 Show หลักการทำงาน
อัดอากาศจะทำงานสลับกันไปเช่นนี้ตลอดเวลาโดยอัตโนมัติ ดังนั้นถ้าต้องการ เครื่องอัดอากาศ เป็นอุปกรณ์หลักที่มีใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมแทบทุกประเภท ทุกขนาด เนื่องจากในกระบวนการผลิตหลายกระบวนการ จำเป็นต้องมีการใช้งานอากาศอัดสำหรับอุปกรณ์นิวแมติกส์ ต่างๆ เช่น Air Cylinder ปืนลม เครื่องขัด เครื่องเจาะ เครื่องพ่น และการลำเลียง ตลอดจนเป็นส่วนประกอบในการใช้งานของเครื่องจักรอัตโนมัติต่าง ๆ รูปที่ 1 แสดงตัวอย่างอุปกรณ์ที่ใช้อากาศอัด เครื่องอัดอากาศ มีหน้าที่หลักในการเพิ่มความดันของอากาศจากความดันบรรยากาศปกติ (ประมาณ 1 บาร์) ให้สูงขึ้นตามความต้องการใช้งาน ซึ่งโดยส่วนใหญ่มักใช้งานที่ความดันในช่วง 4-7 บาร์ โดยอาศัยหลักการลดปริมาตรของอากาศลง ส่งผลให้มีความดันเพิ่มขึ้น
เครื่องอัดอากาศสามารถแบ่งตามลักษณะวิธีการของการอัดอากาศได้หลายชนิด เช่น แบบลูกสูบ แบบสกรู แบบโรตารี่เวน แบบหมุนเหวี่ยง ฯลฯ ซึ่งมากกว่า 80% ของโรงงานอุตสาหกรรมเป็นการใช้งานเครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบและแบบสกรูแทบทั้งสิ้น ดังนั้นจึงขออธิบายเฉพาะเครื่องอัดอากาศที่นิยมใช้งานทั้ง 2 ชนิด ดังนี้
เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบ เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบ ส่วนใหญ่จะมีขนาดเล็ก โดยมีขนาดตั้งแต่ ¼ แรงม้าขึ้นไป แต่ที่นิยมใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมมักมีขนาดตั้งแต่ 5-15 แรงม้า (3.7 – 11.0 kW) หลักการทำงาน เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบผลิตอากาศอัดได้โดยการลดปริมาตรอากาศในกระบอกสูบ ซึ่งสามารถอธิบายการทำงานได้ดังนี้ - เมื่อลูกสูบเลื่อนลงภายในกระบอกสูบจะมีปริมาตรมากขึ้นและเกิดสุญญากาศในกระบอกสูบอากาศซึ่งอยู่ภายนอกกระบอกสูบจะดันให้วาล์วทางเข้าเปิด อากาศก็จะไหลเข้าไปในกระบอกสูบ เครื่องอัดอากาศแบบสกรู หลักการทำงาน เครื่องอัดอากาศแบบสกรู อาศัยตัวหมุน 2 ตัวทำเป็นเกลียว และมีทิศทางการหมุนตรงกันข้ามกัน โดยระหว่างเกลียวทั้งสองจะมีช่องว่างสำหรับดูดอากาศเข้ามาแล้วอัดให้มีปริมาตรน้อยลงเพื่อเพิ่มความดันอากาศเมื่อเพลาสกรูหมุนลมภายนอกจะถูกดูดผ่านท่อเข้ามาและถูกอัดตามร่องฟันที่ขบกันความเร็วสูง ทำให้อากาศถูกอัดให้มีความดันสูงขึ้นและไหลออกอีกทางหนึ่ง ดังรูป เลือกขนาดเครื่องอัดอากาศ โดยพิจารณาจากอัตราการใช้ลมของอุปกรณ์ทั้งหมด 25-50% สำหรับความสูญเสีย และการขยายตัวในอนาคต ตารางที่ 1 แสดงการเปรียบเทียบเครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบ และสกรูรายการลูกสูบสกรูระดับเสียงสูงเงียบถ้าปิดมิดชิดขนาดไม่กระทัดรัดกะทัดรัดน้ำมันที่ถูกพาไปกับอากาศมีบ้างต่ำการสั่นสะเทือนสูงเกือบไม่มีการบำรุงรักษามีชิ้นส่วนสึกหรอหลายชิ้นมีส่วนสึกหรอน้อยมากปริมาณต่ำ-สูงต่ำ-สูงความดันปานกลาง-สูงมากปานกลาง-สูงประสิทธิภาพที่โหลดบางส่วนสูงไม่มี เมื่อโหลดต่ำกว่า 60%2. อุปกรณ์ประกอบในระบบอากาศอัดในหัวข้อนี้จะอธิบายถึงอุปกรณ์ประกอบที่สำคัญของระบบอากาศอัด ดังนี้ รูปที่ 3 อุปกรณ์ประกอบในระบบอากาศอัด ตารางประกอบรูปที่ 3 แสดงหน้าที่ของอุปกรณ์ประกอบในระบบอากาศอัดเครื่องทำอากาศแห้ง (Air Dryer)มีหน้าที่ในการไล่ความชื้นที่มีอยู่ในอากาศอัดออกไป เพื่อให้อากาศที่จะนำไปใช้งานมีความแห้งเหมาะสมต่อการใช้งานและไม่สร้างความเสียหายต่ออุปกรณ์ต่างๆ ในระบบ โดยส่วนใหญ่มักทำอากาศให้แห้งโดยการใช้ระบบทำความเย็น ซึ่งจะทำให้อากาศแห้งลงในระดับที่เหมาะสมกับการใช้งานทั่วไป สำหรับกระบวนการที่ต้องการอากาศอัดที่แห้งเป็นพิเศษ จำเป็นต้องใช้สารดูดความชื้น เช่น ซิลิก้าท่อส่งจ่ายอากาศอัดขนาดของท่อส่งจ่ายควรเลือกให้เหมาะสม เพราะเนื่องจากถ้าใช้ท่อที่มีขนาดเล็กเกินไปจะทำให้เกิดการสูญเสียความดันมาก และสิ้นเปลืองพลังงาน โดยทั่วไปสามารถคำนวณขนาดท่อจากปริมาณอากาศอัดที่ส่งจ่าย และกำหนดให้ความเร็วอากาศอัดไม่เกิน 8 และ 15 เมตร/วินาที สำหรับท่อเมน และท่อย่อย ตามลำดับ ซึ่งการติดตั้งท่อลมหลักมี 2 แบบ คือ - การเดินท่อแบบท่อเดี่ยว (Single line)การเดินท่อวิธีนี้จะใช้กับการใช้งานที่มีอุปกรณ์นิวแมติกไม่มากและเป็นการเดินท่อในระยะสั้นๆ - การเดินท่อแบบวงแหวน (Ring Circuit)เป็นการเดินท่อเป็นวงรอบพื้นที่ใช้งานซึ่งการวางท่อแบบนี้เป็นการแก้ปัญหาเรื่องความดันตกโดยการจ่ายลมอัดกระจายออกไปทั้งสองด้าน โดยที่ความดันที่บริเวณปลายสุดของ ท่อเมนจะมีความดันใกล้เคียงกับบริเวณใกล้เครื่องอัดลมแม้จะมีการใช้ปริมาณลมมากอุปกรณ์หลักๆ ที่ติดตั้งร่วมอยู่กับถังอากาศอัดด้วยแสดงในรูปได้แก่วาล์วนิรภัย (Safety Valve) ทำหน้าที่ปล่อยอากาศออกจากถังเมื่อความดันในถังสูงเกินค่าที่ตั้งไว้เพื่อความปลอดภัย ในกรณีเครื่องอัดอากาศไม่ตัดการทำงานเกจวัดความดัน (Pressure