราจะลดน้อยลงโดยเฉพาะผ่านการสอบเทียบถังตวงแบบมาตราด้วยวิธีการ Volumetric Method หลายทอดดังนั้นถังตวงแบบมาตราที่เราเลือกใช้ควรได้รับการสอบเทียบจากถังตวงแบบมาตราที่มีลำดับชั้นเหนือกว่าที่ผ่านวิธีการสอบเทียบด้วยวิธีการ Gravimetric Method หรือใกล้ชิดมากที่สุด นอกจากนี้ในประเด็นพิกัดกำลังถังตวงแบบมาตราต้องสามารถรองรับอัตราการไหลทดสอบของมาตรวัดฯได้นานไม่น้อยกว่า 90 วินาทีหรือจำนวนพัลซ์ของมาตรวัดฯ จากค่า K-Factor มีจำนวนไม่น้อยกว่า 10,000 พัลซ์หรือไม่ ที่สำคัญหากของเหลวมีความหนืดเกิน 5 cSt ก็ถือว่าจบข่าว ไม่สามารถใช้วิธีการนี้ได้
ค. เลือกแบบมาตรา Pipe Prover หรือ Compact Prover (CPP) มีหลายคนที่อาจสับสนกันก็เลยยกรูปที่ 8.3 มาให้ดูว่ามันมีการแบ่งสายวงศ์ตระกูลกันอย่างไร ซ฿งจะเห็นได้ว่าได้มีการใช้จำนวนพัลซ์ของมาตรวัดฯ ที่ต้องการสอบเทียบเป็นเกณฑ์สำคัญ มาตรวัดฯ ตัวใหญ่ขึ้นอัตราการไหลสูงขึ้นก็ใช้ “Conventional Pipe Prover” ดังในรูปที่ 7.11 พบว่า Conventional Pipe Prover จะอยู่ค่อนมาทางปลายน้ำของห่วงโซ่ Traceability Chain ซึ่งเราอาจมีโอกาสเห็น Conventional Pipe Prover น้อยลงเนื่องจากต้องใช้พื้นที่ในการติดตั้งสูงอีกทั้งการบำรุงรักษาก็สูง ในขณะที่ปัจจุบัน “Small Volume Prover” ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องและเพิ่มขีดความสามารถให้สามารถรองรับการสอบเทียบที่อัตราการไหลทดสอบสูงๆ ได้มากขึ้นในขณะที่มีการใช้เทคนิค Pulse Interpolation และระบบคอมพิวเตอร์ดีขึ้นดังนั้นจึงไม่มีความจำเป็นต้องทดสอบที่ปริมาตรมากๆหรือนานๆเพื่อต้องใช้จำนวนพัลซ์จากมาตรวัดฯ จำนวนมากกว่า 10,000 พัลซ์แต่กลับใช้จำนวนพัลซ์จากมาตรวัดฯ น้อยลงและน้อยกว่า 10,000 พัลซ์
“Small Volume Prover” เรามักจะพบเป็นแบบ “Compact and Ballistic” เสียมากกว่าจนกระทั่งมีการใช้คำ 2 คำนี้สลับกันไปมาเสมือนเป็นเรื่องเดียวกัน แต่เราจะคุ้นเคยกับคำว่า Compact Prover (CPP) เสียมากกว่าก็เท่านั้น ดังนั้นหากบริษัทฯ เรามีเงินและคิดว่ามันคุ้มทุนสามารถใช้งานได้รวดเร็วมี Productivity สูง เราก็เลือก Compact Prover เป็นแบบมาตราดังในรูปที่ 7.11 ซึ่งตำแหน่งอยู่ค่อนข้างเป็นแบบมาตราเหนือน้ำขึ้นมาหน่อย ผลตามมาก็ไม่ต้องห่วงเรื่องอัตราการไหล เรื่องความหนืดของของเหลวที่ใช้งานทดสอบ เป็นต้น แต่เราอาจต้องใช้บุคคลากรที่มีความรู้สูงขึ้น และค่าใช้จ่ายที่แพงขึ้น
สามารถพิจารณารูปแบบการใช้แบบมาตรา Compact Prover เป็นแบบมาตราในการสอบเทียบมาตรวัดฯ ดังในรูปที่ 1.2
รูปที่ 8.3 Pipe Prover
ง. เลือกแบบมาตรา Reference Meter หรือ Master Flowmeter พิจารณาตำแหน่งการวางตัวของ Master Flowmeter ดังในรูปที่ 7.11 ซึ่งอยู่ระหว่าง Compact Prover กับ Conventional Pipe Prover ก็ถือว่าเป็นตำแหน่งระหว่างกลาง สะดวกการพกพาและใช้งานเช่นกัน ส่วนการแยกแยะความเป็น Master Flowmeter นั้นมันถูกแยกชนชั้นกันตั้งแต่ผู้ผลิตแล้วเพราะโดยส่วนใหญ่ก็จะมี Catalog แยกอย่างชัดเจนว่าเป็นเกรด Flowmeter หรือ Master Flowmeter แต่อย่างไรก็ตามหากไม่เป็นอย่างที่บอกเราก็ตรวจสอบข้อมูลให้ชัดเจนอีกครั้งหนึ่งจะกลัวอะไรไปในสมัยนี้เรามีห้องสมุดใหญ่ที่สุดในโลกบนโต๊ะทำงานนั้นคือ Internet เราก็ search เข้าไปแต่ตั้งคำถามให้ฉลาดหน่อยเพราะ AI ของอากูมันเก่งขึ้นทุกวัน
รูปที่ 8.4 การใช้ Master Flowmeter เป็นแบบมาตราในการสอบเทียบมาตรวัดฯ สำหรับห้องปฏิบัติการ
สำหรับ Master Flowmeter จะมีหลักการทำงานเป็นแบบใดชนิดใดเราก็ต้องเลือกใหเหมาะสมกับงานของเราด้วยเช่นกัน เพราะหากหลักการทำงานที่แตกต่างออกไปอาจมีผลต่อการเลือกใช้งานตามข้อจำกัดการทำงานของมาตรวัดฯ ในแต่ละหลักการทำงานซึ่งต้องลงรายละเอียดกันไป แต่หาก Master Flowmeter เป็นมาตรวัดฯที่มีหลักการทำงานเช่นเดียวกับมาตรวัดฯ ที่เราได้เลือกใช้ในการทำงานแล้วก็สามารถจบเรื่องได้ไว การใช้งานเพื่อการสอบเทียบก็สามารถดำเนินการได้อย่างรวดเร็วภายใต้ Flow Computer ดีๆ และเครื่องวัดอุณหภูมิและความดันดีๆ แต่เมื่อเลือก Master Flowmeter เราก็ต้องอย่างลืมว่าต้องคิดต่อไปอีก 1 Step นั้นคือ เมื่อถอด Master Flowmeter ออกไปแล้ว เราจะต้องส่งสอบเทียบ Master Flowmeter เราที่ไหน สำหรับความเห็นส่วนตัวถ้าหากเราต้องส่ง Master Flowmeter ออกไปสอบเทียบต่างประเทศแล้วเราจะไม่เลือกแบบมาตราชนิดนี้อย่างเด็ดขาดนอกเสียจากในโลกนี้มันเลือกไม่ได้อีกแล้ว ทั้งนี้เพราะมีค่าใช้จ่ายสูงและต้องมีพิธีการเรื่องศุลลากร และ ฯลฯ อีกมากมาย แต่ที่สำคัญเราไม่สามารถสะสมองค์ความรู้ภายในราชอาณาจักรได้ นั้นเป็นเรื่องสำคัญ เราจึงควรมองหาแบบมาตราที่สามารถสอบเทียบได้เองภายในราชอาณาจักร
รูปที่ 8.5 การใช้ Master Flowmeter เป็นแบบมาตราในการสอบเทียบมาตรวัดฯในภาคสนาม
9. ในการออกแบบระบบการวัดปริมาตรของเหลวโดยทั่วไป อาจให้มีโหมดการทำงานตั้งแต่ 2 โหมดการทำงานภายในระบบการวัดปริมาตรของเหลว เช่น โหมดการทำงานเพื่อส่งจ่ายของเหลวออกไปหลังจากทำการวัดปริมาตรเพื่อการซื้อขายหรือเป็นขั้นตอนเพื่อการผลิต, โหมดการทำงานสอบเทียบมาตรวัดประจำระบบการวัดปริมาตรของเหลวภายในตัวเพื่อความสะดวกไม่ต้องถอดมาตรวัดฯ ออกจากระบบฯ เพื่อส่งไปสอบเทียบต่างสถานที่ เป็นต้น ดังนั้นการแยกโหมดการทำงานที่มีตั้งแต่ 2 โหมดดังกล่าวเพื่อให้ทำงานแยกขาดจากกันโดยใช้ Isolation Valve แบบใด
ดูรูปที่ 1.1 จาก OIML R120 ได้แนะนำให้ใช้ Double Vale หรือ Block and Bleed Valve ซึ่งหลายคนสงสัยว่ามันคือวาล์วอะไร ดังนั้นจึงไปค้นข้อมูลมาจาก API Specification 6D Specification for Pipeline and Piping Valves, 2015 พบว่า Isolation Valve แบ่งออกได้
ก. Block and Bleed; BB (Pressure Source + Open End/Equipment) เพื่อแยกระบบทางด้านต้นน้ำ (Upstream) ของวาล์วมีความดัน ในขณะด้านท้ายน้ำของวาล์ว (Downstream) เป็นท่อปลายเปิดสู่บรรยากาศหรือปล่อยเข้าสู่อุปกรณ์ทางด้านท้ายน้ำ ดูรูปที่ 9.1
รูปที่ 9.1 Block and Bleed; BB
ข. Double Block and Bleed; DBB (Pressure Source + Pressure Source) เพื่อแยกระบบทางด้านต้นน้ำ (Upstream) ของวาล์วมีความดัน และด้านท้ายน้ำของวาล์ว (Downstream) มีความดันเช่นกัน ดูรูปที่ 9.2 โดยมีวาล์วที่อยู่ระหว่างวาล์วรับความดันต้นน้ำและความดันปลายน้ำเรียกว่า Bleed Valve ทำหน้าที่ใช้ตรวจสอบว่ามีของไหลไหลรั่วไหลผ่านวาล์วทั้ง 2 หรือไม่
.png)
รูปที่ 9.2 Double Block and Bleed; DBB
ค. Double Isolation and Bleed; DIB (Pressure Source + Open End/Equipment) เพื่อแยกระบบทางด้านต้นน้ำ (Upstream) ของวาล์วมีความดัน ในขณะด้านท้ายน้ำของวาล์ว (Downstream) เป็นท่อปลายเปิดสู่บรรยากาศหรือปล่อยเข้าสู่อุปกรณ์ทางด้านท้ายน้ำ ดูรูปที่ 9.3 ตัวผมเองดูรูปก็พอเห็นความแตกต่างได้เล็กน้อยลึกๆแล้วเป็นอย่างไรก็ไม่ทราบชัดเจน เหนื่อยครับขอข้ามไปแล้วกัน
รูปที่ 9.3 Double Isolation and Bleed; DIB
ดูรูปที่ 1.1 จาก OIML R120 จึงน่าจะเป็น Double Block and Bleed; DBB หรือ Double Isolation and Bleed; DIB ดังนั้นก่อนตัดสินใจใช้ Isolation Valve ชนิดใดก็ขอให้ศึกษาให้แน่ใจก่อนเพื่อประกันว่าของเหลวทุกหยดที่ไหลออกจากมาตรวัดปริมาตรของเหลวที่ต้องการทดสอบได้ไหลไปยังแบบมาตราทั้งหมด ต้องไม่ไหลไปในทิศทางใดได้
10. องค์ประกอบระบบการวัดปริมาตรของเหลวโดยทั่วไป ต้องประกอบด้วย ?
ประกาศกระทรวงพาณิชย์ฯ ได้กำหนดให้ “ระบบการวัดปริมาตรของเหลว” หมายความว่า ระบบที่ประกอบด้วยมาตรวัดปริมาตรของเหลว อุปกรณ์ควบ และอุปกรณ์เสริม โดย
“อุปกรณ์ควบ” หมายความว่า อุปกรณ์ใช้งานพิเศษเฉพาะที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับผลของการวัด เช่น ส่วนตั้งศูนย์ ส่วนพิมพ์ค่า ส่วนแสดงราคา ส่วนแสดงผลรวม ส่วนแปลงค่า หรือ ส่วนตั้งปริมาณจ่ายล่วงหน้า (Ancillary Device)
“อุปกรณ์เสริม” หมายความว่า ส่วนหรืออุปกรณ์ที่นอกเหนือจากอุปกรณ์ควบที่จำเป็นต้องใช้เพื่อเพิ่มความเชื่อมั่นในผลการวัดอย่างถูกต้อง หรือมุ่งใช้เพื่อช่วยให้การดำเนินการในการวัดสะดวกยิ่งขึ้น หรือเป็นอุปกรณ์ที่มีผลกระทบต่อความแม่นยำในการวัด เช่น เครื่องกำจัดไอ ไส้กรอง ปั๊ม วาล์ว หรือท่อ (Additional Device)
มาตรวัดปริมาตรของเหลวต้องมีอุปกรณ์ควบและอุปกรณ์เสริมที่มีลักษณะดังต่อไปนี้ เครื่องกำจัดไอหรืออากาศ หรือวิธีการอัตโนมัติอื่นที่ป้องกันไม่ให้ไอหรืออากาศผ่านเข้าไปในมาตรวัดขณะทำการวัดและวาล์วป้องกันการไหลย้อนกลับหรือวิธีการป้องกันการไหลย้อนกลับใด ๆ ไม่ให้ของเหลวไหลย้อนกลับสู่มาตรวัดอีก ด้วยเหตุนี้เราจึงได้ระบบการวัดปริมาตรของเหลวดังในรูปที่ 10.1 โดยอย่างน้อยต้องมี Check Valve ด้านทางออกจากปั๊มเพื่อป้องกันของไหลจากปั๊มต้องไม่ไหลย้อยกลับไปยังปั๊มอีก
รูปที่ 10.1 ระบบการวัดปริมาตรของเหลวโดยทั่วไป
เราตั้งสมมุติฐานให้ของไหล (Fluid) ที่ออกจากด้านทางออกของปั๊มประกอบด้วย “ของแข็ง+ของเหลว+ก๊าซ” หรือเรียกว่า “ของไหล 3 เฟส” ครบถ้วนเลย จากนั้นเราจึงต้องออกแบบเอาตัวกรอง (Strainer or Filter) เพื่อทำหน้าที่กรองของแข็ง ส่วนจะใช้เบอร์ตะแกรง (Sieve) เบอร์ใดนั้นผู้ออกแบบต้องตัดสินใจตามสภาพหน้างาน โดยนัยของแข็งดังกล่าวที่ถูกกรองออกไปนั้นเพื่อป้องกันตัวมาตรวัดปริมาตรของเหลวไม่ให้ได้รับความเสียหายในรูปแบบต่างๆนั้นขึ้นอยู่กับประเภทและชนิดของมาตรวัดฯ จากนั้นเมื่อของไหลไหลออกจากตัวกรองเราก็สมมุติว่าตัวกรองได้ทำหน้าที่สมบูรณ์ ส่วนจะสมบูรณ์เพียงใดผู้ออกแบบก็ต้องมีวิธีตรวจสอบในการสุ่มตัวอย่างจากระบบมาตรวจสอบต่อไป ของไหลในที่นี่จึงอยู่บนสมมุตฐานว่าควรจะมีเหลืออยู่ 2 สถานะ นั้นคือมีเป็น “ของเหลวกับก๊าซ (2-Phase fluid)” ก็ต้องปล่อยให้พระเอกตัวถัดคือ Air Eliminator หรือ Gas Separator ทำหน้าที่แยกเอาอากาศหรือก๊าซที่ระเหยจากตัวของเหลวเองแล้วรวมตัวอยู่กับของเหลวภายในระบบท่อออกไป โดยเมื่อมันทำหน้าที่สมบูรณ์แล้วของไหลในระบบท่อที่ไหลผ่าน Air Eliminator จะเป็นของไหลที่เป็น “ของเหลว” เพียงสถานะเดียว (Single Phase Fluid) ก่อนที่จะไหลเข้า “มาตรวัดปริมาตรของเหลว” เท่านั้น
รูปที่ 10.2 ระบบการวัดปริมาตรของเหลวโดยทั่วไป ตาม OIML R120
เนื่องจากในงานด้านชั่งตวงวัดตามข้อบัญญัติของกฎหมาย (Legal Metrology) นั้นตัวมาตรวัดฯ ทุกชนิดในระบบการส่งจ่ายด้วยระบบท่อซึ่งเป็นระบบปิดนี้และยอมให้ใช้ในการตีมูลค่าการซื้อขายหรือคิดค่าตอบแทน ชดเชยในรูปแบบใดก็ตามถูกจำกัดไว้ให้เพียงเป็น “มาตรวัดปริมาตรของไหลเพียงสถานะเดียว” เท่านั้น ส่วนสถานะเดียวนั้นคือถ้าเป็นของเหลวก็ของเหลวล้วน ๆ เช่น น้ำมันเชื้อเพลิง, ก๊าซ LPG ก็ได้หรือถ้าเป็นก๊าซก็ต้องเป็นก๊าซล้วน ๆ เช่น ก๊าซธรรมชาติ CNG เป็นต้น แต่ในหัวข้อนี้เราจำกัดขอบเขตไว้เพียง “ของเหลว” เท่านั้น เมื่อของเหลวถูกวัดปริมาตรด้วยมาตรวัดของเหลวไปนั้น โดยธรรมชาติการไหลในระบบปิดที่เป็นระบบท่อนั้นความดันในระบบท่อจะมีการสูญเสียอยู่ตลอดเวลาซึ่งจะลดลงนับตั้งแต่ด้านทางออกของปั๊มด้วยเหตุนี้ขณะทำการวัดปริมาตรของเหลวผู้ออกแบบระบบฯ ต้องรู้ว่ากำลังทำงานกับของเหลวที่มีคุณสมบัติเป็นอย่างไร สิ่งที่เราต้องรู้คุณสมบัติของเหลวที่สำคัญค่าหนึ่งนั้นคือ “ความดันไอ” ของเหลว ณ อุณหภูมิและความดันที่ได้รับการออกแบบและสภาวะทำงานจริงนั้นมีค่าเท่าใดทั้งนี้เพื่อต้องรักษาความดันตั้งแต่ต้นทางจากปั๊มจนถึงปลายด้านทางออกท่อที่จ่ายไปยังตำแหน่งปลายทางต้องมีค่าความดันในระบบท่อสูงกว่าความดันไอของเหลวอยู่ตลอดเวลาขณะทำการส่งจ่ายของเหลวทางท่อ การจัดให้มี “Flow Control Valve” สำหรับน้ำมันเชื้อเพลิง เช่น เบนซิน หรือดีเซล หรือการจัดให้มี “Back Pressure Control Valve” สำหรับการวัดปริมาตรก๊าซ LPG จึงเป็นเรื่องที่ต้องกระทำ ไม่เช่นนั้นเราไม่สามารถตรวจสอบได้เลยว่าเกิดการไหล 2-Phase ณ ตำแหน่งใด ในทางปฏิบัติแบบคร่าวๆ นั้นในระบบมาตรวัดปริมาตรของเหลวผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม เช่นน้ำมันเชื้อเพลิงจะต้องรักษาความดันด้านทางออกมาตรวัดปริมาตรของเหลวไม่น้อยกว่า 2.5- 3 บาร์อยู่ตลอดเวลาที่ระบบฯ ทำงาน เป็นต้น หรือความดันทางด้านทางออกมาตรวัดฯ LPG ถ้าความดันไม่สูงถึง 7.0 barg (ที่อุณหภูมิ 27-29 °C) แล้ว Back Pressure Control Valve จะไม่เปิดปล่อย LPG จ่ายออกไปเป็นต้น
นอกจากนี้ยังต้องติดตั้งเครื่องวัดอุณหภูมิ และเครื่องวัดความดันของเหลวภายในระบบท่อในตำแหน่งและจำนวนที่เหมาะสมที่ไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงานและความเที่ยงของระบบการวัดปริมาตรของเหลวด้วยเช่นกัน ตัวอย่างเช่นในรูปที่ 10.3 และ รูปที่ 20.3 ซึ่งโดยปกติแล้วจะต้องมีเครื่องวัดอุณหภูมิ และเครื่องวัดความดันประจำ ณ ตำแหน่งมาตรวัดฯ และ ณ ตำแหน่งของแบบมาตรา ย้ำว่าต้องมีโดยเฉพาะระบบการวัดปริมาตรของเหลวผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมเพราะอุณหภูมิและความดันของของเหลวผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมมีผลต่อค่าปริมาตรของเหลวประเภทนี้และความเที่ยงอย่างมากอย่างมีนัยสำคัญ ทั้งนี้เราเคยเจอในระบบฯที่ออกแบบให้ตรวจสอบความเที่ยงของมาตรวัดปริมาตรของเหลวผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมด้วยมาตรวัดแบบมาตราฯ ปรากฏว่าผู้ประกอบการฯ เพียงติดตั้งเครื่องวัดอุณหภูมิและเครื่องวัดความดันประจำมาตรวัดแบบมาตราฯ เท่านั้น จากนั้นใช้ค่าอุณหภูมิและค่าความดัน ณ ตำแหน่งมาตรวัดแบบมาตราไปใช้ในการคำนวณค่าแก้ไขผลกระทบต่อปริมาตรของเหลวผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมได้แก่ CTL, CTS, CPL, CPS จากค่าปริมาตรที่วัดได้ทั้งจากมาตรวัดฯ และจากมาตรวัดแบบมาตราฯ อย่างนี้ถือว่ารับไม่ได้จริงๆครับ เราได้สั่งให้ดำเนินการแก้ไขและปรับปรุง... บางครั้งเราจะพบว่าหลายคนในเวลาทำงานนิยมชมชอบชาวต่างชาติที่ทำงานอย่างมีขั้นตอนและเป็นระบบ คิดเป็นระบบ อยู่บนหลักวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์ และ ฯลฯ แต่พอถึงคราวตัวเองต้องทำงานบ้างและเจอหน่วยงานรัฐบอกให้ดำเนินการทำงานอย่าง International/ Professional Works บ้างกลับกลายแปลงเปลี่ยนหมุนกลับ 180องศาเป็นว่าหน่วยงานรัฐเรื่องมาก Chip Loss มันนักวิชาการไม่ยืดหยุ่นเสียบาง..... ฿@%$^*@!..... เอ้ย คนไทยน่ะโว้ยไม่ใช่ฝรั่ง.... ฯลฯ มึนสิครับ Attitude เปลี่ยนชีวิตเปลี่ยนครับ ชอบ..และ..ชม..นิยม..ฝรั่ง..แต่ไม่ขอเป็นฝรั่ง...ขอเป็นไทยๆๆ... ครับพี่..ป้ายหน้าสะพานควาย จอดมั๊ยเพ้...ครับ..... 5555 (คนหนุ่มบ่นนิดหน่อยถือเป็นการเตือนสติ อยากเจริญอยากดี..ต้องทำงานหนัก ทำไม่ได้ก็พัก...555)
