มาตรการหุ้มฉนวนชุด Electrical Heater เครื่องฉีดพลาสติก Nissei 360T

ชื่อมาตรการการอนุรักษ์พลังงาน : มาตรการหุ้มฉนวนชุด Electrical Heater เครื่องฉีดพลาสติก Nissei 360T


ความเป็นมาและลักษณะการใช้งาน
โรงงานผลิตเครื่องใช้พลาสติกมีการใช้เครื่องฉีดพลาสติกหลักอยู่ 11 เครื่อง ใช้งาน 24 ชั่วโมงต่อวัน และ  330 วันต่อปี โดยเครื่องฉีดพลาสติกทั้งหมดเป็นแบบ Hydraulic Pump ใช้พลังงานสูง และยังไม่เคยทำมาตรการประหยัดพลังงานมาก่อน

ปัญหาของอุปกรณ์/ระบบก่อนปรับปรุง
วัสดุท่อฉีดพลาสติกของเครื่องฉีดพลาสติกทั้งหมด ไม่ได้ทำการหุ้มฉนวน ทำให้อุณหภูมิที่ผิวของชุด Electrical Heater มีค่าเฉลี่ยประมาณ 250^oC

รูปแสดง  Electrical Heater ของเครื่องฉีดพลาสติก Nissei 360T

แนวคิด และขั้นตอนการดำเนินการ
โรงงานมีแนวคิดหุ้มฉนวนชุด Electrical Heater ของเครื่องฉีดพลาสติก เพื่อลดการสูญเสียความร้อนในกระบวนการผลิต โดยพิจารณาติดตั้งทดสอบกับเครื่องขนาด 360T ตัน จำนวน 1 เครื่อง ประกอบด้วยลำดับขั้นตอนการดำเนินการต่าง ๆ ดังนี้

1. ทำการตรวจวัดค่าอุณหภูมิที่ผิว Electrical Heater เครื่องฉีดพลาสติกก่อนการหุ้มฉนวน
2. วัดหาขนาดของชุด Electrical Heater (Diameter)
3. หุ้มฉนวนด้วยเซรามิกไฟเบอร์ที่มีความหนาไม่น้อยกว่า 1 นิ้ว
4. ทำการตรวจวัดค่าอุณหภูมิที่ผิวท่อเครื่องฉีดพลาสติกหลังจากการหุ้มฉนวน
5. ทำการตรวจสอบดูว่าผลกระทบของผลิตภัณฑ์หลังจากการหุ้มฉนวน และปรับค่าอุณหภูมิของเครื่องฉีดพลาสติกให้เหมาะสม

สภาพหลังปรับปรุง
การดำเนินการมาตรการหุ้มฉนวน Electrical Heater เครื่องฉีดพลาสติกเพื่อลดการสูญเสียความร้อนในกระบวนการผลิต และยังทำให้อากาศภายในโรงงานเย็นลง

รูปภาพ การติดตั้งฉนวนกับเครื่องฉีดพลาสติก Nissei 360T

วิธีการคำนวณผลการอนุรักษ์พลังงาน
จำนวนเครื่องฉีดพลาสติกที่จะทำการหุ้มฉนวน                         
=            1              เครื่อง
จำนวนชั่วโมงการทำงาน                                                                 
=             24          ชั่วโมง/วัน
=             330         วัน/ปี

อุณหภูมิที่ผิว(โดยเฉลี่ย),Ts                                                             
=             250         ^oC
ความยาวของชุด Electrical Heater,L (ช่วงที่ 1)                         
=             1.2          m
รัศมีภายนอกของสกรู(19 cm.) , R                                                
=             0.095     m
พื้นที่ผิวของชุด Electrical Heater ก่อนหุ้มฉนวน, A_s
=             44 x R x จำนวนเครื่อง x L/7
=             44 x 0.095 x 1 x 1.2/7
=             0.716     m²

