มาตรการปรับปรุงประสิทธิภาพเครื่องอัดอากาศโดยการติดตั้งบู๊ตเตอร์แบบ Pressure Booster

ชื่อมาตรการการอนุรักษ์พลังงาน : มาตรการปรับปรุงประสิทธิภาพเครื่องอัดอากาศโดยการติดตั้งบู๊ตเตอร์แบบ Pressure Booster

ความเป็นมาและลักษณะการใช้งานพลังงาน
ในกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์พลาสติกของโรงงานจะใช้ลมจากเครื่องอัดอากาศในส่วนของเครื่องเป่าพลาสติกและเครื่องฉีดพลาสติกมากที่สุด โดยใช้แรงดันอากาศอัดที่สูงสุด 7 บาร์  โดยโรงงานมีเครื่องอัดอากาศแบบ Rotary Screw ขนาด 37 kW 4 เครื่อง โดยปกติเมื่อมีการผลิตเต็มกำลังการผลิต จะเดินเครื่องอากาศละผลิตแรงดันอากาศอัดที่ประมาณ 7  บาร์ โดยเดินเครื่องอัดอากาศพร้อมกัน 2 เครื่อง

ปัญหาของอุปกรณ์ / ระบบก่อนปรับปรุง
จากการตรวจสอบพบว่า เมื่อแผนกเครื่องเป่าพลาสติกต้องขึ้นชิ้นงานขวดนมจะต้องให้ลมอัดที่สูงกว่าปกติ ต้องเดินทั้ง 3 เครื่อง ในบางครั้ง ทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานอย่างไม่เหมาะสม โดยเครื่องเป่าพลาสติกที่ขึ้นชิ้นงานขวดนมจะให้ลมอัดอยู่ที่ประมาณ 6 บาร์

รูปแสดง สถานที่ตั้งเครื่องอัดอากาศ และเกจวัดความดันก่อนปรับปรุง

กราฟการใช้พลังงานของเครื่องอัดอากาศ 50 HP

แนวคิดและขั้นตอนดำเนินการ
โรงงานสามารถติดตั้งอุปกรณ์บู๊ตเตอร์แบบ Pressure Booter ที่เครื่องเป่าที่ขึ้นชิ้นงานขวดนม เพื่อให้ได้แรงดันอากาศอัดทางด้าน Out put ที่สูงถึง 6 บาร์ ได้โดยไม่ต้องเดินเครื่องอัดอากาศเพิ่ม โดยมีขั้นตอนการดำเนินการดั้งนี้


สภาพหลังปรับปรุง

รูปแสดง ตัวอย่างการติดตั้งบู๊ตเตอร์แบบ Pressure Booster

ข้อเสนอแนะ
ควรบริหารจัดการในส่วนของการนำอากาศอัดไปใช้ในการทำความสะอาดชิ้นงาน เพราะในส่วนนี้จะทำให้เกิดพลังงานสูญเสียมากที่สุด

วิธีการคำนวณผลการอนุรักษ์พลังงาน

การใช้พลังงานก่อนปรับปรุง
ค่ากำลังไฟฟ้าเฉลี่ยก่อนการปรับปรุงของเครื่องอัดอากาศขนาด 37 kW
=             37                                           kW
ค่ากำลังไฟฟ้าเฉลี่ยก่อนการปรับปรุง 3 เครื่อง            
=             111                                         kW
ทำงานลักษณะนี้ประมาณ 30%                                     
=             33.3                                        kW
ค่ากำลังไฟฟ้าเฉลี่ยก่อนการปรับปรุงเฉลี่ย                   
=             77.7                                        kW
=             (77.7 x 24 x 330 )
=             615,384                                 kWh/ปี
การใช้พลังงานหลังปรับปรุง
หลังจากปรับปรุงแล้ว เครื่องอัดอากาศ ทำงาน 2 เครื่อง โดยไม่จำเป็นต้องเดินเครื่องที่ 3 ช่วย
ค่ากำลังไฟฟ้าเฉลี่ยหลังการปรับปรุง 2 เครื่อง            
=             74                                           kW
พลังงานไฟฟ้าที่ใช้หลังการปรับปรุง                             
=             (74x 24 x 330 )                                                                                                                                                    
=             586,080                                 kWh/ปี
ผลประหยัดพลังงาน
พลังงานไฟฟ้าที่ประหยัดได้                                            
=             (615,384-586,080)
=             29,304                                   kWh/ปี
อัตราค่าไฟฟ้าเฉลี่ยต่อหน่วยของโรงงาน                     
=             3.35                                        บาท/kWh
คิดเป็นเงินที่ประหยัดได้                                                   
=             (29,304x 3.35)
=             98,168.4                               บาท/ปี
เทียบเท่าตันน้ำมันดิบ                                                        
=             (29,304 x 0.00008521)
=             2.497                                     toe/ปี

