การอนุรักษ์พลังงานในระบบอัดอากาศ

มีหัวข้อสำคัญ ดังนี้ การผลิตอากาศอัด การส่งจ่ายอากาศอัด มีหัวข้อสำคัญ ดังนี้ การผลิตอากาศอัด การส่งจ่ายอากาศอัด การใช้งานอากาศอัด การหาสมรรถนะและประสิทธิภาพของเครื่องอัดอากาศ การประหยัดพลังงานในระบบอัดอากาศ

อุปกรณ์ในระบบอากาศอัด การผลิตอากาศอัด อุปกรณ์ในระบบอากาศอัด 1.1 ตัวกรองอากาศเข้า 1.2 เครื่องอัดอากาศ 1.3 เครื่องหล่อเย็นหลังการอัด 1.4 ตัวแยกความชื้น 1.5 วาล์วนิรภัย

1.6 มาตรวัดความดัน 1.7 ถังเก็บอากาศ 1.8 อุปกรณ์ถ่ายน้ำอัตโนมัติ 1.9 เครื่องทำอากาศแห้ง 1.10 ระบบงานท่อ 1.11 อุปกรณ์ปลายทาง

2. ชนิดเครื่องอัดอากาศ 2.1 เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบ 2.1 เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบ 2.2 เครื่องอัดอากาศแบบโรตารี่เวน 2.3 เครื่องอัดอากาศแบบโรตารี่สกรู 2.4 เครื่องอัดอากาศแบบอาศัยแรงเหวี่ยง

ตารางที่ 1 การเปรียบเทียบข้อดี ข้อเสีย ของอากาศอัดแบบต่างๆ รายการ ลูกสูบ โรตารี่เวน โรตารี่สกรู อาศัยแรงเหวี่ยง ระดับเสียง สูง ต่ำสุด เงียบ ถ้าปิดมิดชิด ขนาด ไม่กระทัดรัด กระทัดรัด น้ำมันที่ถูกพาไปกับอากาศ มีบ้าง ต่ำ - ปานกลาง ต่ำ การสั่นสะเทือน เกือบไม่มี ปานกลางเพราะค่า RPM สูง

ตารางที่ 1 การเปรียบเทียบข้อดี ข้อเสีย ของอากาศอัดแบบต่างๆ รายการ ลูกสูบ โรตารี่เวน โรตารี่สกรู อาศัยแรงเหวี่ยง บำรุงรักษา มีชิ้นส่วน สึกหร่อมาก มีชิ้นส่วนสึก หร่อน้อย หร่อน้อยมาก ต่ำ ปริมาณ ต่ำ - สูง ต่ำ – ปานกลาง ความดัน ปานกลาง - สูงมาก ปานกลาง - สูง ประสิทธิภาพที่โหลดเต็มที่ สูง ประสิทธิภาพที่โหลดบางส่วน ไม่ดี เมื่อโหลดต่ำกว่า 60% ไม่ดี เมื่อโหลดต่ำกว่า 70%

ตารางที่ 2 แสดงพลังงานจำเพาะของเครื่องอัดอากาศแบบต่างๆ ชนิดเครื่องอัดอากาศ พลังงานจำเพาะ (kW/L/sec) ที่ความดัน 700 kPa โหลดเต็มที่ ไร้โหลด แบบลูกสูบ แบบชั้นเดียว แบบสองชั้น 0.38 0.30 0.06 0.05 แบบโรตารี่เวน 0.40 0.12 แบบโรตารีสกรู 0.35 0.08 แบบอาศัยแรงเหวี่ยง

หน้าที่หลักของถังเก็บอากาศอัด คือ 3. ถังเก็บอากาศอัด หน้าที่หลักของถังเก็บอากาศอัด คือ การสร้างความสมดุลของปริมาณอากาศอัดที่ส่งไปใช้งานกับปริมาณอากาศที่ออกจากเครื่องอัดอากาศ ขนาดถังเก็บ = ปริมาณอากาศ ณ สถานะปกติ (ลิตร/วินาที) X 60 X 101 (ลิตร) ความดันของอากาศอัดที่ออกจากเครื่องอัดอากาศ(kPa,abs)

4. การแยกน้ำออกจากอากาศอัด เนื่องจากอากาศที่ใช้อัดเป็นอากาศชื้น คือ มี ไอน้ำ ปนอยู่ใน อากาศด้วย ดังนั้นก่อนที่จะนำเอาอากาศอัดไปใช้งานจะต้องมีการดึงเอา น้ำออกจากอากาศอัดเสียก่อน เพื่อป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้นกับ เครื่องมือ และอุปกรณ์ที่ใช้อากาศอัด