ความยาวของชุด Electrical Heater,L (ช่วงที่ 2)                         
=             0.13        m
รัศมีภายนอกของสกรู(25 cm.) , R                                                
=             0.125     m
พื้นที่ผิวของชุด Electrical Heater ก่อนหุ้มฉนวน, A_s
=             44 x R x จำนวนเครื่อง x L/7
=             44 x 0.125 x 1 x 0.13/7
=             0.102     m²

อุณหภูมิอากาศภายนอก, T_air
=             35           ^oC
ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน, h_o
=             10           W/m²K
การสูญเสียปริมาณความร้อนคำนวณจากสมการ Q  
=             A_sh_o(T_s-T_air )

การใช้พลังงานก่อนปรับปรุง
ค่าการสูญเสียปริมาณความร้อนก่อนหุ้มฉนวน  Q₁
=             (0.716+0.102) x 10 x (250-35)
=             1.76        kW
การใช้พลังงานหลังปรับปรุง
ความหนาของฉนวน, t_ins
=          0.025      m

อุณหภูมิที่ผิวของ Heater  หลังหุ้มฉนวน, T_s2
=             70           ^oC
ความหนาของฉนวน, t_Ins
=             0.025     m

พื้นที่ผิวของชุด Electrical Heater ก่อนหุ้มฉนวน, A₁
=             44 x R x จำนวนเครื่อง x L/7
=             44 x (0.095+0.025) x 1 x 1.2/7
=             0.905     m²

พื้นที่ผิวของชุด Electrical Heater ก่อนหุ้มฉนวน, A₂
=             44 x R x จำนวนเครื่อง x L/7
=             44 x (0.125+0.025) x 1 x 0.13/7
=             0.123     m²

ค่าการสูญเสียปริมาณความร้อนหลังหุ้มฉนวน Q₂
=             (0.905+0.123) x 10 x (70-35)
=             0.36        kW

ผลประหยัดพลังงาน
ดังนั้นจะลดการสูญเสียความร้อนได้ (Q₁-Q₂)                              
=             1.76 – 0.36
=             1.4          kW
พลังงานไฟฟ้าที่ประหยัดได้                                                            
=            1.4 x 24 ชม./วัน x 330 วัน/ปี
=            11,088                   kWh/ปี
ค่าไฟฟ้าที่ประหยัดได้                                                                       
=            11,088 x 3.47      บาท/ปี
=            38,475.36             บาท/ปี
คิดเป็นผลประหยัดจากพลังงาน                                                     
=             0.945                     toe/ปี

ผลประหยัดพลังงานจริง
หลังจากร่วมกันพิจารณาทางโรงงานเลือกติดตั้งเพียง 1 เครื่อง เพื่อทดสอบเสถียรภาพของฉนวนคือ เครื่อง Nisei 360 T

กราฟการใช้พลังงานก่อนติดตั้งฉนวนกับเครื่อง Nissei 360T

กราฟการใช้พลังงานหลังติดตั้งฉนวนกับเครื่อง Nissei 360T

พลังงานไฟฟ้าก่อนติดตั้ง                                                                 
=             4.7                          kW/hr.
=            4.7 x 24 ชม./วัน x 330 วัน/ปี
=            37,224                   kWh/ปี
พลังงานไฟฟ้าหลังติดตั้ง                                                                 
=             2.73                       kW/hr.
=            2.73 x 24 ชม./วัน x 330 วัน/ปี
=            21,621.6               kWh/ปี

พลังงานไฟฟ้าที่ประหยัดได้                                                            
=            37,224 - 21,621.6                                                                                                                                                             
=            15,602.4               kWh/ปี
ค่าไฟฟ้าที่ประหยัดได้                                                                       
=            15,602.4 x 3.47  บาท/ปี
=            54,140.33             บาท/ปี
คิดเป็นผลประหยัดจากพลังงาน                                                     
=             1.329                     toe/ปี

มาตรการหุ้มฉนวนชุด Electrical Heater เครื่องฉีดพลาสติก

ชื่อมาตรการการอนุรักษ์พลังงาน : มาตรการหุ้มฉนวนชุด Electrical Heater เครื่องฉีดพลาสติก

