Level-Measurement-01-อุปกรณ์วัดระดับชนิดลูกลอย (float)

อุปกรณ์วัดระดับชนิดลูกลอย (float) เป็นอุปกรณ์ใช้สำหรับการวัดระดับ (level measurement) ของเหลว อาศัยหลักการลอยตัวของลูกลอยบนของเหลว โดยน้ำหนักของลูกลอยที่กระทำกับแรงโน้มถ่วงโลกมีค่าเท่ากับน้ำหนักของเหลวที่มีปริมาตรเท่ากับปริมาตรของลูกลอยส่วนที่จมอยู่ในของเหลว

“WELL” Level Ball Float Valve 

ลูกลอยที่ใช้ควรมีรูปร่างและขนาดที่ออกแบบให้รับแรงลอยตัวได้มากโดยมีพื้นที่ผิวน้อย และควรมีขนาดที่เหมาะสมเพื่อความไว (sensitivity) ในการวัด นั่นคือ ส่วนที่จมอยู่ในของเหลวควรมีปริมาตรเป็นครึ่งหนึ่งของปริมาตรทั้งหมดของลูกลอย

โดยทั่วไปรูปร่างมาตรฐานของลูกลอยเป็นทรงกลมหรือทรงกระบอก โดยขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางขึ้นอยู่กับคุณลักษณะและสมบัติของเหลวที่ต้องการวัดระดับ เช่น ลูกลอยที่มีขนาดใหญ่เหมาะสำหรับการวัดระดับของเหลวที่มีความหนาแน่นต่ำ และในทางกลับกันการวัดระดับของเหลวที่มีความหนาแน่นสูงควรใช้ลูกลอยที่มีขนาดเล็ก โดยทั่วไปขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกลอยอยู่ในช่วง 75 mm ถึง 175 mm ตัวอย่างรูปทรงของลูกลอยแต่ละแบบและการอ่านค่าระดับแสดงดังรูปที่ 1

ลูกลอยเป็นอุปกรณ์วัดระดับที่นิยมใช้ เนื่องจากมีโครงสร้างที่ง่าย ใช้งานง่าย สามารถใช้งานภายใต้สภาวะอุณหภูมิ (temperature) และความดันสูง (pressure) ได้ สะดวกต่อการปรับเทียบ (calibration) และมีความเที่ยงตรง (precision) สูง สามารถวัดระดับได้ทั้งแบบจุดและแบบต่อเนื่องโดยขึ้นอยู่กับลักษณะการออกแบบ และการเลือกใช้อุปกรณ์เพิ่มเติม ตัวอย่างการวัดระดับด้วยลูกลอยอย่างง่ายที่สุดแสดงดังรูปที่ 2 เป็นการวัดระดับโดยตรง ผู้วัดสามารถอ่านค่าระดับของเหลวได้โดยตรงจากตำแหน่งของลูกลอยที่เปลี่ยนแปลงตามระดับความสูงของของเหลว ซึ่งเป็นการวัดเพื่อติดตามกระบวนการและการปฏิบัติงาน (monitoring processes and operations)

สำหรับการวัดระดับโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อการควบคุม (control processes and operations) ทำได้โดยการติดตั้งทรานสดิวเซอร์ (transducer) หรืออุปกรณ์อื่นเพิ่ม เพื่อนำสัญญาณไฟฟ้าทางด้านเอาต์พุตที่ได้ต่อเข้ากับเครื่องควบคุม การติดตั้งเครื่องมือวัดระดับสามารถติดตั้งได้ทั้งด้านบนหรือด้านข้างของภาชนะขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งาน ตัวอย่างเช่น การใช้ลูกลอยวัดระดับแบบจุดเพื่อควบคุมระดับน้ำภายในถัง ทำได้โดยการติดตั้งลูกลอยทางด้านบนของภาชนะ และทำงานร่วมกับสวิตช์ตัดต่อ แสดงดังรูปที่ 3 (ก และ ข) โดยการยืดหรือหดตัวของสปริงแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงสถานะทางวงจรไฟฟ้า ซึ่งสามารถนำหลักการดังกล่าวไปใช้ควบคุมการทำงานของปั๊มน้ำได้

สำหรับการวัดระดับแบบจุดทำได้โดยการติดตั้งลูกลอยบริเวณด้านข้างภาชนะ (รูปที่ 4) มีลักษณะการทำงานเช่นเดียวกับตัวอย่างในรูปที่ 3

นอกจากนี้อุปกรณ์วัดระดับชนิดลูกลอยยังสามารถใช้วัดระดับของเหลวแบบต่อเนื่องได้เช่นกัน โดยการติดตั้งอุปกรณ์ติดตามการเคลื่อนที่ของลูกลอยซึ่งอาจใช้หลักทางกล เช่น การติดตั้งเข็มชี้วัด หรือการติดตั้งลูกลอยร่วมกับทรานสดิวเซอร์ (transducer) วัดระยะและการเคลื่อนที่ เช่น การใช้โพเทนทิโอมิเตอร์  (potentiometer) โดยการต่อก้านของลูกลอยเข้ากับไวเปอร์ (wiper) ของโพเทนทิโอมิเตอร์ หรือการอาศัยสมบัติแม่เหล็กเป็นแรงดึงดูด (รูปที่ 5) เมื่อลูกลอยแม่เหล็กเคลื่อนที่ขึ้น/ลง แรงดึงดูดของแม่เหล็กจะดึงให้แม่เหล็กที่ติดกับรอกเคลื่อนที่ตามลูกลอยด้วย โดยการเคลื่อนที่ของลูกลอยเปลี่ยนแปลงตามระดับความสูงของของเหลว อย่างไรก็ตาม ลูกลอยที่ใช้สมบัติสารแม่เหล็กไม่เหมาะสมสำหรับการทำงานภายใต้อุณหภูมิ (temperature) สูง เนื่องจากสารแม่เหล็กเสื่อมสภาพเร็วทำให้มีอายุการใช้งานสั้น

รูปแบบต่าง ๆ ของเครื่องมือวัดระดับเเบบลูกลอย

หลักการทำงานของเครื่องมือวัดระดับเเบบลูกลอย

ที่มา: การวัดและเครื่องมือวัด ประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร (นวภัทรา และ ทวีพล, 2555)

: http://www.youtube.com/watch?v=Z8Uupnu0hiE

: http://www.fine-tek.com/main/pinfo_in.aspx?mnuid=1284&modid=4&pcid=10&pscid=9&pid=80&flag=1

: http://www.emcocontrols.com/list/253/float-level-switches

: http://gnflowmeter.en.made-in-china.com/product/meEQMyNUOiVn/China-Magnetic-Float-Level-Switch.html

: http://www.controlpanelboard.net/float-level-switches-1155454.html