Con-En Con Engineering Co.,Ltd. Con-En ศูนย์เพิ่มศักยภาพบริษัท คอน เอ็นจิเนียริ่ง จำกัด สมัครอบรม
วันที่ 3 · 1.5 ชม.

2.5การอนุรักษ์พลังงานสำหรับระบบอากาศอัด

11 หัวข้อย่อย · ประมาณ 20 นาที

อ่านจบแล้วคุณจะ

  • ทราบชนิดและหลักการทำงานของเครื่องอัดอากาศ และอุปกรณ์อื่นๆ ในระบบอากาศอัด
  • ทราบปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องอัดอากาศ
  • ทราบวิธีการสำรวจและประเมินประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องอัดอากาศ
สีกล่องในหน้านี้ ต้องจำ ตัวอย่างคำนวณ

สรุป 1 นาที 5 เรื่องที่ต้องจำ · ปัดหรือกดลูกศรดู · กดการ์ดเพื่อไปอ่าน

1

ระบบอากาศอัดมี 3 ส่วน

ต้องการลมที่ความดันสูงกว่า 1 บาร์ (10 เมตรน้ำ) ต้องใช้เครื่องอัดอากาศ (Air Compressor) · ลมเป็นพลังงานสะอาด ไม่มีอันตราย แต่ระบบอากาศอัดใช้ไฟฟ้ามาก และต้นทุนยิ่งสูงเมื่อมีลมรั่ว

① ส่วนสร้างอากาศอัด→② ส่วนจ่ายอากาศอัด→③ ส่วนใช้อากาศอัด

① สร้างอากาศอัด

เครื่องอัดอากาศ · ไส้กรองและตัวลดเสียงทางเข้า (Silencer/Filter) · อุปกรณ์ระบายความร้อนหลังอัด (After Cooler) · ถังเก็บอากาศ (Air Receiver)

② จ่ายอากาศอัด

ท่อจ่ายลมหลัก (Supply Line) · ท่อแยก (Branch) · กรองฝุ่นและความชื้น (Filter) · จ่ายน้ำมันหล่อลื่น (Lubricator) · ควบคุมความดัน (Regulator)

③ ใช้อากาศอัด

อุปกรณ์ที่ใช้ลม เช่น กระบอกสูบ (Air Cylinder) · เครื่องเป่าลม (Blower) · เครื่องเจาะถนนแบบกระแทก

ระบบอากาศอัด 3 ส่วน: สร้าง · จ่าย · ใช้อากาศอัด

ที่มา: ตำรา ผู้รับผิดชอบด้านพลังงาน (ผชร.) ตอน 2 หน้า 5-1–5-3 หัวข้อ 5.1

2

เครื่องอัดอากาศ 3 แบบ

เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบและแบบสกรู ภาพตัด แบบลูกสูบแบบสกรูลูกสูบสกรูคู่

แบบลูกสูบ

ประสิทธิภาพสูง ยิ่งหลายขั้น (Stage) ยิ่งสูง ส่วนใหญ่ใช้ 2 ขั้น · ระบายความร้อนด้วยน้ำดีกว่าด้วยอากาศ · รับโหลดไม่สม่ำเสมอได้ดี (อุปกรณ์ Un-load ดี ควบคุมแบบหลายขั้นได้)

แบบโรตารี่สกรู

สึกหรอน้อย เพราะตัวสกรูไม่สัมผัสกัน · อัตราส่วนความดันคงที่ · เหมาะกับโหลดเต็มพิกัดและสม่ำเสมอ

แบบหอยโข่ง

เหมาะกับระบบที่ต้องการลมมาก แต่ความดันไม่สูงนัก · ประสิทธิภาพสูงเมื่อทำงานที่ภาระสูง

ขนาดเล็ก → ลูกสูบ·ขนาดกลาง → สกรู·ขนาดใหญ่ → เทอร์โบ
เครื่องอัดอากาศแบบหอยโข่งผ่าซีก อากาศเข้าตาใบพัดตามแนวแกน ออกทางท่อแนวสัมผัสปากดูดใบพัดท่อออก
ลูกสูบรับโหลดไม่สม่ำเสมอได้ดี · สกรูเหมาะกับโหลดเต็มพิกัดสม่ำเสมอ สกรูสึกหรอน้อย เพราะตัวสกรูไม่สัมผัสกัน

