การควบคุมปริมาณลมในเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมเป็นอย่างไร

ปริมาณลมในเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมจะถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนความเร็วมอเตอร์หรือโดยการจัดการรอบการโหลดและการถ่ายโหลดเพื่อให้ตรงกับความต้องการอากาศ ซึ่งทําได้ด้วย VSD และตัวแปลงความถี่ มอเตอร์ความเร็วคู่ หรือหน่วยความเร็วคงที่โดยใช้การควบคุมการโหลดและการถ่ายโหลดตามแรงดัน การควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยได้แทนที่ระบบรีเลย์เก่า ปรับปรุงความแม่นยําและการตอบสนอง แต่ละวิธีการเหมาะกับรูปแบบความต้องการและประโยชน์ที่แตกต่างกัน ซึ่งเราจะกล่าวถึงด้านล่างนี้

เทคโนโลยีตัวปรับความเร็วรอบมอเตอร์ (VSD)

เทคโนโลยีตัวปรับความเร็วรอบมอเตอร์ (VSD) จะจับคู่เอาต์พุตของเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมกับความต้องการจริงโดยการปรับความเร็วมอเตอร์อย่างต่อเนื่อง แทนที่จะทํางานที่ความเร็วเดียวและพึ่งพารอบการโหลดและการถ่ายโหลด VSD จะใช้การควบคุมความเร็วมอเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อรักษาความดันของระบบให้เสถียรในขณะที่ลดการสูญเสียพลังงาน

an illustration about regulation and control for the atlas copco wiki.

เทคโนโลยีตัวปรับความเร็วรอบมอเตอร์ทํางานอย่างไร

  • ระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์: เซ็นเซอร์จะตรวจสอบแรงดันของระบบแบบเรียลไทม์ ตัวควบคุมจะเปรียบเทียบความดันจริงกับค่า setpoint และกําหนดความเร็วมอเตอร์ที่ต้องการ
  • การทํางานของตัวแปลงความถี่: ตัวแปลงความถี่จะเปลี่ยนแปลงความถี่และแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมอเตอร์ไฟฟ้า ซึ่งจะเปลี่ยน RPM ของมอเตอร์ซึ่งส่งผลกระทบต่อความเร็วขององค์ประกอบและการส่งอากาศ
  • การปรับความเร็วอย่างต่อเนื่อง: เนื่องจากความเร็วจะเปลี่ยนแปลงอย่างราบรื่นแทนที่จะเป็นขั้นๆ VSD จึงสามารถรักษาความเสถียรของแรงดันที่แคบได้ ซึ่งมักจะอยู่ที่ประมาณ ±0.1 บาร์เมื่อมีขนาดและปรับแต่งอย่างถูกต้อง
  • ประสิทธิภาพโหลดบางส่วน: เมื่อความต้องการใช้ลมลดลง ตัวควบคุมจะลดความเร็วรอบของเครื่องลง และการใช้พลังงานก็จะลดลงตามไปด้วย เพราะเครื่องอัดลมจะผลิตลมเท่าที่ระบบต้องการใช้จริงเท่านั้น
  • การสตาร์ทแบบนุ่มนวล: ตัวแปลงความถี่จะค่อยๆ ค่อยๆ เร่งความเร็วรอบขึ้นอย่างช้าๆ ซึ่งช่วยลดกระแสไฟฟ้ากระชากขณะสตาร์ทพร้อมทั้งช่วยจำกัดแรงเครียดสะสมทางไฟฟ้าและทางกลในระหว่างการเริ่มเดินเครื่อง

การควบคุมแรงดันตัวปรับความเร็วรอบมอเตอร์ในเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลม

ประโยชน์และการใช้งาน VSD

ประโยชน์จากความเร็ว VSD จะเกิดขึ้นเมื่อความต้องการอากาศอัดผันผวนตลอดทั้งวัน ด้วยการปรับ RPM อย่างต่อเนื่อง เครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมจะควบคุมความเร็วโดยไม่ต้องมีรอบการโหลดและการถ่ายโหลดบ่อยครั้ง ซึ่งช่วยปรับปรุงทั้งประสิทธิภาพและความเสถียร