มาตรการปรับปรุงประสิทธิภาพเครื่องอัดอากาศดโดยการปรับปรุงท่อเมนและลดแรงดันอากาศอัด

ชื่อมาตรการการอนุรักษ์พลังงาน : มาตรการปรับปรุงประสิทธิภาพเครื่องอัดอากาศดโดยการปรับปรุงท่อเมนและลดแรงดันอากาศอัด

ความเป็นมาและลักษณะการใช้งานพลังงาน
ในกระบวนการผลิตถังพลาสติกจะใช้ลมจากเครื่องอัดอากาศในส่วนของเครื่องเป่าพลาสติกมากที่สุด โดยใช้แรงดันอากาศอัดที่สูงสุด 8 บาร์  ส่วนในกระบวนการอื่นๆ โดยโรงงานมีเครื่องอัดอากาศแบบสกรู 37 kW และ 30 kW อย่างละ 1 เครื่อง โดยปกติเมื่อมีการผลิตเต็มกำลังการผลิต จะเดินเครื่องอากาศละผลิตแรงดันอากาศอัดที่ประมาณ 8  บาร์

ปัญหาของอุปกรณ์ / ระบบก่อนปรับปรุง
จากการตรวจสอบพบว่าเครื่องอัดอากาศผลิตแรงดันอากาศอัดสูงถึง 8 บาร์ โดยที่โหลดที่ใช้แรงดันอากาศสูงสุดไม่เกิน 5 บาร์ การเดินท่อเมนจ่ายอากาศอัดเป็นแบบท่อเดี่ยวหรือก้างปลา ขนาดท่อเมนจ่ายอากาศอัดที่เล็กเกินไป (1.5 นิ้ว) อุปกรณ์บางอย่างชำรุด และมีลมรั่วในระบบหลายจุด

รูปแสดง สถานที่ตั้งเครื่องอัดอากาศ และสภาพเครื่องก่อนปรับปรุง

กราฟแสดง ค่าพลังงานที่ใช้ก่อนปรับปรุง

แนวคิดและขั้นตอนดำเนินการ
การออกแบบท่อที่ดีจะช่วยลดปัญหาของแรงดันตกทำให้สามารถลดการผลิตแรงดันที่สูงเกินความต้องการของโหลดลงได้ เพราะการผลิตแรงดันอากาศอัดที่สูงเกินทำให้เครื่องอัดอากาศต้องใช้พลังงานสูงตามไปด้วย และแรงดันที่สูงย่อมส่งผลให้มีการรั่วไหลของอากาศอัดมากกว่าแรงดันต่ำกว่า  และเมื่อทำการปรับปรุงท่อเมนแล้วควรพิจารณาลดแรงดันที่เครื่องอัดอากาศลง โดยมีขั้นตอนการดำเนินการดั้งนี้