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 5-3–5-5 หัวข้อ 5.2.1 · หน้า 5-22 ประเด็นสำคัญข้อ (3)

3

อุปกรณ์ในระบบ: ท่อดูด ถึง ท่อเมน

ลองตอบก่อนอ่าน

ดูดอากาศที่เย็นกว่าเดิม 3 °C เข้าเครื่องอัดอากาศ ลองเดาว่าพลังงานลดลงเท่าใด

ถังเก็บอากาศอัด เครื่องทำอากาศแห้ง และชุดกรองอากาศ
ท่อดูดอากาศดูดจากภายนอก อากาศเย็น แห้ง สะอาด · อุณหภูมิต่ำลง 3 °C ใช้พลังงานลดลง 1% · ฟิลเตอร์อุดตัน ⇒ ลมเข้าน้อย อัตราส่วนความดันสูง ใช้พลังงานเพิ่ม
After Coolerลดอุณหภูมิอากาศหลังอัด ความชื้นกลั่นเป็นหยดน้ำ ⇒ ลดปัญหาน้ำคอนเดนเสท
Air Dryerลดความชื้น ให้อากาศแห้งมาก สำหรับงานพ่นสี อาหาร และยา
ถังเก็บอากาศอัดให้ลมในระบบสม่ำเสมอ ลดอุณหภูมิ แยกน้ำคอนเดนเสทได้บางส่วน
ท่อเมนใหญ่พอไม่ให้ลมเร็วเกิน · ระบบใหญ่ต่อเป็นวงแหวน · รั่วไม่เกิน 5%
เครื่องระบายความร้อนหลังเครื่องอัด (After Cooler) แบบเปลือกและท่อ ต่อกับถังแยกน้ำที่มีวาล์วระบายด้านล่างAfter Coolerถังแยกน้ำ
เครื่องทำอากาศแห้งแบบสารดูดความชื้น 2 หอ ทำงานสลับกัน2 หอ สลับกัน
อากาศเข้าเครื่องเย็นลง 3 °C ใช้พลังงานลดลง 1% ระบบท่อเมนต้องดูแลให้รั่วไม่เกิน 5%

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 5-5–5-7 หัวข้อ 5.2.2–5.2.6

4

ตั้งความดันให้พอดีกับการใช้งาน

7 บาร์โรงงานส่วนใหญ่ผลิตที่ความดันนี้ แล้วลดที่จุดใช้งาน (ไม่ประหยัด)
≤ 5 บาร์ระบบนิวเมติกส์
≤ 5%ความดันสูญเสียในท่อส่วนใหญ่
5.6 → 5.3 บาร์ต้องการ 5 บาร์ ผลิต 5.6 บาร์ ตกในท่อ 5% ยังเหลือพอใช้

ความดัน 2 ระดับ ปริมาณใกล้กัน

กลุ่มหนึ่งใช้ 6 บาร์ อีกกลุ่ม 3 บาร์ ⇒ แยก 2 ระบบ: ผลิต 7 บาร์ให้กลุ่ม 6 บาร์ · ผลิต 3.5–4 บาร์ให้กลุ่ม 3 บาร์ ⇒ ลดพลังงาน 33% · ต่อท่อลดความดันระหว่างกันไว้ใช้ฉุกเฉิน

ความดันสูงใช้ส่วนน้อย

ใช้ 6 บาร์ และ 10 บาร์ แต่ 10 บาร์ใช้เพียง 10–15% ⇒ ผลิต 7 บาร์ แล้วติดเครื่องเพิ่มแรงดัน (Booster) อัดจาก 7 เป็น 11 บาร์ ป้อนอุปกรณ์ 10 บาร์

Pressure Boosterใช้แรงดันของตัวเองเพิ่มแรงดัน ได้ประมาณ 2 เท่าของแรงดันป้อนเข้า (อัตราไหลค่อนข้างต่ำ)
Motor Booster Pumpคล้ายเครื่องอัดแบบลูกสูบ ได้ 5–6 เท่าของแรงดันใช้ปกติ (7 บาร์) · งานพิเศษถึง 180 บาร์
เครื่องเพิ่มแรงดัน 2 แบบบนถังเก็บ: แบบใช้ลมขับ และแบบมอเตอร์ขับสายพานแบบใช้ลมขับแบบมอเตอร์ขับ
แยกระบบ 6 บาร์ กับ 3 บาร์ (ผลิต 3.5–4 บาร์) ลดพลังงานได้ 33% ความดันสูงใช้ส่วนน้อย ⇒ ผลิตความดันต่ำ แล้วใช้ Booster

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 5-7–5-8 หัวข้อ 5.2.6–5.2.7

5

ติดตั้งแบบรวมศูนย์หรือกระจาย · ควบคุมเครื่องให้ตามภาระ

ลองตอบก่อนอ่าน

เครื่องอัดอากาศที่ปลดภาระ (Unload) แต่ยังเดินอยู่ ลองเดาว่ายังกินไฟแค่ไหนของพิกัด

รวมศูนย์

เครื่องใหญ่ ค่ากำลังขับจำเพาะ (kW (กิโลวัตต์) ต่อปริมาณลม) ต่ำลง ⇒ เครื่องใหญ่จำนวนน้อยดีกว่าเครื่องเล็กจำนวนมาก · แต่ต้องเดินที่ความดันสูงสุดที่ต้องการ ช่วงไม่ใช้ความดันสูงจึงไม่ประหยัด

กระจายตามจุดใช้

ค่าติดตั้งสูงกว่า แต่เดินที่ความดันเหมาะกับแต่ละจุด ไม่สิ้นเปลือง

เครื่องส่วนใหญ่ทำงานต่ำกว่าพิกัด · ปิดเครื่องเมื่อไม่จำเป็น ประหยัดได้ประมาณ 5–20% ของค่าใช้จ่ายทั้งหมด · หลักเกณฑ์ควบคุม 3 ระดับ: แยกแต่ละเครื่อง · หลายเครื่อง · ทั้งระบบ

⏻เปิด/ปิดอัตโนมัติเครื่องผลิตน้อยกว่า 10 ลิตร/วินาที · ไม่เหมาะกับเครื่องใหญ่ (เดิน-หยุดบ่อย) · ต้องมีถังเก็บอากาศ
มีภาระ/ปลดภาระขณะปลดภาระใช้ไฟประมาณ 30% ของพิกัด · สกรูและโรตารี่เวนฉีดน้ำมัน 30–40%
หลายขั้น (ลูกสูบ)ปรับปริมาณลม 5 ระดับ 100–75–50–25–0% · ประสิทธิภาพต่ำ
มอดูเลติ้งไม่ใช้กับโหลดต่ำกว่า 70%
ปรับความเร็วรอบลดได้ถึง 20% ของกำลังผลิต · ความดันลด 0.5 บาร์ ประหยัด 3% · เหมาะกับโหลดบางส่วนนาน ๆ ไม่เหมาะกับเต็มพิกัด
หลายเครื่องควบคุมความดันตามลำดับขั้น (Cascade) ต่างกันขั้นละ 0.5 บาร์ · ควบคุมด้วยอิเล็กทรอนิกส์ · สลับเครื่องให้เสื่อมเท่ากัน
ควบคุมทั้งระบบ (Overall System Control)อย่างง่าย: สวิตช์ตั้งเวลา ปิดส่วนที่ไม่ใช้ · รวมศูนย์: เชื่อมระบบการจัดการอาคาร (Building Management System) ติดตามความต้องการลม ไฟฟ้า การบำรุงรักษา และสัญญาณเตือน
ปลดภาระ (Unload) ยังใช้ไฟประมาณ 30% ของพิกัด มอดูเลติ้งไม่ใช้กับโหลดต่ำกว่า 70%