  • การประหยัดพลังงาน: โดยทั่วไป 30 ถึง 60% เมื่อเทียบกับการทํางานที่ความเร็วคงที่ในไซต์งานที่มีความต้องการที่แปรผัน โดยการประหยัดนั้นเกิดจากการใช้พลังงานที่ลดลงที่โหลดบางส่วน
  • การควบคุมความดันที่สม่ำเสมอ: ช่วงความดันที่แคบขึ้นรองรับกระบวนการที่เสถียรและสามารถลดความจําเป็นในการทํางานที่จุดตั้งค่าสูงโดยไม่จําเป็น
  • การบํารุงรักษาที่ลดลง: การสตาร์ทที่น้อยลงและการทํางานที่ราบรื่นยิ่งขึ้นช่วยลดการสึกหรอของส่วนประกอบและวาล์ว
  • การสตาร์ทแบบนุ่มนวล: กระแสไฟกระชากที่ต่ำลงและการเร่งความเร็วที่นุ่มนวลขึ้นช่วยลดความเครียดต่อแหล่งจ่ายไฟและระบบขับเคลื่อน

เมื่อใดที่ควรใช้เทคโนโลยี VSD

เทคโนโลยี VSD เป็นตัวเลือกที่ชาญฉลาดเมื่อความต้องการอากาศอัดเปลี่ยนแปลงไปในระหว่างวัน เหมาะสําหรับไซต์งานที่มีการผลิตผันผวน การปฏิบัติงานแบบหลายกะที่มีช่วงสูงสุดและช่วงต่ำที่ชัดเจน และโรงงานที่เครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมความเร็วคงที่มีขนาดใหญ่เกินไปและใช้เวลาทํางานนานหลายชั่วโมงที่โหลดบางส่วน

ผลตอบแทนจากการลงทุนจะขึ้นอยู่กับราคาไฟฟ้า ชั่วโมงการทํางาน และความต้องการของคุณที่แตกต่างกันไป แต่การติดตั้งจํานวนมากจะได้รับผลตอบแทนภายในไม่กี่เดือนถึงไม่กี่ปี กุญแจสําคัญคือการจับคู่วิธีการควบคุมกับโปรไฟล์ความต้องการจริงของคุณ เพื่อให้คุณได้รับแรงดันที่เสถียรและการประหยัดพลังงานที่ดีที่สุดเท่าที่เป็นไปได้

 

กราฟิกของเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมที่มีเทคโนโลยี vsd ควบคุมความเร็วและพลังงาน

ระบบเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมแบบ Dual speed

ระบบเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมแบบ Dual speed เป็นตัวเลือกกลางระหว่างการควบคุมความเร็วคงที่และ VSD โดยจะทํางานที่ความเร็วมอเตอร์สองระดับ: ความเร็วเต็มที่สําหรับเอาท์พุทเต็มที่ จากนั้นจะลดความเร็วลงในระหว่างการถ่ายโหลด

ผลกระทบต่อประสิทธิภาพ

การทํางานที่ความเร็วต่ำสุดในระหว่างการถ่ายโหลดจะช่วยลดการใช้พลังงาน ความเร็วคู่จะช่วยลดการสูญเสียชั่วคราวด้วยความเร็วมอเตอร์ขั้นต่ำเมื่อถ่ายโหลด และสามารถสตาร์ท (เร็วขึ้น) กับระบบที่มีแรงดัน

 

พลังงานคิดเป็นประมาณ 80% ของต้นทุนในการเป็นเจ้าของและใช้งานเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลม นั่นหมายความว่าการประหยัดพลังงาน 20% ที่ GA FLX สามารถให้ได้จะช่วยลดต้นทุนการดําเนินงานและบรรลุเป้าหมายด้านความยั่งยืนของคุณได้

แอปพลิเคชัน

ความเร็วแบบ Dual ทํางานได้ดีที่สุดเมื่อการเปลี่ยนแปลงของความต้องการอยู่ในระดับปานกลางและคาดการณ์ได้ เช่น:

  • ไซต์งานหลายกะที่มีจุดสูงสุดและจุดต่ำสุดที่ชัดเจน
  • โรงงานที่มีรอบการผลิตซ้ำๆ
  • การดําเนินงานที่ตระหนักถึงต้นทุนที่ต้องการอัปเกรดประสิทธิภาพโดยไม่ต้องใช้ VSD เต็มรูปแบบ

GA FLX ของ Atlas Copco เป็นตัวอย่างหนึ่งของแนวทางความเร็วสองระดับนี้

ความเร็วคงที่พร้อมระบบควบคุมโหลด

เครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมความเร็วคงที่จะทํางานที่ความเร็วมอเตอร์คงที่ ดังนั้นการควบคุมปริมาณลมจะมาจากระบบควบคุมประเภท การควบคุมโหลดและการถ่ายโหลดที่พบบ่อยที่สุด แทนที่จะเปลี่ยนความเร็วมอเตอร์ เครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมจะควบคุมปริมาณลมของอากาศโดยการเปิดหรือปิดช่องทางเข้าของเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลม

การทํางานของการควบคุมการโหลดและการถ่ายโหลด

  • การควบคุมวาล์วขาเข้า: วิธีการทั่วไปที่ใช้เพื่อควบคุมปริมาณลมเอาท์พุทของเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมโดยการเปิดหรือปิดวาล์วขาเข้า
  • การหมุนเวียนระหว่างโหลดและบรรทุก: ที่ค่าเซ็ตพอยต์แรงดันสูง เครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมจะบรรทุก และเมื่อแรงดันลดลงถึงค่า setpoint ต่ำ จะมีการโหลดอีกครั้ง
  • การทํางานของแถบแรงดัน: ความแตกต่างระหว่างจุดตั้งค่าการถ่ายโหลดและจุดตั้งค่าโหลดเรียกว่าแถบแรงดัน ซึ่งบ่งชี้ว่าแรงดันสามารถผันผวนจากการตั้งค่าแรงดันที่ต้องการได้มากน้อยเพียงใด

การใช้งานที่เหมาะสม

ระบบโหลดและถ่ายโหลดความเร็วคงที่ทํางานได้ดีที่สุดเมื่อความต้องการคงที่และสูง ดังนั้นเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมจะยังคงโหลดอยู่ตลอดเวลา เช่น การทํางาน 24/7

โปรไฟล์ต้นทุนและการบํารุงรักษา

เมื่อเปรียบเทียบกับโซลูชันการควบคุมความเร็วขั้นสูง ระบบความเร็วคงที่มักหมายถึงการลงทุนเริ่มต้นที่ต่ำกว่า แต่มักจะใช้พลังงานมากกว่าเมื่อเทียบกับเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลม VSD

เครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมที่มีความเร็วคงที่จะมีกระแสสตาร์ทสูงกว่า และจะมีรอบการโหลด/การถ่ายโหลด/การสตาร์ท/การหยุดมากกว่า ซึ่งอาจส่งผลเสียต่อการสึกหรอของส่วนประกอบและวาล์วบางอย่าง

การควบคุมเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมความเร็วคงที่เทียบกับแบบ Dual speed

เมื่อความต้องการอากาศเพิ่มขึ้นและลดลงในระหว่างวัน วิธีการควบคุมจะสร้างความแตกต่างอย่างแท้จริง การควบคุมความเร็วคงที่ทํางานที่ความเร็วคงที่หนึ่ง ดังนั้นจึงตอบสนองโดยการโหลดและการถ่ายโหลดเป็นหลัก  

การควบคุมความเร็วแบบ Dual speed เพิ่มขั้นตอนความเร็วต่ำ ทําให้เครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมทํางานที่ความเร็วสูงหรือต่ำก่อนที่จะต้องถ่ายโหลด ซึ่งสามารถลดการสูญเสียพลังงานในช่วงโหลดบางส่วน

 

การควบคุมความเร็วคงที่

  • หนึ่งความเร็ว
  • ใช้รอบโหลด/ถ่ายโหลด
  • เหมาะสําหรับความต้องการที่คงที่
  • กําลังในการคายประจุสูง
  • ปล่อยแรงดันภายในออกจนหมดระหว่างรอบการถ่ายโหลด

 

 

การควบคุมความเร็วคู่

  • สองความเร็ว: สูงและต่ำ
  • ใช้รอบโหลด/ถ่ายโหลด
  • เหมาะสําหรับการเปลี่ยนแปลงความต้องการปานกลาง
  • ลดกําลังในการคายประจุลง
  • ความดันภายในไม่ถูกปล่อยออกจนหมดระหว่างรอบการถ่ายโหลดเพื่อลดการสูญเสียชั่วคราว

ลดต้นทุนด้านพลังงานอากาศอัดของคุณ

เทคโนโลยีการควบคุมความเร็วสามารถช่วยประหยัดพลังงานได้อย่างมาก ผู้เชี่ยวชาญด้านอากาศอัดของเราสามารถประเมินการใช้งาน อธิบายศักยภาพในการประหยัดที่แท้จริง และแนะนําโซลูชันที่เหมาะสมที่สุด ตั้งแต่ VSD ไปจนถึงระบบความเร็วคู่

วิธีควบคุมความเร็วที่ประหยัดพลังงานที่สุดคือวิธีใด

ในระบบอากาศอัดในโลกจริงส่วนใหญ่ VSD ที่มีตัวแปลงความถี่เป็นวิธีการควบคุมความเร็วที่ประหยัดพลังงานที่สุด เนื่องจากจะจับคู่ความเร็วรอบมอเตอร์กับความต้องการอย่างต่อเนื่องและหลีกเลี่ยงการทํางานที่ไม่มีโหลดเป็นเวลานาน อย่างไรก็ตาม หากความต้องการของคุณคงที่มากและเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมยังคงโหลดอยู่เกือบตลอดเวลา เครื่องที่มีความเร็วคงที่ก็สามารถมีประสิทธิภาพได้เช่นกัน เพียงเพราะไม่สิ้นเปลืองรอบพลังงาน

