การอนุรักษ์พลังงาน ในระบบอากาศอัด Compressed Air System เรวัช ธงชัย บริษัท ไอ อีซีเอ็ม จำกัด Tel. 081-904-1656

1. การอนุรักษ์พลังงานในระบบอากาศอัดการอนุรักษ์พลังงานในระบบอากาศอัด Compressed Air System เรวัช ธงชัย บริษัท ไอ อีซีเอ็ม จำกัด Tel. 081-904-1656

2. ระบบอากาศอัดมีอะไรบ้าง ? (Component of Compressed Air System) ระบบอัดอากาศ : เครื่องอัดอากาศ ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ ระบบปรับปรุงคุณภาพอากาศอัดตัวควบคุมการทำงานของเครื่องอากาศ

4. ประเภทของเครื่องอัดอากาศ ประเภทของเครื่องอัดอากาศ

5. 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

6. Power Air Group Air Compressor Special List Product List "RHINOS"RECIPROCATING AIR COMPRESSOR * รุ่น RS SINGLE STAGE ผลิตแรงดันลมสูงสุด * ผลิตด้วยเทคโนโลยีชั้นสูงจากประเทศเยอรมัน * ขนาด1/4 - 15 HP (02 - 11 kW) * ผลิตลมได้ 1.97 - 49.1 cfm. (56 - 1,880 L/min) * ผลิตแรงดันลมได้ 7 - 16 kg/cm2 * ออกแบบให้ใช้สำหรับงานหนักโดยเฉพาะ C.A.PARTS CO.,LTD

7. Fix Speed Drive Model GA 5-90C -Pack Version -Full Feature Version (Integrated with air dryer)

8. Power Air Group Air Compressor Special List Product List CENTRIFUGAL AIR COMPRESSORS • OIL-FREE AIR COMPRESSORS • MOTOR 200 – 3,500 HP • CAPACITY 800 - 16,000 CFM WORLD LEADER IN TURBO MACHINERY POWER AIR SYSTEM CO.,LTD

10. ทำไม! ต้องประหยัดพลังงานในระบบอากาศอัด • อุตสาหกรรมอาหาร 4.0% • อุตสาหกรรมรถยนต์ 20-22% • อุตสาหกรรมไม้ 3-5% • อุตสาหกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิคส์ 10-30% • อุตสาหกรรมกระดาษ 3-4% • อุตสาหกรรมเคมี 3-4% • อุตสาหกรรมหลอมแก้ว 50-55%

11. การอนุรักษ์พลังงานในระบบอากาศอัดการอนุรักษ์พลังงานในระบบอากาศอัด A.การจัดการระบบอัดอากาศให้เหมาะสม B.การปรับปรุง/ปรับเปลี่ยนอุปกรณ์ C. นำความร้อนทิ้งกลับมาใช้

12. 1.การเลือกใช้เครื่องอัดอากาศให้เหมาะสม1.การเลือกใช้เครื่องอัดอากาศให้เหมาะสม • เลือกใช้เครื่องอัดอากาศผิดประเภท • เลือกเดินเครื่องให้เหมาะสมกับโหลด

13. 1.1 การเลือกใช้เครื่องอัดอากาศผิดประเภท โรงงานผลิตสบู่ ยาสีฟันแห่งหนึ่ง ต้องการปริมาณอากาศอัด 250 ลิตร/วินาที ความดันใช้งาน 6 bar โดยซื้อเครื่องอัดอากาศ ขนาด 55 kW/ตัว, FAD 137 ลิตร/วินาที/ตัว ความดัน 10 bar จำนวน 2 เครื่อง, โรงงานทำงาน 8,400 ชม./ปี, ราคาไฟฟ้าเฉลี่ย 3.00 บาท/kWh 252,000 9.1% 4,512,000 372,000 8.24% 4,140,000