Gauge) ใช้สำหรับตรวจดูความดันของอากาศอัดภายในถัง อุปกรณ์ระบายน้ำอัตโนมัติ (Automatic Drain) มีหน้าที่ระบายน้ำซึ่งเกิดจากการควบแน่นของไอน้ำในอากาศซึ่งอยู่ด้านล่างของถังอากาศอัดออกไปจากระบบตามปริมาณน้ำหรือเวลาที่กำหนดไว้ ขนาดของถังอากาศอัดที่เหมาะสมคำนวณได้จากสมการ ปริมาตรถัง = ปริมาณอากาศอัดติดตั้ง (m³/min) x Safty Factor โดยที่ Safety Factor มักใช้ค่าในช่วง 1.5-3.0 ขึ้นอยู่กับความคงที่ของปริมาณอากาศอัดที่ใช้งาน เช่น หากความต้องการใช้ค่อนข้างคงที่ใช้ค่า 1.5 และถ้ามีความผันผวนมากแนะนำให้ใช้ 3.0 ความดันที่อ่านได้จากเกจวัด = ความดันสัมบูรณ์ (P abs.) + ความดันบรรยากาศ (P atm.) 3. ประสิทธิภาพของเครื่องอัดอากาศประสิทธิภาพของเครื่องอัดอากาศนั้นมักระบุในเชิงของดัชนีการใช้กำลังไฟฟ้าต่อการผลิตอากาศอัด ซึ่งจะต้องทราบข้อมูลใน 2 ส่วน คือ กำลังไฟฟ้าที่ป้อนให้เครื่องอัดอากาศ (kW) และอัตราการผลิตอากาศอัด (l/sec, m3/min) ซึ่งมักนิยมระบุประสิทธิภาพของเครื่องอัดอากาศจึงนิยมระบุในเชิงความสัมพันธ์ของค่าทั้ง 2 โดยมีหน่วยเป็น kW/m3/min รูปที่ 4 ตัวอย่าง Nameplate ของเครื่องอัดอากาศ สามารถประเมินค่าประสิทธิภาพที่พิกัดตาม Nameplate ได้จาก
ค่า kW/m³/min ยิ่งต่ำ ยิ่งดี โดยทั่วไปเครื่องอัดอากาศใหม่มีค่าประมาณ 6 kW/m³/min 4. การประเมินการใช้พลังงานของเครื่องอัดอากาศจากนิยมที่ว่า พลังงานไฟฟ้าคือผลคูณของค่าพลังไฟฟ้า กับชั่วโมงการทำงานของอุปกรณ์นั้นๆ ดังนั้น สำหรับเครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบ สามารถประเมินค่าพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ได้ด้วยสมการ พลังงานที่ใช้ = พลังไฟฟ้า x ชั่วโมงการใช้งาน x % การทำงาน ตัวอย่าง เครื่องอัดอากาศชนิดลูบสูบขนาด 10 แรงม้า มีการใช้พลังไฟฟ้า 7.5 kW ชั่วโมงการทำงาน 3,600 ชั่วโมงต่อปี Load Factor = 70 % คิดเป็นค่าพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ต่อปีเท่ากับเท่าไร? พลังงานไฟฟ้า = 7.5 x 3,600 x 70% = 18,900 kWh/ปี สำหรับเครื่องอัดอากาศแบบสกรู เนื่องจากมีการทำงานใน 2 สภาวะ คือ ช่วงทำงาน (Load) และช่วงเดินตัวเปล่า (Unload) ดังนั้น สามารถประเมินค่าพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ได้ด้วยสมการ |
หลักการ ทํา งานของเครื่องสูบและเครื่องอัดอากาศ
กระทู้ที่เกี่ยวข้อง
ลิขสิทธิ์ © 2024 th.cemle Inc.