รูปที่ 10.3 ตัวอย่างการติดตั้งเครื่องวัดอุณหภูมิและเครื่องวัดความดันประจำมาตรวัดปริมาตรของเหลว
รูปที่ 10.4 ตัวอย่างการอุปกรณ์หลักๆ ในระบบ Truck Loading
นอกจากนี้หากปลายท่อทางออกจากแบบมาตรายังต้องเดินท่อไปต่อเชื่อมเข้ากับระบบท่อจากแหล่งอื่นๆ ซึ่งอาจจะมีความดันภายในท่อ และ/หรือ มีอัตราการไหลภายในระบบท่อ ดังนั้นการติดตั้งวาล์วกันกลับ (Check Valve) ด้านปลายทางออกจากแบบมาตราก็ต้องดำเนินการด้วยเช่นกัน ดังเช่นในระบบ LACT (ดูรูปที่ 22.3) เป็นต้น ด้วยเหตุนี้การออกแบบระบบการวัดปริมาตรของเหลวหรือออกแบบอาคารปฏิบัติการฯ เพื่อใช้ตรวจสอบฯ และสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรของเหลวจำเป็นต้องคำนึงและคิดให้รอบด้านเพื่อให้การทำงานราบลื่น เจอปัญหาอุปสรรคให้น้อยมากที่สุด ไม่มีสูตรตายตัวหรอกครับ... ไม่ได้กำหนดรายละเอียดไว้ในประกาศกระทรวงพาณิชย์ฯ อีกด้วยดังนั้นต้องคิดอยู่บนความเป็นจริงตอนออกแบบและสุมหัวกันคิดให้จบที่ Blue Prints ก่อนก่อสร้าง ไม่ต้อง Positive Thinking เก็บไว้ตอนอื่นๆ ครับ เพราะชีวิตมันมีเรื่องหลายตอน ยังมีตอนเมื่อใช้งานไปแล้วต้องซ่อมบำรุงรักษาอย่างไร สอบเทียบแบบมาตราอย่างไร การออกแบบ Work Flow อย่างไร ฯลฯ
11. Air/Gas Eliminator และ Air Vent / Air Vent in Line ต่างกันอย่างไร
ดูเหมือนว่าอุปกรณ์ชนิดนี้สำหรับติดตั้งในระบบท่อของระบบการวัดปริมาตรของเหลว เป็นปัญหาเรื่องใหญ่เสียหรือเกิน จะด้วยไม่ทราบเพราะเหตุใดจึงเกิดความสับสนวุ่นวายไปเสียหมด เห็นแล้วไม่เข้าใจจริง โดยเฉพาะความสับสนของอุปกรณ์ 2 สิ่งนี้ คือ Air/Gas Eliminator และ Air Vent / Air Vent in Line ดังในรูปที่ 11.1 มีให้เห็นจนอยากจะบอกว่าหยุดก่อน เรามาตั้งหลักกันหน่อย สิ่งที่เราต้องการให้มีในระบบการวัดปริมาตรของเหลวคือ “Air/Gas Eliminator” ที่มีขีดความสามารถเพียงพอเพื่อประกันว่าของไหลในระบบท่อในระบบการวัดปริมาตรของเหลวก่อนเข้ามาตรวัดปริมาตรของเหลวของไหลนั้นต้องเป็น “ของเหลว” ล้วน ๆ ทั้งนี้ก็เพราะมาตรวัดฯที่มีหลักการทำงานแตกต่างกันสามารถทนต่อการไหลของไหล 2 phase ภายในระบบท่อได้แตกต่างกันและให้ผลผิดเปลี่ยนแปลงไปมากน้อยแตกต่างกันไป แต่ที่แน่ ๆ มาตรวัดปริมาตรของเหลวชนิด Positive Displacement, ชนิด Turbine และชนิด Coriolis Mass Flow Meter ให้ผลการวัดปริมาตรผิดพลาดและคลาดเคลื่อนในระดับที่ไม่พึ่งประสงค์ทีเดียว หรือว่า Air/Gas Eliminator ราคาแพงกว่า Air Vent
|
Air/Gas Eliminator
|
Air Vent
|
Air Vent + Strainer
|
รูปที่ 11.1 ความสับสนระหว่าง Air/Gas Eliminator กับ Air Vent
อีกทั้งในปัจจุบันแม้ได้มีการศึกษาและวิจัยให้การวัดการไหลของไหลในระบบท่อให้สามารถวัดอัตราการไหลของไหลได้ทั้งของไหล 2 เฟสและ 3 เฟส ได้ก็ตามที แต่ทั้งนี้ในโลกของานชั่งตวงวัดตามข้อบัญญัติของกฎหมาย (Legal metrology) โดยตั้งแต่ปฐมบท ณ OIML ยังไม่มีมาตรฐานและเอกสารใดรองรับให้ใช้มาตรวัดปริมาตรของเหลวหรือก๊าซที่เป็นได้ทั้ง 1 เฟส, 2 เฟส และ/หรือ 3 เฟส มีแต่เพียงมาตรฐานการวัดปริมาตรของไหลเพียง Single Phase หรือ 1 เฟส เท่านั้น
จนถึงจุดนี้บางคนอาจสับสนว่าได้มีการใช้ศัพท์ว่า “ของไหล” กับ “ของเหลว” ก็ขออธิบายว่า “ของไหล (Fluid)” สามารถเป็นไห้ทั้ง “ของเหลวและก๊าซ” แต่สำหรับ “ของเหลว (Liquid)” ก็คือของเหลวเท่านั้นไม่รวมถึงก๊าซ หรือของเหลวก็คือของเหลว อันนี้กวนตี...ไปหรือเปล่า แต่เราเข้าใจตรงกัน.....น่ะ
ตัว Air/Gas Eliminator แบบ Vertical และ Horizontal มีหลากหลายการออกแบบแต่โดยหลักการที่ทำงานที่นิยมกันจะเป็นถังแรงดันที่มีปริมาตรมากเพียงพอต่ออัตราการไหลของเหลวไหลสูงสุดที่ไหลผ่านมาตรวัดฯ ไหลเข้าตัวถังแรงดันดังกล่าว จากนั้นต้องมีระยะการเดินทางเพียงพอสำหรับของไหลที่ไหลเข้าสู่ถังความดันดังกล่าวเพื่อให้โอกาสอากาศหรือก๊าซที่ผสมมากับของเหลวมีเวลาแยกตัว ต่างคนต่างเดินทาง ทางใครทางมัน เพราะก๊าซกับของเหลวใส่รองเท้า Converse เดินทางจากกันด้วยดีโดยของเหลวหนักกว่าก็ตกลงสู่ที่ต่ำตามแรงโน้มถ่วงของโลก ส่วนอากาศหรือก๊าซที่ผสมมากับของเหลวก็ลอยตัวขึ้นสู่ที่สูงเพราะส่วนใหญ่จะเบากว่าอากาศ บางครั้งอาจมีหยดของเหลวเล็กลอยขึ้นไปด้วยก็จะโดนตะแกรงดักให้มันควบแน่นหยดกลับลงมา จากนั้นของเหลวก็จะถูกส่งไปยังระบบท่อต่อไป
สำหรับรายละเอียดมากกว่านี้สามารถไปอ่านเนื้อหา “เครื่องกำจัดไอหรืออากาศ (Phase Separator or Air/Gas Eliminator)” ได้เพิ่มเติมในหนังสือ “นานาสาระชั่งตวงวัด เล่ม 2” จรินทร สุทธนารักษ์ และ สาธิต ชูสุวรรณ, สำนักงานกลางชั่งตวงวัด, กระทรวงพาณิชย์ เล่มสีเหลือง ถ้าหาไม่ได้ในรูปเล่ม ก็ไป Download ในรูป E-Book ใน www.cbwmthai.org หนังสือไม่ได้ขายน่ะครับแต่ไล่แจก
รูปที่ 11.2 ลักษณะทั่วไปของ Air/Gas Eliminator แบบ Vertical และ Horizontal
ส่วน Air Vent / Air Vent in Line ถ้าอธิบายให้ง่ายที่สุดก็คือมันย่อส่วน Air/Gas Eliminator ลงมันตัดตรงนั้นนิดหน่อยอาจเพิ่มตรงนี้นิดหน่อย ทำหน้าที่เอาอากาศออกจากระบบท่อในบริเวณที่เป็นจุดสูงสุดของระบบท่อช่วงนั้น เพื่อป้องกัน Vapor Lock ในระบบส่งของเหลวในระบบท่อที่มีความยาวให้มันสามารถทำงานอัตโนมัติ ไม่ต้องให้คนเดินไปเปิดวาล์วตรงตำแหน่งสูงสุดของท่อในแต่ละช่วงเพื่อคอยไล่อากาศออกไปจากระบบท่อแต่ขีดความสามารถมันสู้ Air/Gas Eliminator ไม่ได้เพียงแต่มันราคาถูกกว่า นี้สิเรื่องสำคัญ ด้วยเหตุนี้ Air Vent จึงถูกใช้แบบ งง ... ตลอดมาและตลอดไป... หรือเปล่า... ตัวอย่างดังในรูปที่ 11.3 เป็นระบบท่อน้ำปะปาซึ่งมีระยะทางยาวมากและไม่สามารถเดินท่อให้ได้ระดับตลอดระยะทางดังกล่าวจึงจำเป็นต้องติดตั้ง Air Vents ณ ตำแหน่งหลังท่อฯ ณ ตำแหน่งจุดสูงสุดของท่อในแต่ละช่วงเป็นระยะเพื่อป้องกัน Vapor Lock ส่วนจะเป็นแบบ Air Release Valve, แบบ Air/Vacuum Valve หรือ แบบ Combination Valve ก็แล้วแต่ตำแหน่งและการใช้งานระบบท่อจะอยู่ในโหมดการทำงานอย่างไร
.png)
รูปที่ 11.3 ติดตั้ง Air Vents ณ ตำแหน่งหลังท่อฯ ของระบบท่อน้ำปะปาซึ่งมีระยะทางยาวมาก
รูปที่ 11.4 รูปแบบการทำงาน Air Vents
หวังว่าต่อจากนี้ไปคงไม่เห็น Air Vent + Strainer หรือ Air Vent มาถูกใช้แทน Air/Gas Eliminator อีกต่อไป เราเข้าใจตรงกันน่ะ......ว่าอาจจ่ายเพิ่มขึ้นบ้าง ก็ขอให้นึกถึงผู้บริโภคเค้าซื้อน้ำมันเชื้อเพลิง ไม่ใช่ซื้อลมที่แถมมาน่ะครับ
12. Back Pressure Valve กับ Control Valve ในระบบการวัดปริมาตรของเหลวใช้งานอย่างไร
ด้วยเราต้องการรักษาความดันตั้งแต่ต้นทางจากปั๊มจนถึงปลายด้านทางออกของระบบท่อที่จ่ายไปยังตำแหน่งปลายทางของระบบการวัดปริมาตรโดยต้องมีค่าความดันในระบบท่อสูงกว่าความดันไอของเหลวอยู่ตลอดเวลาขณะทำการส่งจ่ายของเหลวทางท่อ การจัดให้มี “Flow Control Valve” สำหรับน้ำมันเชื้อเพลิง เช่น เบนซิล หรือดีเซล หรือการจัดให้มี “Back Pressure Control Valve” หรือ “Differential Valve” ดังในรูปที่ 12.1 สำหรับการวัดปริมาตรก๊าซ LPG จึงเป็นเรื่องที่ต้องกระทำ ไม่เช่นนั้นเราไม่สามารถตรวจสอบได้เลยว่าเกิดการไหล 2-Phase ณ ตำแหน่งใด จนกว่ามีอาการบ่งชี้ถือความผิดปกติที่ต้องใส่ใจมั่นตรวจสอบระบบท่อดังกล่าว
รูปที่ 12.1 รูปไดอะแกรมการทำงานตู้จ่าย LPG
ในกรณีของก๊าซ LPG หากตรวจสอบตู้จ่ายก๊าซ LPG เพื่อซื้อขายเติมรถยนต์กันอยู่นั้นพบว่าจะมีความดันย้อนกลับ (Back Pressure) ซึ่งจะถูกตั้งค่าไว้ที่ประมาณ 7 barg (อุณหภูมิของเหลว LPG ประมาณ 27-30 °C) หากความดันภายในท่อด้าน Upstream เมื่อเทียบกับค่า Back Pressure ที่เซ็ทไว้สูงไม่ถึง 7 barg แล้วระบบจะสั่งให้ปั๊มส่งจ่ายก๊าซ LPG สร้างแรงดันให้ถึงค่าที่ตั้งไว้คือมากกว่า 7 barg ถึงจะสามารถจ่าย-ขายก๊าซ LPG จากตู้จ่ายฯได้ หลายคนอ่านมาถึงตรงนี้อาจเริ่มสงสัยว่าเรากำลังพูดถึงระบบมาตรวัดปริมาตรของเหลวแต่ผู้เขียนดันมาพูดถึงก๊าซ LPG มันเป็นก๊าซนะคุณ มันไม่ใช่ของเหลว ก็ขอชี้แจงผู้สงสัยแบบนี้ (ผู้ไม่สงสัยก็อ่านข้ามไปได้) ว่าก๊าซ LPG ที่มีการซื้อขายทั้งในรูปของถังความดันที่ใช้ภายในครัวเรือนและที่เติมรถยนต์โดยถือเป็นพลังงานทางเลือกนั้นถูกอัดด้วยความดันจนก๊าซ LPG อยู่ในสถานะ “ของเหลว” ด้วยเหตุนี้มันจึงเข้าแก๊ปว่าเป็น “ของเหลว” จึงอยู่ในเรื่องที่กำลังคุยกันคือ “ระบบการวัดปริมาตรของเหลว...”
จากข้อที่ผ่านมาเราจะทึกทักว่าเอาละคราวนี่จำไว้เป็นหลักการเลยว่าต้องมีค่าความดันย้อนกลับ (Back Pressure) มีค่าเท่ากับ 7 barg จำไว้เป็นลูกสูตรเลย อันนี้ไม่ถูกต้อง ในระบบท่อของระบบการวัดปริมาตรของเหลวในแต่ระบบนั้นเราจำเป็นต้องรู้คุณสมบัติของเหลวที่เรากำลังเกี่ยวข้องด้วย และในประเด็นของเรื่องความดันย้อนกลับ (Back Pressure) นั้นสิ่งที่เราต้องรู้คุณสมบัติของเหลวที่สำคัญค่าหนึ่งนั้นคือ “ความดันไอ” ของเหลว ณ อุณหภูมิและความดันที่ได้รับการออกแบบนั้นมีค่าเท่าใด เพื่อที่ต้องรักษาความดันตั้งแต่ต้นทางจากปั๊มจนถึงปลายด้านทางออกท่อที่จ่ายไปยังตำแหน่งปลายทางต้องมีค่าความดันในระบบท่อสูงกว่าความดันไอของเหลวอยู่ตลอดเวลาขณะทำการส่งจ่ายของเหลวทางท่อ ทาง API ได้มีสูตรคำนวณ Back Pressure สำหรับมาตรวัดปริมาตรของเหลวชนิด Turbine Meter ด้วยสูตรข้างล่างนี้
เมื่อ
BP = Minimum Back pressure
DP = ความดันตกคร่อม (pressure drop) ของมาตรวัดปริมาตรของเหลวที่อัตราการไหลสูงสุด; psig
VP = ความดันไอสมดุลของเหลว (Equilibrium vapor pressure) ที่อุณหภูมิทำงาน (operating temperature); psia **ระวังหน่วยวัดความดัน**
ในความเห็นส่วนตัวจึงขอใช้สูตรการคำนวณ Back Pressure ที่ต้องให้มีด้านทางออกมาตรวัดปริมาตรของเหลวไม่เฉพาะแต่ Turbine Meter แต่อยากจะนำไปประยุกต์ใช้กับมาตรวัดปริมาตรของเหลวทั้งชนิด Positive Displacement Flowmeter และมาตรวัดมวลโดยตรง Coriolis Mass Flowmeter ด้วยเช่นกัน
นอกจากนี้สำหรับระบบการวัดปริมาตรของเหลวที่จ่ายทางท่อที่เรียกว่า LACT (Lease Automatic Custody Transfer Unit) กำหนดให้ความดันย้อนกลับ (Back Pressure) สำหรับผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมสำเร็จรูป
เมื่อ
BP = Minimum Back pressure
RVP = The absolute vapor pressure exerted by liquid at 37.8 °C (100 °F) as determined by the test method ASTM – D323
หากคำนวณหาค่า Back Pressure จากสมการทั้ง 2 แล้วเราพบว่าได้ค่า Back Pressure ไม่เท่ากันแล้ว ก็ควรเลือกใช้ค่าที่สูงกว่าสิครับ มัน Safety กว่าครับ จะเรียกว่าเป็นค่าปอดแหก ก็ไม่ว่ากัน
จากการคำนวณผลค่าความดันย้อนกลับนี้เองจึงสะท้อนออกมาด้วยทาง Engineering ว่าทำไมต้องทำการติดตั้ง Pressure Gauge ด้านทางออกของมาตรวัดปริมาตรของเหลวเพื่อช่วยคอยตรวจติดตามค่าความดันด้านทางออกฯ ต้องไม่ให้มีค่าต่ำกว่าค่าความดันย้อนกลับหลังมาตรวัดฯ ต่ำ ซึ่งส่งผลให้เราจำเป็นต้องติดตั้ง Control Valve หรือ Back Pressure Valve หรือ Differential Valve หรือ ฯลฯ สุดแล้วแต่ที่จะเรียกนะ ทางด้าน Downstream แต่ผลสุดท้ายของการทำหน้าที่คือต้องรักษาค่า Back Pressure หลังมาตรวัดฯ ให้สูงเพียงพอ แต่ในทางปฏิบัติผู้ปฏิบัติงานในภาคสนาม (Operator) คงไม่รู้หรืออาจจำไม่ได้เพียงแต่ได้รับการบอกต่อกันมาว่าความดันหลังมาตรวัดฯ ขณะจ่ายน้ำมันลงรถยนต์ หรือลงเรือต้องไม่ต่ำกว่า 2 - 3 barg เป็นลูกสูตรกันไป แต่ค่าความดันหลังมาตรวัดฯ น้ำมันเชื้อเพลิงก็มาจากสูตรคำนวณข้างบนนี้แหละครับ นอกจากนี้บริษัทผู้ผลิต CFM รายหนึ่งก็ระบุความดันน้ำในระบบท่อที่ใช้ทดสอบมาตรวัด CFM ไว้ต้องไม่น้อยกว่า 40 psig เป็นต้น
งานนี้ต้องใช้ความรู้พื้นฐานกันสักเล็กน้อย เพราะอย่างว่าแหละครับเราอยู่ในสังคมองค์วามรู้ Knowledge Society หากไม่มีข้อมูลไม่มีความรู้มันคุยไม่รู้เรื่องกัน แต่พอมีความรู้ครบถ้วนมีข้อมูลครบถ้วนมันยิ่งคุยกันไม่เข้าใจและไม่รู้เรื่องกันตลอดไป นี้สิน่าคิดว่าเพราะอะไรหนา
พระเอกที่ถูกใช้ในการกำหนดกรอบและบรรยายสถานะรูปแบบการไหลว่าจะเป็น “Laminar Flow”, “Transient Flow” และ “Turbulent Flow” คือตัวเลขที่ไม่มีหน่วยวัด ถือเป็น “Dimensionless” นั้นคือ Reynolds Number ถือเป็นตัวเลขมหัศจรรย์และมีคุณค่ามากมายหากต้องอยู่ในระบบการไหลภายท่อ นอกจากนี้ยังเป็นตัวเลขที่ลากเอาปัจจัยสำคัญๆ สำหรับการไหลภายในท่อของเหลวมาใช้ได้สมบูรณ์มากตัวแปรหนึ่ง ดังนั้นใครรู้แล้วก็เฉยไว้ คนยังไม่รู้ก็เข้า Internet ค้นคว้าหาข้อมูลกันต่อไปน่ะครับ มันเยอะอธิบายไม่จบง่ายๆ เอาอย่างย่อว่า Reynolds Number เป็นสัดส่วนแรงเฉื่อยที่ผลักดันให้ไหลไปข้างหน้าภายในท่อกับแรงหนืดที่คอยหน่วงยับยั้งการไหลภายในท่อให้ไหลช้าลง
“Reynolds Number : A dimensionless parameter expressing the ratio between the inertia (driving) and viscous (retarding) forces.”
