ระบบลมอัด (Compressed Air System) กับการสอบเทียบ Humidity Sensor และ Dew Point Meter

1. ทำไมระบบลมอัดจึงนิยมใช้ Dew Point มากกว่า Relative Humidity?

Relative Humidity (%RH) คือสัดส่วนของปริมาณไอน้ำในอากาศเทียบกับปริมาณสูงสุดที่อากาศสามารถรองรับได้ ณ อุณหภูมินั้น จึงเป็นค่าที่เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิอย่างมาก

เมื่ออากาศเข้าสู่ระบบ Compressed Air สภาวะของก๊าซจะเปลี่ยนจากการอัด การลดอุณหภูมิ การผ่าน Dryer และการลดหรือเพิ่มความดัน การใช้ %RH เพียงอย่างเดียวจึงไม่เหมาะสำหรับบอกระดับความแห้งของลมอัดในหลายกระบวนการ

ระบบลมอัดจึงนิยมใช้ Pressure Dew Point (PDP) ซึ่งหมายถึงอุณหภูมิที่ไอน้ำในลมอัดเริ่มควบแน่นภายใต้ความดันที่กำหนด

ISO 8573-1 ใช้จำแนกคุณภาพของลมอัดในด้านอนุภาค น้ำ และน้ำมัน ส่วน ISO 8573-3 ครอบคลุมวิธีการตรวจวัดความชื้นในลมอัด รวมถึง Sampling, Measurement, Evaluation, Uncertainty และการรายงานผล

2. Humidity Sensor และ Dew Point Sensor เกี่ยวข้องกับระบบลมอัดอย่างไร?

เครื่องมือวัดความชื้นในระบบลมอัดมีหลายเทคโนโลยี โดยเลือกใช้ตามช่วงการวัด สภาวะของกระบวนการ และระดับความแม่นยำที่ต้องการ เช่น

• Capacitive Humidity Sensor
• Polymer Dew Point Sensor
• Aluminum Oxide Moisture Sensor
• Chilled Mirror Hygrometer

เครื่องมือบางรุ่นอาจใช้ Sensor Element ตรวจวัดคุณสมบัติด้านความชื้น แล้วประมวลผลและแสดงค่าเป็น %RH, Dew Point, Frost Point หรือหน่วยความชื้นอื่น

ดังนั้นก่อนส่งสอบเทียบควรกำหนดให้ชัดว่า Measurand ที่ต้องการสอบเทียบคืออะไร เช่น

• Relative Humidity (%RH)
• Dew Point Temperature
• Pressure Dew Point
• ค่าที่แสดงบน Display
• Analog Output เช่น 4–20 mA
• Digital Output ของ Transmitter

การกำหนด Parameter และ Output ที่ต้องการสอบเทียบให้ชัดเจนช่วยให้ผลใน Calibration Certificate สามารถนำไปใช้งานกับกระบวนการจริงได้อย่างเหมาะสม

ต้องสอบเทียบ Dew Point Meter ที่ Pressure เดียวกับหน้างานหรือไม่?

โดยทั่วไป การวัด Pressure Dew Point ที่ความดันจริงของระบบช่วยลดความสับสนในการตีความค่า และเหมาะสำหรับการติดตามสภาวะจริงของ Compressed Air System

อย่างไรก็ตาม ไม่จำเป็นว่าการสอบเทียบทุกกรณีต้องทำที่ Pressure เดียวกับหน้างานแบบตายตัว สิ่งสำคัญคือ ต้องทราบและควบคุม Pressure ของการวัดหรือการสอบเทียบ รวมถึงเข้าใจว่าค่าที่รายงานอ้างอิงอยู่ที่สภาวะใด

ตัวอย่างเช่น หากกระบวนการใช้งานจริงที่ประมาณ 7 barg แต่ตัวอย่างถูกลดความดันก่อนวัดที่ Atmospheric Pressure ค่า Dew Point ที่อ่านได้จะไม่สามารถตีความว่าเป็น Pressure Dew Point ที่ 7 barg โดยตรงได้โดยไม่มีการแปลงหรือพิจารณาความสัมพันธ์ของความดันอย่างเหมาะสม

ข้อมูลสำคัญที่ควรกำหนดหรือบันทึกในการสอบเทียบและการตรวจวัด ได้แก่

• Measurement / Calibration Pressure
• Dew Point หรือ Frost Point ที่ต้องการ
• Gas Type เช่น Air หรือ Nitrogen
• Flow Rate
• Reference Condition
• Sampling Method