ความเป็นมาและลักษณะการใช้งาน
โรงงานผลิตอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน เช่น หม้อหุงข้าว กระติกน้ำรอน กระทะไฟฟ้า พัดลม ฯ
จำเป็นต้องใช้เครื่องฉีดพลาสติกเพื่อผลิตชิ้นสวนต่างๆ  โดยเครื่องฉีดพลาสติกจะมีการสูญเสียพลังงานในสองส่วนหลักๆ คือ มอเตอร์ และฮีตเตอร์ไฟฟ้า ซึ่งฮีตเตอร์ไฟฟ้าของเครื่องฉีดพลาสติกในโรงงานจะตั้งอุณหภูมิไว้ในช่วง 190-250 ^oC


ปัญหาของอุปกรณ์/ระบบก่อนปรับปรุง
วัสดุท่อฉีดพลาสติกของเครื่องฉีดพลาสติกทั้งหมด ไม่ได้ทำการหุ้มฉนวน ทำให้อุณหภูมิที่ผิวของชุด Electrical Heater มีค่าเฉลี่ย 220^oC  ทำให้เกิดการสูญเสียพลังงาน และอุณหภูมิบริเวรพื้นที่ทำงานสูง

รูปแสดง การตรวจวัด Electrical Heater ของเครื่องเป่าพลาสติก No.5

แนวคิด และขั้นตอนการดำเนินการ
เบื้องต้นพิจารณาทดสอบติดตั้งกับเครื่องเป่าพลาสติกที่ทำงานประมาณ 15 ช.ม. คือเครื่อง No.5 โรงงาน 2 N0.10,12 และ 14 โรงงาน 1 รวมจำนวน 4 เครื่อง โดยมีขั้นตอนการดำเนินการต่าง ๆ ดังนี้

1. ทำการตรวจวัดค่าอุณหภูมิที่ผิว Electrical Heater เครื่องฉีดพลาสติกก่อนการหุ้มฉนวน
2. วัดหาขนาดของชุด Electrical Heater (Diameter)
3. หุ้มฉนวนด้วยเซรามิกไฟเบอร์ที่มีความหนาไม่น้อยกว่า 1 นิ้ว
4. ทำการตรวจวัดค่าอุณหภูมิที่ผิวท่อเครื่องฉีดพลาสติกหลังจากการหุ้มฉนวน

วิธีการคำนวณผลการอนุรักษ์พลังงาน
จำนวนเครื่องฉีดพลาสติกที่จะทำการหุ้มฉนวน                                         
=            4              เครื่อง
จำนวนชั่วโมงการทำงาน                                                                                 
=             15          ชั่วโมง/วัน
=             312         วัน/ปี
เครื่องเป่าพลาสติก No.5 450T
ความยาวของชุด Electrical Heater,L                                                            
=             1.2          m
อุณหภูมิที่ผิว(โดยเฉลี่ย),Ts                                                                             
=             220         ^oC
รัศมีภายนอก, R                                                                                                 
=             0.08        m
พื้นที่ผิวของชุด Electrical Heater ก่อนหุ้มฉนวน, A_s
=             44 x R x จำนวนเครื่อง x L/7
=             44 x 0.08 x 1 x 1.2/7
=             0.60        m²
 
เครื่องเป่าพลาสติก No.10 208T
ความยาวของชุด Electrical Heater,L                                                            
=             1.04        m
อุณหภูมิที่ผิว(โดยเฉลี่ย),Ts                                                                             
=             200         ^oC
รัศมีภายนอก, R                                                                                                 
=             0.08        m
พื้นที่ผิวของชุด Electrical Heater ก่อนหุ้มฉนวน, A_s
=             44 x R x จำนวนเครื่อง x L/7
=             44 x 0.08 x 1 x 1.04/7
=             0.52        m²
เครื่องเป่าพลาสติก No.12 200T
ความยาวของชุด Electrical Heater,L                                                            
=             0.8          m
อุณหภูมิที่ผิว(โดยเฉลี่ย),Ts                                                                             
=             200         ^oC
รัศมีภายนอก, R                                                                                                 
=             0.08        m
พื้นที่ผิวของชุด Electrical Heater ก่อนหุ้มฉนวน, A_s
=             44 x R x จำนวนเครื่อง x L/7
=             44 x 0.08 x 1 x 0.8/7
=             0.40        m²