Reynolds Number เป็นเลขดัชนีที่ชี้บอกสภาพปรากฏการณ์การไหลของของไหลภายในท่อว่ามีสถานะรูปแบบการไหลของเหลวเป็นอย่างไร เป็นค่าที่ไม่มีหน่วย (non-dimensional) หาได้จากสมการดังนี้
(14.1)
เมื่อ ReD= Reynold’s Number ของท่อ (Based on pipe diameter)
r = ความหนาแน่น, kg/m3
v = ความเร็วเฉลี่ยของการไหลภายในท่อ, m/s
D = เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ, m
m = ความหนืดของของเหลว (Dynamic Viscosity or Absolute Viscosity), kg/m.s
n = ความหนืดจลน์ (Kinematic Viscosity) , m2/s
Reynolds’s number ถูกใช้กับของเหลวชนิด Newtonian Fluid เท่านั้น ได้แก่ น้ำ, ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมสำเร็จรูป, น้ำมันเชื้อเพลิง, แก๊สทุกชนิด, ของเหลวหรือสารละลายที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (Low Molecular-Weight Liquids or Solution), สารละลายหรือ Polymeric Material ที่หลอมละลาย, พลาสติกเหลว (Melted Plastics) ลงลึกนิดนะถ้า งง ว่าอะไรเป็นของเหลวชนิด Newtonian Fluid ก็ค่อยๆ ศึกษากันไปแต่ในงานชั่งตวงวัดจนถึงบัดนี้เราก็เจอแต่ของเหลวที่เป็นชนิด Newtonian Fluid เท่านั้นกับงานมาตรวัดปริมาตรของเหลว
ความหมายทางฟิสิกส์ของ Reynolds Number มีดังนี้คือ เมื่อพิจารณาเศษส่วนจากสมการ (14.1) จะได้ว่า
· ค่าของเศษเป็นค่าต่อปริมาตรคูณความเร็วการไหล (v) นั้นจะหมายถึงโมเมนตัมต่อหน่วยปริมาตรของของเหลว ; kg/m3.m/s = (kg.m/s)/m3 (โมเมนตัมเชิงเส้น M = mv) เมื่อนำค่าโมเมนตัมต่อหน่วยปริมาตรของของเหลวคูณด้วยความยาว ในที่นี้เป็นขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางท่อจะได้ผลลัพธ์เป็นโมเมนตัมของโมเมนตัมต่อหน่วยปริมาตร (Moment of Momentum Per Unit Volume) จึงสรุปได้ว่าค่าเศษของ Reynolds Number จะแสดงถึงค่าแนวโน้มของปริมาตรหนึ่งหน่วยของของเหลวที่จะก่อให้เกิดแรงจลน์ (Dynamic Force) หรือแรงเฉื่อย (Inertia Force) ให้เรานึกถึงรถยนต์วิ่งเร็วๆ เหยียบคันเร่ง
· ค่าของส่วนของ Reynolds Number เป็นค่าความหนืด (Viscosity) ของของเหลวในระบบท่อจะเป็นตัวบ่งบอกให้รู้ถึงแนวโน้มของปริมาตรหนึ่งหน่วยที่จะก่อให้เกิดแรงหนืดหรือแรงเสียดทาน (Viscous or Frictional Forces) คราวนี้ให้นึกถึงรถยนต์โดนเบรกหรือหน่วงๆ
จึงสรุปได้ว่า Reynolds Number เป็นค่าแสดงและบ่งบอกถึงสัดส่วนระหว่าง 2 ปริมาณคือ แรงจลน์กับแรงเสียดทานว่าในกรณีจำเพาะหนึ่งๆ แรงชนิดใดกระทำต่อระบบการไหลภายในท่อมีผลเด่นกว่า นั้นคือเมื่อค่า Reynolds Number มีค่าสูงมากๆ แรงจลน์หรือแรงเฉื่อยจะเป็นตัวควบคุมการไหลทั้งหมดไม่ว่าจะเป็นความดัน, ความเร็วการไหล, ความหนาแน่น และอื่นๆภายในระบบการไหล การไหลจะเป็นแบบ Turbulent Flow แต่หากว่าค่า Reynolds Number มีค่าต่ำมากๆ ปรากฏการณ์การไหล เช่น ความเร็วการไหล, การกระจายของเส้นการไหล (Streamline) แทบจะขึ้นอยู่กับแรงหนืด (Viscous Force) ทั้งหมด การไหลจะเป็นแบบ Laminar Flow
จากการทดลองการไหลภายในท่อเพื่อหา 3 สถานะของการไหลจะให้รูปแบบความเร็วของเหลว (Velocity Profile) ภายในท่อแตกต่างกันดังในรูปที่ 14.1 เป็นดังนี้
· การไหลแบบ Laminar Flow ReD £ 2,000
· การไหลแบบ Transient Flow 2,000 £ ReD £ 4,000 (Critical Zone)
· การไหลแบบ Turbulent Flow ReD > 4,000
รูปที่ 14.1 รูปแบบความเร็วของเหลวภายในท่อเทียบกับค่า Reynolds Number
รูปที่ 14.2 การพัฒนาการรูปแบบความเร็วของเหลวภายในท่อ “Laminar Flow” สู่ “Transient Flow” สุดท้ายเป็นแบบ “Turbulent Flow”
เมื่อได้อ่านมาระดับหนึ่งแล้วหากไม่เข้าใจก็ต้องศึกษาเพิ่มน่ะครับ ในหนังสือ “นานาสาระชั่งตวงวัด เล่ม 2” ของสำนักงานกลางชั่งตวงวัด หากเข้าใจแล้วก็ยินดีด้วยครับมาถึงบทสรุปที่ย่อยอีกเรื่องหนึ่งคือ ในชีวิตจริง การผลิตในวงการอุตสาหกรรม การซื้อขาย ฯลฯ สำหรับการไหลของเหลวภายในท่อส่วนใหญ่แทบจะเป็นการไหบแบบ “Turbulent Flow” ซึ่งให้ Velocity Profile ณ ตำแหน่งจุดศูนย์กลางท่อกับบริเวณใกล้ผนังท่อจะมีค่าความเร็วของเหลวแตกต่างกันน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับการไหลในรูปแบบ “Laminar Flow” กับ “Transient Flow” จากข้อนี้การเลือกใช้มาตรวัดชนิด Turbine Meter ในกรณีนี้จึงได้ใช้ประโยชน์จากธรรมชาติการไหลภายในท่อ
ส่วนรูปแบบความเร็วของเหลวภายในท่อเมื่อของเหลวไหลผ่านข้อต่อหน้าแปลน (Flange), ข้อลด (Reducer), ข้องอ (Elbow) และเมื่อในการออกแบบการเดินท่อซึ่งต้องทำการเปลี่ยนระนาบของระบบท่อเมื่อเปลี่ยนทิศทางการเดินท่อ เปลี่ยนระดับความสูงท่อเมื่อท่อเปลี่ยนทิศทางทาง ดูตัวอย่างดังในรูปที่ 14.3
เรื่องที่มีส่วนสัมพันธ์และต่อเนื่องจากนี้ไปก็คือ “Meter Run” ซึ่งเป็นระยะทางของท่อที่เดินอย่างตรงๆ ไม่มีข้อต่อ ข้อลด ข้อเพิ่ม ข้องอ หรือข้อกระดูกๆใดๆ ในระบบท่อก่อน “ทางเข้า” และหลังด้าน “ทางออก” จากมาตรวัดปริมาตรของเหลวซึ่งเป็นที่ทราบกันโดยทั่วไปแล้วสำหรับมาตรวัดปริมาตรของเหลวชนิด Turbine Flowmeter มีข้อกำหนดให้มีระยะท่อตรงก่อนและหลังมาตรวัดฯ ชนิดนี้เป็นเท่าใดดังในรูปที่ 14.4 และ รูปที่ 14.5 ตามขนาดของระบบท่อหรือตาม Re Number โดยนัย
รูปที่ 14.3 รูปแบบความเร็วของเหลวภายในท่อเมื่อของเหลวไหลผ่านข้อต่อ ข้อลด ข้องอ และเมื่อเปลี่ยนระดับความสูงท่อเมื่อท่อเปลี่ยนทิศทางทาง
อ้าวแล้วหากเป็นมาตรวัดฯ ชนิดอื่นๆ เช่น PD Flowmeter หรือ Coriolis Mass Flowmeter ล่ะจำเป็นต้องจัดให้มี “Meter Run” ดังเช่นมาตรวัดฯ รูปที่ 14.4 และรูปที่ 14.5 หรือไม่ ขอตอบด้วยความเห็นส่วนตัวล้วนๆว่าถ้าเป็นการออกแบบระบบมาตรวัดปริมาตรของเหลวในห้องปฏิบัติการฯ เพื่อต้องการความเที่ยงสูงเนื่องจากเราสามารถควบคุมปัจจัยเรื่องอุณหภูมิ ความดัน อัตราการไหล ความหนืดของเหลว และฯลฯ การที่เราควบคุม Velocity Profile ให้ดีๆ สวยๆ ด้วยการให้มี Meter Run กับมาตรวัดปริมาตรของเหลวทุกชนิดก็เห็นเจือสมด้วย (เห็นดีด้วย) เหตุผลเพราะว่าหลักการทำงานของ Coriolis Mass Flowmeter เป็นมาตรวัดฯ จัดในกลุ่มหลัก Flow Rate Flowmeter ซึ่งอยูในหลักการทำงาน Velocity Change และย่อยลงในกลุ่มย่อย Variable Momentum (ดูรูปที่ 14.6)
รูปที่ 14.4 “Meter Run” ท่อตรงที่ต้องการสำหรับติดตั้งมาตรวัดปริมาตรของเหลวชนิด Turbine Flowmeter ขนาดเล็กกว่า Æ 2”
รูปที่ 14.5 “Meter Run” ท่อตรงที่ต้องการสำหรับติดตั้งมาตรวัดปริมาตรของเหลวชนิด Turbine Flowmeter ขนาดตั้งแต่ Æ 2” ขึ้นไป
รูปที่ 14.6 การจัดกลุ่มตระกูล Flowmeters บนหลักการ Flow Rate กับ Flow Quantity
ด้วยเหตุนี้หากเราได้ของเหลวที่มี Velocity Profile ดีจะช่วยทดสอบตามหลักการทำงานที่ว่าหลักการทำงานหลัก Velocity Change ได้ดี ในส่วนทดสอบการใช้งานจริงในภาคสนามก็เป็นอีกเรื่องหนึ่งต่างจากเงื่อนไขในห้องปฏิบัติการฯ ด้วยเหตุนี้การตรวจสอบการทำงานเพื่อการรับรองนั้นจึงต้องดำเนินการทดสอบในภาคสนามที่มีสภาวะการทำงานเหมือนใช้งานจริงจึงเป็นเรื่องถูกต้อง สำหรับ PD Flowmeter มีหลักการทำงานที่ไม่เกี่ยวกับ Velocity Profile ของของเหลว ตัวมาตรวัดฯ ชนิดนี้มีหลักการคือตัดสายการไหลของเหลวให้เป็นห้องๆเมื่อครบรอบการหมุนก็จะได้ค่าปริมาตรเกือบคงที่ (ถ้าคงที่แสดงว่ามันอุดมคติ) ด้วยเหตุนี้ PD Flowmeter จึงต้องมีค่า K-Factor และ Meter Factor หากมีส่วนแสดงค่าเป็นอิเล็กทรอนิกส์ในการปรับค่าให้ถูกต้องตรงกับปริมาตรที่แสดงค่าบนแบบมาตรา แต่ PD Flowmeter จะมีค่าเฉพาะ Meter Factor หากมีส่วนแสดงค่าเป็นแบบกลไก ระวังสับสนเรื่องนี้น่ะ... แต่หากเราจัดให้มี Meter Run เช่นเดียวกับ Turbine Flowmeter ก็ไม่เห็นจะเสียหายถ้าทำได้เพราะเสมือนเราป้อนของเหลวเป็นลำสวยๆ เข้าเครื่องหั่นด้วย PD Flowmeter เป็นชิ้นๆ อย่างสม่ำเสมอ (จิตนาการตาม....) ในขณะเดียวกันระบบของเราก็ยิ่งเปิดกว้างและมีขีดความสามารถรองรับมาตรวัดหลากหลายชนิด คือตรวจได้หมดไม่ว่าจะเป็น PD Flowmeter, Turbine Flowmeter หรือ Coriolis Mass Flowmeter แล้วไม่ดีกว่า?
15. ความเร็วการไหลของเหลวสูงสุดในท่อของระบบการวัดปริมาตรของเหลว (แนะนำ)
เรื่องนี้เริ่มเข้ามาอยู่ในความสนใจเมื่อเราสอบเทียบมาตรวัดโดยตรง (Coriolis Mass Flowmeter; CMF) เนื่องจากเราต้องการใช้มาตรวัดฯ CMF สำหรับใช้วัดก๊าซธรรมชาติที่เป็นพลังงานทางเลือกสำหรับรถยนต์ แต่อาจเป็นเพราะผู้ผลิตมาตรวัดฯ CMF เองได้ใช้น้ำเป็นตัวกลางในการสอบเทียบมาตรวัดฯ CMF ที่ตนเองผลิต แถมยังส่งไปให้หน่วยงานที่เรียก NMI ของประเทศเนอเธอร์แลนด์เพื่อทำ Type Evaluation ซึ่งในรายงานผลของสถาบัน NMI ได้ยินยอมหรือยอมรับการใช้น้ำเป็นสารตัวกลางในการสอบเทียบมาตรวัด CMF ที่ถูกออกแบบเพื่อใช้งานกับ “ก๊าซ” ภายใต้เงื่อนไขว่าอาจมีผลผิดเบี่ยงเบนไปจากความเป็นจริงประมาณ 0.5% ได้น่ะ (ถ้าผมจำไม่ผิด) ด้วยเหตุนี้เองในการสอบเทียบมาตรวัดฯ CMF จึงไม่สามารถทดสอบที่อัตราการไหลสูงสุดตามที่ระบุเมื่อใช้งานกับ “ก๊าซ” เมื่อทดสอบด้วยสารตัวกลางคือ “น้ำ” ตัวอย่างเช่นผู้ผลิตมาตรวัดฯ CMF ระบุว่าสามารถใช้กับการวัดมวลก๊าซได้ด้วยอัตราการไหลมวลสูงสุด 100 kg/min แต่เมื่อทดสอบด้วยน้ำเราสามารถทำอัตราการไหลสูงสุดได้ประมาณ 38 kg/min ได้กระมัง เพราะ Flow Tube มีขนาด ƽ นิ้ว ขณะที่ความหนาท่อ Flow Tube มีความบางกว่าปกติเมื่อเทียบกับความหนาท่อที่ควรเป็นหากคำนวณหาความหนาท่อที่ความดันและอุณหภูมิเท่ากันตามมาตรฐาน ANSI B31.4 (ดูรูปที่ 15.1) ดังนั้นหากใครใช้มาตรวัดฯ CMF ก็อย่าถอดตัวเรือนภายนอกที่ครอบ Flow Tube เสียล่ะ.... มันหวาดเสียวน่ะ.. จากนั้นลองคำนวณความเร็วของน้ำภายในท่อหรือ Flow Tube ของ CMF ดูสิว่าจะมีความเร็วเท่าไร...
รูปที่ 15.1 ความหนา Flow Tube .ของมาตรวัด ฯ CMF
จากนั้นการประเมินความเร็วผ่าน Flow Tube ของมาตรวัด CMF และความดันสูญเสียก็เริ่มเข้ามาอยู่ในความสนใจ ระบบท่อที่ติดตั้ง CMF อยู่ภายในระบบก็เริ่มให้ความสนใจโดยเฉพาะ Rubber Hose ซึ่งเราไม่สบายใจหากอยู่ในระบบท่อที่ติดตั้งมาตรวัดฯ CMF เมื่อทดสอบความเที่ยงมาตรวัดฯ ไม่สบายใจหมายถึงไม่ควรมีน่ะ..ขอให้เข้าใจตรงกันน่ะ...
ความเร็วของเหลวภายในท่อจึงมีความสัมพันธ์กับความหนาท่อ ในค่าของ “Sch.” ชั้นความดันและอุณหภูมิออกแบบระบบท่อรวมถึงอัตราการไหล ความดันสูญเสียในระบบท่อ และรวมไปจนถึงระบบปั๊มที่สร้างแรงดันและอัตราการไหล ประสิทธิภาพของปั๊มอยู่ในระดับที่พอใจหรือไม่ อัตราการบริโภคพลังงานอยู่ในระดับน่าสนใจหรือเปล่า และฯลฯ ล้วนมีผลกระทบต่อความเร็วการไหลของเหลวภายในท่อหรืออัตราการไหลของเหลวภายในระบบท่อของระบบการวัดปริมาตรของเหลวนั้นเอง หากความเร็วการไหลหรืออัตราการไหลของเหลวภายในท่ออยู่ในระดับเหมาะสมมันก็จะดีไปหมดแต่หากความเร็วของเหลวหรืออัตราการไหลของเหลวภายในระบบท่อสูงเกินไป ก็อาจมีปัญหาตามมา เช่น เราจะได้ยินเสียงดังเมื่ออยู่ใกล้ท่อ ระบบท่อในบางตำแหน่งสั่นสะท้านเหมือนเจ้าเข้า ถึงแม้ทำ Stress Analysis อย่างรอบคอบแล้วก็ตามที หรืออาจพบว่าความดันในระบบสูงจนอาจสร้างปัญหากับอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องทนความดันได้ไม่นานเดี๋ยวเสียหายหรือพัง หรือปั๊มทำงานในจุดที่มีประสิทธิภาพต่ำเสียจนกินค่าพลังงานไฟฟ้าในระดับที่เราไม่พึ่งประสงค์ เป็นต้น
ความเร็วของของเหลวผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมภายในระบบท่อน่าจะอยู่ในช่วงความเร็วประมาณ 3 -8 m/s สำหรับท่อ Carbon Steel, API Specification 5L แต่ทั้งนี้และทั้งนั้น ท่านเองเป็นผู้เลือกและตัดสินใจในขั้นตอนสุดท้าย เพราะท่านมีข้อมูลรอบด้านและมีปัจจัยที่ต้องคำนึงถึง ซึ่งชั่งตวงวัดเราไม่อาจทราบได้ ตัวเลขความเร็วแนะนำถือเป็นตัวเลข Good Practice ดังในรูปที่ 15.2
ออ มีอีกเรื่องหนึ่งคือสำหรับระบบการวัดปริมาตรของเหลวนั้นขอให้ใช้ท่อชนิดไร้ตะเข็บ (Seamless Pipe) เท่านั้น เพื่อสร้างความมั่นใจในเรื่อง Velocity Profile ของของเหลวภายในระบบท่อและความแข็งแรงคงทนของระบบท่อฯ
นอกจากนี้หากพิจารณาในเรื่องของไฟฟ้าสถิตที่อาจเกิดขึ้นได้เมื่อให้ของเหลวผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมไหลในระบบท่อมาตรฐาน API RECOMMENDED PRACTICE 2003 ได้กำหนดความเร็วของเหลวภายในระบบท่อบนพื้นฐานของท่อที่มีระบบความหนา Sch 40 ดังในรูปที่ 15.3 ซึ่งพบว่าเป็นตัวเลขที่ใกล้เคียงกัน
รูปที่ 15.2 ความเร็วของเหลวแนะนำภายในระบบท่อของระบบการวัดปริมาตรของเหลว
รูปที่ 15.3 ความเร็วของเหลวภายในท่อ Sch 40 ของระบบการวัดปริมาตรของเหลวผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมเพื่อป้องกัน Static, Lightning, and Stray Currents ตาม API RECOMMENDED PRACTICE 2003, Protection Against Ignitions Arising Out of Static, Lightning, and Stray Currents, 2008
รูปที่ 15.4 ตัวอย่างอัตราการไหลออกแบบของระบบการวัดปริมาตรของเหลวในแต่ละกิจกรรม
16. ระบบท่อที่ใช้กับระบบการวัดปริมาตรของเหลว ?
ระบบท่อของระบบการวัดปริมาตรของผลิตของเหลวปิโตรเลียมที่เราคุ้นเคยกันก็น่าจะอยู่ภายใต้การออกแบบด้วยอุณหภูมิไม่เกิน 50 °C และความดันประมาณไม่เกิน 5.0 barg และหากใช้ท่อ Carbon Steel ก็ขอให้ใช้ท่อแบบ Seamless ในส่วนรายละเอียดอื่น ๆก็ควรเป็นไปตามมาตรฐานระบบท่อของเหลวปิโตรเลียม ASME B31.3 Process Piping สำหรับมาตรฐานท่อก็น่าจะ API SPECIFICATION 5L Specification for Line Pipe และน่าจะมีมาตรฐานอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับระบบอุณหภูมิและความดันของระบบท่อตลอดจนคุณสมบัติของเหลวที่ต้องวิ่งภายในระบบท่อ ก็ลองศึกษากันต่อไป
รูปที่ 16.1 ชั้นระบบท่อตามอุณหภูมิและความดันออกแบบ
มีข้อคิดเห็นอยู่ข้อหนึ่ง นั้นคือ เมื่อออกแบบห้องปฏิบัติการและจำเป็นต้องให้สามารถรองรับมาตรวัดปริมาตรของเหลวหลากหลายทั้งชนิดในการทำงาน ทั้งยี่ห้อ ทั้งขนาดซึ่งมีส่วนสัมพันธ์กับอัตราการไหลสูงสุดที่ใช้งานได้ ทั้งชนิดการเชื่อมต่อเป็นเกลี่ยวหรือเป็นหน้าแปลน และฯลฯ ดังนั้นทำให้ไม่สามารถได้ค่าระยะระหว่างหน้าแปลนถึงหน้าแปลน (Flange-to-Flange) ได้แน่นอนและยังแตกต่างกันสิ้นเชิง ดังนั้นการจัดให้มี Spool Pieces (ท่อตรงสั้นๆ) เพื่อรองรับการทำงานจึงกระทำได้ยาก ดังนั้นบางหน่วยงานอาจใช้วิธีการง่ายๆ ด้วยการติดตั้ง Rubber Hose เรื่องเช่นนี้เป็นเรื่องต้องห้ามและขอไม่แนะนำให้ใช้งานอย่างเด็ดขาด (ไม่สบายใจ..) ทั้งนี้เนื่องจาก Rubber Hose เมื่อใช้งานไปจะมีการเสียรูปยืดหดขยายเสียรูปทรงไปในทิศทางที่ทำนายไม่ได้หรืออาจอยู่ตัวรูปทรงคงที่หากความดันไม่สูงมากนัก แต่อย่างไรก็ตามก็ไม่แนะนำให้มีการติดตั้ง Rubber Hose ในส่วน Metering Station หรือ Metering Skid ยกเว้นไม่มีทางออกและจำเป็นต้องกระทำ ดังนั้นเมื่อกระทำแล้วต้องกระทำด้วยความระมัดระวังและตรวจสอบ (Monitor) อย่างใกล้ชิด เช่น อาจตรวจสอบด้วยค่า Repeatability ในแต่ละรอบการตรวจสอบความเที่ยง เป็นต้น
การออกแบบระบบท่อต้องคำนึงการเตรียมระบบท่อให้มีความมั่นใจว่าระบบท่อทั้งหมดเต็มไปด้วยของเหลวอย่างเดียว นอกจากเรามี Air/Gas Separator เราก็ต้องจัดให้มีอุปกรณ์ที่สามารถระบายของเหลว (Drain) ที่จุดต่ำสุดของระบบท่อในแต่ละช่วง และสามารถระบายอากาศหรือก๊าซ (Vent) ออกจากระบบท่อที่จุดสูงสุดของระบบท่อในแต่ละช่วง
สำหรับการออกแบบเพื่อป้องกันความดันและอุณหภูมิของเหลวภายในระบบท่อไม่ให้สูงเกินค่าความปลอดภัยของเครื่องมืออุปกรณ์ประจำระบบท่อด้วยการติดตั้งอุปกรณ์พวก Safety Relive Valve, Thermal Expansion Valve และ ฯลฯ รวมทั้งอุปกรณ์จำพวก Air Vent Valve เพื่อรักษาให้ระบบท่อเป็นของเหลวล้วน ๆ หรือที่เรียกกันว่าการไหลแบบ 1 เฟส (Single phase fluid) รวมไปถึงระบบท่อที่เป็น by pass pipe เป็นต้น การติดตั้งอุปกรณ์ดังกล่าวนั้นสามารถติดตั้งได้ตามหลัก Engineering แต่ต้องตระหนักเสมอว่า ตำแหน่งติดตั้งของอุปกรณ์ฯ ใด ๆ ต้องไม่ก่อให้ของเหลวที่ผ่านการวัดด้วยมาตรวัดฯ แล้วเบี่ยงเบนออกไปจากปลายทางไปยังผู้ซื้อ และ/หรือ ผู้ขายโดยเด็ดขาดในระหว่างการดำเนินการ Trading และยังรวมถึงของเหลวที่ผ่านการวัดด้วยมาตรวัดฯ ต้องมุ่งตรงไปยังแบบมาตราเพียงทิศทางเดียวเท่านั้นหากทำตรวจสอบฯ และสอบเทียบฯ มาตรวัดฯเทียบกับแบบมาตรา
สำหรับ Pipe Supports ก็ต้องพิจารณาออกแบบเพื่อสร้างความมั่นใจว่ามีมาตรการเพียงพอที่รองรับระบบท่ออย่างเหมาะสมทางวิศวกรรม ซึ่งยังรวมถึงการคำนวณ Stress Analysis รวมถึง Piping Vibration อย่างรอบด้านเพื่อป้องกันปัจจัยใด ๆ ที่มีผลกระทบต่อความเที่ยงการวัดของมาตรวัดฯ หวังว่าจะไม่เห็นแนวเชื่อมท่อวางอยู่บน Pipe Supports น่ะ หากเจอมันเป็นเรื่องเศร้าแบบพื้น ๆๆ เลยน่ะ
ส่วนการออกแบบระบบท่อที่ใช้เทคนิค “เปลี่ยนทิศทางแล้วเปลี่ยนระดับ” นั้นก็ขอให้ระมัดระวังเรื่อง Velocity Profile ด้วยเช่นกัน
ในส่วนคุณภาพงานเชื่อมระบบท่อฯ สำหรับระบบการวัดมาตรวัดปริมาตรของเหลว คงไม่ต้องถึงระดับทำ Nondestructive Testing แบบ X-ray คุณภาพ 100% หรอกครับแต่ก็ขอให้เลือกเอาช่างเชื่อมคุณภาพที่มีมาตรฐานสูงเนื่องจากคุณภาพงานเชื่อมมีผลต่อระบบการวัดที่ต้องการความเที่ยง ระบบท่อควรผ่านการทดสอบ Hydrostatic Test ตามาตรฐานวิชาชีพด้วยละ ส่วนจะเป็นมาตรฐาน API & ASME เบอร์อะไรก็ให้ผู้เชี่ยวชาญตัดสินใจ ผมน่ะ..เป็ด อย่าลืม...