1. ตรวจวัดค่าการใช้พลังงานของเครื่องอัดอากาศทั้ง และการพลังงานโดยรวมเมื่อเครื่องอัดอากาศทำงานที่สภาวะปกติ เมื่อมีการผลิตเต็มกำลังการผลิต
2. สำรวจแนวเดินท่อเมนจ่ายอากาศอัด เพื่อพิจารณาปรับปรุงแก้ไขให้เป็นแบบวงแหวน
3. ปรับลดแรงดันที่เครื่องอัดอากาศลง ครั้งละ 0.5 บาร์ แล้วตรวจสอบการทำงานของอุปกรณ์
4. ตรวจวัดค่าการใช้พลังงานโดยรวมของเครื่องอัดอากาศหลังปรับปรุงระบบ

วิธีการคำนวณผลการอนุรักษ์พลังงาน

1. ปรับปรุงขนาดท่อเมนจ่ายอากาศอัดให้มีขนาดใหญ่ขึ้น

ตารางการคำนวณ

ผลประหยัดพลังงาน
เลือกการปรับขนาดท่อใหม่เป็นขนาด 2.5 นิ้ว สามารถประหยัดได้
=             32,179.36-3,747.60           kW/ปี
=             28,431.79                            kW/ปี
คิดเป็นเงินที่ประหยัดได้                                   
=             (28,431.79 x 3.38)
=             94,160.85                             บาท/ปี
เทียบเท่าตันน้ำมันดิบ                                        
=             (28,431.79 x 0.00008521)
=             2.423                                     toe/ปี

2. ปรับลดแรงดันที่เครื่องอัดอากาศลง ครั้งละ 0.5 บาร์ แล้วตรวจสอบการทำงานของอุปกรณ์ซึ่งสามาทำงานได้ปกติที่ 6 บาร์

การใช้พลังงานก่อนปรับปรุง
ค่ากำลังไฟฟ้าเฉลี่ยก่อนการปรับปรุงของเครื่องอัดอากาศขนาด 50 HP                
=             34.7        kW
ค่ากำลังไฟฟ้าหลังปรับปรุงขนาดท่อเมนจ่ายอากาศอัด (W1)                                  
=             30.75     kW
การใช้พลังงานหลังปรับปรุง
จากสมการ

กำหนดให้
W ₂  กำลังไฟฟ้าเฉลี่ยหลังปรับลดความดันอากาศอัด           (kW)
W ₁  กำลังไฟฟ้าเฉลี่ยก่อนปรับลดความดันอากาศอัด          เท่ากับ  30.75     kW
P 1 _out  ความดันสมบูรณ์ก่อนปรับลดความดันอากาศอัด เท่ากับ            8              Barg
P 2 _out  ความดันสมบูรณ์หลังปรับลดความดันอากาศอัด เท่ากับ            6             Barg
P _in  ความดันสมบูรณ์ด้านเข้าเครื่องอากาศอัด      เท่ากับ                    1.013     Barg
k อัตราส่วนความร้อนจำเพาะสำหรับอากาศ มีค่าเท่ากับ               1.40
i  จำนวนขั้นตอนการอัด (stage) ของเครื่องอัดอากาศ เท่ากับ  1  Stage

แทนค่าสมการ

กำลังไฟฟ้าหลังปรับลดแรงดันอากาศอัด (W2)          
=             23.92                                     kW
คิดเป็นความต้องการพลังไฟฟ้าที่ลดลง                         
=             (30.75-23.92)                      kW

กำลังไฟฟ้าที่ประหยัดได้รวม                                          
=             6.83                                        kW
เวลาในการทำงาน                                                              
=             24                                           ชม./วัน
จำนวนวันทำงานาน                                                          
=             300                                        วัน/ปี
เปอร์เซ็นต์การใช้งานเฉลี่ย                                              
=             100                                         %
พลังงานไฟฟ้าที่ใช้หลังการปรับปรุง                             
=             (6.83 x 24 x 300)                                                                                                                                                
=             49,176                                   kWh/ปี
อัตราค่าไฟฟ้าเฉลี่ยต่อหน่วยของโรงงาน                     
=             3.38                                        บาท/kWh

ผลประหยัดพลังงาน
คิดเป็นเงินที่ประหยัดได้                                                   
=             (49,176 x 3.38)
=             166,214.88                           บาท/ปี
เทียบเท่าตันน้ำมันดิบ                                                        
=             (49,176  x 0.00008521)
=             4.190                                     toe/ปี