ระบบจ่ายอากาศอัดแบบท่อเดียว การส่งจ่ายอากาศอัด จุดใช้งาน 1 จุดใช้งาน 2 จุดใช้งาน 3 เครื่องอัดอากาศ ระบบจ่ายอากาศอัดแบบท่อเดียว

ระบบจ่ายอากาศอัดแบบวงแหวน การส่งจ่ายอากาศอัด จุดใช้งาน 1 จุดใช้งาน 2 จุดใช้งาน 3 เครื่องอัดอากาศ ระบบจ่ายอากาศอัดแบบวงแหวน

การหาขนาดของท่อจ่ายอากาศอัด (700 kPa) การหาขนาดของท่ออย่างง่าย สามารถหาได้จาก เส้นผ่านศูนย์กลาง = 160 X ปริมาณอากาศอัด (l/s) ภายในของท่อ (mm) ความเร็วอากาศในท่อที่ต้องการ (m/s)

การหาขนาดท่อเมื่อทราบความดันตกคร่อมในท่อ แสดงความสัมพันธ์ของขนาดท่อปริมาณอากาศอัดและความดันตกในท่อเหล็ก

ตารางที่ 3 แสดงปริมาณการไหลของอากาศอัดที่รูท่อขนาดต่างๆ (700 kPa) รูท่อจ่ายอากาศ (mm) ปริมาณการไหลของอากาศอัด (l/s) 6 8 10 1 3 5 40 50 62 65 100 180 15 20 25 32 17 80 125 150 240 410 610 900

การหาสมรรถนะและประสิทธิภาพของเครื่องอัดอากาศ การหาปริมาณการรั่วซึมของอากาศอัด วิธีที่ 1 การหยุดและการเดินเครื่องอัดอากาศ (เหมาะสำหรับเครื่อง อัดอากาศแบบลูกสูบที่มีการเดินและหยุดเครื่อง) 1. ปิดอุปกรณ์ที่ใช้อากาศอัดทั้งหมด 2. เดินเครื่องอัดอากาศจนมีความดันในถังเก็บตามที่ตั้งไว้ 3. เริ่มจับเวลาที่เครื่องอัดอากาศหยุดเดิน (วินาที)

เมื่ออากาศอัดรั่ว ความดันในถังจะลดลง จนถึงจุดหนึ่ง เครื่องจะเดินอีก ครั้ง จับเวลาช่วงที่เครื่องอัดอากาศเดินเครื่องจนหยุด (วินาที) 5. ทำซ้ำข้อ 3 และ 4 ประมาณ 5 ครั้ง แล้วหาค่าเฉลี่ย อัตราการรั่ว = อัตราอากาศที่จ่ายสูงสุด FAD (l/s) X ช่วงเวลาที่เดินเครื่อง (sec) (l/s) ช่วงเวลาที่เครื่องเดิน (sec) + ช่วงเวลาที่เครื่องหยุด (sec) กำลังไฟฟ้าสูญเสีย = L ( Ft1 + Nt2 ) t1 + t2

เมื่อ L = อัตราการรั่ว (l/s) t1 = ช่วงเวลาที่เครื่องเดิน (sec) F = พลังงานจำเพาะในช่วงโหลดเต็มที่ (kW/l/s) N = พลังงานจำเพาะในช่วงไร้โหลด (kW/l/s) (ค่า F, N ดูจากตารางที่ 2) กำลังไฟฟ้าสูญเสีย (kW) อาจประเมินจากอัตราการรั่วซึมหารด้วย 3 ก็ได้ พลังงานไฟฟ้าสูญเสีย (kWh) = กำลังไฟฟ้าสูญเสีย (kW) X ชั่วโมงการทำงาน (h) ค่าไฟฟ้าที่สูญเสีย (บาท) = พลังงานไฟฟ้าที่สูญเสีย (kWh) X อัตราค่าไฟฟ้า (บาท/kWh)

วิธีที่ 2 การหาความดันที่เพิ่มหรือลด วิธีที่ 2 การหาความดันที่เพิ่มหรือลด (เหมาะสำหรับเครื่องอัดอากาศแบบโรตารี่เวนหรือสกรู) 1. ปิดอุปกรณ์ที่ใช้อากาศอัดทั้งหมด 2. เดินเครื่องอัดอากาศจนมีความดันสูงสุดตามที่ตั้งไว้ 3. จับเวลาที่ทำให้ความดันในถังเก็บลดลง 1 bar (100 kPa) 4. เดินเครื่องอีกครั้งเพื่อให้ความดันในถังเก็บเพิ่มขึ้น 1 bar 5. ทดลองซ้ำตามข้อ 3, 4 ประมาณ 5 ครั้ง แล้วหาค่าเฉลี่ย อัตราการรั่ว = อัตราอากาศอัดที่จ่ายสูงสุด FAD X เวลาที่ทำให้ความดันเพิ่มขึ้น 1 bar (l/s) เวลาที่ทำให้ความดันลดลง 1 bar (วินาที)