สำหรับวาล์วที่เลือกใช้ในตำแหน่งระบบท่อที่มีผลต่อความเที่ยงก็ขอให้เลือกแบบ Full Port ด้วยแน่ละในพวก Pipe Fittings โดยเฉพาะพวก Reducer ก็ต้องคิดให้รอบคอบในทิศทางที่ติดตั้งก็ให้ไปดูหัวข้อที่เขียนถึงเรื่องนี้
สำหรับหน่วยงานที่มีทุนทรัพย์และต้องการความเที่ยงสูงอาจบอกว่า เราต้องการระบบท่อ Stainless Steel เลยก็ไม่ว่ากันครับก็ขอให้เป็นไปตาม “เศรษฐกิจพอเพียง” แต่ละท่านซึ่งมันไม่เหมือนกันและเท่ากัน
พอพูดถึงระบบท่อฯ ใจกลับไปนึกเรื่องเก่าๆ ก็เลยยากนำมาบันทึกไว้ให้เป็นเรื่องระวังไว้อีกเรื่องหนึ่งนั้นคือ ในการออกแบบระบบท่อก็ขอให้นึกถึงระบบการระบายของเหลวหากเกิดอุบัติเหตุในการทำงานแล้วของเหลวเกิดการรั่วไหลออกจากระบบท่อ หากของเหลวที่รั่วไหลเป็นน้ำสะอาด เรื่องทุกเรื่องก็จบแต่เปียก แต่ถ้าหากของเหลวที่เป็นของเหลวผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมการจำกัดวงการแพร่ขยายของเหลวผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมต้องคำนึงถึง การวางเพลิงวิธีการดับเพลิงการควบคุมไฟไหม้ต้องพิจารณา...... เรื่องนี้ต้องปรึกษามาตรฐาน NFPA นอกจากนี้กระทรวงสาธารณสุข, กระทรวงพลังงาน,กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม และ ฯลฯ อาจเข้ามาเยี่ยมท่าน
ด้วยเหตุนี้หากมีทุนทรัพย์ก็ขอให้ผู้ออกแบบทำการออกแบบให้ระบบการควบคุมการทำงานให้มีระบบ Interlock เพื่อป้องกันการควบคุมการทำงานระบบการวัดปริมาตรของเหลวผิดพลาด แล้วสามารถรักษาและป้องกันผู้ปฏิบัติงานให้มีความปลอดภัยและรวมทั้งให้เครื่องมืออุปกรณ์ในระบบฯ ปลอดภัยด้วย ด้วยการระบายความดันและอุณหภูมิ หรือฯลฯ ออกจากระบบท่อโดยอัตโนมัติ
การวางแผนให้ระบบการวัดปริมาตรของเหลวให้มีความยืดหยุ่นในการใช้งานหากจำเป็นต้องถอดอุปกรณ์บางตัวออกไปเพื่อทำการซ่อมแซมแล้วยังคงให้ระบบการวัดปริมาตรของเหลวยังคงทำงานได้ก็ต้องคำนึงให้รอบด้านด้วนเช่นกันตัวอย่าง เช่น จัดให้มีปั๊ม 2 ตัวสามารถสลับการทำงานได้และสามารถถอดปั๊มออกไปซ่อมแซมได้ 1 ตัวแล้วระบบฯ ยังคงสามารถทำงานได้โดยไม่กระทบกระเทือน
รูปที่ 16.2 ไม่แนะนำให้ใช้ Rubber Hose ในระบบมาตรวัดปริมาตรของเหลว
17. Reynolds Number มีผลต่อผลการสอบเทียบเพื่อหาค่า Meter Factor ของมาตรวัดปริมาตรของเหลวหรือไม่
Reynolds Number มีผลต่อ Meter Factor ของมาตรวัดมวลคอริออริสเมื่อสอบเทียบที่ช่วง Reynolds Number หนึ่งแต่กลับไปใช้งานจริงอีกช่วง Reynolds Number หนึ่งซึ่งจะได้ Meter Factor ต่างกันดังในรูปที่ 17.1 ด้วยเหตุนี้เราจึงกำหนดให้หลักการคือ หากต้องการตรวจสอบว่ามาตรวัดปริมาตรของเหลวชนิดใดมีความเที่ยงถูกต้องอย่างไร ต้องทดสอบมาตรวัดปริมาตรของเหลวนั้นๆ ภายใต้สภาวะเงื่อนไขที่ใช้งานจริงซึ่งครอบคลุมถึงต้องใช้ของเหลวชนิดเดียวกับที่ใช้กับงานจริง นั้นคือตัวแปร r (ความหนาแน่น; kg/m3),m (ความหนืดของของเหลว (Dynamic Viscosity or Absolute Viscosity); kg/m.s) หรือ n (ความหนืดจลน์ (Kinematic Viscosity); m2/s) ซึ่งปรากฏอยู่ในสมการ Reynolds Number สภาวะเงื่อนไขต่อมาคือต้องทดสอบมาตรวัดปริมาตรของเหลวนั้นๆ ด้วยอัตราการไหลเดียวกับอัตราการไหลที่จะนำมาตรวัดปริมาตรของเหลวนั้นไปใช้งานจริง นั้นคือตัวแปร v (ความเร็วเฉลี่ยของการไหลภายในท่อ, m/s ) บางท่านอาจสงสัยว่าทำไมกำหนดทดสอบอัตราการไหลที่ใช้งานจริงแล้วทำไมกลับมาพูดถึงตัวแปรv ซึ่งเป็นความเร็วเฉลี่ยของการไหลภายในท่อเสียล่ะ.... ขอเรียนชี้แจงว่าสิ่งเหล่านี้ได้รวมเอาปัจจัยขนาดท่อเข้าไปแล้วด้วยทางอ้อมเพราะอัตราการไหลภายในท่อ Q = vA เมื่อ A คือพื้นที่หน้าตัดท่อสิครับ อีกทั้งยังมีตัวแปร D (เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ, m) เข้ามาเกี่ยวข้องและอยู่ในสมการ Reynolds Number กล่าวไปกล่าวก็คือต้องทดสอบมาตรวัดปริมาตรของเหลวที่สภาวะค่า Reynolds Number เดียวกับค่า Reynolds Number ที่ใช้งานจริงนั้นเอง และก็ว่าเถอะมันก็ควรนำหลักคิดนี้ไปใช้กับมาตราวัดปริมาตรของเหลวที่มีหลักการทำงานทุกชนิดไม่ว่า Turbine Flowmeter และ PD Flowmeter
รูปที่ 17.1 ความสัมพันธ์ระหว่างค่า Reynolds Number กับ Meter Factor ของมาตรวัดฯ CMF
ด้วยเหตุนี้ในการทำงานเราขอให้ให้ยึดหลักที่ว่า “การตรวจสอบให้คำรับรองหรือตรวจสอบความเที่ยงมาตรวัดปริมาตรของเหลวต้องดำเนินการภายใต้เงื่อนไขเช่นเดียวกับที่จะนำมาตรวัดปริมาตรของเหลวดังกล่าวไปใช้งานจริงซึ่งปัจจัยที่สำคัญๆ คือของเหลวต้องชนิดเดียวกัน ที่อัตราการไหลการใช้งานจริง ภายใต้อุณหภูมิและความดันเดียวกันกับระบบท่อที่นำไปใช้งานจริงทั้งนี้เพราะอุณหภูมิและความดันมีผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพของของเหลวในเทอมของความหนืด” แต่อย่างไรก็ตามหากมีความจำเป็นและมีหลักฐานจากหน่วยงานที่น่าเชื่อถือพร้อมเหตุผลที่น่าเชื่อถือและพิสูจน์ได้ ก็อาจสามารถปรับตามเหตุผลความจำเป็นเป็นรายกรณีไป
มาถึงตรงนี้จึงประเมินด้วยดุลยพินิจของผู้เขียนจึงลงความเห็นว่า สิ่งต่อไปนี้ต้องใส่ใจในการตรวจสอบความเที่ยงของมาตรวัดปริมาตรของเหลวไม่ว่ามันจะมีหลักการทำงานอย่างไร เอาง่ายๆให้เหมือนกันไปเลยไม่ต้องคิดมาก 3 หลักการที่จำและถือเป็น Rules of Thumb นั้นคือ
· ความดันย้อนกลับ (Back Pressure) ของมาตรวัดปริมาตรของเหลวขณะทำการตรวจสอบต้องเป็นไปตามคำแนะนำ API
· รักษารูปแบบการไหลของของเหลวภายในระบบท่อ (Velocity Profile Development in Pipe) จัดให้มีท่อตรงก่อนทางเข้าและหลังทางออกมาตรวัดปริมาตรของเหลวด้วยความยาวท่อเช่นเดียวกับข้อกำหนดของมาตรวัดปริมาตรของเหลวชนิด Turbine Flowmeter นั้นคือเราใช้เงื่อนไขดังกล่าวกับทั้งมาตรวัดปริมาตรของเหลวชนิด PD และ CMF ไปเลย
· ทดสอบความเที่ยงมาตรวัดปริมาตรของเหลวภายใต้สภาวะเงื่อนไข (อุณหภูมิ ความดัน ความหนืด อัตราการไหล และ ฯลฯ) เช่นเดียวกับสภาวะเงื่อนไขที่จะนำมาตรวัดปริมาตรของเหลวดังกล่าวไปใช้งานจริง
ซึ่งหากพิจารณาให้ดีแล้วทั้ง 3 หลักการนั้นจะสะท้อนทั้งในรูปแบบทางตรงและทางอ้อมต่อค่า Reynolds Number สำหรับการไหลของเหลวภายในระบบท่อ
18. ทิศทางของข้อต่อชนิดข้อลด/ข้อเพิ่ม (Pipe Reducer) ในระบบท่อของระบบการวัดปริมาตรของเหลว
เป็นเรื่องที่บางครั้งเราอาจมองข้ามไป แต่พอเจอในทางปฏิบัติก็ดูเหมือนเป็นเรื่องเก่ามาเล่าใหม่ เล่ากันจนไม่จบไม่สิ้น ซึ่งก็นึกไม่ถึงเหมือนกันแต่เมื่อเจอบ่อยก็เลยยกเอารูปทิศทางของข้อต่อชนิดข้อลด/ข้อเพิ่ม (Pipe Reducer) มาประกอบดังข้างล่างซึ่งอาจไม่ตรงกับหัวข้อระบบการวัดปริมาตรของเหลวสักเท่าใด แต่หากเราแสร้งมองว่าปั๊มคือ มาตรวัดปริมาตรของเหลวดูครับ เราอาจได้มุมมองอีกรูปแบบหนึ่งซึ่งพอจะแบ่งเป็น 2 กรณีคือในกรณีที่ของไหลเป็น “ของเหลว”(Liquid) กับ “ก๊าซ” (Gas / Stream) ทิศทางของข้อต่อชนิดข้อลด/ข้อเพิ่มจึงคิดแบบ
ในกรณีของเหลว ท้องต้องเต็มด้วยของเหลว, หลังต้องไม่มี Air Pocket
ในกรณีของก๊าซ ท้องต้องไม่มี Accumulated Condensate, หลังต้องเต็มด้วยก๊าซ
รูปที่ 18.1 ข้อลด/ข้อเพิ่ม (Pipe Reducer) กับทางเข้าปั๊มของเหลว (ลองคิดว่ามาตรวัดปริมาตรฯ คือปั๊มสิ)
รูปที่ 18.2 ข้อลด/ข้อเพิ่ม (Pipe Reducer) กับระบบท่อที่ของไหลเป็น “ก๊าซ”
รูปที่ 18.3 ข้อลด/ข้อเพิ่ม (Pipe Reducer) กับระบบท่อที่ของไหลเป็น “ของเหลว” ไม่ควรใช้ข้อต่อตัว “T”
19. เครื่องวัดอุณหภูมิ เครื่องวัดความดัน ในระบบการวัดปริมาตรของเหลวควรมีค่าอ่านละเอียดมีค่าเท่าใด
เมื่อถึงหัวข้อนี้ก็ถือโอกาสตอกย้ำอีกครั้งและมักจะตอกย้ำทุกครั้งที่มีโอกาสและมีปัญหา ในระบบการวัดปริมาตรของเหลวโดยเฉพาะของเหลวผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมพบว่าปัจจัยในการคำนวณผลการสอบเทียบทางด้านปริมาตรที่โดดเด่นและมีผลกระทบที่รุนแรงมากคือ “อุณหภูมิ” รองลงมาเป็น “ความดัน” ของของเหลวผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม ดังนั้นเป็นเรื่องที่ต้องใส่ใจอย่างรุนแรง
เครื่องวัดอุณหภูมิในระบบการวัดปริมาตรของเหลวปิโตรเลียม ถ้าเป็นการตรวจสอบให้คำรับรอง (Verification) ควรอ่านได้ละเอียดระดับหรือดีกว่า 0.5 °F (0.25 °C) แต่หากเป็นการสอบเทียบแบบมาตราเพื่อใช้กับระบบการวัดปริมาตรของเหลวปิโตรเลียมเครื่องวัดอุณหภูมิควรอ่านได้ละเอียดในระดับหรือดีกว่า 0.1 °F (0.05 °C) นี้เป็นเพียงโดยหลักการเนื่องจากชั่งตวงวัดต้องเจอร้อยพ่อพันแม่ก็ต้องแจ้งไปประคับประคองคอยช่วยเหลือผลักดันแต่ละหน่วยงานให้ปรับตัวกันไป แต่หากใช้เครื่องวัดอุณหภูมิสำหรับการหาค่าความหนาแน่นหรือตำแหน่งที่นำเครื่องวัดอุณหภูมิไปใช้งานก็อาจมีค่าแตกต่างกันไป ซึ่งพิจารณาตามแนวทางในรูปที่ 19.1 และรูปที่ 19.2 สำหรับ “น้ำ” ความเที่ยงและความละเอียดของเครื่องวัดอุณหภูมิและเครื่องวัดความดันอาจหยาบกว่าได้ระดับหนึ่งส่วนจะเป็นเท่าไรนั้น ควรตรวจสอบมาตรฐานที่เกี่ยวข้องเพื่อให้มีหลังมีที่พิงบ้าง เพื่อสามารถตอบคำถามและชี้แจงหากมีคำถามหรือมีข้อโต้แย้งในอนาคต
รูปที่ 19.1 ค่าอ่านค่าได้ละเอียดต่ำสุดของเครื่องวัดอุณหภูมิ (Temperature Discrimination) จาก API MPMS Chapter 12 Section 2
รูปที่ 19.2 API MPM Chapter 21.2 Addendum to Section 2-Flow Measurement Using Electronic Metering Systems, Inferred Mass , 2000
สำหรับมาตรฐานเครื่องวัดอุณหภูมิที่ต้องใช้งานกับระบบการวัดปริมาตรของเหลวปิโตรเลียม จึงอยากแนะนำให้ใช้เครื่องวัดอุณหภูมิที่มีหลักการทำงาน RTD ตามมาตรฐาน IEC 751 Class A หรือเทียบเท่าเมื่อใช้งานในช่วงอุณหภูมิปกติ ดังในรูปที่ 19.3 สำหรับระบบมาตรวัดน้ำปะปานั้นก็ให้ทำการปรับปรุงหรือประยุกต์ตามความเหมาะสม
สำหรับมาตรฐานเครื่องวัดความดันที่ต้องใช้งานกับระบบการวัดปริมาตรของเหลวปิโตรเลียม ก็พอยึดแนวทางตามมาตรฐาน ASME B40.1 Pressure Gauge ทั้งนี้เครื่องวัดความดันที่เป็นไปตามมาตรฐาน ASME B40.1 ได้จัดชั้นความเที่ยงไว้ 8 grades ดังในรูปที่ 19.4 โดยแบ่งเป็น 3 กลุ่มหลักคือ
• ASME Grades 2A, 3A & 4A เหมาะสำหรับการวัดที่ต้องการความละเอียดสูงในห้องปฏิบัติการหรือ workshop ซึ่งเป็นเกรดที่เราควรเลือกใช้สำหรับงานสอบเทียบและในระบบการวัดปริมาตรของเหลวปิโตรเลียม
• ASME Grades A & 1A เหมาะสำหรับการวัดความดันในภาคอุตสาหกรรมของเครื่องมืออุปกรณ์ จนกระทั่งระบบท่อทางต่างๆ
• ASME Grades B, C & D เหมาะสำหรับการวัดความดันด้วยวัตถุประสงค์ตรวจติดตาม (monitor) ความดันในการใช้งานซึ่งไม่ต้องการความแม่นย่ำ
รูปที่ 19.3 API MPM Chapter 21.2 Addendum to Section 2-Flow Measurement Using Electronic Metering Systems, Inferred Mass , 2000
รูปที่ 19.4 ชั้นความเที่ยง (Accuracy Grade) และช่วงผลผิด (Error Limits) ตาม ASME B40.100-2005
รูปที่ 19.5 ตัวอย่างความหมาย Lower ¼ , Lower ½, และ Upper ¼ of scale ของ Grade A และ B
สิ่งที่บ่งบอกซ้อนอยู่ภายในการแบ่งชั้นความเที่ยงเครื่องวัดความดัน นั้นคือ เครื่องชั่งตวงวัด มันมีหลายเกรดความเที่ยง ใครที่คิดนำเข้าหรือโยนเครื่องชั่งตวงวัดเข้าในระบบเศรษฐกิจและสังคมของราชอาณาจักรไทยต้องมีความรับผิดชอบที่สูงมาก ต้องไม่นำเข้าหรือโยนเครื่องชั่งตวงวัดที่คุณภาพต่ำมาใช้กับการซื้อขายสินค้าและบริการของสาธารณะชนด้วยเพียงเพื่อต้องการแข่งขันในเรื่องราคาขายกับคูแข่งหรือผู้ซื้อ/ผู้ใช้มีความรู้น้อยกว่าโดยไม่มีสามัญสำนึกรับผิดชอบสังคม มันไม่ดี พี่สายฟ้า...ขอร้อง....
20. เครื่องวัดอุณหภูมิและเครื่องวัดความดันประจำ Compact Prover และประจำมาตรวัดปริมาตรของเหลวที่ต้องการตรวจสอบความเที่ยงต้องได้รับการสอบเทียบและมีค่าความถูกต้องหรือผลผิดในค่าที่ยอมรับได้
เป็นเรื่องที่มีบริษัทหนึ่งเป็นผู้ครอบครอง Compact Prover (CPP) และใช้ตัว Compact Prover ตัวนี้เพื่อใช้ตรวจสอบมาตรวัดปริมาตรของเหลวปิโตรเลียมซึ่งถูกติดตั้งในระบบการวัดปริมาตรของเหลวภายใต้พระราชบัญญัติมาตราชั่งตวงวัด พ.ศ. 2542 ได้ขอให้ Third Party มายื่นขอการสอบเทียบ CPP ต่อชั่งตวงวัด ทั้งนี้เพื่อใช้ CPP เป็นแบบมาตรา ทางชั่งตวงวัดจึงของให้ตรวจสอบความพร้อมของ Compact Prover ทั้งระบบตั้งแต่ในเรื่องการซีล, Slippage, เครื่องวัดอุณหภูมิและเครื่องวัดความดันประจำตัว Compact Prover ตลอดจนเครื่องวัดอุณหภูมิที่ใช้กับการวัดอุณหภูมิน้ำของถังตวงแบบมาตรา, ใบรายงานผลการสอบเทียบถังตวงแบบมาตราเพื่อใช้เป็นแบบมาตราที่มีความเที่ยงสูงกว่า CPP ซึ่งโดยหลักการแล้วถังตวงแบบมาตราดังกล่าวต้องมีอัตราเผื่อเหลือเผื่อขาดที่เพียงพอและได้รับการสอบเทียบด้วยวิธีการ Gravimetric Method เท่านั้น (เท่าที่ขีดความสามารถของชั่งตวงวัดทำได้เพียง 120 ลิตร ณ วันนี้ แต่ในปัจจุบันประเทศไทยมี CPP พิกัดสูงสุด 250 ลิตร เท่าที่ทราบ) หรือพูดง่ายๆก็ขอให้เป็นไปตาม “แนวปฏิบัติการสอบเทียบ Compact Prover (CPP) เทียบกับถังตวงแบบมาตรา” ปรากฏอยู่ใน www.cbwmth.org ในหัวข้อ “E-Docs” ซึ่งผลที่ได้รับพบว่าทุกเรื่องถูกต้องสมบูรณ์ยกเว้นเรื่องเดียวคือ เครื่องวัดอุณหภูมิและเครื่องวัดความดันประจำ Compact Prover โดยเฉพาะเครื่องวัดอุณหภูมิและความดันที่ส่งสัญญาณไปประมวลผลเข้ากับ Flow Computer เพื่อคำนวณหา Base Volume เมื่อนำไปใช้ตรวจสอบมาตรวัดปริมาตรของเหลวปิโตรเลียม
ชั่งตวงวัดได้รับคำตอบจาก Third Party ว่าเจ้าของผู้ครอบครอง Compact Prover ไม่ประสงค์ดำเนินการส่งเครื่องวัดอุณหภูมิและความดันประจำ CPP ซึ่งได้มีการเชื่อมต่อเข้ากับ Flow Computer ดังกล่าว ทางชั่งตวงวัดพิจารณาแล้วความถูกต้องของเครื่องวัดทั้งสองมีผลต่อความเที่ยงผลการวัดและการใช้งาน CPP ในฐานะแบบมาตราจึงตัดสินใจไม่เข้าร่วมดำเนินการสอบเทียบ เราปฏิบัติหน้าที่ตรงไปตรงมาไม่ต้องคิดมาก พอกลับบ้านไปนอนหลับสบายใจไม่ต้องนอนเอาตีนก่ายหน้าผาก ทั้งนี้จนกว่าเครื่องวัดดังกล่าวได้รับการสอบเทียบตามที่เราได้กำหนดไว้ใน “แนวปฏิบัติการสอบเทียบ COMPACT PROVER (CPP) เทียบกับถังตวงแบบมาตรา” ลงวันที่ 4 พ.ย. 59
รูปที่ 20.1 “แนวปฏิบัติการสอบเทียบ COMPACT PROVER (CPP) เทียบกับถังตวงแบบมาตรา” ลงวันที่ 4 พ.ย. 59 ทั้งหมด 15 หน้า
รูปที่ 20.2 ข้อกำหนดเกี่ยวกับเครื่องวัดอุณหภูมิและเครื่องวัดความดันประจำ CPP ตาม“แนวปฏิบัติการสอบเทียบ COMPACT PROVER (CPP) เทียบกับถังตวงแบบมาตรา”
ตกลงแล้วในตารางที่กำหนดดังกล่าวนั้นเป็นการกำหนดให้เครื่องวัดอุณหภูมิประจำ CPP เฉพาะส่วน Temperature Sensor ผิดได้ไม่เกิน 0.1 °C หรือ Temperature Transmitter (TT) ผิดได้ไม่เกิน 0.1 °C กันแน่? ตอบคำถามดังกล่าวว่า “ค่าที่กำหนดเป็นผลรวมผลผิดของส่วนประกอบต่างๆ แล้วทำงานร่วมกันจนส่งผลการวัดค่าอุณหภูมิโดยทำหน้าที่ความเป็นเครื่องวัดอุณหภูมิหรือการทำงานร่วมกันของ Temperature Sensor กับ Temperature Transmitter (TT) ผิดรวมกันได้ไม่เกิน 0.1 °C” ซึ่งเป็นคำตอบสำหรับเครื่องวัดความดัน ด้วยเช่นกัน
รูปที่ 20.3 Temperature Sensor และ Temperature Transmitter (TT) และ Thermowell
หลังจากที่เราไม่ปฏิเสธสอบเทียบ CPP กับ Third Party รายดังกล่าวเพราะไม่ดำเนินการตาม“แนวปฏิบัติการสอบเทียบ Compact Prover (CPP) เทียบกับถังตวงแบบมาตรา” แล้ว ผลต่อมาจะเป็นอย่างไร มีหน่วยงานอื่นหรือชั่งตวงวัดเองที่จะยอมให้ใช้ Compact Prover ดังกล่าวเป็นแบบมาตราในการตรวจสอบให้คำรับรองมาตรวัดปริมาตรของเหลวที่ใช้งานในการซื้อขายหรือไม่อย่างไรไม่ทราบได้ครับ ถ้ายอมรับและใช้ก็ถือเป็นความเสี่ยงของพนักงานเจ้าหน้าที่นั้นๆ ก็ว่ากันไป.. เพราะได้ทำในสิ่งที่พิจารณาแล้วว่าถูกต้องและสอดคล้องกับคู่มือของผู้ผลิต CPP ที่กำหนดรูปแบบการต่อเชื่อมระบบการใช้ CPP เป็นแบบมาตราในการสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรของเหลวด้วย Flow Computer ดังในรูปที่ 20.4