หลังจากดำเนินการทั้ง 2 มาตรการ
สามารถประหยัดได้                                                          
=             27,858.24 + 48,240           kW/ปี
=             76,098.24                            kW/ปี
คิดเป็นเงินที่ประหยัดได้                                                   
=             (76,098.24x 3.38)
=             257,212.05                           บาท/ปี
เทียบเท่าตันน้ำมันดิบ                                                        
=             (76,098.24x 0.00008521)
=             6.485                                     toe/ปี

มาตรการลดความดันลมเครื่องอัดอากาศขนาด 10 HP

ชื่อมาตรการการอนุรักษ์พลังงาน : มาตรการลดความดันลมเครื่องอัดอากาศขนาด 10 HP

ความเป็นมาและลักษณะการใช้งานพลังงาน
ในกระบวนการผลิตส่วนของโรงงาน 2  จะใช้ลมจากเครื่องอัดอากาศขนาด 10 HP 1 เครื่อง ในส่วนของแผนกประกอบพัดลม และเครื่องฉีดพลาสติก รวมถึงการเป่าทำความสะอาดพื้นที่ทำงาน โดยผลิตแรงดันอากาศอัดที่ประมาณ 7.5  บาร์
ปัญหาของอุปกรณ์ / ระบบก่อนปรับปรุง
จากการตรวจสอบพบว่าเครื่องอัดอากาศมีการปรับตั้งแรงดันอากาศอัดไว้สูงถึง 7.5 บาร์ ซึ่งในการใช้งานของแผนกประกอบ และเครื่องฉีดพลาสติกจะใช้ลมไม่เกิน 5 บาร์

รูปแสดง สถานที่ตั้งเครื่องอัดอากาศ และความดันลมที่ปรับตั้งก่อนปรับปรุง

แนวคิดและขั้นตอนดำเนินการ
ทางโรงงานและทีมที่ปรึกษามีแนวคิดร่วมกันว่าควรปรับตั้งแรงดันอากาศอัดลดลงจาก 7.5 บาร์ เป็น 6 บาร์

สภาพหลังปรับปรุง

รูปแสดง สถานที่ตั้งเครื่องอัดอากาศ และความดันลมที่ปรับตั้งหลังปรับปรุง

สภาพหลังปรับปรุง
โรงงานทำงานวันละ 15 ชั่วโมง  312 วัน/ปี ค่าไฟฟ้าเฉลี่ย 3.90 บาท

หลังจากดำเนินการ และตรวจวัดจริง

กำลังไฟฟ้าเฉลี่ยของเครื่องอัดอากาศขนาด 10 HP ที่แรงดันปรับตั้ง 7.5 บาร์     

=             6.19 kW

กำลังไฟฟ้าเฉลี่ยของเครื่องอัดอากาศขนาด 10 HP ที่แรงดันปรับตั้ง 6.0 บาร์     

=             4.75 kW

สามารถประหยัดได้

=             6.19 – 4.75 kW

=             1.44 kW

=             (1.44 x 15 x 312 x 40%)

=             2,695.68 kW/ปี

คิดเป็นเงินที่ประหยัดได้

=             (2,695.68 x 3.90)

=             10,513.15 บาท/ปี

เทียบเท่าตันน้ำมันดิบ

=             (2,695.68 x 0.00008521)

=             0.229 toe/ปี

กรณีตัวอย่างการบริหารการเดินเครื่องอัดอากาศให้เหมาะสม

การบริหารการเดินเครื่องอัดอากาศให้เหมาะสม

ความเป็นมาและลักษณะการใช้งาน

สถานประกอบการ มีเครื่องอัดอากาศจำนวน 3 เครื่องขนาด 37 kW 2 เครื่อง และ 55 kW 1 เครื่อง โดยทางโรงงานได้นำเครื่องอัดอากาศไปใช้กับเครื่องจักร เช่น เครื่อง Press ชิ้นงาน เป็นต้น