4. วิธีสอบเทียบ Dew Point Meter ที่เหมาะสม

ห้องปฏิบัติการสามารถสร้างสภาวะความชื้นอ้างอิงด้วย Dew Point Generator หรือ Humidity Generator และเปรียบเทียบเครื่องมือที่นำมาสอบเทียบกับ Reference Standard ที่เหมาะสม เช่น Chilled Mirror Hygrometer หรือระบบมาตรฐานอ้างอิงอื่นตามขอบข่ายและวิธีการของห้องปฏิบัติการ

4.1 กำหนดจุด Dew Point ที่ต้องการสอบเทียบ

ตัวอย่างจุดสอบเทียบสำหรับงาน Dew Point อาจประกอบด้วย

• −60°Cdp
• −40°Cdp
• −20°Cdp
• 0°Cdp

อย่างไรก็ตาม จุดสอบเทียบจริงไม่จำเป็นต้องเป็นค่าดังกล่าวทุกเครื่อง ควรกำหนดตาม ช่วงการใช้งานจริง, Specification ของเครื่องมือ และความต้องการของระบบคุณภาพ

4.2 ควบคุมและบันทึก Pressure

หากต้องการตรวจสอบเครื่องมือภายใต้ Process Pressure ควรใช้ระบบที่สามารถควบคุมความดันได้อย่างเหมาะสม เช่น Pressure Regulator และ Sample Cell ที่รองรับความดัน

ตัวอย่าง Pressure ที่อาจพบในงานอุตสาหกรรม เช่น 4 barg, 7 barg หรือ 10 barg ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับระบบและความสามารถของเครื่องมือ

4.3 ควบคุม Flow Rate

Flow Rate มีผลต่อการนำตัวอย่างก๊าซใหม่เข้าสู่ Sensor และ Response Time ของระบบ หาก Flow ต่ำเกินไปอาจทำให้ Stabilization ช้า ขณะที่การออกแบบระบบที่ทำให้เกิด Pressure Drop มากเกินไปก็อาจทำให้สภาวะที่ Sensor ตรวจวัดแตกต่างจาก Process จริง

สำหรับ Dew Point Sensor คุณภาพสูงบางประเภท Flow ประมาณ 1–2 L/min มักเพียงพอ แต่ไม่ใช่ค่าบังคับสำหรับ Sensor ทุกชนิด ดังนั้นควรยึดตามข้อกำหนดของผู้ผลิตและการออกแบบ Sampling System

4.4 ใช้ Sampling Block หรือ Sample Cell

การใช้ Sample Cell ช่วยให้สามารถควบคุม Pressure, Flow และสภาวะรอบ Sensor ได้ง่ายขึ้น รวมถึงช่วยให้สามารถถอด Sensor สำหรับการสอบเทียบหรือบำรุงรักษาได้โดยไม่จำเป็นต้องติดตั้ง Probe เข้ากับ Main Line โดยตรงทุกกรณี

• ช่วยลด Dead Volume เมื่อออกแบบระบบอย่างเหมาะสม
• ช่วยให้ Response Time สม่ำเสมอขึ้น
• ควบคุม Flow และ Pressure ได้ง่ายขึ้น
• ลดความเสี่ยงจาก Leakage เมื่อเลือกข้อต่อและวัสดุที่เหมาะสม
• สะดวกต่อการถอดและติดตั้ง Sensor

5. จุดติดตั้งสำหรับ Verification ในระบบลมอัด

5.1 หลัง Air Dryer

เป็นจุดสำคัญสำหรับตรวจสอบประสิทธิภาพของ Dryer และใช้ติดตามว่าระบบสามารถรักษาระดับ Dew Point ตามเป้าหมายได้หรือไม่

5.2 ก่อน Point of Use

การตรวจวัดใกล้จุดใช้งานช่วยยืนยันว่าลมอัดที่เดินทางผ่านระบบ Distribution ยังมีคุณภาพเหมาะสมก่อนเข้าสู่กระบวนการสำคัญ เช่น

• Filling Machine
• Precision Pneumatic System
• Instrument Air
• Cleanroom Equipment
• Process Air ที่เกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์

5.3 จุดปลายไลน์

การวัดบริเวณปลายระบบช่วยตรวจสอบการเพิ่มขึ้นของความชื้น หรือ Moisture Pickup ที่อาจเกิดจากระบบท่อ Receiver Tank จุดต่ำในระบบ หรือสภาพของ Distribution Line หลังออกจาก Dryer

