ส่วนประกอบของ Temperature Gauge กลไกสำคัญในการวัดอุณหภูมิเชิงอุตสาหกรรม

อุณหภูมิ – ตัวแปรสำคัญที่ซ่อนอยู่ในทุกกระบวนการผลิต จากโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ไปจนถึงร้านกาแฟเล็ก ๆ ในตรอกซอย การควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ในจุดที่เหมาะสมคือกุญแจสำคัญสู่ความสำเร็จ แต่เคยสงสัยไหมว่า เบื้องหลังตัวเลขบนหน้าจอหรือเข็มชี้บนหน้าปัดนั้น มีกลไกอะไรซ่อนอยู่? วันนี้เราจะพาคุณไปทำความเข้าใจส่วนประกอบของ Temperature Gauge อุปกรณ์วัดอุณหภูมิที่เป็นดั่งหูตาของผู้ควบคุมกระบวนการผลิต

Sensing Element (อุปกรณ์ตรวจจับ)

Sensing Element เป็นหัวใจสำคัญของ temperature gauge ทำหน้าที่แปลงอุณหภูมิเป็นสัญญาณทางกลหรือทางไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับประเภทของ temperature gauge ในอุตสาหกรรม sensing element มีหลายประเภท แต่ละประเภทมีคุณสมบัติและการใช้งานที่แตกต่างกัน

สำหรับ Bimetallic Temperature Gauge sensing element ประกอบด้วยแถบโลหะสองชนิดที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นต่างกัน เช่น เหล็กกล้าไร้สนิมและทองเหลือง นำมาเชื่อมติดกันเป็นแผ่นบาง เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง แถบโลหะจะโค้งงอ และถูกแปลงเป็นการหมุนของเข็มชี้บนหน้าปัด

ในกรณีของ Thermocouple Temperature Gauge sensing element ประกอบด้วยโลหะต่างชนิดกันสองเส้นเชื่อมต่อกันที่ปลาย เช่น โครเมลและอะลูเมลสำหรับ Type K Thermocouple เมื่อจุดเชื่อมต่อมีอุณหภูมิต่างจากปลายอีกด้าน จะเกิดแรงดันไฟฟ้าขึ้น ซึ่งสามารถวัดและแปลงเป็นค่าอุณหภูมิได้

สำหรับ RTD (Resistance Temperature Detector) Temperature Gauge sensing element เป็นขดลวดโลหะที่มีความต้านทานไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ โดยทั่วไปใช้แพลทินัมเนื่องจากมีความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างความต้านทานและอุณหภูมิที่ดี

Thermowell (ปลอกป้องกัน)

Thermowell เป็นอุปกรณ์ที่มีความสำคัญอย่างยิ่งในการติดตั้ง temperature gauge ในระบบอุตสาหกรรม ทำหน้าที่เป็นปลอกป้องกันให้กับ sensing element ช่วยปกป้องจากสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น ของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน หรือการไหลของของไหลที่มีความเร็วสูง

Thermowell มีหลายรูปแบบ เช่น แบบตรง (straight) แบบลดขนาด (tapered) และแบบขั้นบันได (stepped) แต่ละแบบมีข้อดีและข้อจำกัดต่างกัน เช่น แบบลดขนาดมีความแข็งแรงทางโครงสร้างสูงกว่าแบบตรง แต่มีต้นทุนการผลิตที่สูงกว่า

วัสดุที่ใช้ทำ thermowell ต้องเลือกให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมการใช้งาน เช่น ใช้ stainless steel 316 สำหรับงานทั่วไป หรือใช้ Hastelloy สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนสูง การออกแบบ thermowell ต้องคำนึงถึงความแข็งแรงทางโครงสร้างเพื่อป้องกันการสั่นพ้องจากการไหลของของไหล (vortex-induced vibration) ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายได้

Connection Head (หัวต่อ)

Connection Head เป็นส่วนที่อยู่ด้านบนสุดของ temperature gauge ทำหน้าที่เป็นจุดเชื่อมต่อระหว่าง sensing element กับสายไฟหรืออุปกรณ์แสดงผล นอกจากนี้ยังช่วยป้องกัน sensing element และจุดเชื่อมต่อจากสภาพแวดล้อมภายนอก

Connection Head มีหลายรูปแบบ เช่น แบบ DIN B ที่ใช้กันทั่วไปในยุโรป หรือแบบ Flameproof ที่ออกแบบมาสำหรับใช้งานในพื้นที่อันตราย (hazardous area) ตามมาตรฐาน ATEX หรือ IECEx วัสดุที่ใช้ทำ Connection Head มักเป็นอลูมิเนียมหรือสแตนเลสสตีล ขึ้นอยู่กับความต้องการด้านความทนทานและน้ำหนัก

ภายใน Connection Head อาจมีการติดตั้ง Terminal Block สำหรับเชื่อมต่อสายไฟ หรือ Transmitter สำหรับแปลงสัญญาณจาก sensing element เป็นสัญญาณมาตรฐาน 4-20 mA เพื่อส่งไปยังระบบควบคุม

Process Connection (ข้อต่อกระบวนการ)

Process Connection เป็นส่วนที่ใช้ในการติดตั้ง temperature gauge เข้ากับกระบวนการผลิต เช่น ถังปฏิกรณ์หรือท่อส่ง มีหลายรูปแบบขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งานและมาตรฐานที่ใช้ในแต่ละอุตสาหกรรม

