เครื่องวัดความเร็วลม (Anemometer): หลักการทำงาน ประเภท และการใช้งานในโรงงานอุตสาหกรรม
เครื่องวัดความเร็วลม หรือ Anemometer เป็นอุปกรณ์ที่ใช้วัด “ความเร็วของอากาศหรือก๊าซ” ทั้งในระบบท่อ, ปล่องไอเสีย (Stack), ห้องคลีนรูม ไปจนถึงการตรวจวัดลมในงานสิ่งแวดล้อม เช่น สถานีอุตุนิยมวิทยา หรือระบบ HVAC (Heating, Ventilation, Air Conditioning)
ในโรงงานอุตสาหกรรม เครื่องมือประเภทนี้ช่วยให้เราควบคุมการไหลของอากาศ, เฝ้าระวังมลพิษ, และตรวจสอบการระบายอากาศได้อย่างแม่นยำ
[ภาพที่ 1: แผนภาพหลักการทำงานของเครื่องวัดความเร็วลมชนิดต่าง ๆ]
2️⃣ ประเภทของ Anemometer
จากคู่มือของ Béla Lipták เครื่องวัดความเร็วลมแบ่งออกเป็น 4 กลุ่มใหญ่:
-
ชนิด Pitot (หลอดพิโตต์) — ใช้หลักการวัดความดัน (Pressure Differential) เพื่อคำนวณความเร็วลม
-
ชนิด Mechanical (แบบกลไก)
-
Vane Type (แบบใบพัด)
-
Cup Type (แบบถ้วย)
-
Propeller/Turbine Type (แบบใบจักร/เทอร์ไบน์)
-
-
ชนิด Thermal (แบบลวดร้อน) — ใช้การระบายความร้อนของลวดเพื่อวัดความเร็วลม
-
ชนิด Doppler (แบบคลื่นเสียงหรือเลเซอร์) — ใช้หลัก Doppler Effect เพื่อตรวจจับการเคลื่อนที่ของอนุภาคในอากาศ
[ภาพที่ 2: ตัวอย่างอุปกรณ์จริงจากแบรนด์ เช่น E+H, Yokogawa, Siemens]
3️⃣ ช่วงค่าความเร็วลม (Airflow Range)
| ประเภท | ช่วงความเร็วลม (ft/min) | ความแม่นยำโดยประมาณ |
|---|---|---|
| Pitot (A) | 0 – 10,000 | ±2–3% FS |
| Vane (B1) | 300 – 3,000 | ±1–2% |
| Cup (B2) | 0 – 15,000 | — |
| Propeller (B3) | 0 – 13,000 | — |
| Thermal (C) | 20 – 6,000 (บางรุ่นถึง 18,000) | ±2% |
| Doppler Acoustic (D1) | 0 – 7,000 | ±1% |
| Doppler Laser (D2) | 0 – 60,000 (ถึงระดับ Supersonic) | — |
(1 ft/min ≈ 0.005 m/s)
4️⃣ การใช้งานในอุตสาหกรรม
-
HVAC และห้องคลีนรูม: ใช้เครื่องวัดแบบพกพา (Handheld) ตรวจสอบสมดุลการไหลของอากาศ
-
ปล่องไอเสีย (Stack): ใช้ Thermal Flow Probe วัดอัตราการไหลของก๊าซร้อนและเปียก
-
งานตรวจวัดลมภายนอก: ใช้ Doppler Anemometer เพื่อวัดโปรไฟล์ลมสามมิติ
-
โรงไฟฟ้า / โรงเคมี: ใช้ติดตั้งบนปล่องหรือจุดระบาย เพื่อควบคุมการปล่อยก๊าซและตรวจสอบทิศทางลมเพื่อความปลอดภัย
[ภาพที่ 3: ตัวอย่างการติดตั้งในหน้างานจริง เช่น บนปล่องระบายก๊าซของ Power Plant]
5️⃣ หลักการทำงานของชนิดต่าง ๆ
🔹 Mechanical Type
-
Vane Anemometer (แบบใบพัด)
เมื่ออากาศไหลผ่าน ใบพัดจะหมุนด้วยความเร็วที่สัมพันธ์กับความเร็วลม
ในรุ่นพกพา สัญญาณหมุนจะส่งผ่านเฟืองไปยังหน้าปัดแสดงผล หรือส่งสัญญาณไฟฟ้าผ่านตัวส่งสัญญาณ (Transmitter)[ภาพที่ 4: โครงสร้าง Vane Anemometer]
-
Cup Anemometer (แบบถ้วย 3 ใบ)
การหมุนของถ้วยจะไม่ขึ้นกับทิศทางลม ใช้ร่วมกับ DC Tachometer เพื่อแปลงการหมุนเป็นแรงดันไฟฟ้าที่แปรผันตามความเร็วลม[ภาพที่ 5: Three-cup Anemometer]
-