14. 1.2 เดินจำนวนเครื่องอัดอากาศให้เหมาะสมกับภาระใช้งาน ก่อนปรับปรุงทางโรงงานเปิดเครื่องอัดอากาศ ขนาด 7.5 kW ใช้งานวันละ 10 เครื่อง ตลอดการใช้งานในรอบ 1 ปี ถึงแม้ว่าใน 3 เดือน ที่ทางโรงงานมีการการผลิตน้อยลงก็ตาม เพราะเกรงว่าปริมาณอากาศอัดจะไม่เพียงพอกับการใช้งานราคาไฟฟ้าเฉลี่ย 2.70 บาท/kWh หลังการปรับปรุงทางโรงงานสามารถลดจำนวน การใช้งานเครื่องอัดอากาศลงได้ จำนวน 2 เครื่อง ซึ่งมีขนาด7.5 kW เท่ากัน ในช่วงที่มีการผลิตลดลง ในช่วง 3 เดือน/ปี เป็นเวลา 5 ชม./วัน ผลประหยัด 5,625 kWh/ปี 15,187 บาท/ปี

15. 1.3 การเดินเครื่องอัดอากาศขนาดเล็กแทนเครื่องใหญ่ ระบบก่อนปรับปรุงโรงงานมีเครื่องอัดอากาศ2 เครื่อง แบบสกรู ขนาด 55 kW และลูกสูบ ขนาด 11 kW โดยปกติโรงงานจะเดินเครื่องขนาด 55 kW ตลอดเวลา โดยในช่วงที่มีการผลิตไม่มาก ประมาณ 20 % เครื่องจะเดินUn loadตลอด จากการวัดค่ากำลังไฟฟ้าเฉลี่ย 25.13 kW การปรับปรุงเดินเครื่องขนาด 11 kW แทนในช่วงนี้ สามารถลดกำลังไฟฟ้าได้ 14 kW ผลประหยัดที่ได้ 6989 kWh/yr เป็นเงิน 22,993 บาท/yr

16. 2. การใช้อากาศอุณหภูมิต่ำมาอัดอากาศ • พลังงานที่ใช้เฉพาะในการอัดอากาศ (Wisen) • = ( i x k x Rw x T1) x { [( p2+ pa)/p1] (k-1 / i-k) - 1} ………………kJ/kg • อุณหภูมิอากาศขาเข้า (T1) K • ค่า Gas Constantที่อากาศเปียก (Rw) kJ /(kg K) • สัมประสิทธิ์ของอากาศ (k) 1.4 • ความดันขาออก (p2) bar • ความดันบรรยากาศ (pa) 1.013 bar(a) • ความดันขาเข้าสัมบูรณ์ (p1) 1.013 bar (a) • จำนวนขั้นตอนการอัด (i) 1

17. การใช้อากาศอุณหภูมิต่ำมาอัดอากาศการใช้อากาศอุณหภูมิต่ำมาอัดอากาศ อากาศที่เข้าเคริ่องอัดอากาศมีอุณหภูมิ 43 o C , RH 60 % ในขณะที่อากาศภายนอกมีอุณหภูมิ 35 o C , RH 45 % ซึ่งมีความหนาแน่น ของอากาศมากกว่าทางโรงงานจึงต่อท่อยางไปดูดอากาศภายนอกเข้ามาทำให้ได้ปริมาณอากาศเพิ่มขึ้น 3.46 % พลังงานไฟฟ้าที่ประหยัด 3,504 kWh/yr เป็นเงิน 10,302 บาท/ปี ลงทุน 1,000 บาท คืนทุน 0.1 ปี