นอกจากนี้ จากรูปที่ 20.4 เราจะเห็นได้ว่าเป็นการเชื่อมต่อสัญญาณมาตรฐานทางไฟฟ้า (electrical signal) อาจอยู่ในรูปของแรงดันไฟฟ้า (DC Voltage) และ/หรือ กระแสไฟฟ้า (DC Current) เช่นแรงดันไฟฟ้า 1-5 V กระแสไฟฟ้า 4-20 mA และ แรงดันไฟฟ้า 0-10 V กระแสไฟฟ้า 0-100 mA เป็นต้น จากเครื่องวัดอุณหภูมิและเครื่องวัดความดันจากทั้ง CPP และมาตรวัดปริมาตรของเหลวเพื่อส่งผลไปประมวลผลใน Flow Computer หรือ Prover Computer ในการให้ผลการวัดของมาตวัดปริมาตรของเหลวที่ต้องการทราบผลความเที่ยงเมื่อเทียบกับแบบมาตราในที่นี้ก็คือ CPP ซึ่งในการทำงานของ Flow Computer หรือ Prover Computer จะถูกต้องและสมบูรณ์ได้นั้นมันขึ้นกับเราว่าจะสั่งมันให้ทราบเรื่องอะไร สั่งมันให้ทำอะไร สั่งมันให้คำนวณอย่างไร บนพื้นฐานข้อมูลใด ตลอดจนมีขั้นตอนเงื่อนไขการตัดสินใจอย่างไร และ ฯลฯ มันขึ้นอยู่กับว่าเราสั่งและเราป้อนข้อมูลเข้าใน Program ที่เขียนขึ้นและการ Configuration ค่าตัวแปรต่างๆภายใน Flow Computer นั้นๆอย่างไร หากพิจารณาในกรณี Program ประจำ Flow Computer แล้วข้อนี้น่าจะตัดออกไปได้เพราะเจ้าของเครื่อง Flow Computer ต้องเขียนอย่างเต็มความสามารถเพื่อให้เครื่องตัวเองน่าเชื่อถือและสามารถแก้ไขปัญหาชีวิตของผู้ซื้อได้ ไม่เช่นนั้นจะไม่ได้ตังค์จากผู้ซื้อ แต่ตัวที่สำคัญและมีปัญหามากๆๆๆๆๆ จนต้องการบุคคลากรที่มีความรู้ความเข้าใจ และที่สำคัญคือ ... “ความใส่ใจ” ที่จะเรียนรู้ใฝ่รู้ต้องการและกระหายที่จะรู้ศึกษา นั้นคือ การ Configuration ตัว Flow Computer
รูปที่ 20.4 องค์ประกอบการทำงานเพื่อตรวจสอบความเที่ยงของมาตรวัดปริมาตราของเหลวเทียบกับแบบมาตรา CPP
แม้ผู้ครอบครองจะนำเครื่องวัดอุณหภูมิและความดันที่ใช้กับ CPP และมาตรวัดปริมาตรของเหลวไปสอบเทียบจากห้องปฏิบัติการที่ได้การรับรอง ISO 17025 แล้วก็ตามที แต่เมื่อทำการ Configuration ตัว Flow Computer ดังในรูปที่ 20.5 อย่างนี้แล้วมันจะมีประโยชน์อะไรเพราะไม่ Configuration ตามรายงานผลการสอบเทียบเครื่องวัดอุณหภูมิ (ในความสัมพันธ์ค่ากระแสไฟฟ้ากับค่าอุณภูมิ) เพราะสัญญาณในรูปของกระแสตรง (DC. Current) มาตรฐานที่นิยมใช้คือ 4-20 mA นั้นหมายความว่า เมื่อค่าวัดเป็น 0% เท่ากับกระแส 4 mA และค่าวัดเป็น 100 % เท่ากับกระแส 20 mA และค่าวัดซึ่งอยู่ในช่วง 0-100 % (เช่น 0 - 100 °C หรือ 32.0 - 212.0 °F ) จะสัมพันธ์เป็นเชิงเส้นกับกระแส 4-20 mA โดยเช่นเดียวกับเครื่องวัดความดัน 4-20 mA = 0-100 % (เช่น 0 15 barg) ซึ่งในทางปฏิบัติความเป็นจริงมันไม่จริง มาถึงจุดนี้ก็ต้องให้หวนคิดทุกครั้งไปว่า งานชั่งตวงวัดมันต้องการคนจากหลายสาขาอาชีพ หรือสหวิชาชีพ เนื่องจากเครื่องชั่งตวงวัด 1 เครื่องมันเป็นผลงานร่วมกันของสหวิชาชีพในการผลิตขึ้นมาการรับคนเข้ารับราชการยังคงเป็นอย่างนี้ต่อไป มันยากที่ให้ข้าราชการมากำกับดูแลสังคมและเศรษฐกิจของชาติเพียงฝ่ายเดียว ผู้ที่ทำธุรกรรมกันในฐานคู่ค้าก็ต้องหันมาศึกษาและเข้ามารักษาผลประโยนช์ของตัวท่านเองได้แล้วครับ เพราะงานนี้จะพึ่งภาครัฐอย่างเดียวคงยากเสียแล้ว ภาคเอกชน ภาคประชาคม ภาคเหนือ ภาคกลาง ภาคตะวันออก ภาคอีสาน และ ภาค...ฯลฯ ต้องมาช่วยกันแล้วครับ ถ้าอยากให้เวทีการค้าขายน้ำมันเชื้อเพลิงมีคุณภาพและมาตรฐานสูงขึ้นทั้ง Fair Trade และ Free Trade
รูปที่ 20.5 ค่า Configuration ของเครื่องวัดอุณหภูมิประจำตัวมาตรวัดปริมาตรของเหลวตามค่าสัญญาณกระไฟฟ้ามาตรฐาน 4 - 20 mA ซึ่งพิมพ์ออกจาก Flow Computer
21. Control Valve ในระบบการวัดปริมาตรของเหลว
วาล์วควบคุม (Control Valve) เกิดจากหลักคิดพัฒนาการจากวาล์วธรรมดาเพื่อให้ใช้ประโยชน์ในการควบคุมสูงสุดโดยใช้หลักการควบคุมแบบป้อนกลับ (Feedback Control) นั้นคือหากต้องการด้านหลังวาล์วควบคุมเป็นอย่างไรเริ่มก็ไปติดตั้งอุปกรณ์ตรวจจับสถานะของทางด้านหลังวาล์วควบคุมแล้วนำสัญญาณที่ตรวจจับได้ส่งผ่านมาทางระบบด้วยตัว Transmitter เพื่อป้อนข้อมูล ณ เวลานั้นไปยังตัวควบคุม หรือที่เรียกว่า Controller ซึ่งในตัวควบคุมนี้เราอยากได้อะไร ให้มันทำงานอย่างไรก็เขียนโปรแกรมฝังไว้ดังนั้นเมื่อ Controller ได้รับข้อมูลจากทั้งตัว Control Valve และสถานะหลังตัว Control Valve แล้วตัว Controller ก็จะประมวลผลตามที่เราออกแบบไว้เช่น ความดันด้าน Downstream น้อยไปหากต้องการให้ความดันสูงขึ้นต้องเปิดวาล์วมากขึ้น ตัว Controller มันก็จะตรวจสอบสถานะว่าก้านวาล์ว ของ Control Valve อยู่ตำแหน่งไหนหากต้องการความดันเพิ่มขึ้นขนาดนี้ต้องสั่งให้ก้านวาล์วเคลื่อนที่เท่าไรเพื่อให้ความดันตามที่ต้องการในด้านปลายทาง พร้อมๆ กับคอยตรวจติดตามการเพิ่มขึ้นของค่าความดันหลังวาล์วควบคุมว่าได้ตามค่าที่ต้องการแล้วหรือไม่ก่อนตัดสินใจดำเนินการอย่างเพิ่มเติมตามโปรแกรมที่ที่มี เป็นต้น
ทำไมในระบบการวัดปริมาตรฯ จึงต้องมี Control Valve? เหตุที่ต้องมี Control Valve ก็เพื่อใช้ควบคุมอัตราการไหลขณะทำการตรวจสอบฯ และทดสอบความเที่ยงมาตรวัดปริมาตรของเหลว หรือขณะใช้งานมาตรวัดปริมาตรของเหลวต้องการให้ปั๊มสร้างอัตราการไหลให้มีค่าคงที่ หรือเพิ่ม-ลดอัตราการไหลได้อย่างเหมาะสมและปลอดภัยต่อระบบการวัดปริมาตรของเหลว ทั้งนี้เพราะเมื่ออัตราการไหลคงที่จะส่งผลให้ความเร็วของเหลวภายในระบบท่อคงที่, ความดันคงที่ และรูปแบบการไหลมี Velocity Profile คงที่ นอกจากนี้ยังช่วยให้การทำหน้าที่ของ Air/Gas Separator หรือ Eliminator ทำงานได้ราบรื่นขึ้น ปั๊มในระบบการวัดฯ ทำงานไม่หนัก และฯลฯ (ตอนนี้นึกไม่ออก ถ้านึกออกเพิ่มจะส่งข้อความไปทางการนั่งทางในให้ทราบ..ต่อไป) ที่สำคัญคือต้องเป็นสภาวะ (อุณหภูมิ ความดัน ความหนืด อัตราการไหล...) เดียวกับสภาวะที่มาตรวัดปริมาตรของเหลวต้องถูกนำไปใช้งานจริงหากเราออกแบบเพื่อเป็นห้องปฏิบัติการฯ แต่หากเป็นการทดสอบระบบมาตรวัดปริมาตรของเหลวชนิดติดตรึงอยู่กับที่เราก็จะได้สภาวะการทำงานที่ตรงกับความเป็นจริงรวมทั้งแบบมาตราที่ถูกนำไปใช้ในการตรวจสอบความเที่ยงก็ทำงานเช่นเดียวกับระบบฯ เช่นกัน ตัวเองนั่งอ่านไปอ่านมาก็มึนเหมือนกันว่าต้องการบอกอะไรกันว่ะทั้งย่อหน้าเนี้ย เอาเป็นว่าต้องการวาล์วควบคุมเพื่อต้องการควบคุมอัตราการไหลแบบ Real Time และต้องการควบคุมปัจจัยอุณหภูมิและความดันของเหลวในระบบท่อบริเวณก่อนและหลังวาล์วควบคุมโดยให้ทำงานอัตโนมัติ
รูปที่ 21.1 หลักคิด Control Valve
สำหรับรายละเอียดมากกว่านี้สามารถไปอ่านเนื้อหา “วาล์วควบคุมกับระบบมาตรวัดปริมาตรของเหลว (Control Valve in Dynamic Measuring Systems)” ได้เพิ่มเติมในหนังสือ “นานาสาระชั่งตวงวัด เล่ม 2” จรินทร สุทธนารักษ์ และ สาธิต ชูสุวรรณ, สำนักงานกลางชั่งตวงวัด, กระทรวงพาณิชย์ เล่มสีเหลือง ถ้าหาไม่ได้ในรูปเล่มก็ไป Download ในรูป E-Book ใน www.cbwmthai.org
รูปที่ 21.2 ตัวอย่างการทำงาน Control Valve
รูปที่ 21.3 รูปแบบการทำงาน Control Valve ที่มีขายอยู่ในท้องตลาด ก่อนติดตั้งเข้าไปในระบบ
การออกแบบและเลือกชนิดและขนาด Control Valve เป็นเรื่องของความเชี่ยวชาญเฉพาะทางดังนั้นต้องพึ่งเขาเพราะหากเราเลือก Control Valve ที่เป็นแบบ Linear แต่พอติดตั้งเรียบร้อยทำงานร่วมกับ Actuator กับ Controller หรือ ฯลฯ สุดท้ายเราไม่ได้ Control Valve ที่เป็นแบบ Linear ตามที่ต้องการ (ดูรูปที่ 21.4) แล้วมานั่งโว้ยวาย และจะคืนวาล์วควบคุมแก่ผู้ขาย และฯลฯ อย่างนี้ไม่ดี แต่ผู้เชี่ยวชาญ (จริงๆ) สามารถปรับแต่งแก้ไขได้ดังเช่นในรูปที่ 21.5
รูปที่ 21.4 ตัวอย่างการทำงาน Control Valve เปลี่ยนแปลงจากเดิม (Linear) ที่ออกแบบไว้ภายหลังติดตั้งเข้าไปในระบบ
ถ้าการออกแบบ Control Valve อยู่บนพื้นฐานโดยยึดเอาค่า Inlet Pressure ในการกำหนดให้ Flow Control Valve ควบคุมอัตราการไหลตั้งแต่ 0- 15 barg อาจมีปัญหาได้หากผู้รับจ้างเอาค่า 15 barg เป็นค่า Design Inlet Pressure เพราะเมื่อใช้งานไปและระบบตรวจสอบว่าความดันด้านทางออกยังไม่ถึงค่าความดันที่กำหนดประกอบกับหากความดันทางเข้า Control Valve มีค่า 2 barg แล้ว Control Valve มันก็ยังคงอยู่ในตำแหน่งเปิดวาล์วที่ตำแหน่ง 100% ปัญหาที่จะมีตามมานั้นคือ 2 phase flow จะเกิดขึ้นสิครับหากความดันตกคร่อมวาล์วควบคุมสูงจนทำให้ความดันท้ายน้ำวาล์วควบคุมต่ำกว่าความดันไอของเหลว
รูปที่ 21.5 ตัวอย่างการทำงาน Control Valve เปลี่ยนแปลงจากเดิม Equal Percentage ที่ออกแบบไว้ภายหลังติดตั้งเข้าไปในระบบแล้วทำการปรับแต่แก้ไขให้เป็นลักษณะการทำงานเป็น Linear
ห้องปฏิบัติการฯ สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติของประเทศหนึ่งเท่าที่จำได้จะเลือกใช้ Control Valve ชนิด Ball-Trol Rotary Control Valve และใช้ Pneumatic Actuator ซึ่งใช้ Spring Return (ดูรูปที่ 21.6)
รูปที่ 21.6 Ball-Trol Control Valve และ Pneumatic Actuator with Spring Return
รูปที่ 21.7 ตัวอย่างคำถามที่น่าสนใจเมื่อเราต้องการเลือก Control Valve
22. ตำแหน่งของแบบมาตราเมื่อเทียบกับมาตรวัดปริมาตรของเหลวที่เราต้องการตรวจสอบหรือสอบเทียบ
ตามคำถามนั้นแหละครับ เราพบว่าบางครั้งมีการออกแบบระบบท่อเพื่อทำการตรวจสอบหรือสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรของเหลวแล้วมักจะมีความสับสนว่าตำแหน่งของแบบมาตราควรอยู่ตำแหน่ง Upstream หรือ Downstream เมื่อเทียบกับมาตรวัดปริมาตรของเหลวที่ต้องการตรวจสอบหรือสอบเทียบ ดังนั้นเพื่อความชัดเจนจึงขอชี้แจงว่า ในระบบงานชั่งตวงวัดตามข้อบัญญัติของกฎหมาย (legal Metrology) แล้วแบบมาตราต้องอยู่ในตำแหน่ง Downstream เมื่อเทียบกับมาตรวัดปริมาตรของเหลวที่ต้องการตรวจสอบหรือสอบเทียบในระบบท่อเสมอ และสอดคล้องกับนิยามอัตราเผื่อเหลือเผื่อขาด (Maximum Permissible Error; MPE)
MPE = ค่าที่วัดได้จากมาตรวัดปริมาตรของเหลว - ค่าที่วัดได้จากแบบมาตรา
ด้วยเหตุนี้เมื่อเราเลือกใช้ระบบแบบมาตรา Gravimetric Method ทั้งที่ใช้และไม่ใช้ Divertor รวมทั้งระบบมาตรา Volumetric Method (Prover Tank) ทั้งที่ใช้และไม่ใช้ Divertor รวมไปจนถึงการเลือกใช้ Master Flowmeter และ Compact Prover/Pipe Prover ล้วนแล้วต้องถูกติดตั้งอยู่ทางด้านท้ายน้ำหรือ Downstream เมื่อเทียบกับมาตรวัดปริมาตรของเหลวในระบบท่อด้วยกันทั้งสิ้น
รูปที่ 22.1 ตำแหน่งติดตั้ง Compact Prover อยู่ทางด้านท้ายน้ำหรือ Downstream เมื่อเทียบกับมาตรวัดปริมาตรของเหลวในระบบท่อ
รูปที่ 22.2 ค่า Base Volume ของ Compact Prover ยี่ห้อ Emerson ตามตำแหน่งติดตั้งว่าทางด้านท้ายน้ำหรือทางด้านต้นน้ำเมื่อเทียบกับมาตรวัดปริมาตรของเหลวในระบบท่อ
แต่สำหรับ Compact Prover ดูเหมือนจะพิเศษกว่าแบบมาตราโดยทั่วไปทั้งนี้เนื่องจากตามชื่อของมันคือ Compact มันมีขนาดไม่ใหญ่สามารถบรรทุกเคลื่อนย้ายไปใช้งานได้หลากหลายสถานที่ การใช้งานไม่จำเป็นต้องติดตั้งติดตรึงอยู่กับที่เช่นเดียวกับ Pipe Prover ดังนั้นในการนำไปใช้งานจึงมีความยืดหยุ่นและอาจไม่เป็นไปตามกติกาที่เราวางไว้คือ Compact Prover ต้องอยู่ด้านท้ายน้ำ (Downstream) เมื่อเทียบกับมาตรวัดปริมาตรของเหลที่ต้องการตรวจสอบฯ/สอบเทียบเสมอไป ทั้งนี้อาจจะด้วยเหตุผลหรือสาเหตุจากการออกแบบระบบมาตรวัดปริมาตรของเหลวผิดพลาดมาตั้งแต่ต้น หรือมีการปรับเปลี่ยนระบบแบบมาตราเดิมแต่ด้วยข้อจำกัดของพื้นที่หรือระบบท่อ หรือไม่ได้ออกแบบระบบท่อเผื่อไว้ดังเช่นในรูปที่ 22.1 และ ฯลฯ ดังนั้นเมื่อใช้งาน Compact Prover จึงอาจมีการติดตั้ง CPP ในตำแหน่งด้านต้นน้ำ (Upstream) เมื่อเทียบกับมาตรวัดปริมาตรของเหลวที่ต้องการตรวจสอบหรือสอบเทียบซึ่งพออนุโลมได้แต่ถ้าหลีกเลี่ยงจะเป็นการดีกว่า ผลตามมานั้นคือการเลือกใช้ค่า Base Volume ของ Compact Prover ที่ถูต้องด้วยดังในรูปที่ 22.2 หากเลือกใช้ค่า Base Volume ของ Compact Prover ผิดด้านก็จบข่าว.... แต่ทั้งนี้และทั้งนั้นให้ดูเป็นรายชนิดประเภทการำงานของ CPP และยี่ห้อของ CPP ด้วย
.png)
รูปที่ 22.3 Lease Automatic Custody Transfer (LATC) System (API MPMS, Chapter 6.1)
หากพิจารณาในรูปที่ 22.1 ระบบการวัดปริมาตรของเหลวได้ถูกออกแบบให้ Compact Prover ติดตั้งอยู่ทางด้าน Downstream เมื่อเทียบกับมาตรวัดปริมาตรของเหลวในระบบท่อ โดยได้เตรียม Double Block and Bleed Valve เพื่อใช้ในการตัดระบบแยกโหมดการทำงานให้ชัดเจนระหว่างระบบโหมดการสอบเทียบมาตราวัดปริมาตรของเหลวและระบบโหมดใช้งานปกติของมาตรวัดปริมาตรของเหลวในการวัดปริมาตการส่งจ่าย ในขณะเดียวกันก็ได้เลื่อน Flow Control Valve เลยออกไปหน่อยเพื่อให้สามารถใช้งานในการควบคุมอัตราการไหลของเหลวภายใต้ความดันที่เหมาะสมพร้อมด้วยกันทั้ง 2 โหมดการทำงานดังที่ได้กล่าวไว้ รวมทั้งมีมาตรการเสริมความมั่นใจและประกันว่าของเหลวที่ไหลผ่านมาตรวัดปริมาตรของเหลวเมื่อถูกวัดปริมาตรเป็นที่เรียบร้อยแล้วต้องไหลไปยังปลายทางในระบบท่อเพียงปลายทางเดียวโดยต้องไม่สามารถไหลย้อนกลับมายังมาตรวัดปริมาตรของเหลวได้อีกด้วยการติดตั้งวาล์วกันกลับ (Check Valve) ระบบการวัดปริมาตรของเหลวดังกล่าวเป็นระบบการวัดปริมาตรสำหรับการขนส่งทางท่อคราวละมากๆ หรือที่เรียกในอีกชื่อตาม API ว่าระบบ Lease Automatic Custody Transfer (LATC) System ซึ่งมีองค์ประกอบของระบบวัดที่สำคัญดังในรูปที่ 22.3
23. ชั่งตวงวัดเมื่อสอบเทียบ Compact Prover ไม่ต้องสนใจอะไรทั้งสิ้นเพียงแต่รายงานเฉพาะค่า Base Volume ของ Compact Prover ก็พอ ทำไมต้องไปตรวจสอบเครื่องวัดอุณหภูมิ เครื่องวัดความดัน และการ Configuration ภายใน Flow Computer ที่ใช้งานร่วมกับ Compact Prover เพื่อใช้ Compact Prover เป็นแบบมาตราในการตรวจสอบฯ และสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรของเหลว ?
เป็นคำถามที่เราได้ยินครับ เพราะเมื่อเดิมที่ชั่งตวงวัดก็ตรวจสอบและรายงานเฉพาะค่า Base Volume ของ Compact Prover เมื่อเราทำการสอบเทียบ Compact Prover เท่านั้น แต่เมื่อผ่านวันเวลาปัญหามันก็เข้ามาเช่น เมื่อผู้ให้บริการซ่อม Compact Prover ซ่อมเสร็จแล้วมายื่นของตรวจสอบความเที่ยงของ Compact Prover โดยผู้ให้บริการซ่อมเจ้าเดิมแหละครับปรับเปลี่ยนสถานะเป็น Third Party อีกสถานะหนึ่ง ชั่งตวงววัดจึงขอดูรายละเอียดข้อมูลดังเดิมและการคำนวณผลเดิมๆ เพราะจำเป็นต้องทราบข้อมูลชนิดโลหะ ฯลฯ เพื่อจะได้ค่าสัมประสิทธิฯ ที่ถูกต้องตรงกับ Model CPP เพื่อเตรียมการคำนวณผลการสอบเทียบด้านปริมาตรก่อนไปสอบเทียบจริงในภาคสนาม (ดูรูปที่ 23.2A และรูปที่ 23.2B) ปรากฏว่าเมื่อตรวจทานข้อมูลที่ได้รับมาพบว่ามีการเลือกใช้ค่า Modulus of Elasticity ผิดไปจาก Model ของ Compact Prover ที่ถูกต้อง เมื่อทำการไต่สวนไปเรื่อยๆ พบว่าไปของโรงงานอุตาสาหกรรมปิโตรเลียมซึ่งเป็นผู้ครอบครองและใช้ Compact Prover ตัวดังกล่าวนี้มานานปีและในการ Configuration ใน Flow Computer ที่ใช้ร่วมกันกับมาตรวัดปริมาตรของเหลวเพื่อการตรวจสอบมาตรวัดปริมาตรของเหลวเทียบกับบแบบมาตรา Compact Prover ก็ทำการ Configuration ผิดพลาดมานาน ส่วนจะเจตนาหรือไม่ ไม่ทราบได้ แต่ได้รับแจ้งว่าเป็นค่าที่ทำการ Configuration ตั้งแต่ทำ Commissioning Plant หากเป็นเช่นนั้นจริงนั้นหมายถึงว่า ดำเนินการผิดพลาดมาตั้งแต่ตั้งโรงงานอุตสาหกรรมดังกล่าว มึนครับ.... ใจก็ตั้งคำถามว่ามาตรวัดปริมาตรของเหลวที่สอบเทียบผ่าน Compact Prover ผิดพลาดมากน้อยเพียงใด ก็ไม่ทราบได้ เก็บภาษีมากน้อยเพียงใดก็ไม่ทราบได้ ชั่งตวงวัดปล่อยผ่านมากี่ปี ก็ไม่ทราบ.......วังเวงครับ...พี่น้อง..... โปรดส่งใครมาช่วยฉันที......ช่วยชงกาแฟให้กินสักแก้วเถอะ... ขอบคุณ.
จากตัวอย่างนิทานที่เล่ามาทำให้อยากให้ใครก็ตามต้องใส่ใจในการทำงาน และต้องกระหายที่จะเรียนรู้อยู่ตลอดเวลา เรียนมันไม่จบสิ้นหรอก เรียนรู้ได้ทุกเรื่องจนวาระหมดลมหายใจอึดสุดท้าย การรู้ว่าการคำนวณผลการสอบเทียบทางด้านปริมาตรเป็นอย่างไร จะได้ทราบว่าเราตกหล่นอะไร ตัวแปรใดสำคัญมากน้อยต่างกันอย่างไร มันช่วยได้มาก กลับไปอ่านหนังสือเล่มเขียว “การคำนวณผลการสอบเทียบทางด้านปริมาตร (ฉบับปรับปรุง)” ของสำนักงานกลางชั่งตวงวัดเถอะ....