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 5-10–5-19 หัวข้อ 5.3

6

ตรวจวัดอะไรบ้างในระบบอากาศอัด

กำลังขับตามทฤษฎีมาจากการอัดแบบไม่ถ่ายเทความร้อน (pvκ = ค่าคงที่) · ยิ่งอัดให้ความดันขาออกสูงเทียบกับขาเข้า ยิ่งต้องใช้กำลังมาก

1ข้อมูลเบื้องต้นของเครื่อง: ชนิด (หอยโข่ง สกรู ลูกสูบ) · พิกัดกำลังไฟฟ้า · พิกัดอัตราไหลที่พิกัดความดัน · จำนวน ยี่ห้อสเปกและข้อมูลผู้ผลิต
2การใช้งานจริง: ผังการวางเครื่อง · เวลาเปิด-ปิด (ชั่วโมง/วัน)ลักษณะการเดินเครื่อง
3กำลังไฟฟ้า: แรงดัน · กระแส · ตัวประกอบกำลังไฟฟ้า · kWเครื่องวัดไฟฟ้าแบบพกพา (ตอน 2 บทที่ 1)
4ความดันของอากาศเครื่องวัดความดัน
5ขนาดท่อและการเดินท่อสำรวจหน้างาน
ข้อมูลที่ต้องตรวจวัด 5 กลุ่ม: เครื่อง · การใช้งานจริง · กำลังไฟฟ้า · ความดัน · ท่อ

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 5-19–5-21 หัวข้อ 5.4–5.5

7

หาลมรั่วด้วยการทดสอบขณะไม่มีโหลด (No-Load Test)

ใช้อุปกรณ์ที่มีอยู่ ไม่ต้องลงทุน · ปิดอุปกรณ์ใช้ลมทุกตัว (ปิดเครื่องจักรแต่เปิดวาล์วไว้) แล้วจับเวลา 3–5 รอบ

วิธีที่ 1 · เครื่องแบบเปิด/ปิด (ON/OFF) หรือ Load-Unload

Qleak = Q × Tav ÷ (Tav + tav) · Q = อัตราผลิตของเครื่อง (FAD) · Tav = เวลาเดินเฉลี่ย · tav = เวลาหยุดเฉลี่ย

วิธีที่ 2 · เครื่องแบบ Step Load + Unload

Qleak = V × (P1 − P2) ÷ Tav · V = ปริมาตรถัง ท่อ วาล์ว (ลิตร) · P1 ความดันตัดโหลด · P2 ความดันต่อโหลด (bar) · ไม่เหมาะกับแบบหรี่วาล์ว (ไม่ผลิตลมแต่ใช้ไฟถึง 70% ของพิกัด)

รั่วเฉพาะจุด (ISO 1217)=0.158 × d² × (Pg + 1.013) ลิตร/วินาที

ตัวอย่างคำนวณทีละขั้น · ตัวอย่างวิธีที่ 1 ในตำรา

เครื่อง 15 HP (แรงม้า) / 11 kW ผลิต 20.48 L/s · เดินเฉลี่ย 45 วินาที หยุดเฉลี่ย 120 วินาที · 0.537 kW ต่อ L/s · 3,600 ชม./ปี

  1. ลมรั่ว = 20.48 × 45 ÷ (45 + 120) = 5.59 L/s
  2. พลังไฟฟ้า = 5.59 × 0.537 = 3.00 kW
  3. พลังงาน = 3.00 × 3,600 = 10,800 kWh (กิโลวัตต์ชั่วโมง หรือ หน่วย)/ปี
  4. 3 ÷ 11 = 27.27% เกินเกณฑ์ 5% ต้องรีบอุดรอยรั่ว

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 5-24 · วิธีที่ 2 ตัวอย่างหน้า 5-26: 4,500 × (7.5 − 6.5) ÷ 150 = 30 L/s · 9.3 kW · 66,960 kWh/ปี · 12.4%

No-Load Test: ปิดอุปกรณ์ใช้ลมทุกตัว แล้วจับเวลาเครื่องเดิน-หยุด ลมรั่วไม่ควรเกิน 5% ของลมที่ผลิต

