แผ่นออริฟิส (orifice plate) เป็นอุปกรณ์ใช้วัดการไหล (flow measurement) ของของไหล โดยวัดการไหลได้ทั้งของเหลวและก๊าซ นิยมนำมาใช้งานเนื่องจากมีโครงสร้างที่ง่าย ราคาถูก สะดวกในการติดตั้งและการบำรุงรักษา แข็งแรงทนทาน และให้ค่าการวัดที่ถูกต้องแม่นยำ (accuracy) ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้เมื่อเทียบกับราคา
แผ่นออริฟิสแบ่งออกเป็น 3 รูปแบบ ได้แก่ ออริฟิสแบบจุดศูนย์กลางเดียวกัน (concentric orifice) (รูปที่ 1 ก) ออริฟิสแบบเยื้องศูนย์ (eccentric orifice) (รูปที่ 1 ข) และออริฟิสชนิดที่มีช่องตรงกลางเป็นส่วนของวงกลม โดยตำแหน่งของช่องออริฟิสจะอยู่ด้านบนหรือด้านล่างก็ได้ ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ด้านล่าง (รูปที่ 1 ค)
รูปที่ 1 แผ่นออริฟิส (ก) แบบ Concentric (ข) แบบ Eccentric
และ (ค) แบบ Segmented
(ที่มา: นวภัทรา และ ทวีพล, 2555)
โดยทั่วไปแผ่นออริฟิสทำด้วยโลหะมีช่องเปิดวงกลมอยู่ตรงกลาง โดยช่องออริฟิสทางด้านของไหลไหลเข้าเป็นมุมฉาก และทางด้านขาออกขยายทำมุม 30o ถึง 45o เพื่อลดแรงเสียดทานให้ของไหลสามารถไหลผ่านได้อย่างสะดวก ซึ่งการใช้แผ่นออริฟิสสำหรับวัดอัตราการไหลนี้สามารถวัดการไหลได้เพียงทิศทางเดียวเท่านั้น โดยติดตั้งภายในท่อในลักษณะขวางทิศทางการไหล และติดตั้งเครื่องมือวัดความดันแตกต่าง (ΔP) ระหว่างความดันบริเวณด้านหน้าและด้านหลังของแผ่นออริฟิส ซึ่งอาจเลือกใช้เครื่องมือวัดความดันแตกต่างชนิดใดก็ได้ โดยในรูปที่ 2 นี้เลือกใช้มาโนมิเตอร์รูปตัวยู (u-type manometer)
รูปที่ 2 การติดตั้งแผ่นออริฟิสและเครื่องมือวัดความดันแตกต่าง
ชนิดมาโนมิเตอร์รูปตัวยู
(ที่มา: นวภัทรา และ ทวีพล, 2555)
คำนวณค่าอัตราการไหลโดยใช้ทฤษฎีของเบอร์นูลี่ (Bernoulli's theorem) ซึ่งแสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่าความดันแตกต่าง (ΔP) และอัตราการไหล (Q) ดังสมการ
โดย K คือ ค่าคงที่ของท่อและชนิดของของไหล (m3/s/ psi)
ΔP คือ ค่าความดันแตกต่างระหว่างจุดสองจุดที่ของไหลไหลผ่าน (psi)
รูปที่ 6 การติดตั้งแผ่นออริฟิสกับหน้าแปลน
(ที่มา: นวภัทรา และ ทวีพล, 2555 เเละ www.indiamart.com)
รูปที่ 7 รูปแบบแผ่นออริฟิส
(ที่มา: www.power-technology.com)
การวัดอัตราการไหล (flow measurement) ด้วยแผ่นออริฟิส ของไหลควรมีลักษณะการไหลแบบปั่นป่วน (turbulent flow) หรือมีค่าความหนืด (viscosity) ต่ำและไม่ควรมีสารแขวนลอยปะปน เนื่องจากสารแขวนลอยอาจเกิดการสะสมที่บริเวณด้านหลังของแผ่นออริฟิสได้ นอกจากนี้ถ้าเป็นของไหลชนิดอัดตัวไม่ได้หรือของเหลวต้องแน่ใจว่าปริมาณของเหลวที่ไหลภายในท่อสูงกว่าช่องออริฟิส เพื่อให้เกิดค่าความดันแตกต่างอย่างชัดเจน
แผ่นออริฟิสเป็นอุปกรณ์วัดการไหลที่นิยมใช้ อย่างไรก็ตาม การใช้งานออริฟิสไปช่วงระยะเวลาหนึ่ง จะส่งผลทำให้ค่า Discharge coefficient (Cd) เกิดการเปลี่ยนแปลง เนื่องจากการได้รับแรงเสียดทาน หรือจากการสัมผัสกับอนุภาคที่ปะปนมากับของไหลจนเกิดการสึกหรอ และเนื่องจากค่าอัตราการไหลของของไหลกับค่าความดันแตกต่างมีความสัมพันธ์กันอย่างไม่เป็นเชิงเส้น ดังนั้น ในการใช้งานแผ่นออริฟิสควรพิจารณาย่านการวัด (range) ให้เหมาะสม และทำการสอบเทียบ (calibration) เครื่องมือวัดอย่างสม่ำเสมอ เพื่อให้แน่ใจว่าค่าที่วัดได้มีความถูกต้องแม่นยำ
หลักการทำงานของอุปกรณ์วัดการไหลชนิดนอซเซิล (nozzle) แผ่นออริฟิส (orifice plate) เเละ ท่อเวนทูรี (venturi tube)
(ที่มา: http://www.youtube.com/watch?v=oUd4WxjoHKY)
ที่มา: การวัดและเครื่องมือวัด ประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร (นวภัทรา และ ทวีพล, 2555)
: http://www.indiamart.com/starmech/flow-control-products.html
: http://www.youtube.com/watch?v=oUd4WxjoHKY
: http://www.power-technology.com/contractors/pressure/euromisure/euromisure2.html