เครื่องเป่าพลาสติก No.14 175T
ความยาวของชุด Electrical Heater,L                                                            
=             0.9          m
อุณหภูมิที่ผิว(โดยเฉลี่ย),Ts                                                                             
=             200         ^oC
รัศมีภายนอก, R                                                                                                 
=             0.07        m
พื้นที่ผิวของชุด Electrical Heater ก่อนหุ้มฉนวน, A_s
=             44 x R x จำนวนเครื่อง x L/7
=             44 x 0.07 x 1 x 0.9/7
=             0.40        m²

อุณหภูมิอากาศภายนอก, T_air
=             35           ^oC
ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน, h_o
=             10           W/m²K
การสูญเสียปริมาณความร้อนคำนวณจากสมการ Q  
=           A_sh_o(T_s-T_air )

การใช้พลังงานก่อนปรับปรุง
ค่าการสูญเสียปริมาณความร้อนก่อนหุ้มฉนวน Q₁
=    (0.6+0.53+0.4+0.4) x10 x (220-35)
=             3.57        kW
  
การใช้พลังงานหลังปรับปรุง
อุณหภูมิที่ผิวของ Heater  หลังหุ้มฉนวน, T_s2
=             45           ^oC
ความหนาของฉนวน, t_Ins
=             0.025     m
ค่าการสูญเสียปริมาณความร้อนหลังหุ้มฉนวน  Q₁
= (0.625+0.555+0.425+0.425) x 10 x (70-35)
=             0.71        kW

ผลประหยัดพลังงาน
ดังนั้นจะลดการสูญเสียความร้อนได้ (Q₁-Q₂)                                              
=             3.57 – 0.71
=             2.86        kW
พลังงานไฟฟ้าที่ประหยัดได้                                                            
=            2.86 x 15 ชม./วัน x 312 วัน/ปี
=            13,384.8               kWh/ปี
ค่าไฟฟ้าที่ประหยัดได้                                                                                       
=            13,384.8 x 4.27  บาท/ปี
=            57,153.1               บาท/ปี
คิดเป็นผลประหยัดจากพลังงาน                                                                     
=             1.141                     toe/ปี


สภาพหลังปรับปรุง
การดำเนินการมาตรการหุ้มฉนวน Electrical Heater เครื่องฉีดพลาสติกช่วยลดการสูญเสียความร้อนในกระบวนการผลิต และยังทำให้อากาศภายในโรงงานเย็นลง

ก่อนปรับปรุง                                                                     หลังปรับปรัง

รูปแสดงสภาพหลังติดตั้งฉนวนจำนวน 4 เครื่อง

ก่อนปรับปรุง                                                                     หลังปรับปรัง

กราฟแสดงการพลังงานก่อนและหลังปรับปรุง

มาตรการปรับลดความเร็วรอบมอเตอร์เครื่องฉีดพลาสติก

ชื่อมาตรการการอนุรักษ์พลังงาน : มาตรการปรับลดความเร็วรอบมอเตอร์เครื่องฉีดพลาสติก


ความเป็นมาและลักษณะการใช้งาน


ในกระบวนการทำงานของเครื่องฉีดพลาสติกแบบ Hydraulic Pump จะมีต้นกำลังหลักเป็นอินดักชั่นมอเตอร์ และ Electrical Heater ซึ่งมอเตอร์จะใช้พลังงานมากกว่าที่ประมาณ 70% ของพลังงานทั้งหมด


