Transcript pps
การอนุรักษ์ พลังงาน
ในระบบอากาศอัด
Compressed Air System
เรว ัช
ั
ธงชย
บริษ ัท ไอ อีซเี อ็ม จำก ัด
Tel. 081-904-1656
ระบบอากาศอัดมีอะไรบ้ าง ?
(Component of Compressed Air System)
ระบบอัดอากาศ : เครื่ องอัดอากาศ ระบบ
ระบายความร้ อนด้ วยอากาศ ระบบปรั บปรุ ง
คุณภาพอากาศอัดตัวควบคุมการทางานของเครื่ อง
อากาศ
ประเภทของเครื่องอัดอากาศ
Reciprocating Air Compressor
Comprise with 2 types as
1.Oil Injected range 1.5-15 kw. Pressure 10-30 bar
2.Oil Free range 0.55-14.4 kw. Pressure 10 bar
"RHINOS" RECIPROCATING AIR COMPRESSOR
* รุ่ น RS SINGLE STAGE ผลิตแรงดันลมสู งสุ ด
* ผลิตด้ วยเทคโนโลยีช้ันสู งจากประเทศเยอรมัน
* ขนาด 1/4 - 15 HP (02 - 11 kW)
* ผลิตลมได้ 1.97 - 49.1 cfm. (56 - 1,880 L/min)
* ผลิตแรงดันลมได้ 7 - 16 kg/cm2
* ออกแบบให้ ใช้ สาหรับงานหนักโดยเฉพาะ
C.A.PARTS CO.,LTD
Fix Speed Drive
Model GA 5-90C
-Pack Version
-Full Feature Version (Integrated with air dryer)
CENTRIFUGAL AIR COMPRESSORS
OIL-FREE AIR COMPRESSORS
MOTOR 200 – 3,500 HP
CAPACITY 800 - 16,000 CFM
POWER AIR SYSTEM CO.,LTD
ทาไม! ต้ องประหยัดพลังงานในระบบอากาศอัด
อุตสาหกรรมอาหาร
อุตสาหกรรมรถยนต์
อุตสาหกรรมไม้
อุตสาหกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิคส์
อุตสาหกรรมกระดาษ
อุตสาหกรรมเคมี
อุตสาหกรรมหลอมแก้ ว
4.0%
20-22%
3-5%
10-30%
3-4%
3-4%
50-55%
การอนุรักษ์ พลังงานในระบบอากาศอัด
A.การจัดการระบบอัดอากาศให้ เหมาะสม
B.การปรั บปรุ ง/ปรั บเปลี่ยนอุปกรณ์
C. นาความร้ อนทิง้ กลับมาใช้
1.การเลือกใช้ เครื่องอัดอากาศให้ เหมาะสม
•เลือกใช้ เครื่องอัดอากาศผิดประเภท
•เลือกเดินเครื่องให้ เหมาะสมกับโหลด
1.1 การเลือกใช้ เครื่องอัดอากาศผิดประเภท
โรงงานผลิตสบู่ ยาสีฟันแห่ งหนึ่ง ต้ องการปริมาณอากาศอัด 250 ลิตร/วินาที
ความดันใช้ งาน 6 bar โดยซือ้ เครื่องอัดอากาศ ขนาด 55 kW/ตัว, FAD 137
ลิตร/วินาที/ตัว ความดัน 10 bar จานวน 2 เครื่อง, โรงงานทางาน 8,400 ชม./
ปี , ราคาไฟฟ้าเฉลี่ย 3.00 บาท/kWh
%
- FAD , l/s
, bar
kW/l/s
/
,
-
(2 x 55) = 110
2 x 137 = 274
10
55 + 45 = 100
160 + 124 = 284
7.5
0.4015
0.3521
2,772,000
2,520,000
(2 x 870,000) = 1,740,000 870,000 + 750,000 = 1,620,000
4,512,000
4,140,000
3,741,107
3,024,480
100
10
2.5
0.9
3.5
25%
0.0494
252,000
196,627
120,000
372,000
316,627
12.30%
9.1%
12.30%
6.9%
8.24%
9.5%
1.2 เดินจานวนเครื่องอัดอากาศให้ เหมาะสมกับภาระใช้ งาน
ก่อนปรับปรุง
ทางโรงงานเปิ ดเครื่องอัดอากาศ
ขนาด 7.5 kW ใช้ งานวันละ 10 เครื่อง ตลอดการใช้ งาน
ในรอบ 1 ปี ถึงแม้ ว่าใน 3 เดือน ที่ทางโรงงานมีการการ