รูปที่ 23.1 ตัวอย่างค่าการ configuration ของ Compact Prover ใน Flow Computer ที่มีผลต่อการตรวจสอบมาตรวัดปริมาตรของเหลวเมื่อทำการสอบเทียบเทียบกับ Compact Prover (Configuration ใน OMNI ; Firmware Version 20 US Customary Unit)
แต่ที่แน่ๆ เมื่อมีกรณีศึกษา เราก็เลียนแบบพระพุทธเจ้าที่บูชาไว้เหนือเกล้า จึงกำหนดเป็นพระธรรมวินัยเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดขึ้นอีก นั้นจึงเป็นที่มาที่เราต้องตรวจเครื่องวัดอุณหภูมิ เครื่องวัดความดันรวมไปจนถึงการ Configuration ภายใน Flow Computer ซึ่งครอบคลุมทั้งตัว Compact Prover เครื่องวัดอุณหภูมิและเครื่องวัดความดันประจำ Compact Prover (ดูรูปที่ 23.3) อีกทั้งการ Configuration ในตัวรายละเอียดของมาตรวัดปริมาตรของเหลว เช่น ค่า K-Factor, Meter Factor เครื่องวัดอุณหภูมิและเครื่องวัดความดันประจำมาตรวัดปริมาตรของเหลว (ดูรูปที่ 23.4) เรื่องรายละเอียดมันเยอะ สรุปง่ายๆ ว่าค่าตัวแปรใดภายใน Flow Computer มีผลต่อการคำนวณผลการวัด ความเที่ยงของการวัด แล้วต้องดำเนินการตรวจสอบ ส่วนชั่งตวงวัดท่านใดไม่ตรวจสอบก็ถือเป็นความเสี่ยงของชั่งตวงวัดเอง และต้องตรวจสอบและตรวจทานผลการคำนวณจาก Flow Computer (ดูรูปที่ 23.5) กับการคำนวณด้วยมือหรือใช้โปรแกรมดังเช่น Microsoft Excel ด้วยเสมอ ถามสิว่าโปรแกรมของ Flow Computer ในรูปที่ 23.5 และรูปที่ 23.6 มันเอาค่าอุณหภูมิและค่าความดันมาจากไหนมาแสดง และค่า Base Volume มาได้อย่างไร ค่า CTL CTS CPL CPS คำนวณโดยใช้ค่าอุณหภูมิของเหลวและค่าความดันมาจากไหน...บัดโธ่... ดูรูปที่ 23.6 เพื่อปักหมุดอีกครั้งครับ
รูปที่ 23.2A ความหมายของตัวเลขและอักษรที่ปรากฏในรุ่น (Model) ของ Compact Prover ยี่ห้อ Emerson
รูปที่ 23.2B ความหมายของตัวเลขและอักษรที่ปรากฏในรุ่น (Model) ของ Compact Prover ยี่ห้อ Emerson
นอกจากนี้เรายังพบปัญหาในการ Configuration ใน Flow Computer อีกเรื่องหนึ่งที่สำคัญนั้นคือความสอดคล้องกันระหว่างหน่วยวัดอุณหภูมิและความดันกับค่าสัมประสิทธิ์วัสดุฯ ต่างๆ ของ Flow Tube & Invar Rod ของ CPP ก็เป็นปัญหาที่พบบ่อยเช่นกัน เนื่องจาก Firmware ใน Flow Computer มีทั้งใช้หน่วย Metric Unit (SI Unit) กับหน่วยอื่น ดังนั้นจึงควรตรวจสอบค่าสัมประสิทธิ์วัสดุฯ ต่างๆ จะมีหน่วยเป็น /°C , /bar, /kPa, /°F, /psi เพื่อสอดคล้องกันกันในแต่ Firmware นั้นรวมถึงค่าอุณหภูมิและค่าความดันที่ส่งมาจาก Temperature Transmitter และ Pressure Transmitter ทั้งจาก CPP และมาตรวัดปริมาตรของเหลวจึงต้องสอดคล้องกัน นอกจากนี้ Temperature Transmitter และ Pressure Transmitter ประจำ CPP รวมทั้งมาตรวัดปริมาตรของเหลว (เช่น PD Meter) ต้องได้รับการสอบเทียบจากห้องปฏิบัติการที่ได้รับ ISO 17025 โดยมีค่าผลผิดได้ไม่เกิน API MPMS Chapter 7- Section 2 และ API MPMS Chapter 21- Section 2: Allowable Deviation: Tm (Meter) 0.5 °F (0.25 °C) & TP (CPP) 0.2 °F (0.1 °C)
รูปที่ 23.3 ตัวอย่างค่าการ configuration ของ Compact Prover ใน Flow Computer ที่มีผลต่อการตรวจสอบมาตรวัดปริมาตรของเหลวเมื่อทำการสอบเทียบเทียบกับ Compact Prover (Configuration ใน OMNI; Firmware Version 24 Metric Unit)
รูปที่ 23.4 ตัวอย่างค่าการ configuration ของมาตรวัดปริมาตรของเหลวใน Flow Computer ที่มีผลต่อการตรวจสอบมาตรวัดปริมาตรของเหลวเมื่อทำการสอบเทียบเทียบกับ Compact Prover
รูปที่ 23.5 ตัวอย่างผลการคำนวณผลการตรวจสอบมาตรวัดปริมาตรของเหลวเทียบกับแบบมาตรา Compact Prover ด้วย Flow Computer (OMNI)
รูปที่ 23.6 รูปแบบมาตรฐานการแสดงผลการคำนวณผลการตรวจสอบมาตรวัดปริมาตรของเหลวเทียบกับแบบมาตรา Compact Prover ด้วย Flow Computer ยี่ห้อ OMNI
รูปที่ 23.7 ตัวอย่างการรับส่งข้อมูลเพื่อประมวลผลใน Flow Computer (API ?)
สำหรับปัญหาอีกเรื่องหนึ่งซึ่งต้องปรับใช้ตามความเหมาะสมหากเป็นแบบมาตรา แต่หากเป็นมาตรวัดปริมาตรของเหลวที่อยู่ภายใต้การกำกับดูแลงานชั่งตวงวัดตามพระราชบัญญัติมาตราชั่งตวงวัด พ.ศ. 2542 นั้นคือ “หน่วยวัด” ต้องใช้หน่วยวัด “ระบบเมตริก (SI Unit)” เท่านั้น ด้วยเหตุนี้การเลือกใช้ Firmware ของ Flow Computer เพื่อให้ลดปัญหาให้มากที่สุดควรใช้หน่วยวัดโดย Firmware เป็นระบบเมตริก เท่านั้น
รูปที่ 23.8 การเลือกใช้ Firmware ของ Flow Computer (OMNI) ให้เหมาะสมกับงาน
เรื่องที่สำคัญมากอีกเรื่องหนึ่งที่ Flow Computer สำหรับงานชั่งตวงวัดตามข้อบัญญัติของกฎหมายต้องมีนั้นคือ “Audit Trail” หรือ “Electronic Seal” โดยข้อมูลที่สำคัญและที่มีผลต่อความเที่ยงของการทำงานมาตรวัดฯ และ/หรือแบบมาตราจะถูกบันทึกพร้อมวันเวลากำกับไว้ในแต่ละเหตุการณ์ด้วย Flow Computer เมื่อใดก็ตาม ใครก็ตามที่ไปทำการ Configuration ใน Flow Computer แล้วค่าดังกล่าวไปเปลี่ยนแปลงในการดำเนินการที่มีผลต่อความเที่ยงในระบบการวัด ย้ำนะครับ เฉพาะการเปลี่ยนแปลงแก้ไขที่มีผลต่อความเที่ยงและปัจจัยที่สำคัญต่อระบบฯเท่านั้นที่ถูกบันทึกทั้งนี้เพราะ Memory ที่ถูกจัดสรรไว้อาจมีอยู่จำกัด นอกจากนี้ผลการบันทึกดังกล่าวต้องไม่มีใครสามารถเข้าถึงแล้วเข้าไปจัดการลบเปลี่ยนแปลงแก้ไขการบันทึกใน Audit Trail อย่างเด็ดขาดยกเว้นการลบระบบทิ้งไปหรือ ... นั้นรวมไปจนถึงการเข้าถึงด้วย Password ชั้นใดๆก็ตาม แต่หากจะเข้าไปอ่านหรือสั่งให้พิมพ์ผลการบันทึกเหตุการณ์ดังกล่าวสามารถกระทำได้ ตัวอย่างบันทึก Audit Trail ดังในรูปที่ 23.9 ส่วนข้อความมันมีความหมายอย่างไร เช่น Index Number 5113 คือการแก้ไขค่าอะไร ก็ต้องไปเปิดคู่มือของ Flow Computer โดยปกติแล้วสำหรับ Audit Trail เป็นเรื่องปกติในพวกสายงาน IT แต่พวกเราที่ทำงานชั่งตวงวัดเริ่มคุ้นเคยกันแล้วหรือยัง
เมื่ออ่านมาถึงตรงนี้ บางท่านอาจเริ่มสงสัยว่า Flow Computer หรือ Controller ที่เราใช้งานอยู่มันมี Audit Trail หรือเปล่า ถ้าทำดีก็ไม่มีหลักฐาน ถ้าทำไม่ดีก็มีหลักฐานล่ะคราวนี้........ จึงขอเพิ่มเติมให้กับชั่งตวงวัดเราอีกข้อหนึ่งคือ ในปัจจุบันมีหลายบริษัทฯ ใช้ Flow Computer หรือ Controller ในระดับที่ใช้ในขบวนการผลิตอุตสาหกรรม (Industry Grade) หรือเป็นพวกที่ใช้งานในการตรวจติดตาม (Monitor Grade) ไม่ได้ใช้เกรดสำหรับงานชั่งตวงวัดตามข้อบัญญัติของกฎหมาย (Legal Metrology) หรือในอีกชื่อคืองานด้าน Custody Transfer; CT ดังนั้นกลับไปปรับปรุงเปลี่ยนแปลงแก้ไข... แล้วมันก็กลับไปเรื่องเดิมอีกจนได้คือ มีผู้เอาผลิตภัณฑ์ในกลุ่มเป้าอื่นๆ มาใช้กับงานในกลุ่มที่เป็นผลประโยชน์สาธารณะชนอย่างงานชั่งตวงวัดตามข้อบัญญัติของกฎหมาย (Legal Metrology) หรือในอีกชื่อคืองานด้าน Custody Transfer; CT จะด้วยไม่มีความรู้หรือเรื่องราคาหรือเรื่องลูกค้าต้องการก็สุดแท้ ที่แน่แท้ทรูคือท่านโยนเครื่องชั่งตวงวัดเข้าสู่สังคมและเศรษฐกิจของประเทศอย่างไม่มีความรับผิดชอบ.... อย่าโกรธผม... ผมมันหมาเฝ้าบ้าน มันต้องเห่า...
รูปที่ 23.9 ตัวอย่าง “Audit Trail” เสมือนปูมการเดินเรือที่บันทึกการเปลี่ยนแปลงการ Configuration ที่มีผลต่อความเที่ยงของมาตรวัดปริมาตรของเหลวหรือแบบมาตรา พิมพ์จาก Flow Computer
24. กรณีตรวจสอบฯ และสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรของเหลวเทียบกับถังตวงแบบมาตรา เรายอมให้ผลต่างอุณหภูมิของเหลวที่ใช้ในการตรวจสอบฯ และสอบเทียบต่างกันเท่าใด ในแต่ละตำแหน่งของระบบฯ รวมถึงเมื่อเทียบกับสภาวะแวดล้อม ณ ขณะนั้น
ในการตรวจสอบฯและสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรของเหลวปิโตรเลียม ปัจจัยที่มีผลต่อความเที่ยงทั้งในรูปของผลผิด (Error) ค่า Repeatability และค่า Uncertainty ในอันดับต้นเลยนั้นคือ “อุณหภูมิ” ด้วยเหตุนี้จึงขอกำหนดเป็นแนวทางปฏิบัติการตรวจสอบฯและสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรของเหลวโดยขอให้ผลต่างระหว่างอุณหภูมิมาตรวัดปริมาตรของเหลว (Tm), อุณหภูมิของเหลวภายในถังตวงแบบมาตรา (TP) และอุณหภูมิสภาวะแวดล้อม ณ ขณะนั้น (Tamb) ดังในรูปที่ 24.1
ผลต่างของอุณหภูมิของเหลวที่ถูกใช้เป็นตัวกลางสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรของเหลววัดได้ด้านทางเข้ามาตรวัดปริมาตรของเหลวเทียบกับอุณหภูมิสภาวะแวดล้อมตลอดระยะเวลาการสอบเทียบต้องไม่ควรมีค่าเกินกี่องศา £ 3.0 -5.0 °C
ผลต่างของอุณหภูมิของเหลวที่ถูกใช้เป็นตัวกลางสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรของเหลววัดได้ ณ ถังตวงแบบมาตราเทียบกับอุณหภูมิสภาวะแวดล้อมตลอดระยะเวลาการสอบเทียบต้องไม่ควรมีค่าเกินกี่องศา £ 3.0 -5.0 °C
ผลต่างของอุณหภูมิของเหลวที่ถูกใช้เป็นตัวกลางสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรของเหลววัดได้ด้านทางเข้ามาตรวัดปริมาตรของเหลวเทียบกับอุณหภูมิของเหลวที่ถูกใช้เป็นตัวกลางสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรของเหลววัดได้จากถังตวงโลหะแบบมาตราตลอดระยะเวลาการสอบเทียบต้องไม่ควรมีค่าเกินกี่องศา £ 0.5 -1.0 °C
รูปที่ 24.1 การควบคุมสภาวะเงื่อนไขผลต่างอุณหภูมิของของเหลว ณ มาตรวัดปริมาตรของเหลว, ณ ถังตวงแบบมาตราและของสภาวะแวดล้อม
แต่อย่างไรก็ตาม ในบางครั้งในทางปฏิบัติเราพอยอมให้ผลต่างอุณหภูมิดังในรูปที่ 24.1 ไปประยุกต์ใช้งานกับระบบการสอบเทียบที่ใช้แบบมาตราที่ต่างออกไปจากถังตวงแบบมาตรา แต่ต้องรู้และเข้าใจผลกระทบว่ามีความรุนแรงมากน้อยเพียงใดและเรายอมรับได้หรือไม่ โดยภาพรวมสุดท้ายแล้วยังคงได้ผลลัพธ์การวัดตลอดจนความเที่ยง ความน่าเชื่อถือที่ผู้มีส่วนเกี่ยวข้องยอมรับได้หรือไม่ เป็นต้น เนื่องจากงานชั่งตวงวัดตามข้อบัญญัติของกฎหมายเกี่ยวข้องกับหลายวงการหลายอาชีพ และหลายธรรมชาติของการค้าขาย หลายการผลิตสินค้าและบริการ อาจต้องคำนึงในหลายมิติแต่ต้องรู้และเข้าใจรวมทั้งเป็นที่ยอมรับตามเหตุผล
เครื่องชั่งตวงวัดในท้องตลาดที่มีการซื้อขายกันอยู่นั้น โดยปกติแล้วจะมีอยู่หลายเกรด (อีกแล้ว ..ย้ำ..อีกแล้ว) เช่น เกรดใช้งานในภาคอุตสาหกรรมทั่วไป หรือเกรดใช้ในครัวเรือน แต่ภายใต้พระราชบัญญัติมาตราชั่งตวงวัด พ.ศ. 2542 นั้นเครื่องชั่งตวงวัดต้องเป็นเกรดที่ใช้งานในการซื้อขายต่อสาธารณะชน และเกรดที่ใช้ในการเสียภาษีที่เค้าเรียกว่า Custody Transfer (CT) หรือในบางกลุ่มประเทศก็คือเกรด “W&M” เป็นต้น ถามว่า...เราจะรู้ได้อย่างไร...ว่ามันเป็นเกรดตามที่ระบุในพระราชบัญญัติมาตราชั่งตวงวัด พ.ศ. 2542 ก็ไปอ่านในประกาศกระทรวงพาณิชย์ฯ ใน www.cbwmthai.org ดูสิครับ หรือถ้าไม่จุใจก็ขอความกรุณาไปหาอ่านในเอกสาร OIML Recommendations ใน www.oiml.org ก็ยิ่งแจ่มเชียวครับทั้งนี้ก็เพราะประกาศกระทรวงพาณิชย์ฯ นั้นครอบคลุม 2 เนื้อหาสาระหลักคือ เนื้อสาระเครื่องชั่งตวงวัดในเทอมของ International หรือ Global Issues อยู่บนพื้นฐานของ OIML Recommendations กับเนื้อหาสาระเครื่องชั่งตวงวัดในเทอมของ Local Issues เราก็ร่างกันตามผู้ผลิตเครื่องชั่งตวงวัดทำกันได้และสังคมยอมรับได้เพราะมันเป็นเรื่องไทยๆ ครับ เช่นเครื่องชั่งสปริง, มาตรวัดฯ หยอดเหรียญฯ เป็นต้น สรุปแล้วตั้งแต่ พ.ศ. 2466 - พ.ศ 2564 (อีก 2 ปี ครบ 100ปี) กฎหมายชั่งตวงวัดในทางด้านทคนิคมี 2 หลักคือ “Global & Local” ยกตัวอย่างเครื่องชั่งไม่อัตโนมัติที่เป็นไปตามพระราชบัญญัติมาตราชั่งตวงวัด พ.ศ. 2542 ตรง Nameplate บนเครื่องชั่งจะต้องระบุชั้นความเที่ยงเป็นอักษรโรมัน ชั้น I, ชั้น II, ชั้น III และชั้น IV สำหรับมาตรวัดปริมาตรของเหลวปิโตรเลียมจะต้องระบุเป็นชั้นความเที่ยง Class 0.3, Class 0.5, และ Class 1.0 เป็นต้น ถ้าไม่ระบุก็ให้เป็นตั้งเป็นข้อสงสัย แล้วไปสืบหาข้อมูลทาง Internet ต่อไปครับ เพราะผู้ผลิตที่สุจริตชนย่อมบ่งบอกขีดความสามารถของเครื่องชั่งตวงวัดที่ตนเองผลิตว่ามีความเที่ยงมากน้อยเพียงใด อีกทั้งต้องรับผิดชอบต่อการออกมาระบุขีดความสามารถและประกันขีดความสามารถของเครื่องชั่งตวงวัดที่ตนเองผลิตด้วย ไม่ใช่ผลิตออกมาแล้วตีคลุมไปว่าใช้ได้ตรงตามที่ระบุในกฎหมายเพียงแต่ไม่มีข้อความระบุใน Nameplate ที่ติดมากับเครื่องชั่งตวงวัด อย่างนี้มัน...ต้องจับมาตีเข่า... หากเอาความคิดสนุก (แต่จริงจัง) Nameplate ที่ติดมากับเครื่องชั่งตวงวัดเท่ากับบัตรประชานของเครื่องชั่งตวงวัด ของมันต้องมี........
ทั้งนี้ก็เพราะว่าเครื่องชั่งตวงวัดที่ผลิตออกมาขายในท้องตลาดมันมีต้นทุนที่ไม่เท่ากันและการทำตลาดของผู้ผลิตที่ไม่เท่ากัน ประเทศไหนอ่อนแอมีกฎระเบียบกฎกติกาหย่อนหยานเจ้าหน้าที่รัฐมึนตลอดเวลาไปทำงาน ออกไปประกันว่าเครื่องชั่งตวงวัดนั้นๆมีความถูกต้องเที่ยงตรงตามกฎหมายของประเทศอย่างมึนๆ เจ้าหน้าที่รัฐท่านนั้นก็ต้องรับผิดชอบต่อความเสี่ยงที่ท่านไปรับรองเครื่องชั่งตวงวัดว่ามันถูกต้องอย่างมึนๆกันต่อไป... ส่วนผู้ผลิตเครื่องชั่งตวงวัดจะเอาเครื่องชั่งตวงวัดที่ใช้ในภาคอุตสาหกรรมหรือในภาคครัวเรือนมาขายแล้วบอกว่าเป็นเครื่องชั่งตวงวัดที่ใช้งานต่อสาธารณะชนต่อไปอย่างไม่มีความรับผิดชอบ ก็ดำเนินการกันต่อไป.. ไม่จบไม่สิ้น... มันเป็นกลยุทธ์การตลาดของประเทศที่เจริญเค้าทำกันภายใต้คำแถลงการณ์ที่ว่า “Free Trade” ส่วนจะ “Fair Trade” เค้าไม่ถกกัน มันเป็นคำพูดที่ไม่ศิวิไลซ์ซ์ซ์ มันไม่ Positive Thinking.... สรุปว่างานนี้ขอเครื่องชั่งตวงวัดที่ใช้งานในเกรด W&M (Weights & Measures) เท่านั้น
มาตรวัดมวลคอริออริส (Coriolis Mass Flowmeter; CMF) ซึ่งเป็นมาตรวัดมวลโดยตรงช่วยแก้ไขปัญหาในเรื่องผลการวัดในรูปของปริมาตรของเหลวผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมซึ่งเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิโดย Coriolis Mass Flowmeter ให้ผลการวัดเป็น “ค่าน้ำหนัก” จึงช่วยลดปัญหาปริมาณซื้อขายแทนในรูปของปริมาตรของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมซึ่งเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิได้ดีทีเดียว และยังอาจรวมไปถึงอาจใช้ทดแทนเครื่องชั่งได้เช่นกัน หรือโดยถือเป็นแบบมาตราในกรอบของ Gravimetric Method หากเราไปใช้เพื่อตรวจสอบมาตรวัดฯ ที่มีอัตราเผื่อเหลือเผื่อขาด (MPE) สูง โดยเฉพาะมาตรวัดปริมาตรน้ำซึ่งมีอัตราเผื่อเหลือเผื่อขาดอยู่ในช่วง 5%/2% เมื่อเทียบกับอัตราเผื่อเหลือเผื่อขาดสำหรับมาตรวัดปริมาตรของเหลวปิโตรเลียมโดยทั่วไปอยู่ที่ 0.5% (Class 0.5) เพราะ CFM ชั้นความเที่ยงระดับ Master Meter และใช้กับของเหลวที่มีความดัน Class 150 ถือว่ามีความเที่ยงสูงมากอาจมี MPE อยู่ในระหว่าง 0.1 % - 0.2 % ซึ่งมีค่าเพียงพอที่จะยกระดับเป็นแบบมาตราได้ ออ..เพื่อความเข้าใจให้ถูกต้องว่าเครื่องชั่งตวงวัดที่มีความเที่ยงในระดับชั้นแบบมาตราที่มีขายอยู่นั้นไม่มีชั้นความเที่ยงน่ะครับแต่บ่งบออกว่าเป็นเกรดแบบมาตรา (Standard) แทน และมักจะอยู่ในกรอบของบริษัทฯ ผู้เชี่ยวชาญ คนเลือกใช้ก็จะเป็นกลุ่มคนที่มีความเชี่ยวชาญและเข้าใจสูง และต้องการใช้เครื่องชั่งตวงวัดด้วยนัยต่างจากประชาชนและสาธารณะชนกลุ่มส่วนใหญ่ที่ต้องมี พระราชบัญญัติมาตราชั่งตวงวัด พ.ศ. 2542 กำกับดูแล (รัฐสภาไม่ประสงค์ให้ใช้คำว่า “ควบคุม” กับประชาชนชาวไทยแต่ให้ใช้คำว่า “กำกับดูแล” แต่สุดท้ายมันก็ลิดรอนสิทธิ์ตามรัฐธรรมนูญฯเช่นเดิม....)
