การอนุรักษ์พลังงานในระบบอัดอากาศ

งานนำเสนอเรื่อง: "การอนุรักษ์พลังงานในระบบอัดอากาศ"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 การอนุรักษ์พลังงานในระบบอัดอากาศ

2 มีหัวข้อสำคัญ ดังนี้ การผลิตอากาศอัด การส่งจ่ายอากาศอัด
มีหัวข้อสำคัญ ดังนี้ การผลิตอากาศอัด การส่งจ่ายอากาศอัด การใช้งานอากาศอัด การหาสมรรถนะและประสิทธิภาพของเครื่องอัดอากาศ การประหยัดพลังงานในระบบอัดอากาศ

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

4 มาตรวัดความดัน ถังเก็บอากาศ อุปกรณ์ถ่ายน้ำอัตโนมัติ เครื่องทำอากาศแห้ง ระบบงานท่อ อุปกรณ์ปลายทาง

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

6 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

7 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%

8 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

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

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

11 ระบบจ่ายอากาศอัดแบบท่อเดียว
การส่งจ่ายอากาศอัด จุดใช้งาน 1 จุดใช้งาน 2 จุดใช้งาน 3 เครื่องอัดอากาศ ระบบจ่ายอากาศอัดแบบท่อเดียว

12 ระบบจ่ายอากาศอัดแบบวงแหวน
การส่งจ่ายอากาศอัด จุดใช้งาน 1 จุดใช้งาน 2 จุดใช้งาน 3 เครื่องอัดอากาศ ระบบจ่ายอากาศอัดแบบวงแหวน

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

14 การหาขนาดท่อเมื่อทราบความดันตกคร่อมในท่อ
แสดงความสัมพันธ์ของขนาดท่อปริมาณอากาศอัดและความดันตกในท่อเหล็ก

15 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

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

17 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

18 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)

19 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)

20 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

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

22 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

23 กราฟแสดงสมรรถนะของเครื่องอัดอากาศ

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

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

26 การวัดปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าของเครื่องอัดอากาศ
1. การวัดโดยตรง 2. การประเมินจากการใช้พลังงานไฟฟ้ารวมของโรงงาน 3. การประเมินการใช้พลังงานจากแผ่นป้ายเครื่อง การหาจากสภาวะโหลดเต็มที่และสภาวะไร้โหลด

27 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)

28 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

29 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)

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

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

32 การประหยัดพลังงานในระบบปรับอากาศ
การลดการรั่วซึมของอากาศอัด การตั้งความดันใช้งานให้เหมาะสมกับอุปกรณ์ การลดการสูญเสียของอากาศที่เข้าเครื่องอัดอากาศ การลดอุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นที่ใช้หล่อเย็นอากาศหลังการอัด การลดความเสียดทานในท่อส่งจ่ายอากาศอัด

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

34 จบการบรรยาย