ผลิตน้ อยลงก็ตาม เพราะเกรงว่าปริมาณอากาศอัดจะไม่
เพียงพอกับการใช้ งาน ราคาไฟฟ้าเฉลีย่ 2.70 บาท/kWh
หลังการปรับปรุง
ทางโรงงานสามารถลดจานวน การใช้ งานเครื่องอัดอากาศลงได้ จานวน 2 เครื่อง ซึ่งมี
ขนาด
7.5 kW เท่ ากัน ในช่ วงที่มีการผลิตลดลง ในช่ วง 3 เดือน/ปี เป็ นเวลา 5 ชม./วัน
ผลประหยัด
5,625
15,187
kWh/ปี
บาท/ปี
1.3 การเดินเครื่องอัดอากาศขนาดเล็กแทนเครื่องใหญ่
ระบบก่อนปรับปรุง
โรงงานมีเครื่องอัดอากาศ 2 เครื่อง แบบสกรู ขนาด 55 kW และลูกสู บ
ขนาด 11 kW โดยปกติโรงงานจะเดินเครื่องขนาด 55 kW ตลอดเวลา
โดยในช่ วงทีม่ กี ารผลิตไม่ มาก ประมาณ 20 % เครื่องจะเดิน Un load
ตลอด จากการวัดค่ ากาลังไฟฟ้าเฉลีย่ 25.13 kW
การปรับปรุง
เดินเครื่องขนาด 11 kW แทนในช่ วงนี้ สามารถลดกาลังไฟฟ้าได้ 14
kW
ผลประหยัดที่ได้ 6989 kWh/yr
เป็ นเงิน
22,993 บาท/yr
2. การใช้ อากาศอุณหภูมติ า่ มาอัดอากาศ
พลังงานทีใ่ ช้ เฉพาะในการอัดอากาศ (Wisen)
= ( i x k x Rw x T1) x { [( p2+ pa)/p1] (k-1 / i-k) - 1} ………………kJ/kg
อุณหภูมิอากาศขาเข้ า (T1)
ค่า Gas Constantที่อากาศเปี ยก (Rw)
สัมประสิทธิ์ของอากาศ (k)
ความดันขาออก (p2)
ความดันบรรยากาศ (pa)
ความดันขาเข้ าสัมบูรณ์ (p1)
จานวนขั้นตอนการอัด (i)
K
kJ /(kg K)
1.4
bar
1.013 bar(a)
1.013 bar (a)
1
การใช้ อากาศอุณหภูมิตา่ มาอัดอากาศ
อากาศทีเ่ ข้ าเคริ่องอัดอากาศมีอณ
ุ หภูมิ 43 o C , RH 60 % ในขณะที่
อากาศภายนอกมีอุณหภูมิ 35 o C , RH 45 % ซึ่งมีความหนาแน่ น
ของอากาศมากกว่ า ทางโรงงานจึงต่ อท่ อยางไปดูดอากาศภายนอก
เข้ ามา ทาให้ ได้ ปริมาณอากาศเพิม่ ขึน้ 3.46 %
พลังงานไฟฟ้าที่ประหยัด 3,504 kWh/yr
เป็ นเงิน 10,302 บาท/ปี ลงทุน 1,000 บาท
คืนทุน 0.1 ปี
การปิ ดพัดลมระบายความร้ อนของเครื่องอากาศชุ ดทีไ่ ม่ เดิน
ปัญหาของอุปกรณ์ / ระบบก่อนปรับปรุง
ในห้ องเครื่องอัดอากาศ มีพดั ลมระบายความร้ อน ติดตั้งไว้ 2 ตัว ขนาด 2.2
kW แบบ 1 ต่ อ 1 แต่ ทางโรงงานมีการเดินเครื่องอัดอากาศ วันละ 1 ตัว เท่ านั้น แต่ พดั ลม
ยังคงเปิ ดทั้ง 2 ตัว โดยทางโรงงานทางาน 24 ชม./วัน 300 วัน/ปี ราคาไฟฟ้าเฉลีย่ 3.46
บาท/kWh
สภาพหลังปรับปรุง
จากการทาการปิ ดพัดลมระบายความร้ อนเครื่องอัดอากาศ ส่ งผลให้
สามารถลดค่ าพลังงานไฟฟ้าได้ เฉลีย่ 1.37 kWh/h โดยทีไ่ ม่ ทาให้ เกิดผลกระทบกับการ
ทางานแต่ อย่ างใด
ประหยัดพลังงานไฟฟ้า 9,864 kWh/ปี
เงินที่ประหยัดได้ 27,019 บาท/ปี
การปิ ดช่ องลมหมุนเวียนอากาศเข้ าห้ องเครื่องอัดอากาศ
ปัญหาของอุปกรณ์ / ระบบก่อนปรับปรุง
ลมร้ อนจากเครื่องอัดอากาศ ขนาด 45 kW จานวน 2 ตัว ถูกระบาย
ความร้ อนออกจากห้ อง แต่ ถูกดูดกลับเข้ ามาในห้ องเครื่องอีก เนื่องจากลมร้ อนที่