ปัญหาของอุปกรณ์ / ระบบก่อนปรับปรุง
เครื่องฉีดพลาสติกของFโรงงาน จะเป็นเครื่องรุ่นเก่าและทั้งหมดเป็น Hydraulic Pump ทางโรงงานยังไม่มีอุปกรณ์ Inverter เพื่อปรับลดความเร็วรอบมอเตอร์เครื่องฉีดพลาสติกทำให้มีอัตราการสิ้นเปลืองพลังงานมากในการฉีดชิ้นงาน

 รูปแสดง เครื่องฉีดขนาด 700 ตัน

  

กราฟแสดง ค่าพลังงานจากการตรวจวัดมอเตอร์ของเครื่องฉีดขนาด 700 ตัน

แนวคิดและขั้นตอนดำเนินการ
การติดตั้งตัวอุปกรณ์ Inverter เพื่อปรับลดความเร็วรอบมอเตอร์เครื่องฉีดพลาสติกสำหรับเครื่องฉีดรุ่นเก่าที่มีสัญญาณ Flow กับ Pressure ซึ่งเมื่อติดตั้งตัว Inverter แล้วเสร็จคาดว่าจะสามารถลดค่าพลังงานในส่วนของมอเตอร์เครื่องฉีดพลาสติกที่เป็นระบบ Piston Pumpได้ประมาณ 15%  และรุ่นที่เป็น Vane Pump ได้ไม่ต่ำกว่า 20%โดยที่ไม่มีผลกระทบกับกระบวนการผลิต


สภาพหลังปรับปรุง
เนื่องจากโครงการอยู่ระหว่างการประสานงาน จึงได้มีการติดตั้งทดสอบอุปกรณ์กับเครื่องฉีดพลาสติก Nissei 700T สามารถประหยัดพลังงานได้ 42.46%  เครื่อง Nissei 360T Vane Pump ประหยัดได้ประมาณ 20% และเครื่อง Nissei 360T Piston Pump ประหยัดได้ประมาณ 15%
นอกจากการลดพลังงานแล้ว สิ่งที่ได้จากการติดตั้ง Inverter คือ ค่า p.f. ที่ดีขึ้น เพราะโดยทั่วไปหลังจากติด Inverter จะทำให้ p.f. หน้าเครื่องมีค่าใกล้เคียง 1 มากที่สุด ทำให้เป็นการลดภาระการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้า

 รูปแสดง ชิ้นงานและการตรวจวัดของเครื่องฉีดขนาด 700 ตัน หลังติดตั้ง Inverter

  

กราฟแสดง ค่าพลังงานจากการตรวจวัดมอเตอร์ของเครื่องฉีดพลาสติก

จากกราฟแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างของค่าพลังงานที่ลดลง และหลังปรับปรุงไม่ส่งผลกระทบต่อการผลิต เพราะ Cycle time ยังคงเท่าเดิม

กราฟแสดง ค่าพลังงานก่อนติดตั้ง

ตัวอย่างการคำนวณผลประหยัด
พิจารณาติดตั้งที่มอเตอร์ 2 (55 kW) ซึ่งเป็นมอเตอร์ที่ทำหน้าที่เสริมกำลังจะประหยัดพลังงานได้มากกว่า และไม่ก่อให้เกิดผลกระทบต่อกระบวนการผลิต
เงินลงทุนค่าอุปกรณ์รวมการติดตั้ง 291,375.00 บาท
ค่าพลังงานที่ได้จากการบันทึกก่อนติดตั้ง 18.14 kW
ค่าพลังงานที่ได้จากการบันทึกหลังติดตั้ง 10.44 kW
คิดเป็นค่าพลังงานที่ลดลง 7.70 kW
เครื่องทำงาน 24 ชั่วโมง 330 ต่อปี
พลังงานไฟฟ้าที่ประหยัดได้ 61,014.61 kWh/ปี
เทียบเท่าตันน้ำมันดิบ 5.199 toe/ปี
อัตราค่าไฟฟ้าต่อหน่วยของโรงงาน 3.33 บาท/kWh
คิดเป็นเงินที่ประหยัดได้ 203,178.65 บาท/ปี
ระยะเวลาคืนทุน 1.43 ปี