18. การปิดพัดลมระบายความร้อนของเครื่องอากาศชุดที่ไม่เดินการปิดพัดลมระบายความร้อนของเครื่องอากาศชุดที่ไม่เดิน ปัญหาของอุปกรณ์ / ระบบก่อนปรับปรุงในห้องเครื่องอัดอากาศ มีพัดลมระบายความร้อน ติดตั้งไว้ 2 ตัว ขนาด 2.2 kW แบบ 1 ต่อ 1แต่ทางโรงงานมีการเดินเครื่องอัดอากาศวันละ1 ตัว เท่านั้น แต่พัดลมยังคงเปิดทั้ง 2 ตัว โดยทางโรงงานทำงาน 24 ชม./วัน 300 วัน/ปี ราคาไฟฟ้าเฉลี่ย 3.46 บาท/kWh สภาพหลังปรับปรุงจากการทำการปิดพัดลมระบายความร้อนเครื่องอัดอากาศ ส่งผลให้สามารถลดค่าพลังงานไฟฟ้าได้เฉลี่ย 1.37 kWh/h โดยที่ไม่ทำให้เกิดผลกระทบกับการทำงานแต่อย่างใด ประหยัดพลังงานไฟฟ้า9,864 kWh/ปี เงินที่ประหยัดได้ 27,019 บาท/ปี

19. การปิดช่องลมหมุนเวียนอากาศเข้าห้องเครื่องอัดอากาศการปิดช่องลมหมุนเวียนอากาศเข้าห้องเครื่องอัดอากาศ ปัญหาของอุปกรณ์ / ระบบก่อนปรับปรุง ลมร้อนจากเครื่องอัดอากาศ ขนาด 45 kW จำนวน 2 ตัว ถูกระบายความร้อนออกจากห้อง แต่ถูกดูดกลับเข้ามาในห้องเครื่องอีก เนื่องจากลมร้อนที่เป่าออกนั้นเป่าลมลงสู่ผนังและเป็นทางดูดลมเข้าห้อง ทำให้อุณหภูมิห้องมีค่าสูงถึง 41.9 ๐C ส่งผลให้เครื่องอัดอากาศทำงานหนักเกิดการสิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้า สภาพหลังปรับปรุงจากการทำการปิดช่องเปิดทำให้อุณหภูมิอากาศภายในห้องอัดอากาศมีอุณหภูมิลดลง เหลือ 35 o C ทำให้เครื่องอัดอากาศใช้พลังไฟฟ้าลดลง โดยที่ไม่ทำให้เกิดผลกระทบกับการทำงานแต่อย่างใด ประหยัดพลังงานไฟฟ้า 9,180 kWh/ปี คิดเป็นเงินที่ประหยัดได้ 24,914 บาท/ปี

20. 3. การลดความดันอากาศอัด โรงงานมีการใช้เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบ สำหรับเครื่องพิมพ์กล่อง ขนาด 11 kW ทำงาน 16 ชม./วัน 300 วัน/ปี ตั้งความดันอากาศที่เครื่องไว้ที่ 8 บาร์ ในขณะที่อุปกรณ์มีความต้องการความดันเพียง 5-6 บาร์ ทางโรงงานจึงตั้งความดันอากาศเครื่องใหม่เป็น 7 บาร์ พลังงานไฟฟ้าที่ประหยัด 7,829 kWh/ปี เป็นจำนวนเงิน 23017 บาท/ปี

21. กำลังไฟฟ้าในการอัดอากาศกำลังไฟฟ้าในการอัดอากาศ กำลังไฟฟ้ารวม ให้คูณประสิทธิภาพเชิงกลและประสิทธิภาพการกั้นความร้อนเท่ากับ η[%] และให้ tolerance เท่ากับ αPm กำลังขาออกที่ใช้ในเครื่องมอเตอร์ จะหาค่าได้จากสูตรต่อไปนี้

22. 4. การลดความดันสูญเสียหม้อกรองอากาศ

23. 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 จำนวนเงินที่ประหยัด = 47,794 x 2.80 บาท/ปี = 133,823 บาท/ปี ลงทุน = 10,000ปี 133,823 = 0.9 เดือน

26. สภาพความดันตกคร่อมที่เหมาะสมสภาพความดันตกคร่อมที่เหมาะสม เครื่องอัดอากาศ ขนาด 160kW Pw = 7.24 bar Pin = 0.99 bar P ratio = 7.24+1 0.99 = 8.32 กำลังไฟฟ้า = 158 kW กระแสไฟฟ้า = 279 A Pin 0.01 bar Pw 0.04 bar 0.2 bar 7 bar Air Air / oil Oil Water