ดังนั้นการวัดเพียงหลัง Dryer อาจบอกประสิทธิภาพของ Dryer ได้ แต่ไม่ได้ยืนยันเสมอว่าคุณภาพลมอัดที่ Point of Use จะเหมือนกับจุดต้นทาง

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยในการวัด Dew Point ของระบบลมอัด

1. Leakage ใน Sampling System

ระบบที่วัด Dew Point ต่ำมีความไวต่อการรั่วมาก หากอากาศภายนอกซึ่งมีความชื้นสูงกว่าเข้าสู่ Sample Line แม้เพียงเล็กน้อย ค่า Dew Point ที่อ่านได้อาจสูงกว่าความเป็นจริง

2. ใช้ Sample Tubing ไม่เหมาะสม

วัสดุบางชนิดสามารถดูดซับหรือปล่อยไอน้ำ ทำให้ผลการวัดคลาดเคลื่อนและใช้เวลานานกว่าค่าจะ Stabilize

สำหรับงาน Dew Point ต่ำ ควรพิจารณาวัสดุที่มี Moisture Permeability ต่ำ เช่น

• Stainless Steel Tubing เหมาะสำหรับระบบความชื้นต่ำและงานอุตสาหกรรม
• PTFE สามารถใช้ได้ในบางช่วงการวัด แต่ควรพิจารณาช่วง Dew Point และข้อกำหนดของระบบ

ควรหลีกเลี่ยง Rubber Hose รวมถึงพลาสติกที่ดูดซับหรือยอมให้ไอน้ำแพร่ผ่านได้ง่าย และควรทำ Sample Line ให้สั้นที่สุดเท่าที่เหมาะสม

3. Sensor Contamination หรือ Sensor Poisoning

Oil Carryover จาก Compressor รวมถึงสารเคมี น้ำ และสิ่งปนเปื้อนอื่นสามารถทำให้ Sensor เกิด Drift หรือ Response ช้าลงได้ จึงควรควบคุม Filter และ Sampling System ให้เหมาะสม

4. Flow ไม่เหมาะสมหรือไม่คงที่

Flow ต่ำเกินไปอาจทำให้ Response Time ช้าและเพิ่มผลกระทบจาก Back Diffusion ส่วน Flow หรือ Restriction ที่ทำให้เกิด Pressure Drop มากเกินไปอาจเปลี่ยนสภาวะที่ Sensor กำลังตรวจวัด

5. รอ Stabilization Time ไม่เพียงพอ

การวัด Dew Point ในช่วงต่ำมาก เช่น −40°Cdp หรือ −60°Cdp อาจต้องใช้เวลา Purge และ Stabilize ระบบ โดยเฉพาะเมื่อ Sample Tubing และ Sample Cell เคยสัมผัสกับอากาศที่มีความชื้นสูงมาก่อน

6. ไม่ระบุ Pressure ของค่า Dew Point

การรายงานเพียงว่า “Dew Point = −20°C” อาจไม่เพียงพอสำหรับการวิเคราะห์ระบบลมอัด เพราะควรทราบด้วยว่าค่าดังกล่าวถูกตรวจวัดหรืออ้างอิงที่ Pressure ใด

บริการสอบเทียบ Dew Point Meter และ Humidity Sensor โดย MIT GROUP

บริษัท มิราเคิล อินเตอร์เนชั่นแนล เทคโนโลยี จำกัด (MIT GROUP) ให้บริการสอบเทียบเครื่องมือด้านอุณหภูมิ ความชื้น และ Dew Point สำหรับการใช้งานในภาคอุตสาหกรรม

ตัวอย่างเครื่องมือที่อยู่ในกลุ่มบริการ ได้แก่

• Dew Point Meter
• Dew Point Transmitter
• Dew Point Logger
• Humidity Sensor
• Thermo-Hygrometer
• Temperature & Humidity Transmitter

สามารถตรวจสอบ ช่วงการสอบเทียบ จุดสอบเทียบ และขอบข่ายบริการล่าสุด ได้ที่ บริการสอบเทียบ Temperature & Humidity และ Dew Point

MIT GROUP ได้รับการรับรองความสามารถห้องปฏิบัติการสอบเทียบตาม ISO/IEC 17025:2017 จากสำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม (สมอ.) และมีการรับรองจาก ANAB ในขอบข่ายที่เกี่ยวข้อง โดยรายละเอียดการรับรองและขอบข่ายปัจจุบันสามารถตรวจสอบได้ที่ Calibration Services Scope & Accreditation