แต่ CMF มีข้ออ่อนไหวที่สำคัญมากเรื่องหนึ่งคือ “การติดตั้ง” และ “มีค่าความเสียดทานสูงหรือความดันตกคร่อมสูง” เมื่อเทียบกับมาตรวัดฯ ชนิด PD Flowmeter และ Turbine Flowmeter
รูปที่ 25.1 “A-Frame” Pipe Supports
ชั่งตวงวัดเองก็เลือกใช้ CMF เกรด Master Flowmeter เพื่อใช้ตรวจสอบตู้จ่ายก๊าซ LPG เพื่อส่งจ่ายขายเป็นพลังงานทางเลือกสำหรับรถยนต์ (ชั้นความเที่ยง 1.0 มี MPE 1.0%) ดังนั้นเมื่อต้องการออกแบบติดตั้งมาตรวัดแบบมาตราโดยใช้มาตรวัดชนิด Coriolis Mass Flowmeter เพื่อติดตั้งบนรถยนต์โมบาย 3 ระบบฯ และก็ทราบถึงข้ออ่อนไหวของมาตรวัดมวลฯ ชนิดนี้จึงทำการค้นคว้าหาข้อมูลและถกกับบริษัทฯ หลายๆ ครั้งสุดท้ายเราไปเจอเอกสารก็งานวิจัยชิ้นหนึ่งเพื่อทดสอบอะไรเราจำไม่ได้เอาแต่รูปและหลักคิดมา หลักคิดก็คือ “A-Frame” เอามาซ้อนๆกันเพื่อประกันว่าลดแรงสั่นสะเทือนได้จากรอบทิศทางได้ดีประมาณหนึ่ง ส่วนแรงสั่นสะเทือนที่มีคาบการสั่นกว้างหรือความถี่ต่ำก็อาจกันไม่ได้แต่เชื่อว่าวงจรควบคุมของ Coriolis Mass Flowmeter คงมีวงจร Filter เพื่อช่วยให้มาตรวัดฯ ทำงานได้สมบูรณ์ดีระดับหนึ่ง จึงนำรูป Pipe Support สำหรับเป็นที่รองรองและติดตั้ง Coriolis Mass Flowmeter ดังในรูปที่ 25.1 ดังนั้นหากมาตรวัดมีขนาดใหญ่ขึ้นเราก็เสริมเหล็กให้มีขนาดใหญ่ขึ้นตามความเหมาะสมต่อไป
รูปที่ 25.2 รูปแบบและระยะการติดตั้ง Pipe Supports สำหรับ Coriolis Mass Flowmeter
รูปที่ 25.3 รูปแบบและทิศทางการติดตั้ง Coriolis Mass Flowmeter
ส่วนมาตรวัดแบบมาตราที่เราเจอกันคุ้นชิน จะเป็นมาตรวัดชนิด PD Flowmeter ดังในรูปที่ 25.4 ในที่นี้เราละไว้ไม่ได้พูดถึง เพราะคิดว่าหลายท่านคุ้นชินแล้ว
รูปที่ 25.4 มาตรวัดแบบมาตรา PD Flowmeter
26. การควบคุมอัตราการไหลให้คงที่ตลอดช่วงระยะเวลาในการตรวจสอบฯ และสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรของเหลวเป็นสิ่งสำคัญและจำเป็น
ไม่ว่าเราจะเลือกใช้ระบบแบบมาตรา Gravimetric Method ทั้งที่ใช้และไม่ใช้ Divertor รวมทั้งระบบมาตรา Volumetric Method (Prover Tank) ทั้งที่ใช้และไม่ใช้ Divertor รวมไปจนถึงการเลือกใช้ Master Flowmeter และ Compact Prover/Pipe Prover ล้วนแล้วต้องการอัตราการไหลทดสอบคงที่เพื่อให้ได้ดังกราฟความสัมพันธ์อัตราการไหลเทียบกับเวลาดังในรูปที่ 7.4, รูปที่ 7.5, รูปที่ 7.6 รวมทั้งรูปที่ 26.1 ทั้งนี้เพื่อต้องการให้ และต้องการให้ใกล้เคียงกราฟความสัมพันธ์ฯ ในอุดมคติดังในรูปที่ 7.10
รูปที่ 26.1 การควบคุมอัตราการไหลทดสอบและการปิดเปิดวาล์วเมื่อตรวจสอบฯและสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรของเหลวเทียบกับถังตวงแบบมาตรา
ด้วยเหตุนี้การควบคุมอัตราการไหลทดสอบของของเหลวให้คงที่ขณะทำการทดสอบจึงต้องออกแบบระบบปั๊มให้รอบคอบ การใช้ระบบปั๊มขับด้วยมอเตอร์ 3 เฟสพร้อม Invertor เพื่อปรับรอบมอเตอร์ให้ทำงานร่วมกันระหว่าง Flow Control Valve โดยมีระบบ Controller จึงเป็นเรื่องน่าสนใจ แต่หากมีเทคโนโลยีใหม่ๆสำหรับการควบคุมให้อัตราการไหลทดสอบคงที่นุ่มนวลก็พิจารณาเปลี่ยนแปลงไปตามความเป็นจริง นอกจากนี้ในบางหน่วยงานได้เอาหลักธรรม หลักการธรรมชาติมาช่วยด้วยการทำหอน้ำสูง ดังในรูปที่ 26.2 เป็นการก่อสร้างหอน้ำสูง 30 เมตร เพื่อสร้างความดันให้มีค่าคงที่ตลอดเวลาขณะทำการสอบเทียบตราบที่ยังสามารถปั๊มน้ำขึ้นหอสูงได้ทันการ นอกจากนี้ยังสามารถปรับเปลี่ยนควบคุมแรงดันและอัตราการไหลภายในระบบท่อได้เสถียรมาก ซึ่งก็มีข้อดีเสริมมาอีกข้อคือหอน้ำดังกล่าวยังทำหน้าที่ Air Eliminator/Gas Separator ไปในตัวเนื่องจากทำถังน้ำซ้อนถังน้ำ แต่อาจมีข้อเสียคือสามารถสร้างความดันสูงไม่ได้มากนัก แต่ความดันสำหรับหอน้ำสูง 30 เมตรสำหรับใช้ตรวจมาตรวัดน้ำประปาถือว่าหรูมากแล้วครับ เพราะโดยทั่วไปมาตรวัดน้ำประปามันมาเรื่อยๆๆ มาบ้าง ไม่มาบ้าง หยุดบ้าง แล้วแต่ใจเขาครับเพราะน้ำประปาในเมืองใหญ่ทั่วโลกมันมีนิสัยคล้ายๆกันครับ...5555
จากรูปที่ 26.2 และรูปที่ 26.3 เป็นการย้ำเตือนให้ตระหนักถึงเรื่องการรักษาอัตราการไหลให้คงที่ตลอดระยะเวลาในการทดสอบมาตรวัดปริมาตรของเหลวในแต่ละอัตราการไหลทดสอบ
รูปที่ 26.2 ตัวอย่างการสร้างหอน้ำที่ความสูงระดับหนึ่งเพื่อสร้างความดันน้ำในระบบท่อให้คงที่เพื่อตรวจสอบฯ และสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรน้ำ
รูปที่ 26.3 ตัวอย่างการสร้างหอน้ำที่ความสูงระดับหนึ่งเพื่อสร้างความดันน้ำในระบบท่อให้คงที่เพื่อตรวจสอบฯ และสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรน้ำ (PTB)
27. หากต้องใช้มาตรวัดแบบมาตรา (Master Flowmeter) จำนวนหลายตัวรวมกันเพื่อให้มีขีดความสามารถครอบคลุมช่วงอัตราการไหลทดสอบมาตรวัดปริมาตรของเหลวหลายช่วงอัตราการไหลทดสอบ ดังนั้นการออกแบบระบบท่อให้อยู่ในรูปท่อร่วม (Header) เพื่อติดตั้งมาตรวัดแบบมาตราจำนวนหลายตัวรวมกัน
การออกแบบระบบท่อร่วม (Header) เพื่อรวมเอามาตรวัดแบบมาตรา (Master Flowmeter) ทั้งขนาดเดียวกันหรือหลายขนาดเพื่อให้สามารถรองรับอัตราการไหลทดสอบให้เพียงพอต่ออัตราการไหลทดสอบของมาตรวัดปริมาตรของเหลวที่มีหลากหลายขนาดนั้นสามารถกระทำได้แต่ทั้งนี้เพื่อช่วยลดความสูญเสียเนื่องจากแรงเสียดทานภายในระบบท่อ (Fiction Loss) การออกแบบให้ระบบท่อร่วมในรูปแบบของ “Y Pipe Header” จะเป็นแนวทางที่ดีกว่าระบบท่อร่วมแบบแบบตัว “T” แต่อย่างไรก็ตามหากมีปัจจัยอื่นที่ต้องคำนึงถึงผู้ออกแบบต้องหยืดหยุ่นและตัดสินใจเลือกในขั้นตอนสุดท้าย
รูปที่ 27.1 ระบบท่อร่วมในรูปแบบของ “Y Pipe Header” สำหรับระบบมาตรวัดปริมาตรของเหลวผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม
รูปที่ 27.2 ระบบท่อร่วมในรูปแบบของ “Y Pipe Header” สำหรับระบบมาตรวัดปริมาตรน้ำ
รูปที่ 27.3 ระบบท่อร่วมในรูปแบบของ “Y Pipe Header” กับ “Tee Pipe Header”
28. ปริมาณสำรองของเหลวที่ถูกใช้เป็นตัวกลางในการตรวจสอบฯ และสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรของเหลวเพียงพอหรือไม่ หากออกแบบอาคารปฏิบัติการฯ เพื่อใช้ตรวจสอบฯ และ สอบเทียบมาตรวัดปริมาตรวัดของเหลว
จากเงื่อนไขที่ว่าการตรวจสอบฯ และสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรของเหลวนั้นโดยทั่วไปโดยเฉพาะมาตรวัดของเหลวชนิด PD Flowmeter และชนิด Turbine Flowmeter ต้องทำการตรวจสอบและสอบเทียบภายใต้สภาวะเงื่อนไขเช่นเดียวกับที่จะนำมาตรวัดฯ ดังกล่าวไปใช้งานจริง ซึ่งครอบคลุมถึงชนิดของเหลว สภาวะอุณหภูมิ ความดันและอัตราการไหลของของเหลวผ่านมาตรวัดปริมาตรของเหลวดังกล่าว เป็นต้น ดังนั้นการเลือกใช้ชนิดของเหลวและการสำรองปริมาณชนิดของเหลวเพื่อใช้ในระบบการวัดปริมาตรฯภายในอาคารปฏิบัติการฯ จึงมักเป็นปัญหาประเภท... เมื่อรู้ตัวมันก็สาย... เพราะมักจะเป็นเรื่องที่มองข้ามไป หรืออาจจะไม่เข้าใจเรื่องการสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรของเหลว ในการออกแบบจึงไม่ให้ความสำคัญหรืออาจนึกไม่ถึง เข็มขัดมันสั้น...จึงคาดไม่ถึง...
หากออกแบบอาคารปฏิบัติการเพื่อตรวจสอบฯ และสอบเทียบมาตรวัดฯ เราควรสำรองของเหลวตัวกลางสอบเทียบด้วยประมาณเท่าใดจึงเพียงพอต่อขอบเขตงานที่เราวางไว้ในเบื้องต้นและหากต้องการขยายงานในอนาคตต่อไป จึงเป็นคำถามที่ต้องตอบให้ได้เพราะนั้นจะหมายถึงว่าโครงการที่เราพยายามบากบั่นปั้นขึ้นมานั้นจะพังล้มครืนลงมาหรือจะสำเร็จหรือไม่? การจะตอบคำถามดังกล่าวเราต้องวางขอบเขตให้ชัดเจน ต้องเข้าใจขั้นตอนการตรวจสอบฯ และสอบเทียบมาตรวัดฯ ในภาคสนามและความเป็นจริงของชีวิตเพราะระบบสำรองของเหลวเมื่อมีแล้วจะถูกใช้งานแบบวนเวียนซ้ำแล้วซ้ำเล่าตามวิธีการและขั้นตอนการตรวจสอบและสอบเทียบมาตรวัดฯ ซึ่งเป็นระบบปิดภายในระบบท่อของระบบการวัดปริมาตรฯ จนกว่าเสร็จสิ้นกระบวนความ เพื่อให้สามารถออกรายงานผลการตรวจสอบฯ และสอบเทียบซึ่งจะมีผลการสอบเทียบว่ามี MPE, ค่า Repeatability ค่า Meter Factor สำหรับแต่ละค่าอัตราการไหลทดสอบฯ ส่วนค่า Linear ค่า K-Factor (ถ้ามี) อาจเป็นผลสรุปจากผลการสอบเทียบในแต่ละอัตราการไหล เรามาดูลึกลงไปในขั้นตอนการทำงานต่อไป
ยกตัวอย่างการสอบเทียบมาตรวัดแบบมาตรา (Master Flowmeter) ขนาด Æ 6” เราทดสอบที่อัตราการไหล 400 l/min, 750 l/min, 1,500 l/min, 2,200 l/min และ 3,000 l/min เริ่มด้วยเราต้องการทราบว่ามาตรวัดฯ ที่ต้องการทดสอบนั้นให้ผลการวัดคงเส้นคงวาน่าเชื่อถือในการใช้งาน ค่าที่เป็นตัวบ่งบอกและทำให้เราเชื่อมั่นในเรื่องดังกล่าวเค้าเรียกว่า Repeatability ประจำอัตราการไหลคงที่แต่ละอัตราการไหลอธิบายขั้นตอนทดสอบแบบสั้นๆ คือเราป้อนของเหลวเข้ามาตรวัดฯ ด้วยอัตราการไหลทดสอบคงที่ 400 l/min แล้วบันทึกผลการวัดทำซ้ำกันอย่างน้อย 5 ครั้งที่อัตราการไหลทดสอบคงที่ 400 l/min จากนั้นเปลี่ยนอัตราการไหลทดสอบที่อัตราการไหลคงที่ 3,000 l/min แล้วก็ป้อนของเหลวเข้ามาตรวัดฯ ด้วยอัตราการไหลทดสอบคงที่ 3,000 l/min แล้วบันทึกผลการวัดทำซ้ำกันอย่างน้อย 5 ครั้งที่อัตราการไหลทดสอบคงที่ 3,000 l/min ทำเช่นนี้จนครบอัตราการไหลที่ต้องการทดสอบ ซึ่งหมายถึงจะมีรอบการทำงานทั้งสิ้น 5 ครั้ง x 5 ค่าอัตราการไหลทดสอบดังข้างบน = 25 รอบ ทั้งนี้ไม่รวมถึงบ้างครั้งอาจมีการทำงานผิดพลาดหรือเผลอ ต้องเริ่มทำงานกันใหม่เอาเป็นเลขกลมๆ ก็ปาเข้าไป 30 รอบการทำงานที่นำของเหลวที่ใช้เป็นตัวกลางทดสอบมาวิ่งไหลวนในระบบท่อซึ่งเป็นระบบปิด อุณภูมิของเหลวดังกล่าวจะไม่สูงขึ้นก็แปลกแล้ว....
รูปที่ 28.1 ตัวอย่างระบบสอบเทียบมาตรวัดฯ เทียบกับถังตวงแบบมาตรา
จากตัวอย่างดังกล่าว จึงมีคำถามว่าการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของเหลวที่ใช้ในการทดสอบนั้นมากน้อยเพียงใดขึ้นอยู่กับว่าปริมาณสำรองของเหลวนั้นมากน้อยต่างจากที่ควรเป็นเท่าไร ? หรือภายในระบบการวัดปริมาตรฯ นั้นขั้นตอนใดมีโอกาสใส่หรือเพิ่มความร้อนเข้าไปในระบบของเหลวมากน้อยเพียงใด เช่น ใช้ปั๊มทุกกระบวนการแทนที่จะใช้แรงโน้มถ่วง, การเดินท่ออยู่ภายนออกอาคารฯ และ/หรือระบบท่อโดนแสงแดดจัดตลอดทั้งวัดแทนที่เดินและวางแนวท่อภายในร่มเงาอาคารฯ, ถังสำรองของเหลวตากแดดจัดตลอดเวลาแทนที่จัดตั้งไว้ภายในอาคารฯ, หรือบางรายท่านผู้มีความรู้ก็เอาถังตวงแบบมาตราไปตากแดดจัดตลอดเวลาการใช้งานเลยสิครับ เป็น งง... และเป็นต้น
ดังนั้นปัญหาที่เจอเป็นส่วนใหญ่ พบว่าเมื่อใช้งานระบบฯไปยังไม่ทันครบเสร็จจบสิ้นกระบวนการตามวิธีการและขั้นตอนการตรวจสอบฯ และการสอบเทียบ ปรากฎว่าอุณหภูมิของเหลวจะเพิ่มสูงขึ้น (โดยเฉพาะของเหลวผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม) เมื่อเทียบกับอุณหภูมิของเหลวเมื่อเริ่มใช้งาน เมื่อเทียบกับสภาวะแวดล้อม จนทำให้มีผลต่างอุณหภูมิระหว่างของเหลวภายในมาตรวัดฯ เทียบกับอุณหภูมิของเหลวภายในแบบมาตรามีค่าสูงขึ้นเรื่อย ๆ
มีหน่วยงานหนึ่งซึ่งออกแบบถังสำรองเพื่อจัดเก็บของเหลวผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมไว้เพียงเล็กน้อยเพื่อใช้ในการสอบเทียบมาตรวัด Master Flowmeter เทียบกับถังตวงแบบมาตรา และดำเนินการสอบเทียบในหน้าร้อน ประกอบกับบางส่วนของระบบท่อก็ตากแดดจัดเข้าไปอีก ผลออกมาหรือครับ ถ้าจำไม่ผิดอุณหภูมิของเหลวเพิ่มขึ้นจากประมาณ 32 °C ตอนเริ่มต้นจนเมื่อทำการสอบเทียบไปเรื่อยๆ จบลงที่อุณหภูมิประมาณ 41 °C เห็นแล้วตกใจ... ดีที่ไม่ระเบิด อาจจะเป็นหลวงพ่อกราวด์ดี หรือหลวงพ่อสถานที่โล่งดี หรืออาจมีอุณหภูมิไม่ถึง 50 °C สำหรับระบบท่อ Sch 40, 150#, Carbon Steel ดังนั้นเรื่องนี้ก็ขอให้เหลือบสายตาไปมองรูปที่ 24.1 บ้างก็ดีจะได้ช่วยไว้เป็นแนวทาง ซึ่งเราได้แจ้ง Third Party ดังกล่าวให้ระวังเรื่องนี้ด้วยส่วนจะปฏิบัติเคร่งครัดเพียงเดียวก็ถือเป็นความเสี่ยงของชั่งตวงวัดผู้ที่เกี่ยวข้องต้องรับกันไป... หากจะไปรับรองเครื่องชั่งตวงวัดใดถูกต้องน่าเชื่อถือ มันก็ต้องหาความรู้ใส่พุงตนเองให้น่าเชื่อถือเช่นกัน ผลที่ตามมา คือรู้เมื่อสายไปนั้นคือถังสำรองเพื่อจัดเก็บของเหลวผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมดังกล่าวมีขนาดความจุไม่เพียงพอต่อกิจกรรมการสอบเทียบมาตรวัดแบบมาตรา (Master Flowmeter) ตามที่บริษัทฯ ต้องการ ซึ่งต้องแก้ไขปัญหาด้วยการหาแหล่งสำรองของเหลวผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมแหล่งอื่นๆ แต่มีปัญหาที่ต้องระมัดระวังต่อผลการสอบเทีบอีกเรื่องที่สำคัญมากๆๆ นั้นคือค่าความหนาแน่นของเหลวผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมที่อุณหภูมิ 15 °C ต้องถูกต้องและมีค่าคงที่ผ่านความเห็นชอบตรวจสอบจากหลายๆฝ่ายเสียก่อน ไม่เช่นนั้น...... ชั่งตวงวัดหรือใครที่ไปรับรองความเที่ยงของมาตรวัดแบบมาตราดังกล่าวก็อาจจะหนาวในฤดูร้อนน่ะครับ ตัวผมเองก็ต้องสู้ความหนาวเย็นตลอดเวลาที่รับผิดชอบเช่นกัน....