เมื่อใดที่ควรเลือก VSD เหนือการควบคุมความเร็วแบบ Dual speed

เลือก VSD เมื่อระบบควบคุมความเร็วของคุณจําเป็นต้องตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของความต้องการบ่อยครั้งหรือไม่สามารถคาดการณ์ได้ หรือเมื่อความเสถียรของแรงดันมีความสําคัญ VSD สามารถรักษาแรงดันให้แน่นขึ้นและหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลง ระบบแบบ Dual speed เป็นตัวเลือกที่ดีเมื่อความต้องการแตกต่างกันในช่วงเวลาสูงและต่ำอย่างชัดเจน และคุณต้องการการปรับปรุงประสิทธิภาพต้นทุนที่ต่ำกว่า VSD เต็มรูปแบบ

การควบคุมความเร็วสามารถประหยัดพลังงานได้เท่าใด?

การประหยัดขึ้นอยู่กับความต้องการ การตั้งค่าแรงดัน และชั่วโมงการทํางาน ตามกฎทั่วไป VSD สามารถลดการใช้พลังงานได้อย่างมากที่โหลดบางส่วน ซึ่งมักจะช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายได้อย่างมากในไซต์งานที่มีความต้องการที่แปรผัน ในขณะที่ Dual speed สามารถให้ได้ถึงประมาณ 20% เมื่อเทียบกับความเร็วคงที่ในสภาวะที่เหมาะสม ผลประโยชน์ที่มากที่สุดมักมาจากการปรับปรุงการควบคุมความเร็วในช่วงเวลาที่มีความต้องการต่ำถึงปานกลางเป็นเวลานาน

ฉันสามารถปรับปรุงการควบคุมความเร็วให้กับเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมที่มีอยู่ได้หรือไม่

บางครั้งใช่ แต่ขึ้นอยู่กับการออกแบบเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลม ประเภทมอเตอร์ ตัวควบคุม และระบบโดยรวม การปรับปรุงการควบคุมความเร็วมอเตอร์อาจเกี่ยวข้องกับการเพิ่มตัวแปลงความถี่ การอัปเกรดเซ็นเซอร์และตัวควบคุม และการยืนยันว่ามอเตอร์และระบบระบายความร้อนสามารถทํางานได้อย่างปลอดภัยในช่วงความเร็วต่างๆ ในหลายกรณี การอัปเกรดการควบคุมเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมหรือการปรับปรุงระบบอากาศอัดอาจเป็นขั้นตอนแรกที่คุ้มค่ากว่าการปรับปรุงใหม่ทั้งหมด

การควบคุมความเร็วส่งผลต่ออายุการใช้งานของเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมอย่างไร

เมื่อเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมควบคุมความเร็วได้อย่างราบรื่น จะสามารถลดการสึกหรอที่เกี่ยวข้องกับการสตาร์ทบ่อยครั้ง การเปลี่ยนแปลงโหลดแบบฉับพลัน และการแกว่งของแรงดัน การสตาร์ทแบบนุ่มนวล VSD ช่วยลดความเครียดทางไฟฟ้าขณะสตาร์ท และการทํางานที่เสถียรยิ่งขึ้นสามารถอ่อนโยนต่อส่วนประกอบได้มากขึ้น กุญแจสําคัญคือการกําหนดขนาดและการตั้งค่าที่ถูกต้อง: ระบบที่เลือกหรือปรับแต่งไม่ดีอาจทําให้เกิดการหมุนเวียนที่ไม่จําเป็นหรือการควบคุมที่ไม่เสถียร ซึ่งอาจชดเชยประโยชน์ตลอดอายุการใช้งานได้

บทความที่เกี่ยวข้อง

an illustration about regulation and control for the atlas copco wiki.

ระบบควบคุม : Central Control

26 เมษายน, 2022

เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีต่างๆที่เราสามารถปฏิบัติต่อระบบอัดอากาศและเครื่องมือต่างๆที่ใช้ในกระบวนการเหล่านี้ ตรงนี้เราจะพูดถึงการควบคุมและการตรวจสอบเครื่องอัดอากาศ

an illustration about regulation and control for the atlas copco wiki.

ระบบควบคุม : การตรวจสอบข้อมูล

23 กุมภาพันธ์, 2022

เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีต่างๆที่เราสามารถปฏิบัติต่อระบบอัดอากาศและเครื่องมือต่างๆที่ใช้ในกระบวนการเหล่านี้ ตรงนี้เราจะพูดถึงการควบคุมและการตรวจสอบเครื่องอัดอากาศ