27. สภาพความดันตกคร่อมที่เพิ่มขึ้นหลัง 4,000 ชม เครื่องอัดอากาศขนาด 160kW Pw = 7.84 bar Pin = 0.95 bar P ratio = 7.84+10.95 = 9.31 กำลังไฟฟ้า = 168 kW กระแสไฟฟ้า = 297 A Pin 0.05 bar Pw 0.04 bar 0.8 bar Air Air / oil Oil Water

30. 6.การลดอัตราการรั่วไหลของอากาศอัด6.การลดอัตราการรั่วไหลของอากาศอัด • การวัดอัตราการรั่วไหลมี 3 วิธีใหญ่ๆ • 1. ตรวจสอบการรั่วไหลทั้งระบบด้วยการ Plot กราฟ จากการทำงานของเครื่อง ในช่วง On load และ Unload ในขณะที่ไม่มีการใช้อากาศอัดในโรงงาน • 2. ตรวจสอบรอยรั่วตามจุดต่างๆ โดยใช้สเปรย์หรือใช้น้ำสบู่ทดสอบตรงข้อต่อหรือจุดที่คิดว่าอาจมีการรั่วไหลเกิดขึ้น หรือโดยการฟังเสียงที่เกิดจากการรั่ว (ในกรณีที่การรั่วไหลเกิดเสียงดัง) • 3. ใช้เครื่องมือตรวจวัดระดับเสียงเทียบกับการรั่วไหล

31. อัตราการรั่วไหล(ลิตร/วินาที)=Q X Ton Ton + Toff กรณีที่ 1เครื่องอัดอากาศที่มีระบบควบคุมการทำงานแบบ Start/Stop หรือ On Line/Off Line อุปกรณ์ที่ใช้เพิ่มเติมนาฬิกาจับเวลา สิ่งที่ต้องทราบในการทดสอบปริมาณอากาศอัดที่เครื่องอัดอากาศผลิตได้ สมการคำนวณหาอัตราการรั่วไหลของอากาศอัด เมื่อ Q = อัตราการผลิตอากาศของเครื่อง (ลิตร/วินาที) Ton = เวลาเฉลี่ยที่เครื่องอัดอากาศเริ่มทำงาน (วินาที) Toff =เวลาเฉลี่ยที่เครื่องอัดอากาศหยุดทำงาน (วินาที)

32. อัตราการรั่วไหล(ลิตร/วินาที)=V X [p1-p2] Tav กรณีที่2เครื่องอัดอากาศมีระบบควบคุมการทำงานโดยการหรี่ด้านขาเข้า(Modulating)) อุปกรณ์ที่ใช้เพิ่มเติมนาฬิกาจับเวลา สิ่งที่ต้องทราบในการทดสอบถังเก็บอากาศที่มีเกจวัดความดัน ( l/s) เมื่อ V คือปริมาตรทั้งหมดของถังท่อส่งและวาล์ว (ลิตร) p1 คือ ความดันเริ่มต้น (bar) p2 คือ ความดันสุดท้าย (bar) Tavคือ เวลาเฉลี่ยจาก p1และ p2 (วินาที)

33. ระบบอากาศอัด ตัวอย่าง การตรวจสอบเปอร์เซ็นต์การรั่วไหลอากาศอัดของระบบ สภาพที่เป็นอยู่: โรงงานใช้เครื่องอัดอากาศสกรู 1 ชุด ขนาด 37 kW มีระบบควบคุมแบบ On Line/Off Line ทำงานที่ 90% โหลด การใช้งานของระบบอากาศอัดใช้ท่อส่งจ่ายไปยังอุปกรณ์ต่างๆ เนื่องจากในระบบมีการรั่วไหลของลมในจุดต่างๆ จากการตรวจวัดปริมาณลมรั่วของระบบอากาศอัดโดยการใช้การตรวจแบบ No load test พบว่าการรั่วของระบบประมาณ 40% ค่าไฟเฉลี่ย 3.00 บาท/kWh การดำเนินการปรับปรุง: ตั้งเป้าหมายในการปรับลดจุดรั่วไหลของระบบอากาศอัด จากเดิม 40% เหลือ 10% (โดยการทดสอบแบบ No Load Test)