นอกจากนี้เรายังต้องคำนึงถึงอะไรบ้างเมื่อเราต้องออกแบบถังสำรองของเหลวเพื่อใช้ในระบบตรวจสอบฯ และสอบเทียบ นั้นก็คือท่อ Suction Pipe หรือท่อทางเข้าปั๊ม อาจต้องใส่ใจในรายละเอียดเพื่อไม่ก่อให้เกิดการเหนี่ยวนำอากาศเข้าระบบท่อเมื่อระดับของเหลวภายในถังสำรองอยู่ในระดับต่ำเพราะปริมาณสำรองของเหลวฯ น้อยซึ่งจะส่งผลกระทบต่อประเด็นเรื่องการไหล 2 Phase (ของเหลว + ก๊าซ) แล้วจะก่อปัญหาเพิ่มขึ้นในอีกมิติหนึ่ง
ยังมีปัญหาเรื่องคุณสมบัติทางกายภายของของเหลวตัวกลางที่ใช้สอบเทียบเมื่อใช้ไประยะเวลาหนึ่ง แต่ปรากฏว่ามีราคาแพงจนเจ้าของยังไม่เปลี่ยนเพราะมันยังทำเงินไม่คุ้มทุนเลย ทำอย่างไรดีละ? ในประเด็นนี้เราก็ต้องวางแผนการปรับเปลี่ยนหมุนเวียนของเหลวดังกล่าวด้วย เช่นหากนขายได้ก็ขายในตอนที่มันยังมีคุณสมบัติที่ขายได้ เป็นต้น
นอกจากนี้ในเรื่องมาตรการความปลอดภัยด้านการจัดเก็บของเหลวที่ต้องใช้เป็นตัวกลางทดสอบ หากเป็นของเหลวปิโตรเลียมแล้ว เราจำเป็นต้องศึกษากฎหมายให้ละเอียดรอบด้านด้วยเพราะมันจะมีหลายหน่วยงานเข้ามาเกี่ยวข้อง เช่นกระทรวงพลังงาน กระทรวงสาธารณะสุข กระทรวงมหาดไทย เป็นต้น และจำเป็นต้องมองมาตรฐานความปลอดภัยที่น่าเชื่อถือ เช่น มาตรฐาน NFPA เป็นต้น
ท้ายนี้เราพบว่าหน่วยงานที่มีปริมาณสำรองของเหลวที่ถูกใช้เป็นตัวกลางในการตรวจสอบฯ และสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรของเหลวในจำนวนปริมาณมากและเหลือเฟื้อหรือสามารถหมุนเวียนถ่ายเทบริหารจัดการได้ดีจะเป็นหน่วยงานที่มีโอกาสดีและมีโอกาสจัดสร้างอาคารปฏิบัติการฯ สร้างระบบฯ เพื่อตรวจสอบฯ และสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรของเหลวได้มากกว่าหน่วยงานที่ไม่มีโอกาสดังกล่าว
ด้วยเหตุนี้การออกแบบระบบฯเพื่อใช้ตรวจสอบและสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรของเหลวจึงต้องใช้ความรู้หลายด้านสหวิชาชีพ อีกทั้งต้องเข้าใจงานชั่งตวงวัดตามข้อบัญญัติของกฎหมาย (Legal Metrology) ที่สำคัญต้องผ่านการปฏิบัติงานจริงๆ เสียก่อนจะยิ่งช่วยออกแบบแล้วสามารถลดหรือป้องกันปัญหาที่ไม่ต้องการออกไป
29. ระบบสายดิน (Grounding) ของระบบการวัดปริมาตรของเหลว ใครคิดว่าไม่สำคัญ
หลายต่อหลายครั้งที่เกิดอุบัติเหตุเพลิงไหม้ที่สถานที่จ่ายน้ำมันทางรถยนต์หรือที่เรียกกันว่า “Truck Loading” อันสืบเนื่องจากการไม่ติดตั้งระบบสายดินที่ถูกต้องสมบูรณ์ทั้งระบบ ซึ่งครอบคลุมรวมไปถึงการต่อสายดินของรถยนต์บรรทุกน้ำมันที่เข้ามาเติมน้ำมันสำเร็จรูปปิโตรเลียม การยกตัวอย่างดังกล่าวนี้ก็เพื่อเป็นเครื่องเตือนใจว่าในการออกแบบระบบการวัดปริมาตรของเหลวไม่ว่าจะเป็นของเหลวปิโตรเลียมหรือน้ำ การออกแบบระบสายดินและระบบป้องกันฟ้าผ่าของอาคารปฏิบัติการฯ นั้นอย่ามองข้ามอย่างเด็ดขาด ส่วนจะออกแบบอย่างไรก็ขอความกรุณาเหลือบดูมาตรฐานจำพวก IEEE, API และ ฯลฯ ให้ปรึกษาผู้รู้ออกแบบครับ
รูปที่ 29.1 เกิดการชาร์จประจุไฟฟ้า ณ ตำแหน่งอุปกรณ์ประจำระบบส่งจ่าย Truck Loading
รูปที่ 29.2 เกิดการชาร์จประจุไฟฟ้า ณ อุปกรณ์ Filter/Air Eliminator จะสูงเป็นพิเศษ
ในที่นี้ขอให้ไปอ่านเพิ่มเติมใน API RECOMMENDED PRACTICE 2003, Protection Against Ignitions Arising Out of Static, Lightning, and Stray Currents, 2008
รูปที่ 29.3 การติดตั้งระบบสายดินสำหรับรถยนต์บรรทุก/รถไฟ ที่ Truck/Train Loading
30. หากประสงค์ต้องการออกแบบถังตวงแบบมาตรา ทำอย่างไร
การออกแบบถังตวงแบบมาตราเมื่อเวลาผ่านนานไปก็เกิดความรู้สะสม อีกทั้งมีมาตรฐานที่ออกมาเรื่อย ๆ แต่มักอยู่ในรูปภาษาต่างด้าวก็ต้องมานั่งแปลเป็นไทยสะสมองค์ความรู้กันไป รวมทั้งมีกรณีศึกษามากมายทั้งมาจากความเข้าใจผิด ความต้องการส่วนตัวให้เหมาะกับกิจกรรมของตนเอง ทั้งความไม่รู้และ ฯลฯ เนื่องจากถังตวงแบบมาตราเป็นแบบมาตราที่ทุกคนจับต้องได้ทั้งเรื่องความเที่ยงและเรื่องราคาของแบบมาตรา แต่อาจเพราะด้วยเหตุนี้จึงมีกรณีศึกษาที่เราเห็นแล้วต้องสะดุ้งเนื้อตัวสั่นเทา เหงื่อแตกไหลพูล ๆ บางครั้งนึกแล้วสะท้อนใจจนนึกถึงประโยคที่ว่า “เรารู้เรื่องราวน้อยเหลือเกิดชีวิตนี้” เราจึงได้พยายามรวบรวมเนื้อหาสาระไว้ในหนังสือได้บางส่วนแต่ยังกระจัดกระจายอยู่บาง อย่างไรก็ตามทียังพอจะใช้เป็นหินเหยียบย่างก้าวต่อไปก็ขอให้ไปอ่านในหนังสือ “การคำนวณผลการสอบเทียบทางด้านปริมาตร (ฉบับปรับปรุง)” จรินทร สุทธนารักษ์ และ สาธิต ชูสุวรรณ, สำนักงานกลางชั่งตวงวัด, กระทรวงพาณิชย์ เล่มสีเขียว แต่หากหาไม่ได้ในรูปเล่มก็ไป Download ในรูป E-Book ใน www.cbwmthai.org เนื่องจากมีรายละเอียดปลีกย่อยให้อ่านได้มากกว่า แต่ถ้าอ่านแล้วช่วยเหลียวมองดูถังตวงแบบมาตราที่อยู่รอบตัวเราว่ามันสอดคล้องกับเนื้อหาหรือไม่ ค่อยๆคิดเพราะมันมีเหตุผลของมันเสมอแหละ มันเป็นเรื่องวิทยาศาสตร์ มันไม่ต้องใช้ “ดุลพินิจ” มากน่ะหรอก เลือกเอาตัวอย่างดีๆ น่ะ เราก็จะเข้าใจ สำหรับหลักการบางส่วนที่สำคัญก็อยู่ในกรอบดังรูปที่ 30.1
.png)
รูปที่ 30.1 หลักคิดการออกแบบถังตวงแบบมาตรา (Prover Tank) บางมิติ
การเลือกใช้ถังตวงแบบมาตราเป็นแบบมาตราสำหรับการตรวจสอบฯ และสอบเทีบฯ นั้นถือว่ามีข้อดีหลายเรื่องและก็มีข้อระมัดระวังและข้อจำกัดหลายเรื่องเช่นกัน เอาเรื่องที่ดีเท่าที่นึกออกก็คือ ง่าย สะดวก ราคาถูกเมื่อเทียบกับอายุการใช้งาน ค่าบำรุงรักษาต่ำ ไม่ต้องใช้บุคลากรคุณภาพสูงมากในการใช้งานซึ่งต่างกับ Compact Prover ที่ต้องใช้บุคลากรคุณภาพสูงขึ้นมา สามารถสอบเทียบถังตวงโดยหน่วยงานภายในประเทศ ระบบการวัดแบบ Static มีความน่าเชื่อถือสูงกว่าการวัดแบบ Dynamic เป็นต้น สำหรับข้อจำกัดและข้อระมัดระวังคือ ห้ามใช้ถังตวงแบบมาตรากับของเหลวที่มีความหนืดสูงกว่า 5 cST เพราะจะมีของเหลวค้างภายในถังตวงแบบมาตราสูงมากฯ แต่ได้ข่าวมานานแล้วว่าผู้ค้าน้ำมันตามมาตรา 7 ตาม พ.ร.บ. การค้าน้ำมันเชื้อเพลิง พ.ศ. .. ก็ใช้ถังตวงแบบมาตราเพื่อสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรน้ำมันเตาหรืออะไรซักอย่างหนึ่ง โดยแถมน้ำมันก๊าดให้จำนวนหนึ่งสำหรับ Third Party ที่ไปรับงานดำเนินการดังกล่าว ส่วนจะเอาน้ำมันก๊าดไว้เพื่ออะไรคิดเอาเองก็แล้วกัน อันที่จริงก็อยากแนะนำให้ไปใช้ Compact Prover แทน แต่อย่างว่าแหละครับ... ถ้าสมมุติว่าเป็นจ่าตำรวจอยู่ที่ป้อมยามไฟแดง 4 แยก ก็จับได้แต่แค่รถตุ๊กตุ๊ก ส่วนรถเบนซ์จับไม่ได้ครับรถยนต์มันวิ่งเร็วๆๆๆๆ แถมมันถีบดีดแรงกว่าม้าเสียอีก... รัฐน่าจะมีหน่วยงานช่วยสนับป้องกันแรงถีบบ้างก็ดีน่ะครับ แต่อย่างว่าแหละระบบอุปถัมภ์มันบดบังระบบคุณธรรมในภาครัฐเสียจนแยกกลางวันกลางคืนไม่ออกแล้วครับ กลับมาเรื่องเราต่อ ข้อจำกัดอีกข้อที่นึกได้คือรองรับอัตราการไหลทดสอบมาตรวัดฯได้ต่ำเนื่องจากเราต้องการเวลาอย่างน้อย 90 วินาทีเพื่อบริหารจัดการการปิด-เปิดวาล์วเพื่อปล่อยของเหลวเข้า-ออกถังตวงแบบมาตราให้อยู่ในรูปแบบตามรูปที่ 26.1 เพื่อให้มั่นใจว่าไม่ว่าจะเป็นค่า Repeatability และค่า Meter Factor และ/หรือ ค่า K-Factor เป็นค่าประจำอัตราการไหลของการทำงานของมาตรวัดฯ นั้นๆ จริงแท้แน่ทรู
31. แท่นยึด-แท่นวางมาตรวัดปริมาตรของเหลวที่ต้องการทดสอบ ซึ่งต้องนำเข้าติดตั้งและถอดออกเป็นประจำ ควรออกแบบอย่างไร
ในเรื่องนี้ได้แอบสนใจห่างๆ นานมาแล้ว เพราะเป็นเรื่องที่ค่อยข้างกวนใจมานาน เพราะงานด้านชั่งตวงวัดตามข้อบัญญัติของกฎหมาย (Legal Metrology) เรานั้นต้องติดต่อกับบริษัทฯ และบุคคลฯ หลากหลายมากเสียเหลือเกิน ดังนั้นเมื่อนึกถึงขนาดมาตรวัดปริมาตรของเหลว พิกัดกำลัง ระยะระหว่างหน้าแปลนหัวท้าย 100 ยี่ห้อ ก็ 100 ค่าระยะ ดังนั้นการออกแบบระบบใดๆจึงเป็นเรื่องที่ยากจะให้ครอบคลุมความต้องการได้หมดครบถ้วน ดังนั้นในใจส่วนตัวแล้วก็ตัดสินใจเลือกเอากลุ่มที่ใหญ่ที่สุดเป็นเกณฑ์ในการออกแบบงานใดๆ แต่อย่างว่าแหละครับหน้างานมันหลากหลาย จึงได้รวบรวมรูปแบบที่น่าสนใจมาเสนอความคิดต่อผู้ที่มีความสนใจ ทั้งนี้และทั้งนั้นแต่ละรูปแบบก็มีข้อดีและข้อเสียเราต้องชั่งใจเลือกตามความจำเป็นและความต้องการของเราก็แล้วกัน
รูปที่ 31.1 Pipe Support ที่ปรับระยะด้วยระบบราง พร้อมมีอุปกรณ์ติดตั้งเพื่อปรับระดับละเอียดประจำ Pipe Support แต่ละตัว ส่วนด้านล่างสามารถมีถาดรองรับของเหลวที่หยดจากมาตรวัดฯเมื่อถอดเข้าออกกับระบบท่อ
รูปที่ 31.2 ชุดยึดจับมาตรวัด CMF ที่ปรับระยะด้วยระบบไฮดรอลิกส์ ซึ่งมีซีลเป็น Teflon ยันหัวท้าย และอาจเสริมด้วยระบบ Pipe Support ระบบรางหากมาตรวัดมีน้ำหนักสูงขึ้น แต่ระบบนี้อาจมีปัญหาเรื่องความดันทดสอบอาจสร้างความดันได้สูงไม่มากเท่าการยึดหน้าแปลน (Flange) ด้วยน๊อตสกรู แต่โดยปกติแล้วมักจะใช้น้ำเป็นของเหลวตัวกลางทดสอบมาตรวัด CMF
รูปที่ 31.3 ชุดยึดจับมาตรวัดปริมาตรของเหลวของ NMI เมื่อเกือบ 30 ปีที่แล้วปัจจุบันไม่แน่ใจว่ายังมีใช้อยู่หรือไม่ เป็นชุดยึดจับมาตรวัดปรับระยะด้วยระบบไฮดรอลิกส์ โดยมีแท่นวางพร้อมล๊อกฐานมาตรวัดฯ ระบบนี้มีความดันทดสอบไม่สูง และใช้น้ำมันเป็นของเหลวตัวกลางทดสอบมาตรวัดฯ
รูปที่ 31.4 Pipe Support ที่ปรับระยะด้วยระบบราง พร้อมมีอุปกรณ์ติดตั้งเพื่อปรับระดับละเอียด ด้านล่าง ของ PTB
รูปที่ 31.5 Pipe Support ที่ปรับระยะด้วยระบบราง พร้อมมีอุปกรณ์ติดตั้งเพื่อปรับระดับละเอียด ด้านล่างบนโครงสร้าง เพื่อใช้รองรับมาตรวัดน้ำที่ต้องการทดสอบจำนวนหลายตัวพร้อมกัน ไม่แน่ใจว่าด้านล่างโครงสร้างมีรางรองรับและระบานน้ำที่ตกลงมาระหว่างประกอบมาตรวัดน้ำเข้า-ออกระบบท่อ
32. ในกรณีที่เราเลือกถังตวงแบบมาตราเพื่อใช้เป็นแบบมาตราในการตรวจสอบฯ และสอบเทียบมาตรวัดปริมาตรของเหลว ซึ่งต้องใช้พิกัดกำลังของถังตวงแบบมาตราหลายขนาดเพื่อให้เหมาะสมกับอัตราการไหลทดสอบมาตรวัดฯ การออกแบบและจัดวางเรียงตัวของถังตวงแบบมาตรา ?
ขอให้ดูรูปที่ 32.1 เป็นรูปที่ชอบมาก....ดูกี่ครั้งก็ทำให้อดคิดไม่ได้ทุกครั้งว่า..คนเยอรมันนี้ช่างเป็นคนช่างคิดและช่างออกแบบได้อย่างปรานีตและใส่ใจในรายละเอียดการทำงานเสียเหลือเกิน (ถ้าเป็นคนไทยด้วยกันเองมักจะโดยด่าว่า “จุ๊กจิ๊กจู๋จี๋” “เรื่องมาก” “หยุมหยิม” ฯลฯ) เพราะเป็นการออกแบบให้คนใช้งานเข้าถึงแบบมาตราได้สะดวก อ่านผลการวัดปริมาตรของถังตวงแบบมาตราได้ในระดับสายตาเดียวกันทุกพิกัดกำลังของถังตวงแบบมาตรา ไม่ต้องก้มๆเงยๆ โดยทำเป็นพื้นหลุมที่มีระดับความสูงต่ำต่างกันแทนจากนั้นยกพื้นตะแกรงเหล็กเพื่อใช้เดินในระดับเดียวกับพื้นถนน ขณะเดียวกันก็สามารถใช้หลุมดังกล่าวเป็นแหล่งเก็บกักของเหลวหากเกิดการรั่วไหล โดยเฉพาะของเหลวที่ว่านั้นเป็นของเหลวผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม..เสียด้วย ใช้หลักคิดเช่นเดียวกันการออกแบบคลังน้ำมันเชื้อเพลิงซึ่งในแต่และถังสำรองน้ำมันฯ จะเป็นแบบ Cone Roof หรือ Floating Roof ถังสำรองฯ ดังกล่าวแต่ละถังฯจะถูกออกแบบให้ห่างจากกันพร้อมก่อสร้างคันดิน หรือคันคอนกรีตล้อมรอบ เพื่อหากว่าถังสำรองรั่วฯ น้ำมันจากถังสำรองจะถูกกักและขังภายในคัน Dike ดังกล่าวง่ายต่อการควบคุมและป้องกันการเกิดเพลิงไหม้ รวมทั้งง่ายต่อการกำจัดและทำความสะอาดในภายในหลัง (ดูรูปที่ 32.2)
รูปที่ 32.1 สถานที่สำนักงานชั่งตวงวัดเมือง Nurberg (Eichamt Nurnberg, Germany)
รูปที่ 32.2 ถังสำรองน้ำมันเชื้อเพลิง Pontoon Floating-roof พังเสียหาย ของเหลวรั่วออกจากถังสำรอง โดยมีคันคอนกรีตล้อมรอบกักของเหลวดังกล่าว
นอกจากนี้สร้างหลักคิด Feedback Control อีกด้วย เพราะจากตำแหน่งที่ต้องปิดเปิดระบบทำงาน (ดูแผงปุ่มดำๆ ทางขาวมือ) รวมทั้งมีกล่องรองรับบริเวณข้อต่อท่อ และ ฯลฯ เฉลยน่ะครับว่าเป็นระบบถังตวงแบบมาตราที่ใช้ตรวจสอบฯ มาตรวัดปริมาตรของเหลวปิโตรเลียมที่ติดตั้งบนรถยนต์ (ดูรูปที่ 32.3) เพราะเยอรมันอยู่ในเขตหนาวจึงขายน้ำมันเตา หรือดีเซลเพื่อใช้งานกับเครื่องทำความร้อนในหน้าหนาวตามที่พักอาศัย อาคารชุด เป็นต้น
รูปที่ 32.3 มาตรวัดปริมาตรของเหลวปิโตรเลียมที่ติดตั้งบนรถยนต์ตรวจสอบฯ ด้วยถังตวงแบบมาตรา
แต่หากเราไม่ต้องการถังตวงแบบมาตราหลากหลายขนาดเพราะว่ามันเปลื้องค่าใช้จ่ายจึงตัดสิ้นใจยุบถังทั้งหมดให้เหลือถังตวงแบบมาตราพิกัดกำลังเดียวโดยยังใช้เพื่อทดสอบมาตรวัดฯ ที่ทุกอัตราการไหลจะสามารถทำได้หรือไม่ก็ตอบว่า ทำได้ครับแต่เราต้องแลกกับเวลาที่เสียไปยาวนานขึ้นต่อรอบการตรวจสอบฯ และสอบเทียบ โดยที่อัตราการไหลต่ำหากใช้ถังตวงแบบมาตราที่พิกัดกำลังสูงๆ ก็ต้องใช้เวลานานหน่อย แต่หากทดสอบที่อัตราการไหลสูงสุดที่ถังตวงแบบมาตราพิกัดกำลังเดียวกันนั้นอาจใช้เวลาเพียง 90 วินาที อันนี้เราต้องเลือกเอา ถ้าจะให้เข้าใจก็ Integration พื้นที่ใต้กราฟในรูปที่ 32.4 แต่ละรูปก็จะได้ค่าพื้นที่เท่ากันกับถังตวงแบบมาตราที่รองรับอัตราการไหลสูงสุดในระยะเวลา 90 วินาทีซึ่งหากเราไม่ได้ทดสอบมาตรวัดฯ บ่อยและไม่กังวลกับเวลาที่เสียไปในการทดสอบก็ถือว่าเป็นทางเลือกหนึ่งได้เช่นกัน เราต้องชั่งใจทบทวนผลได้ผลเสียเอาเองครับ ชีวิตเราตัดสินใจเอง
รูปที่ 32.4 อัตราการไหลทดสอบของมาตรวัดปริมาตรของเหลว ด้วยถังตวงแบบมาตรา
เมื่อมาถึง ณ จุดนี้เล่นเอาเหนื่อยไปหลายวันไม่มีค่าเขียนเลย ออ..ลืมไปยังได้รับเงินเดือนราชการอยู่ 555 ทั้งนี้เพราะค่อยๆ นึกหัวข้อ ดังนั้นก็ถึงเวลาจบเพียงแค่นี้ ช่วยกันได้เท่านี้น่ะครับหวังว่าอาจมีประโยชน์ ได้ทำประโยชน์ให้ท่านบ้าง หากต้องการศึกษาเพิ่มเติมก็ดูตามหนังสืออ้างอิงตามข้างล่างเพื่อดับกระหายสำหรับท่านที่กระหายที่จะเรียนรู้ หากหน่วยงานใดนำความรู้ที่กล่าวไปประยุกต์ใช้งานก็ขอให้นึกถึงชั่งตวงวัดและช่วยติดสติ๊กเกอร์ด้วยว่า "ชั่งตวงวัด Inside" จะขอบพระคุณยิ่ง ฮ่าๆๆๆๆ และหากวันหลังนึกอะไรออกค่อยกลับมาเขียน (จิ๋มนิ้วลง Keyboard) ให้น่ะ แต่ไม่รับปาก.... ดูแลสุขภาพด้วยน่ะ Covid-19 คงอยู่กับเราไปอีกช่วงชีวิตหนึ่ง ต้องปรับตัวเอาให้รอดกันทุกคนครับ สาธุ......
เอกสารอ้างอิง (Bibliography)
1. A Real-Time Approach to Process Control, Third Edition, William Y. Svrcek, Donald P. Mahoney, Brent R. Young, WILEY, 2014
2. API Manual of Petroleum Measurement Standard, Chapter 4 - Proving Systems, Section 3 - Small Volume Provers, First Edition, July 1988, American Petroleum Institute.
3. API Manual of Petroleum Measurement Standard, Chapter 4 - Proving Systems, Section 5 – Master-Meter Provers, Second Edition, May 2000, American Petroleum Institute.
4. API Manual of Petroleum Measurement Standard, Chapter 4 - Proving Systems, Section 7 - Field Standard Test Measures,Second Edition, December 1998, American Petroleum Institute.
5. API Manual of Petroleum Measurement Standards, Chapter 4 - Proving Systems, Section 9 - Methods of Calibration for Displacement and Volumetric Tank Provers, Part 2 - Determination of the Volume of Displacement and Tank Provers by the Waterdraw Method of Calibration, First Edition, December 2005, American Petroleum Institute
6. API Manual of Petroleum Measurement Standard, Chapter 5 - Metering, Section 2 - Measurement of Liquid Hydrocarbons by Displacement Meters,Third Edition, September 2005, American Petroleum Institute.
7. API Manual of Petroleum Measurement Standard, Chapter 5 - Metering, Section 6 - Measurement of Liquid Hydrocarbons by Coriolis Meters,First Edition, October 2002, American Petroleum Institute.
8. API Manual of Petroleum Measurement Standard, Chapter 6 - Metering Assemblies, Section 1 Lease Automatic Custody Transfer (LACT) Systems, 2002, American Petroleum Institute
9. API Manual of Petroleum Measurement Standard, Chapter 6 – Metering Assemblies, Section 2 Loading Rack Metering Systems, Third Edition, 2004, American Petroleum Institute.
10. API Manual of Petroleum Measurement Standard, Chapter 6 – Metering Assemblies, Section 4 Metering Systems for Aviation Fueling Facilities, First Edition, June 1984, American Petroleum Institute.
11. API Manual of Petroleum Measurement Standard, Chapter 6 – Metering Assemblies, Section 6 Pipeline Metering Systems, Second Edition, 1991, American Petroleum Institute.
12. API Manual of Petroleum Measurement Standard, Chapter 7 - Temperature Determination, Section 2 - Dynamic Temperature;1985, American Petroleum Institute
13. API Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter, 21.2 Flow Measurement Using Electronic Metering Systems, Inferred Mass , 2000, American Petroleum Institute
14. API Recommended Practice 2003, Protection Against Ignitions Arising Out of Static, Lightning, and Stray Currents, Seventh Edition, January 2008, American Petroleum Institute
15. API Recommended Practice 554, Part 1 of 3 Process Control Systems – Process Control Systems Functions and Functional Specification Development -2005, American Petroleum Institute
16. API Recommended Practice 575, Inspection Practices for Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks, Third Edition, APRIL 2014, American Petroleum Institute
17. API Specification 12J, Specification for Oil and Gas Separators, Eighth Edition, October 2008, Effective Date: April 1, 2009, American Petroleum Institute
18. API Specification 5L, Effective Date: July 1, 2013, Specification for Line Pipe, American Water Works Association, Forty-fifth Edition, December 2012,
19. API Specification 6D, Specification for Pipeline and Piping Valves, 2015, American Petroleum Institute
20. API STANDARD 610, Centrifugal Pumps for Petroleum, Petrochemical and Natural Gas Industries, American Petroleum Institute
21. AWWA Manual M6, Water Meters-Selection, Installation, Testing, and Maintenance, Fifth Edition, 2012, American Water Works Association
22. FLOW CONTROL MANUAL, 6th Edition, 2011, METSO AUTOMATION INC.
23. Flow Measurement Handbook : Industrial designs, operating principles, performance and applications, ROGER C. BAKER, 2000, Cambridge University Press
24. Flow Measurement: Practical Guides for Measurement and Control, David W. Spitzer, 1991, Instrument Society of America
25. ISO 4185, Measurement of liquid flow in close conduits – Weighing method, First Edition, 1980, the International Organization for Standardization
26. OIML R 117-1 Edition 2007(E), Dynamic Measuring Systems for Liquids Other Than Water; Part 1: Metrological and Technical Requirements, International Organization of Legal Metrology
27. OIML R 118 Edition 1995(E), Testing procedures and test report format for pattern evaluation of fuel dispensers for motor vehicles, International Organization of Legal Metrology
28. OIML R 119, Edition 1996 (E), Pipe provers for testing measuring systems for liquids other than water, International Organization of Legal Metrology
29. OIML R 120, Edition 2010(E), Standard capacity measures for testing measuring systems for liquids other than water, International Organization of Legal Metrology
30. UNIFIED FACILITIES CRITERIA (UFC), DESIGN: PETROLEUM FUEL FACILITIES, UFC 3-460-01, 16 August 2010, Change 2, 17 June 2015
ชั่งตวงวัด; GOM MOC
นนทบุรี
15 มิถุนายน 2564