ภาพพื้นที่ติดตั้งเครื่องอัดอากาศ

ปัญหาของระบบก่อนการปรับปรุง

เนื่องจากเครื่องอัดอากาศจำนวนทั้งหมด 3 เครื่อง ทำงานพร้อมกันจำนวน 2 เครื่อง โดยให้เครื่อง 55 kW เดินเป็นหลัก และ 37 kW สลับกันเดินครั้งละ 1 เดือน จากการตรวจวัดและการสังเกต ทำให้พบว่าเครื่องอัดอากาศขนาด 37 kW NO. 2 ใช้พลังงานสูงกว่า No.1 ทั้งๆ ที่มีการปรับตั้งเหมือนกัน อาจเป็นเพราะมีอุปกรณ์บางส่วนชำรุดทำให้ประสิทธิภาพการอัดอากาศตกลง และกินไฟมากกว่าเดิม

แนวคิดและขั้นตอนการดำเนินงาน

ทางทีมงานเกิดแนวคิดที่จะลดความสูญเสียดังกล่าว โดยการให้โรงงานเลือกเดินเครื่องอัดอากาศที่กินพลังงานน้อยที่สุด โดยเบื้องต้นทีมที่ปรึกษาได้ตรวจจับการใช้พลังงานของเครื่องอัดอากาศทั้งสามเครื่องพบว่า โรงงานควรเดินเครื่อง อัดอากาศ NO. 3 (55 kW) กับ NO. 1 (37 kW) และในวันที่มีการผลิตไม่เต็มกำลังการผลิตโรงงานสามารถเดินเครื่องอัดอากาศ No. 3 (55 kW) เพียงเครื่องเดียวได้ เพราะเครื่อง 37 kW จะทำงาน Unload ตลอดเวลา

วิธีการคำนวณผลการอนุรักษ์พลังงาน
ข้อมูลที่ใช้ประกอบการคำนวณ

หน่วยค่าไฟฟ้าคิดที่ 2.97 บาท/หน่วย

ทำงาน 24 ชม./วัน

ทำงาน 336 วัน/ปี

เครื่องอัดอากาศ No. 1 (37 kW)ใช้พลังงานเฉลี่ย 19.96 kW
เครื่องอัดอากาศ No. 2 (37 kW)ใช้พลังงานเฉลี่ย 30.77 kW
เครื่องอัดอากาศ No. 3 (55 kW)ใช้พลังงานเฉลี่ย 41.34 kW

ดังนั้น

พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ก่อนปรับปรุง = [(41.34+30.77) kW x 24 x 336/2] + [(41.34+19.96) kW x 24 x 336/2] kWh/ปี

= 537,909.12 kWh/ปี

= 1,597,590.09 บาท/ปี

พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ก่อนปรับปรุง = [(41.34+19.96) kW x 24 x 336] kWh/ปี

= 494,323.20 kWh/ปี

= 1,468,139.90 บาท/ปี

ผลประหยัดหลังปรับปรุง = 43,585.92 kWh/ปี

= 129,450.18 บาท/ปี

หมายเหตุ หากโรงงานมีการผลิตไม่เต็มกำลังควรเดินเครื่องอัดอากาศ No. 3 เพียงเครื่องเดียวจะประหยัดพลังงานเพิ่มอีกชั่วโมงละ 19.96 kW คิดเป็นเงิน 59.28 บาท หรือ 1,422.75 บาทต่อวัน