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 5-23–5-27 หัวข้อ 5.6.1

8

สมรรถนะของเครื่อง: kW ต่อ m³/min

สมรรถนะ=กำลังไฟฟ้า (kW) ÷ อัตราผลิตอากาศอัด (m³/min)

หาอัตราผลิตจากการอัดลมเข้าถัง: ปริมาตรถังและท่อ × (ความดันสูง − ต่ำ) × 60 ÷ (1.013 × เวลาที่จับได้) · กำลังไฟฟ้า P = √3 × V × I × เพาเวอร์แฟกเตอร์ (Power Factor: PF) · ทดสอบจริงควรเริ่มจาก 0 barg ถึงความดันใช้งาน

ตัวอย่างคำนวณทีละขั้น · ตัวอย่างในตำรา

ถัง 3.00 m³ + ท่อ 0.01 m³ = 3.01 m³ · อัดจาก 6 เป็น 7 bar ใช้เวลา 25.23 วินาที · กำลังไฟฟ้าขณะ on load 50.91 kW

  1. อัตราผลิต = 3.01 × (7 − 6) × 60 ÷ (1.013 × 25.23) = 7.07 m³/min
  2. สมรรถนะ = 50.91 ÷ 7.07 = 7.20 kW/(m³/min)

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 5-29

ค่าทั่วไป 5.5–7.5 kW/(m³/min)เท่ากับ 0.13–0.18 m³/min ต่อ kW (ANR)
คิดต้นทุนอากาศอัด (บาท/m³)แล้วใช้คิดค่าใช้จ่ายของอุปกรณ์ที่ใช้ลม · ค่าไฟของเครื่องอัดเป็นหลัก
เดินเครื่องชุดที่ kW/(m³/min) ต่ำที่สุดเป็นหลัก

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 5-22 ประเด็นสำคัญข้อ (1)–(2) · หน้า 5-29 หัวข้อ 5.6.2 · หน้า 5-33 รายการตรวจข้อ 6

9

ตรวจวินิจฉัยระบบอากาศอัด

กรองกรองอากาศสกปรกหรือตัน ลมเข้าน้อย ประสิทธิภาพลดทำความสะอาดตามสภาพ · ดูดอากาศสะอาดจากภายนอก
อุณหภูมิอากาศเข้าเครื่องควรเย็นและชื้นต่ำที่สุดท่อดูดจากภายนอก · ย้ายตำแหน่งเครื่อง
ความดันตั้งความดันผลิตให้ต่ำที่สุดเท่าที่ใช้ได้ดูจากความดันสูงสุดของอุปกรณ์ใช้ลม
พฤติกรรมเครื่องควรเดินเต็มพิกัด หยุดหรือเดินตัวเปล่า (Unload) น้อยที่สุดปรับช่วงความดัน · เครื่องเล็กลง · ถังใหญ่ขึ้น
ความดันตกขณะใช้ลมสูง ปลายทางต่ำกว่าต้นทางไม่เกิน 0.5 bargขยายท่อ · ลดข้องอ · ต่อท่อวงแหวน (Ring Loop)
ลมรั่วควบคุมให้ไม่เกิน 5% · ทดสอบแบบ No-Load Testฟังเสียง · ดูคราบน้ำมัน · ฟองสบู่
วาล์วพักกลางวันและเลิกงาน ปิดวาล์วที่ถังเก็บอากาศ และวาล์วเข้าเครื่องจักรที่ไม่ใช้กำหนดผู้รับผิดชอบ · ติดวาล์วทุกเครื่อง
ใช้ผิดงานไม่ใช้ลมอัดเป่าทำความสะอาดหรือระบายความร้อนใช้ Blower แทน · หัวฉีดเพิ่มความเร็ว · ลดความดันที่จุดใช้
ความดันปลายทางต่ำกว่าต้นทางไม่เกิน 0.5 barg ไม่ควรใช้ลมอัดเป่าทำความสะอาด ใช้ Blower แทน

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 5-32–5-35 หัวข้อ 5.7 (รายการตรวจ 17 ข้อ)