ปริมาตรของระบบ = ปริมาตรของถังเก็บ + ปริมาตรของท่อส่งจ่ายทั้งหมด วิธีที่ 3 การหลักการความดันที่ลดลง 1. ปิดอุปกรณ์ที่ใช้อากาศอัดทั้งหมด 2. เดินเครื่องอัดอากาศจนมีความดันสูงสุด (เครื่องจะหยุดเดิน) 3. บันทึกความดัน (kPA) ที่อ่านได้ในถังเก็บได้ในช่วงเวลา 5 นาที (กรณีที่มีการรั่วมากอาจจะใช้เวลาน้อยกว่านี้) อัตราการรั่ว (l/s) = ปริมาตรของระบบ ( l ) X ( P1 – P2 ) ช่วงเวลาที่ใช้ (วินาที) X 101 ปริมาตรของระบบ = ปริมาตรของถังเก็บ + ปริมาตรของท่อส่งจ่ายทั้งหมด p1 = ความดันเริ่มต้น (kPa) P2 = ความดันสุดท้ายที่อ่านค่าได้ช่วงเวลาที่วัด (kPaX

วิธีที่ 4 หากราฟสมรรถนะของเครื่องอัดอากาศ วิธีที่ 4 หากราฟสมรรถนะของเครื่องอัดอากาศ 1. ปิดอุปกรณ์ที่ใช้อากาศอัดทั้งหมด 2. วัดค่ากำลังไฟฟ้าเฉลี่ยที่ใช้ในเครื่องอัดอากาศ (kW) 3. ลากค่ากำลังไฟฟ้าเฉลี่ยตัดเส้นตรงที่ได้แล้ว ลากลงมาตัดกับ แกน X จุดตัดบนแกน X จะเป็นอัตราการรั่วซึมของอากาศอัด ( l/s ) ที่ ต้องการ

การหากราฟแสดงสมรรถนะของเครื่องอัดอากาศ 1. หากำลังไฟฟ้าที่ใช้ในเครื่องอัดอากาศในสภาวะไร้โหลด 2. หากำลังไฟฟ้าที่ใช้ในเครื่องอัดอากาศในสภาวะโหลดเต็มที่ 3. เขียนกราฟระหว่างกำลังไฟฟ้าที่ใช้ (kW) กับอัตราอากาศอัดที่จ่าย (1/s) โดยให้ กำลังไฟฟ้าอยู่ในแกน y และอัตราอากาศอัดที่จ่ายอยู่ในแกน x 4. กำหนดจุดกำลังไฟฟ้าที่สภาวะไร้โหลด 5. หาจุดตัดที่ได้จากกำลังไฟฟ้าขณะโหลดเต็มที่กับอัตราอากาศที่จ่ายสูงสุด (ดูจากคู่มือของเครื่อง) (จุด 2) 6. ลากเส้นตรงระหว่างจุด 1 และ 2

กราฟแสดงสมรรถนะของเครื่องอัดอากาศ

การหาประสิทธิภาพของเครื่องอัดอากาศ ประสิทธิภาพของเครื่องอัดอากาศ = อัตราอากาศอัดที่ทำได้จริง (l/s) อัตราอากาศอัดที่จ่ายสูงสุด FAD (l/s) อัตราการอัดอากาศที่ทำได้จริง = ปริมาตรถังเก็บ (ลิตร) เวลาที่ใช้ในการอัดจะมีความดัน 700 kPa (วินาที)

ตัวอย่าง เครี่องอัดอากาศเครื่องหนึ่งสามารถอัดอากาศที่ความดัน 700 kPa ในถังเก็บขนาด 100 ลิตร ในเวลา 10 วินาที ถ้าเครื่องอัดอากาศที่มี FAD 12.5 ลิตร/วินาที จงหาประสิทธิภาพ อัตราการอัดอากาศได้จริง = 100 10 = 10 ลิตร / นาที ประสิทธิภาพของเครื่องอัดอากาศ = 10 x 100 12.5 = 80%

การวัดปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าของเครื่องอัดอากาศ 1. การวัดโดยตรง 2. การประเมินจากการใช้พลังงานไฟฟ้ารวมของโรงงาน 3. การประเมินการใช้พลังงานจากแผ่นป้ายเครื่อง การหาจากสภาวะโหลดเต็มที่และสภาวะไร้โหลด