เป่ าออกนั้นเป่ าลมลงสู่ ผนังและเป็ นทางดูดลมเข้ าห้ อง ทาให้ อุณหภูมิห้องมีค่าสู งถึง
41.9 ๐C ส่ งผลให้ เครื่องอัดอากาศทางานหนักเกิดการสิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้า
สภาพหลังปรับปรุง
จากการทาการปิ ดช่ องเปิ ดทาให้ อุณหภูมิอากาศภายในห้ องอัด
อากาศมีอุณหภูมิลดลง เหลือ 35 o C ทาให้ เครื่องอัดอากาศใช้ พลังไฟฟ้าลดลง
โดยที่ไม่ ทาให้ เกิดผลกระทบกับการทางานแต่ อย่ างใด
ประหยัดพลังงานไฟฟ้า 9,180 kWh/ปี
คิดเป็ นเงินที่ประหยัดได้ 24,914 บาท/ปี
3. การลดความดันอากาศอัด
โรงงานมีก ารใช้ เครื่ อ งอัด อากาศแบบลู ก สู บ ส าหรั บ
เครื่องพิมพ์ กล่ อง ขนาด 11 kW ทางาน 16 ชม./วัน 300
วัน/ปี ตั้งความดันอากาศที่เครื่ องไว้ ที่ 8 บาร์ ในขณะที่
อุปกรณ์ มีความต้ องการความดันเพียง 5-6 บาร์
ทาง
โรงงานจึงตั้งความดันอากาศเครื่องใหม่ เป็ น 7 บาร์
พลังงานไฟฟ้าที่ประหยัด 7,829 kWh/ปี
เป็ นจานวนเงิน 23017 บาท/ปี
กาลังไฟฟ้ าในการอัดอากาศ
1
ix
ix p 1 q p 2
P
1
1 10 p 1
[kW]
กาลังไฟฟ้ารวม ให้ คูณประสิทธิภาพเชิงกลและประสิทธิภาพการกั้นความ
ร้ อนเท่ ากับ η [%] และให้ tolerance เท่ ากับ αPm กาลังขาออกที่ใช้ ในเครื่อง
มอเตอร์ จะหาค่ าได้ จากสู ตรต่ อไปนี้
Pm
1
ix
ix p 1 q p 2
100
1
( 1 α)
1 10 p 1
[kW]
4. การลดความดันสูญเสียหม้ อกรองอากาศ
37 kW
Plant
1
qv
Power
SPC
58
34.1
0.5879
l/s
qv
kW
Power
kW/l/s SPC
2
83 l/s
32.5 kW
0.3916 kW/l/s
SPC ที่ลดลง
= 0.5879 – 0.3916
= 0.1963
kW/l/s
% SPC ที่ลดลง
= 0.1963 x 100 %
0.5879
= 33.4
%
ไฟฟ้าประหยัด = 34.1 x 0.334 x 24 x 350 x 0.85
= 47,794
kWh/ปี
จานวนเงินที่ประหยัด = 47,794 x 2.80 บาท/ปี
= 133,823 บาท/ปี
ลงทุน
= 10,000
ปี
133,823
= 0.9 เดือน
สภาพความดันตกคร่ อมที่เหมาะสม
Pin
Pw
0.04 bar
0.2 bar
Air
Air / oil
Oil
เครื่องอัดอากาศ ขนาด 160
0.01 bar
kW
Pw = 7.24 bar
Pin = 0.99 bar
P ratio = 7.24+1
0.99
7 bar
= 8.32
กาลังไฟฟ้ า
= 158 kW
Water
กระแสไฟฟ้ า
= 279 A
สภาพความดันตกคร่ อมที่เพิม่ ขึน้ หลัง 4,000 ชม
Pin
Pw
0.04 bar
0.8 bar
เครื่องอัดอากาศขนาด 160
0.05 bar
kW
Pw = 7.84 bar
Pin = 0.95 bar
P ratio = 7.84+1
0.95
= 9.31
Air
Air / oil
Oil
Water
กาลังไฟฟ้ า
= 168 kW
กระแสไฟฟ้ า
= 297 A
6.การลดอัตราการรั่ วไหลของอากาศอัด
การวัดอัตราการรั่วไหลมี 3 วิธีใหญ่ ๆ
1. ตรวจสอบการรั่วไหลทั้งระบบด้ วยการ Plot กราฟ จากการทางาน
ของเครื่อง ในช่ วง On load และ Unload ในขณะที่ไม่ มีการใช้ อากาศ
อัดในโรงงาน
2. ตรวจสอบรอยรั่วตามจุดต่ างๆ โดยใช้ สเปรย์ หรือใช้ นา้ สบู่ ทดสอบ
ตรงข้ อต่ อ หรือจุดทีค่ ดิ ว่ าอาจมีการรั่วไหลเกิดขึน้ หรือโดยการฟังเสี ยง