Propeller/Impeller Type
มักใช้ในงานภาคสนาม เนื่องจากมีหาง (Tail) ชี้ตามทิศลม จึงสามารถวัดได้ทั้งความเร็วและทิศทางลมพร้อมกัน[ภาพที่ 6: Impeller Anemometer]
🔹 Thermal Type
หรือเรียกว่า Hot-wire Anemometer
ภายในจะมีลวดร้อน (Heated Wire) ที่ถูกทำให้เย็นลงตามความเร็วลมที่ไหลผ่าน การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมินี้จะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า
เหมาะสำหรับวัดลมในท่ออากาศสะอาดหรือก๊าซที่ไม่กัดกร่อน เช่น ระบบ Cleanroom หรือ Duct Test
ช่วงวัดทั่วไป:
-
20–500 ft/min
-
50–1000 ft/min
-
100–2000 ft/min
[ภาพที่ 7: หลักการของ Hot-wire Anemometer]
🔹 Doppler Type
ใช้หลักการ Doppler Effect — เมื่อแสงหรือเสียงสะท้อนกลับจากอนุภาคที่เคลื่อนที่ในอากาศ ความถี่ของคลื่นจะเปลี่ยนไปตามความเร็วของอนุภาคนั้น
แบ่งออกเป็น 2 แบบหลัก:
-
Acoustic Doppler (Ultrasonic) — ใช้คลื่นเสียง เหมาะกับงานตรวจสอบลมและมลพิษทางอากาศ
-
Laser Doppler (LDA) — ใช้แสงเลเซอร์ ความละเอียดสูงมาก ใช้ในงานวิจัยและการทดสอบอากาศพลศาสตร์ (Aerodynamics)
[ภาพที่ 8: หลักการ Laser Doppler Anemometer — แสงเลเซอร์ตัดกันสร้าง “จุดวัด” ที่อนุภาคเคลื่อนผ่าน]
อีกแบบหนึ่งคือ Laser Two-focus (L2F)
ใช้การวัดเวลาที่อนุภาคเคลื่อนผ่านลำแสง 2 จุดที่รู้ระยะห่างแน่นอน ให้ค่าที่นิ่งและมีสัญญาณรบกวนน้อยกว่า แต่มีโอกาสที่อนุภาคไม่ผ่านครบทั้งสองลำแสง
6️⃣ ความเร็วในการตอบสนอง (Response Time)
การตอบสนองของเครื่องวัดลมจะถูกอธิบายด้วยค่า Distance Constant — คือระยะทางของลมที่ต้องผ่านเครื่องมือก่อนที่สัญญาณจะตอบสนองได้ 63% ของค่าที่เปลี่ยนแปลง
เครื่องวัดเชิงพาณิชย์ทั่วไปมีค่า Distance Constant ประมาณ 6 ฟุต (≈ 1.8 เมตร)
7️⃣ ราคาและต้นทุนโดยประมาณ
| ประเภท | ราคาโดยประมาณ (USD) |
|---|---|
| Handheld Pitot / Thermal / Mechanical | 500 – 2,500 |
| Probe Sensor | 300 – 500 |
| Combined Air + Humidity + Temp | 800 – 3,000 |
| Vane + Transmitter (4–20 mA) | ~2,500 |
| Thermal Stack Flow Probe | ~5,000 |
| Acoustic Doppler System | 15,000 – 90,000 |
| Laser Doppler (LDA) | 25,000 – 45,000 |
ในไทย มักนำเข้าจากแบรนด์ เช่น E+H, Yokogawa, TSI, Siemens, Vaisala, Foxboro ซึ่งมีทั้งแบบ Portable และ Fixed Mount
8️⃣ สรุป (Key Takeaways)
-
Anemometer เป็นเครื่องมือหลักในการวัดอัตราการไหลของอากาศและก๊าซ
-
ชนิด Mechanical เหมาะกับงานทั่วไปและราคาประหยัด
-
Thermal ใช้ในท่อสะอาด หรือระบบ HVAC
-
Doppler ใช้ในงานที่ต้องการความละเอียดสูงหรือไม่สามารถสัมผัสได้โดยตรง
-
ควรมี Wind Direction Indicator ติดตั้งคู่กับเครื่องมือในโรงงาน เพื่อความปลอดภัยในกรณีเกิดการรั่วไหลของก๊าซ
-
การเลือกชนิดของ Anemometer ควรขึ้นอยู่กับ สภาพการใช้งาน, ความแม่นยำที่ต้องการ, และงบประมาณ