34. ระบบอากาศอัด ข้อมูลการตรวจวัด: ค่ากำลังไฟฟ้าขณะ Load(PLoad) = 39.12 kW ค่ากำลังไฟฟ้าขณะ No load (PUnload)= 13.2 kW ตรวจวัด % การรั่วไหลโดยวิธี No Load Test เวลาช่วงโหลดเฉลี่ย (TLoad) 12 วินาที เวลาช่วง Unload (TUnload) 18 วินาที เปอร์เซ็นต์การรั่วไหล = TLoad / (TLoad +TUnload)= 40% พลังงานไฟฟ้า = (PLoad x ชั่วโมงการใช้งานต่อปี x %Load) + (PUnload x ชั่วโมงการใช้งานต่อปี x %Unload)

35. ระบบอากาศอัด ก่อนปรับปรุง: พลังงานไฟฟ้า = [(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 ค่าไฟฟ้า = 307,559.7 kWh/ปี x 3.0 บาท/kWh = 922,679.1 บาท/ปี หลังปรับปรุง: พลังงานไฟฟ้า = [ 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 ค่าไฟฟ้า =242,105.76 kWh/ปี x 3.0 บาท/kWh = 726,317.28 บาท/ปี

36. ระบบอากาศอัด ผลประหยัด: พลังงานไฟฟ้า = พลังงานไฟฟ้าก่อนปรับปรุง – พลังงานไฟฟ้าหลังปรับปรุง = 307,559.7 kWh/ปี – 242,105.76 kWh/ปี = 65,453.9 kWh/ปี ค่าไฟฟ้า = ค่าไฟฟ้าก่อนปรับปรุง – ค่าไฟฟ้าหลังปรับปรุง = 922,679.1บาท/ปี –726,317.28บาท/ปี = 196,361.82บาท/ปี %ประหยัด = พลังงานไฟฟ้าที่ลดลง / พลังงานไฟฟ้าก่อนปรับปรุง = 65,453.9 kWh/ปี / 307,559.7 kWh/ปี = 21.28%

37. 2 การตรวจสอบการรั่วไหลที่จุดใช้งาน อัตราการรั่วไหล (ลิตร/วินาที) =0.1483 x (d)2 x a x (p+1.013) เมื่อ d คือ ขนาดรูรั่วเทียบเท่า (mm) p คือ ความดันใช้งาน (bar) a คือ Shape factor ของรู ประมาณ 0.65 – 0.97

38. มาตรการลดการรั่วไหลอากาศอัดมาตรการลดการรั่วไหลอากาศอัด ในสายการผลิตพิมพ์กล่อง โรงงานมีการใช้เครื่องอัดอากาศประเภทลูกสูบ ขนาด 11 kW ทำงาน16 ชม/วัน และ 300 วัน/ปีจากการตรวจสอบพบว่ามีการรั่วไหลของอากาศอัด ที่กระบอกสูบของไซโคลนดูดเศษกระดาษ จำนวน 2 ชุด และ Auto drain ของเครื่องพิมพ์กล่อง จำนวน 1 ชุด ที่ความดัน 5 บาร์ ปริมาณการรั่วไหลรวม 5.23 ลิตร/วินาที คิดเป็น 22.45 % ของอัตราการผลิตอากาศของเครื่อง พลังงานไฟฟ้าที่ประหยัด 7,632 kWh/ปี เป็นเงิน 22,438 บาท/ปี ลงทุน 4,000 บาท คืนทุน 0.18 ปี