ทีเ่ กิดจากการรั่ว (ในกรณีทกี่ ารรั่วไหลเกิดเสี ยงดัง)
3. ใช้ เครื่องมือตรวจวัดระดับเสี ยงเทียบกับการรั่วไหล
กรณีท่ ี 1 เครื่องอัดอากาศที่มีระบบควบคุมการทางาน
แบบ Start/Stop หรือ On Line/Off Line
อุปกรณ์ ท่ ใี ช้ เพิ่มเติม นาฬิกาจับเวลา
สิ่งที่ต้องทราบในการทดสอบ ปริมาณอากาศอัดที่เครื่องอัดอากาศผลิตได้
สมการคานวณหาอัตราการรั่วไหลของอากาศอัด
อัตราการรั่ วไหล (ลิตร/วินาที)=
เมื่อ
Q X Ton
Ton + Toff
Q =
อัตราการผลิตอากาศของเครื่อง (ลิตร/วินาที)
Ton =
เวลาเฉลี่ยที่เครื่องอัดอากาศเริ่มทางาน (วินาที)
Toff =
เวลาเฉลี่ยที่เครื่องอัดอากาศหยุดทางาน (วินาที)
กรณีท่ ี 2 เครื่องอัดอากาศมีระบบควบคุมการทางานโดย
การหรี่ด้านขาเข้ า(Modulating))
อุปกรณ์ ท่ ใี ช้ เพิ่มเติม นาฬิกาจับเวลา
สิ่งที่ต้องทราบในการทดสอบ ถังเก็บอากาศที่มีเกจวัดความดัน ( l/s)
อัตราการรั่ วไหล (ลิตร/วินาที)=
เมื่อ
V
V X [p1-p2]
Tav
คือ ปริมาตรทัง้ หมดของถัง ท่ อส่ ง และวาล์ ว (ลิตร)
p1 คือ ความดันเริ่มต้ น (bar)
p2 คือ ความดันสุดท้ าย (bar)
Tav คือ เวลาเฉลี่ยจาก p1 และ p2 (วินาที)
ตัวอย่าง การตรวจสอบเปอร์เซ็นต์การรัวไหลอากาศอั
่
ดของระบบ
สภาพทีเ่ ป็ นอยู่ : โรงงานใช้เครื่องอัดอากาศสกรู 1 ชุด ขนาด 37 kW มี
ระบบควบคุมแบบ On Line/Off Line ทางานที่ 90% โหลด การใช้งานของ
ระบบอากาศอัดใช้ท่อส่งจ่ายไปยังอุปกรณ์ ต่างๆ เนื่ องจากในระบบมีการ
รัวไหลของลมในจุ
่
ด ต่ า งๆ จากการตรวจวัด ปริ ม าณลมรัวของระบบ
่
อากาศอัดโดยการใช้การตรวจแบบ No load test พบว่าการรัวของระบบ
่
ประมาณ 40% ค่าไฟเฉลี่ย 3.00 บาท/kWh
การดาเนินการปรับปรุง : ตัง้ เป้ าหมายในการปรับลดจุดรัวไหลของระบบ
่
อากาศอัด จากเดิม 40% เหลือ 10% (โดยการทดสอบแบบ No Load Test)
ข้อมูลการตรวจวัด :
ค่ากาลังไฟฟ้ าขณะ Load
(PLoad)
ค่ากาลังไฟฟ้ าขณะ No load (PUnload)
= 39.12 kW
= 13.2 kW
ิ ธี No Load Test
ตรวจวัด % การรัวไหลโดยว
่
เวลาช่วงโหลดเฉลี่ย (TLoad) 12 วินาที เวลาช่วง Unload (TUnload) 18 วินาที
เปอร์เซ็นต์การรัวไหล
่
= TLoad / (TLoad +TUnload) = 40%
พลังงานไฟฟ้ า
= (PLoad x ชัวโมงการใช้
่
งานต่อปี x %Load)
+ (PUnload x ชัวโมงการใช้
่
งานต่อปี x %Unload)
ก่อนปรับปรุง :
พลังงานไฟฟ้ า = [(39.1 kW x 8,424 hrs/yr x 90%)
+ (13.2 kW x 8,424 hrs/yr x 10%)]
= 296,440 kWh/yr + 11,119.7
kWh/yr
= 307,559.7
kWh/yr
ค่าไฟฟ้ า
= 307,559.7 kWh/ปี x 3.0 บาท/kWh = 922,679.1 บาท/ปี
หลังปรับปรุง :
พลังงานไฟฟ้ า = [ 39.1 kW x 8,424 hrs/yr x 60% ]
+ [ 13.2 kW x 8,424 hrs/yr x 40% ]
=242,105.76 kWh/yr
ค่าไฟฟ้ า
=242,105.76 kWh/ปี x 3.0 บาท/kWh = 726,317.28 บาท/ปี
ผลประหยัด :
พลังงานไฟฟ้ า = พลังงานไฟฟ้ าก่อนปรับปรุง – พลังงานไฟฟ้ าหลังปรับปรุง