รูปแบบที่พบบ่อยได้แก่ แบบเกลียว (threaded connection) เช่น NPT (National Pipe Thread) หรือ BSP (British Standard Pipe) แบบหน้าแปลน (flange connection) ตามมาตรฐาน ANSI หรือ DIN และแบบ Tri-Clamp ที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่มเนื่องจากทำความสะอาดง่าย

การเลือก Process Connection ต้องคำนึงถึงความดันและอุณหภูมิของกระบวนการ รวมถึงความสะดวกในการติดตั้งและบำรุงรักษา เช่น การใช้ Union Connection ช่วยให้สามารถถอดเปลี่ยน temperature gauge ได้โดยไม่ต้องหยุดกระบวนการผลิต

Stem (ก้าน)

Stem เป็นส่วนที่เชื่อมต่อระหว่าง sensing element กับ connection head มีลักษณะเป็นท่อโลหะยาว ทำหน้าที่ป้องกัน sensing element และสายไฟภายใน รวมถึงกำหนดความลึกในการติดตั้ง temperature gauge

ความยาวของ stem มีผลต่อความแม่นยำในการวัดอุณหภูมิ โดยทั่วไป stem ควรมีความยาวเพียงพอที่จะให้ sensing element อยู่ในตำแหน่งที่เป็นตัวแทนของอุณหภูมิที่ต้องการวัด แต่ไม่ยาวเกินไปจนเกิด stem effect ซึ่งอาจทำให้การวัดคลาดเคลื่อน

วัสดุที่ใช้ทำ stem ต้องทนต่อสภาพแวดล้อมในกระบวนการผลิต เช่น ใช้ stainless steel 316 สำหรับงานทั่วไป หรือใช้ Inconel สำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง นอกจากนี้ ในบางกรณีอาจมีการเคลือบผิว stem ด้วยวัสดุพิเศษ เช่น PTFE เพื่อเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน

Transmitter (ตัวส่งสัญญาณ)

Transmitter เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำหน้าที่แปลงสัญญาณจาก sensing element เป็นสัญญาณมาตรฐานที่ใช้ในอุตสาหกรรม เช่น 4-20 mA หรือ HART Protocol Transmitter อาจติดตั้งอยู่ใน connection head หรือแยกติดตั้งภายนอกขึ้นอยู่กับการออกแบบของระบบ

Transmitter ช่วยเพิ่มความแม่นยำในการวัดอุณหภูมิโดยการชดเชยความคลาดเคลื่อนที่อาจเกิดขึ้น เช่น การชดเชยอุณหภูมิ cold junction สำหรับ thermocouple หรือการชดเชยความต้านทานของสายไฟสำหรับ RTD นอกจากนี้ transmitter ยังช่วยลดผลกระทบจากสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าที่อาจเกิดขึ้นในสายสัญญาณระยะยาว

Transmitter สมัยใหม่มักมีฟังก์ชันการทำงานที่หลากหลาย เช่น การปรับเทียบ (calibration) การตั้งค่าช่วงการวัด (range setting) และการวินิจฉัยข้อผิดพลาด (error diagnostics) ซึ่งสามารถทำได้ผ่านซอฟต์แวร์หรือ handheld communicator

Display Unit (หน่วยแสดงผล)

Display Unit เป็นส่วนที่แสดงค่าอุณหภูมิที่วัดได้ให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถอ่านค่าได้โดยตรง ในอุตสาหกรรม display unit มีหลายรูปแบบ ตั้งแต่แบบอนาล็อกที่ใช้เข็มชี้บนหน้าปัดไปจนถึงจอแสดงผลแบบดิจิทัล

สำหรับ temperature gauge แบบอนาล็อก หน้าปัดมักทำจากอลูมิเนียมหรือสแตนเลสสตีล มีการแบ่งสเกลที่ชัดเจนและอ่านง่าย บางรุ่นอาจมีการเติมสารเรืองแสงบนเข็มชี้และสเกลเพื่อให้สามารถอ่านค่าได้ในที่มืด

Temperature gauge แบบดิจิทัลมักใช้จอแสดงผล LCD หรือ LED ซึ่งสามารถแสดงค่าอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำและชัดเจน นอกจากนี้ยังมีฟังก์ชันเพิ่มเติม เช่น การบันทึกค่าสูงสุด-ต่ำสุด การแสดงกราฟแนวโน้ม และการตั้งค่าสัญญาณเตือน ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการติดตามและควบคุมกระบวนการผลิต

สรุป

เมื่อเราเข้าใจกลไกการทำงานของ Temperature Gauge อย่างถ่องแท้ เราจะสามารถยกระดับคุณภาพการผลิต ลดต้นทุน และเพิ่มความปลอดภัยในกระบวนการทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ไม่ว่าคุณจะกำลังผลิตเหล็กกล้า ปรุงอาหาร หรือแม้แต่ชงกาแฟ การรู้จัก Temperature gauge จะทำให้คุณควบคุมอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ และนำพาธุรกิจของคุณไปสู่อีกระดับ ยิ่งถ้าเกิดเลือกเครื่องวัดอุณหภูมิจาก udysupply การทำงานในอุตสาหกรรมของคุณก็จะยิ่งแม่นยำและมีคุณภาพมากขึ้นไปอีก