สรุปมาตรการอนุรักษ์พลังงาน การลดการใช้งานอากาศอัดที่ไม่เหมาะสม

เงินลงทุน - บาท

ผลที่ประหยัดได้ 43,585.92 kWh/ปี 3.71 toe/ปี

ประหยัดได้ (ค่าไฟฟ้า 2.97 บาท/หน่วย) 129,450.18 บาท/ปี

ระยะเวลาคืนทุน - ปี

กรณีตัวอย่างการลดการใช้งานอากาศอัดที่ไม่เหมาะสม

ความเป็นมาและลักษณะการใช้งาน

เนื่องจากสถานประกอบการ มีการนำเครื่องอัดอากาศขนาด 22 kW ไป ช่วยสำหรับเป่าและขัดชิ้นงาน และบางส่วนพนักงานก็นำลมจากเครื่องอัดอากาศมาเป่าเพื่อทำความสะอาดร่างกาย เนื่องจากบริเวณภายในโรงงานมีฝุ่นละอองที่เกิดจากผงขี้เลื่อยจำนวนมาก จากพฤติกรรมดังกล่าวจะเห็นได้ชัดว่าเป็นการใช้พลังงานที่ไม่เหมาะสมเป็นอย่างยิ่ง

เครื่องอัดอากาศ มอเตอร์ขนาด 22 kW

ปัญหาของระบบก่อนการปรับปรุง

นื่องจากชิ้นงานที่ออกจากเครื่อง Extruder ต้อง ใช้น้ำเย็นหล่อเย็นให้ชิ้นงานเซ็ทตัว ทำให้ชิ้นงานเปียกน้ำ จำเป็นต้องใช้ลมเป่าเพื่อให้ชิ้นงานแห้งไม่เป็นคราบ ผู้ปฏิบัติงานจึงได้นำท่อ PVC มาเจาะรู้ขนาดประมาณ 3 มิลลิเมตร จำนวนมาก แล้วต่อเข้ากับเครื่องอัดอากาศ เพื่อนำลมมาเป่าชิ้นงานที่ออกจากเครื่อง Extruder เป็นเหตุให้เครื่องอัดอากาศขนาด 22 kW ต้องทำงานตลอด ซึ้งใช้พลังงานสิ้นเปลืองมาก

การเครื่องอัดกาศเป่าชิ้นงานเพื่อไล่น้ำไม่ให้เกิดคราบที่พิ้นผิว

แนวคิดและขั้นตอนการดำเนินงาน

จากการเข้าร่วมโครงการอนุรักษ์พลังงานแบบมีส่วนร่วมในครั้งนี้ ทางคณะที่ปรึกษาได้จัดให้มีการฝึกอบรมในหัวข้อ “การอนุรักษ์พลังงานในระบบอากาศอัด” ซึ่งทำให้ทีมงานของโรงงานทราบว่าการใช้อากาศอัดในการเป่าตัวนั้นเป็นการสิ้นเปลืองพลังงานอย่างมาก ดังนั้น ทางทีมงานเกิดแนวคิดที่จะลดความสูญเสียดังกล่าว โดยการให้พนักงานใช้ Blower ไฟฟ้าในการเป่าตัวแทนการใช้อากาศอัด และหาแนวทางลดการสูญเสียสำหรับเครื่อง Extruder

สภาพหลังการปรับปรุง

จากแนวคิดดังกล่าว ทางผู้บริหารของโรงงานจึงได้ดำเนินการจัดซื้อ Blower ไฟฟ้า ขนาด 600 W มาใช้แทนลมจากเครื่องอัดอากศ

ใช้ Blower เป่าตัวแทนการใช้ลมจากเครื่องอัดอากศ

วิธีการคำนวณผลการอนุรักษ์พลังงาน

ข้อมูลที่ใช้ประกอบการคำนวณ

ก่อนการทำมาตรการเครื่องอัดอากาศใช้พลังงานเฉลี่ย 16.00 kW

หลังการทำมาตรการเครื่องอัดอากาศใช้พลังงานเฉลี่ย 10.10 kW

ดังนั้น

พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ก่อนปรับปรุง = 16.00 kW x 24 x 365 kWh/ปี

= 140,160.00 kWh/ปี

= 477,945.6 บาท/ปี

พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ก่อนปรับปรุง = 10.10 kW x 24 x 365 kWh/ปี

= 88,476.00 kWh/ปี

= 301,703.16 บาท/ปี

ผลประหยัดหลังปรับปรุง = 51,684.00 kWh/ปี

= 176,242.44 บาท/ปี

= 4.40 toe/ปี