= 307,559.7 kWh/ปี – 242,105.76 kWh/ปี = 65,453.9 kWh/ปี
ค่าไฟฟ้ า
= ค่าไฟฟ้ าก่อนปรับปรุง – ค่าไฟฟ้ าหลังปรับปรุง
= 922,679.1 บาท/ปี –726,317.28 บาท/ปี = 196,361.82บาท/ปี
%ประหยัด = พลังงานไฟฟ้ าที่ลดลง / พลังงานไฟฟ้ าก่อนปรับปรุง
= 65,453.9 kWh/ปี / 307,559.7 kWh/ปี = 21.28%
2 การตรวจสอบการรั่วไหลที่จุดใช้ งาน
อัตราการรัวไหล
่
(ลิตร/วินาที)
เมื่อ
=0.1483 x (d)2 x a x (p+1.013)
d คือ ขนาดรูร่ ัวเทียบเท่ า (mm)
p คือ ความดันใช้ งาน (bar)
a คือ
Shape factor ของรู ประมาณ 0.65 – 0.97
มาตรการลดการรั่วไหลอากาศอัด
ในสายการผลิตพิมพ์กล่อง โรงงานมีการใช้ เครื่องอัดอากาศประเภทลูกสู บ
ขนาด 11 kW ทางาน16 ชม/วัน และ 300 วัน/ปี จากการตรวจสอบพบว่ า
มีการรั่ วไหลของอากาศอัด ที่กระบอกสู บของไซโคลนดูดเศษกระดาษ
จานวน 2 ชุ ด และ Auto drain ของเครื่องพิมพ์ กล่ อง จานวน 1 ชุ ด ที่
ความดัน 5 บาร์ ปริมาณการรั่วไหลรวม 5.23 ลิตร/วินาที คิดเป็ น 22.45
% ของอัตราการผลิตอากาศของเครื่อง
็
7,632 kWh/
22,438
0.18
/
4,000
การวัดระดับเสี ยงเพือ่ ตรวจสอบการรั่วไหล
ลดการใช้ อากาศอัดที่ไม่ เหมาะสม
หลีกเลี่ยงการใช้ อากาศอัดเป่ าทาความ
สะอาด การเป่ าให้ แห้ งและอื่นๆ ควรเลือกใช้ พัดลม
ก่ อน เพราะพัดลมใช้ พลังงานน้ อยกว่ าอากาศอัดมา
มากในปริมาณลมที่เท่ ากัน
แต่ ถ้าในกรณีจาเป็ น
จะต้ องใช้ อากาศอัด ควรเลือกใช้ อุปกรณ์ ท่ เี รี ยกว่ า
A i r I n s p i r a t i o n หรือเราเรียกว่ า J e t F l o w
B. การปรั บปรุ งหรื อปรั บเปลี่ยน
อุปกรณ์
เปรียบเทียบเครื่องอัดอากาศชนิดไม่ มีน้ามันกับชนิดมีน้ามัน
เครื่องอัดอากาศชนิดไม่ มีนา้ มัน
-
ธภ
-
ผ ภณฑ์
เครื่องอัดอากาศชนิดมีนา้ มัน
- ็ ธ
ผ
ๆ
ภ
-
-
-
-
-
-
็
ผ
็
/
ณ ภ
ณภ
-
(
)
คุณลักษณะเครือ
่ งอัดอากาศ
เครื่องอัด
อากาศ
แบบลูกสูบ
แบบโรตำรีส กรู
แบบโรตำรีเวน
แบบเทอร์โบ
หรือ
แรงเหวีย
่ ง
มีน้ามัน/ไม่มีน้ามัน
ระบายความร้อน
อัตราการ
ผลิตอากาศ (l/s)
ประสิ ทธิ ภาพที่มี
โหลดบางส่วน
ชนิ ดของ
การควบคุม
2-25
25-250
25-1,000
2-25
25-250
250-1,000
2-25
25-250
250-1,000
25-250
250-1,000
1,000-2,000
2-25
25-250
พลัง ไฟฟ้า
เฉพาะ
(kW/I/s)
0.51
0.42
0.36
0.56
0.47
0.40
0.51
0.45
0.40
0.43
0.39
0.39
0.51
0.45
มีน้ ำมัน
มีน้ ำมัน
มีน้ ำมัน
ไม่มน
ี ้ ำมัน
ไม่มน
ี ้ ำมัน
ไม่มน
ี ้ ำมัน
ฉีดน้ ำมัน
ฉีดน้ ำมัน
ฉีดน้ ำมัน
ไม่มน
ี ้ ำมัน
ไม่มน
ี ้ ำมัน
ไม่มน
ี ้ ำมัน
ฉีดน้ ำมัน
ฉีดน้ ำมัน
อำกำศ
อำกำศ/น้ ำ
อำกำศ/น้ ำ
อำกำศ
อำกำศ/น้ ำ
อำกำศ/น้ ำ
อำกำศ
อำกำศ
อำกำศ/น้ ำ
อำกำศ
อำกำศ/น้ ำ
อำกำศ/น้ ำ
อำกำศ
อำกำศ
ดี
ดี
ดีเยี่ยม
ดี
ดี
ดีเยี่ยม
แย่
ดี
พอใช้
ดี
ดี
ดี
แย่
พอใช้