คำนวณจากสูตร 1. การวัดโดยตรง กำลังไฟฟ้า (kW) = 3 Iav V cosØ / 1000 Iav = ค่ากระแสไฟฟ้าเฉลี่ยทั้ง 3 เฟส (A) V = แรงดันไฟฟ้า (V) cos Ø = ค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า (kW) เวลาที่ใช้งาน(h) ปริมาณพลังงานไฟฟ้า (kWh) = กำลังไฟฟ้า (kW) x เวลาที่ใช้งาน (h) ค่าไฟฟ้า (บาท) = ปริมาณพลังงานไฟฟ้า (kWh) x อัตราค่าไฟฟ้า (บาท/kWh)

2. การประเมินจากการใช้พลังงานไฟฟ้ารวมของโรงงาน 2. การประเมินจากการใช้พลังงานไฟฟ้ารวมของโรงงาน 2.1 หยุดเครื่องอัดอากาศทั้งหมด พร้อมบันทึกค่าตัวเลขในมิเตอร์(kilowatt-hour meter) ไว้ 2.2 หลังจากนั้น 15 นาที อ่านค่าจากมิเตอร์อีกครั้ง ผลตางของมิเตอร์ใน 2.2 และ 2.1 คูณด้วย 4 และคูณด้วยตัวคูณของมิเตอร์ จะเป็นปริมาณการใช้พลังงานในช่วงที่หยุดเดินเครื่องอัดอากาศ 2.3 เดินเครื่องอัดอากาศ จากนั้น 15 นาที อ่านค่าจากมิเตอร์ ผลต่างของมิเตอร์ จาก 2.3 และ 2.2 คูณด้วย 4 และคูณด้วยตัวคูณของมิเตอร์ จะเป็นปริมาณการใช้พลังงานในโรงงานในช่วงที่เดินเครื่องอัดอากาศ

3. การประเมินการใช้พลังงานจากแผ่นป้ายเครื่อง 3. การประเมินการใช้พลังงานจากแผ่นป้ายเครื่อง รวบรวมกำลังไฟฟ้าของเครื่องอัดอากาศทั้งหมดจากแผ่นป้าย ของเครื่อง(kW) จะได้กำลังไฟฟ้าที่ใช้(kW) ปริมาณพลังงานไฟฟ้า (kW) = กำลังไฟฟ้า (kW) x ชั่วโมงการทำงาน (h) x แฟกเตอร์การทำงาน ค่าไฟฟ้า (บาท) = ปริมาณพลังงานไฟฟ้า (kWh) x อัตราค่าไฟฟ้า(บาท /kWh)

4. การหาจากสภาวะโหลดเต็มที่และสภาวะไร้โหลด 4. การหาจากสภาวะโหลดเต็มที่และสภาวะไร้โหลด ใช้ในกรณีที่เครื่องอัดอากาศไม่ได้เดิน ๆ หยุด สภาวะโหลดเต็มที่ หาได้จาก การวัดค่ากำลังไฟฟ้าที่ใช้ในเครื่อง อัดอากาศ เมื่อเปิดวาล์วที่จ่ายอากาศออกจากถังเก็บ สภาวะไร้โหลด หาได้จาก การวัดค่ากำลังไฟฟ้า เมื่อปิดวาล์วระหว่างเครื่องอัดอากาศและถังเก็บหรือปลดภาระ

กำลังไฟฟ้าเฉลี่ย (kW) = กำลังไฟฟ้าขณะมีโหลด x สัดส่วนของเวลาช่วงที่มี Load + พลังงานไฟฟ้า (kWh) = กำลังไฟฟ้าเฉลี่ย (kW) x ชั่วโมงการใช้งาน (h) ค่าไฟฟ้า (บาท) = ปริมาณพลังงานไฟฟ้า(kWh) x อัตราค่าไฟฟ้า(บาท / kWh)

การประหยัดพลังงานในระบบปรับอากาศ 1. การลดการรั่วซึมของอากาศอัด การตั้งความดันใช้งานให้เหมาะสมกับอุปกรณ์ 3. การลดการสูญเสียของอากาศที่เข้าเครื่องอัดอากาศ การลดอุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นที่ใช้หล่อเย็นอากาศหลังการอัด การลดความเสียดทานในท่อส่งจ่ายอากาศอัด

การประหยัดพลังงานในระบบปรับอากาศ (ต่อ) การประหยัดพลังงานในระบบปรับอากาศ (ต่อ) 6. การเลือกชนิดและขนาดของเครื่องอัดอากาศให้เหมาะสม 7. การนำความร้อนกลับคืนมาใช้ 8. การซ่อมบำรุงรักษาที่ดี 9. การเลือกระบบควบคุมที่เหมาะสม 10. การเลือกใช้อากาศอัดเหมาะสมกับงาน

จบการบรรยาย