10

มาตรการตัวอย่างในตำรา: ลดความดันที่ผลิต

พลังงานอัด W=n/(n−1) × R × Tขาเข้า × ((Pขาออก ÷ Pขาเข้า)(n−1)/n − 1)

ตัวอย่างคำนวณทีละขั้น · มาตรการที่ 1 ในตำรา (เครื่อง No.1)

n 1.30 · R 0.2871 kJ/kg·K · อากาศเข้า 303 K · 100 kPa · ลดความดันออกจาก 800 เป็น 700 kPa (อุปกรณ์ใช้สูงสุด 600 kPa) · 55 kW ช่วง Load · 3,000 ชม./ปี · Load 100 วินาที Unload 20 วินาที · ตัวประกอบการทำงาน 75% · 3 บาท/kWh

  1. W ก่อน = 232.16 kJ/kg · W หลัง = 213.67 kJ/kg ⇒ ลดลง 7.96%
  2. ไฟฟ้าเดิม = 55 × 3,000 × 100/(100 + 20) × 0.75 = 103,125 kWh/ปี
  3. ลดได้ = 103,125 × 7.96% = 8,208.75 kWh/ปี
  4. ประหยัด 8,208.75 × 3 = 24,626.25 บาท/ปี · ไม่ต้องลงทุน

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 5-37–5-40 มาตรการที่ 1

เดินสกรูแทนลูกสูบ (กรณีศึกษาที่ 1)เดิมลูกสูบ 2 + สกรู 1 = 7.475 kW/(m³/min) ⇒ สกรู 2 ชุด 6.368 kW/(m³/min) · ประหยัด 78,732.55 บาท/ปี
ซ่อมลมรั่ว (กรณีศึกษาที่ 2)ลมรั่วจาก 11.98% เหลือ 5.01% · ประหยัด 16,403.90 kWh/ปี

กรณีศึกษาที่ 1 ตำราพิมพ์กำลังไฟฟ้ารวมของสกรู 2 ชุดเป็น 75 kW แต่สกรูชุดละ 37 kW รวม 74 kW · 74 ÷ 11.62 = 6.368 ตรงกับดัชนีที่ตำราใช้

ลดความดันที่ผลิตไม่ต้องลงทุน และลดลมรั่วไปพร้อมกัน

ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 5-37–5-40 · 5-50–5-52 กรณีศึกษาที่ 1–2

★

ตัวเลขที่ต้องจำในหัวข้อนี้

3 °C · 1%อากาศเข้าเย็นลง 3 °C ใช้พลังงานลด 1%
5%ลมรั่ว · ความดันตกในท่อ ไม่ควรเกิน
7 บาร์ · ≤ 5 บาร์ความดันผลิตทั่วไป · ระบบนิวเมติกส์
33%แยกระบบ 6 บาร์ กับ 3 บาร์ ลดพลังงาน
30%ไฟฟ้าขณะปลดภาระ (Unload) เทียบพิกัด
70%มอดูเลติ้งไม่ใช้กับโหลดต่ำกว่านี้
5–20%ประหยัดจากปิดเครื่องเมื่อไม่จำเป็น
0.5 บาร์ · 3%ความดันลด 0.5 บาร์ ประหยัด 3% (ปรับรอบ)
5.5–7.5kW/(m³/min) ของเครื่องอัดอากาศทั่วไป
2

จำลองอุปกรณ์ในโรงงาน

จำลองอุปกรณ์ที่บทนี้สอน ในโรงงานที่สร้างจากเนื้อหาที่อบรม · ห้องเครื่องอัดอากาศ

ภาพโรงงานจำลอง ห้องของบทนี้สว่าง

ลองปรับเอง · เปลี่ยนค่าแล้วเห็นผลทันที

สถานการณ์จำลอง 2 เรื่อง · เลือกทางแก้แล้วเห็นผลเป็นตัวเลขจากตำรา

ที่มา: คู่มือผู้รับผิดชอบด้านพลังงานสามัญ (โรงงาน) พ.ศ. 2567 (พพ.) ตอนที่ 2 การจัดการพลังงานไฟฟ้า บทที่ 5 · หน้า 5-1 ถึง 5-83 (หน้าไฟล์ 259–341)