On-line/Off-line
On-line/Off-line
On-line/Off-line
On-line/Off-line
On-line/Off-line
On-line/Off-line
On-line/Off-line
On-line/Off-line
On-line/Off-line
On-line/Off-line
On-line/Off-line
On-line/Off-line
On-line/Off-line
On-line/Off-line
ไม่มน
ี ้ ำมัน
น้ ำ
250-1,000
0.45
ดี
ไม่มน
ี ้ ำมัน
น้ ำ
1,000-2,000
0.39
ดีเยี่ยม
ไม่มน
ี ้ ำมัน
น้ ำ
> 2,000
0.39
ดีเยี่ยม
Modulating
หรือ Auto Dual
Modulating
หรือ Auto Dual
Modulating
หรือ Auto Dual
B1ใช้ เครื่องอัดอากาศที่มีประสิทธิภาพสูง
โรงงานอุตสาหกรรมไม้ แห่ งหนึ่ง ใช้ เครื่ องอัดอากาศสกรู ไม่ มีนา้ มันหล่ อลื่น ระบาย
ความร้ อนด้ ว ยอากาศ อัด อากาศขั น้ ตอนเดี ยว ขนาด 45 kW/ตั ว , อั ต ราการผลิ ต
อากาศ 100 ลิตร/วินาที/ตัว ความดัน 7 bar จานวน 3 เครื่ อง ชั่วโมงทางาน
7,200 ชม./ปี , เปอร์ เซ็นต์ การใช้ งาน 100%, ราคาไฟฟ้าเฉลี่ย 3.00 บาท/kWh
%
-
/
, l/s
, bar
, kW/l/s
-
71.53
190.75
7
47.86
-
40.1
-
0.40
0.2509
310,251
930,753
36.1
36.1
36.1
kWh/
,
/
,
+
-
119.39
190.75
6.7
0.6259
,
,
1,640,000
2 x 750,000 = 1,500,000
2 x 70,000 = 140,000
1.76
การลงทุน ซื ้อเครื่ องอัดอากาศสกรู ไม่มีน ้ามันหล่อลื่น ระบายความด้ วยอากาศอัดอากาศขันตอนเดี
้
ยว ขนาด 37 kW,
FAD 101.7 l/s/ ตัว ความดัน 7 bar จานวน 2 เครื่ อง
B2.การติดตั้งถังเก็บอากาศให้ เหมาะสม
หน้ าที่ของถังเก็บอากาศ
ปรั บความดันที่แปรเปลี่ยนในท่ ออากาศให้ สม่าเสมอ
เก็บอากาศไว้ ในถังได้ จานวนหนึ่ง
อากาศจานวนนี ้
สามารถชดเชยได้ ในขณะที่มีความต้ องการอากาศเป็ น
จานวนมาก ซึ่งอาจจะเกินกาลังของเครื่องในชั่วขณะ
เนื่องจากถังเก็บอากาศมีพน
ื ้ ที่ผิวมาก ดังนัน้ จึงสามารถ
คลายความร้ อนออกไป แล้ วทาให้ อากาศภายในถังเย็นลง
นา้ และนา้ มันจะกลั่นตัวตกลงเป็ นคอนเดนเสท
ป้องกันไม่ ให้ คอมเพรสเซอร์ หรื อระบบตัดต่ อบ่ อยเกินไป
การใช้ ถังเก็บอากาศที่เหมาะสม (Air Tank)
1.
VR = 90 x FAD x p 1
p2 + pb
VR =
ถ ็
FAD =
ถ
,
,
pb
p1
=
=
p2
=
/
, bar (a)
, bar (a)
(
) , bar(e)
การใช้ ถังเก็บอากาศที่เหมาะสม (Air Tank)
2.
VR = 180 x FAD x p 1
p2 + pb
VR =
ถ ็
,
FAD =
ถ
,
pb =
p1 =
p2 =
/
(
, bar (a)
, bar (a)
) , bar (e)
ตัวอย่ าง
การติดตัง้ ถังเก็บอากาศที่เหมาะสม
โรงงานอุ ตสาหกรรมผลิตอุ ปกรณ์ เครื่ องใช้ ไ ฟฟ้าแห่ ง
หนึ่ ง มี เครื่ องอัดอากาศสกรู 3 เครื่ อง ขนาดพิกั ดรวม
167 kW อัตราการผลิตอากาศรวม 456.7 l/s ความ
ดัน 7 bar
ชั่วโมงการทางาน 2,400 ชม./ปี ราคา
ไฟฟ้าเฉลี่ย 2.29 บาท/kW
ถ
A ir
Tank
5000
-
โห
-
, kW
โห
-
ำ
-
ำ
-
, kW
โห
,
โห
-
โห
/
, bar
โห
-
, kW h/
โห
-
, kW h/
, kW h/
-
,
/
-
- ถ
็
,
.
, l/s
-
-
,
ศ
-
/
์
ศ
.