39. การวัดระดับเสียงเพื่อตรวจสอบการรั่วไหลการวัดระดับเสียงเพื่อตรวจสอบการรั่วไหล

40. ลดการใช้อากาศอัดที่ไม่เหมาะสมลดการใช้อากาศอัดที่ไม่เหมาะสม หลีกเลี่ยงการใช้อากาศอัดเป่าทำความสะอาด การเป่าให้แห้งและอื่นๆ ควรเลือกใช้พัดลมก่อน เพราะพัดลมใช้พลังงานน้อยกว่าอากาศอัดมามากในปริมาณลมที่เท่ากัน แต่ถ้าในกรณีจำเป็นจะต้องใช้อากาศอัด ควรเลือกใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าAir Inspiration หรือเราเรียกว่า Jet Flow

41. B. การปรับปรุงหรือปรับเปลี่ยนอุปกรณ์

42. เปรียบเทียบเครื่องอัดอากาศชนิดไม่มีน้ำมันกับชนิดมีน้ำมัน

43. คุณลักษณะเครื่องอัดอากาศคุณลักษณะเครื่องอัดอากาศ

44. B1ใช้เครื่องอัดอากาศที่มีประสิทธิภาพสูงB1ใช้เครื่องอัดอากาศที่มีประสิทธิภาพสูง โรงงานอุตสาหกรรมไม้แห่งหนึ่ง ใช้เครื่องอัดอากาศสกรู ไม่มีน้ำมันหล่อลื่น ระบายความร้อนด้วยอากาศ อัดอากาศขั้นตอนเดียว ขนาด 45 kW/ตัว, อัตราการผลิตอากาศ 100 ลิตร/วินาที/ตัว ความดัน 7 bar จำนวน 3 เครื่อง ชั่วโมงทำงาน 7,200 ชม./ปี, เปอร์เซ็นต์การใช้งาน 100%, ราคาไฟฟ้าเฉลี่ย 3.00 บาท/kWh การลงทุน ซื้อเครื่องอัดอากาศสกรู ไม่มีน้ำมันหล่อลื่น ระบายความด้วยอากาศอัดอากาศขั้นตอนเดียว ขนาด 37kW, FAD 101.7 l/s/ ตัว ความดัน 7 bar จำนวน 2 เครื่อง

45. B2.การติดตั้งถังเก็บอากาศให้เหมาะสมB2.การติดตั้งถังเก็บอากาศให้เหมาะสม

46. หน้าที่ของถังเก็บอากาศหน้าที่ของถังเก็บอากาศ • ปรับความดันที่แปรเปลี่ยนในท่ออากาศให้สม่ำเสมอ • เก็บอากาศไว้ในถังได้จำนวนหนึ่งอากาศจำนวนนี้สามารถชดเชยได้ในขณะที่มีความต้องการอากาศเป็นจำนวนมากซึ่งอาจจะเกินกำลังของเครื่องในชั่วขณะ • เนื่องจากถังเก็บอากาศมีพื้นที่ผิวมากดังนั้นจึงสามารถคลายความร้อนออกไปแล้วทำให้อากาศภายในถังเย็นลงน้ำและน้ำมันจะกลั่นตัวตกลงเป็นคอนเดนเสท • ป้องกันไม่ให้คอมเพรสเซอร์หรือระบบตัดต่อบ่อยเกินไป

47. การใช้ถังเก็บอากาศที่เหมาะสม (Air Tank)

48. การใช้ถังเก็บอากาศที่เหมาะสม (Air Tank)

49. ตัวอย่างการติดตั้งถังเก็บอากาศที่เหมาะสมตัวอย่างการติดตั้งถังเก็บอากาศที่เหมาะสม โรงงานอุตสาหกรรมผลิตอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าแห่งหนึ่ง มีเครื่องอัดอากาศสกรู 3 เครื่อง ขนาดพิกัดรวม 167 kW อัตราการผลิตอากาศรวม 456.7 l/s ความดัน 7 bar ชั่วโมงการทำงาน 2,400 ชม./ปี ราคาไฟฟ้าเฉลี่ย 2.29 บาท/kW