163.46
163.46
0
57.62
57.62
0
3,360
1,910.70
1,449.30
43.1
240
1,689.30
1,444.30
603.90
443.78
443.78
-
-
7-6
7-6
-
-
366,150.40
208,215.40
157,935
-43.1
92,119.20
64,891.60
+55,672.4
+603.9
375,370
273,107
-102,263.0 -27.2
859,597
625,415
-234,182 -27.2
100,000
์
/
%
60,000
140,000
8
B3.การลดความดันสูญเสียในท่ อส่ งจ่ าย
อากาศอัด
การสูญเสียความดันในท่ อส่ งจ่ าย
สาเหตุท่ ที าให้ เกิดการสูญเสียความดัน
1. แรงต้ านทานนีม้ าจากความเสียดทาน
ระหว่ างอากาศกับผนังท่ อ
2. การเปลี่ยนทิศทางการไหลและการเปลี่ยน
ความเร็วของอากาศ เนื่องจากการเพิ่มหรื อ
ลดขนาดท่ อ
ความดันลดเนื่องจากแรงเสียดทาน
P
=
f X L X Q1.85
Pm X d5
P
คือ
ความดันที่สูญเสีย, bar
f
คือ
ตัวประกอบความเสียดทาน
L
คือ
ความยาวท่ อเป็ นเมตร
Q
คือ
ปริมาตรการไหลของอากาศ , l/s
Pm
คือ
ความดันสัมบูรณ์ เฉลี่ยในท่ อ, bar
d
คือ
เส้ นผ่ าศูนย์ กลางภายในท่ อ, mm
ความดันลดเนื่องจากข้ อต่ อข้ องอ
D
=
คือ
ตัวประกอบความเสียดทาน
L
คือ
ความยาวเทียบเท่ าท่ อตรง, (เมตร)
k
คือ
ค่ าคงที่ ( 0.2738 )
D
คือ
เส้ นผ่ าศูนย์ กลางของท่ อ, mm
f
k X f X D1.85
ปริมาตรของระบบท่ อต่ อความยาว
เส้ นผ่ าศูนย์ กลางภายในท่ อ
ปริ มาตรของท่ อต่ อความยาว 1 เมตร
(มม.)
15
20
25
32
40
50
(ลิตร/เมตร)
0.2
0.3
0.5
0.8
1.3
2
แสดงความยาวเทียบเท่ าของวาล์ วและข้ อต่ อ ที่เส้ นผ่ าศูนย์ กลางต่ างๆ
เส้ นผ่ าศูนย์ กลางภายใน (มิลลิเมตร)
ชนิดของวาล์ ว
และข้ อต่ อ
Gate valve
(Fully open)
ความยาวเทียบเท่ าท่ อตรง (เมตร)
10
20
25
40
50
80
100
125
150
200
0.1
0.2
0.3
0.5
0.6
1
1.3
1.6
1.9
2.6
3.2
5
8
10
16
20
25
30
40
Gate valve
(Half closed)
Diaphragm
valve (Fully
open)
0.6
1
1.5
2.5
3
4.5
6
8
10
Angle valve
(Fully open)
1.5
2.6
4
6
7
12
13
18
22
30
Globe valve
(Fully open)
2.7
4.8
7.5
12
15
24
30
38
45
60
ที่มา : Fuel Efficiency Booklet 4 โดย Energy Efficiency Office, Department of the environment
การหาขนาดท่ อด้ วยวิธีการคานวณ
ขัน้ ตอนที่ 1 หาปริมาณลมที่ต้องการ ณ จุดใช้ งาน
อัตราการไหลของอากาศอัด (Qd) =
เมื่อ
QFAD / CR
Qd
คือ
อัตราการไหลของอากาศอัด (ลิตร/วินาที)
QFAD
คือ
อัตราการไหลของอากาศอิสระ ,ลิตร/วินาที
CR
คือ
อัตราส่ วนการอัด
= ความดันใช้ งานเกจ+ ความดันบรรยากาศ
ความดันอากาศขาเข้ าสัมบูรณ์
การหาขนาดท่ อด้ วยวิธีการคานวณ (ต่ อ)
ขัน้ ตอนที่ 2 การเลือกขนาดเส้ นผ่ านศูนย์ กลางท่ อ
ความเร็วอากาศในท่ อเมนไม่ ควรเกิน 6 m/s
ความเร็วอากาศในท่ อเมนไม่ ควรเกิน 10 m/s
เส้ นผ่ าศูนย์ กลางที่ต้องการต่าสุด (มม.) = 1300 X Qd
6
เมื่อ
Qd
คือ
อัตราการไหลของอากาศอัด (l/s)
การหาขนาดท่ อโดยใช้ Monograph
กรณีท่ ี 1 กาหนดค่ าความดันสูญเสียของระบบ
จงหาขนาดท่ อที่ต้องการส่ งอากาศอัดความดัน 9 บาร์ ที่
ความยาว 100 เมตร โดยที่มีความดันสูญเสียทัง้ ระบบไม่
เกิน 2.4 บาร์ โดยมีอัตราการไหลของอากาศอัด 250
ลิตร/วินาที
ซึ่งจากตัวอย่ างขนาดของท่ อที่ได้ จะมีค่าเท่ ากับ 60 mm.
การหาขนาดท่ อโดยใช้ Monograph
กรณีท่ ี 2 กาหนดค่ าความเร็วของอากาศอัด
จงหาขนาดท่ อที่ต้องการส่ งอากาศอัดความดัน 7 บาร์
โดยที่มีความเร็วของอากาศอัดในท่ อ 6 เมตร/วินาที
โดยมีอัตราการไหลของอากาศอิสระ 3.5 ลิตร/วินาที
ซึ่งจากตัวอย่ างขนาดของท่ อที่ได้ จะมีค่าเท่ ากับ 9.5 mm.
พารามิเตอร์ หลักๆ ที่ใช้ ในการพิจารณาออกแบบ
เส้ นผ่ าศูนย์ กลางภายในของท่ อต้ องมีขนาดใหญ่
เพียงพอที่จะไม่ ทาให้ ความเร็วของลมในท่ อสูงมาก
ระบบท่ อต้ องมีการจัดวางในลักษณะลาดเอียงตาม
ทิศการไหลของลม และมีอุปกรณ์ ปล่ อยนา้ ทิง้ ที่จุด
เปลี่ยนแปลงทิศทางการไหลของลม
ข้ ออ่ อนที่ใช้ ประกอบควรเลือกขนาดให้ เหมาะสม
ปั ญหาดังกล่ าวสามารถแก้ ไขได้ ตัง้ แต่ ขัน้ ตอนการ
ออกแบบ โดยมีหลักการดังนี ้
ความดันสูญเสียต้ องไม่ เกิน 5
% ทุกๆ 30 เมตรของความยาวท่ อ ที่
ความเร็วการไหลของอากาศต้ อง 6 เมตร/วินาที สาหรั บการสูญเสีย
ความดันทัง้ ระบบต้ องไม่ เกิน 10%
ในทางปฏิบัติ ควรมีการกาหนดเป็ นการสูญเสียความดันอยู่ระหว่ าง
3-8%
จุดไกลสุดควรจะมีความดันตกสูงสุด
10%
ที่การทางานต่ อเนื่อง
หรื ออาจจะยอมให้ เป็ น 15% ในชั่วขณะ (Peak)
ในแต่ ละจุดที่นาอากาศไปใช้ งาน ความดันสูญเสียที่เกิดขึน้
ไม่ ควรเกิน 0.1-0.2 bar ณ ความต้ องการอากาศอัดสูงสุด
ระบบท่ อส่ งจ่ ายอากาศควรเป็ นแบบวงแหวน
เครื่องอัดอากาศ
จุดใช้ งาน
2
ระบบจ่ ายอากาศแบบท่ อเดีย่ ว
เครื่องอัดอากาศ
ระบบจ่ ายอากาศแบบวงแหวน
จุดใช้ งาน
3
จุดใช้ งาน
1
จุดใช้ งาน
1
จุดใช้ งาน
2
จุดใช้ งาน
3
ตัวอย่ าง การลดความสูญเสียความดันในท่ อ
โรงงานอุตสาหกรรมกระดาษแห่ งหนึ่ง มีความต้ องการปริมาณอากาศ 250 l/s หรือ 0.25
m3/sมีขนาดความยาวท่ อเทียบเท่ า 60 m. ความดันใช้ งาน 7.5 bar ทางาน 8,400
ชม./ปี ราคาไฟฟ้าเฉลี่ย 3.00 บาท/kWh เปอร์ เซนต์ การทางาน 80%
, mm
ศ ์
, mm
,m
ศ, m 3/s
, bar (e)
, bar
ศ, kW
, kWh/
,
/
,
,
50
76
26
52.9
80.7
27.8
60
60
0.25
0.25
8
1.85
8
1.85
1.6x10 x (0.25) x 60 = 0.209 1.6x10 x (0.25) x 60 = 0.025 0.184
(52.9)5 8.513
(80.7)5 8.513
7.5
7.5 - 0.1842 = 7.316
0.184
74.2
73.2
1.0
20,160
498,624
491,904
6,720.0
14,112
1,495,872
1,475,712
1,440
2,325
885
1
%
52
52
2.4
2.4
1.3
1.3
1.3
61.5
B4 . การใช้ ระบบควบคุมเครื่องอัดอากาศทีเ่ หมาะสม
Variable Speed Drive Air Compressor
-Pack Version
-Full Feature Version (Integrated with air dryer)
GA VSD
Variable Speed Drive Air Compressor
-Pack Version
-Full Feature Version (Integrated with air dryer)
Z VSD
(Cascade Circuit)
No central control : Cascade Circuit
C1
C2
C3
C4
7.1bar
6.9 unload
6.7
6.5
6.6
6.4
Individual settings
Large pressure band
No sequence control No ideal
capacity matching
6.2
load
6 bar
Central controller
C1
C2
C3
C4
6.7 bar
0.7 bar
SAVINGS
unload
0.4
load
6 bar
C. การนาความร้ อนทิง้ กลับมาใช้
Heat recovery
การนาอากาศร้ อนทิง้ มาอบผลิตภัณฑ์
1= Screw compressor
2= Input air channel
3= Output air channel
4= Air fan
5= Regulation flaps
6= Air channels to
consumers (Driers)
7= Heat exchanger
8= Output air channel
(used by no heat
demand)
9= Flap for regulation
input air