มารู้จักประเภทปั๊มลม และวิธีเลือกใช้ปั๊มลมให้เหมาะสมกับงาน ตอนที่ 2

การคำนวณปริมาณลมอัดที่ใช้ในโรงงาน เพื่อเลือกซื้อ เครื่องปั๊มลม เครื่องทำลมแห้ง ชุดกรองลม และถังพักลม ให้ถูกต้องตามขนาดที่ต้องใช้งานจริง

โดย วิรัช เดชาสิริสิงห์
ผู้เชี่ยวชาญด้านระบบโรงงานอัตโนมัติ และการลดต้นทุนในโรงงานและขบวนการผลิต
wirach.ton@gmail.com

ในโรงงานอุตสาหกรรมทุกประเภท หรือโรงพิมพ์และบรรจุภัณฑ์ โดยทั่วไป ถ้าเราจะเลือกซื้อเครื่องปั๊มลม (Air Compressor) เครื่องทำลมแห้ง (Air Dryer) ชุดกรองลม (Main Line Air Filter) และถังพักลม (Air Storage Tank) เราต้องรู้ปริมาณลมที่ต้องใช้จริงสำหรับเครื่องจักรและอุปกรณ์ก่อน เราถึงเลือกขนาดได้ถูกต้อง เพราะถ้าเราเลือกซื้อมาผิดขนาด อาจจะเลือกซื้อมาเล็กไปหรือใหญ่ไป ก็มีผลเสียทั้งสิ้น

วิธีการเลือกซื้อเครื่องปั๊มลมให้เหมาะสมกับความต้องการที่ใช้จริง

ถ้าเราเลือกซื้อขนาดของเครื่องปั๊มลมมาเล็กไป ก็จะทำให้ปั๊มลมผลิตลมอัดออกมาไม่พอใช้สำหรับอุปกรณ์ต่างๆที่ต้องใช้ลมอัดในเครื่องจักร การทำงานของเครื่องจักรอาจทำงานผิดพลาดหรือทำงานไม่ได้เลย ซึ่งในปัจจุบันนี้เครื่องจักรรุ่นใหม่ๆจะมีชุดเซ็นเซอร์ทำหน้าที่วัดแรงดันและปริมาณลมที่เข้าเครื่องจักรว่าพอเพียงหรือไม่ ถ้ามีมาไม่พอ (ภาษาพูดที่เข้าใจกันโดยทั่วไป เรียกว่าลมตก) ก็จะทำให้สตาร์ทหรือเดินเครื่องไม่ได้เลย ถ้าเป็นเครื่องรุ่นเก่าที่ไม่มีชุดเซ็นเซอร์ ทางช่างคุมเครื่องจะทราบทันทีว่าลมตกหรือลมไม่พอ โดยดูจากเกจวัดแรงดันลม (Air Pressure Gauge) บริเวณเมนลมเข้าเครื่องจักร ถ้าเป็นกรณีนี้ต้องซื้อปั๊มลมมาเพิ่ม เพื่อที่จะได้ลมเพียงพอสำหรับการใช้งาน

ถ้าเราเลือกซื้อขนาดเครื่องปั๊มลมมาใหญ่เกินไปมาก ในกรณีนี้การทำงานของเครื่องจักรและอุปกรณ์ที่ต้องใช้ลมอัดจะไม่มีปัญหาในการทำงานหรือการเดินเครื่อง แต่จะมีปัญหาในการต้องจ่ายเงินเป็นค่าซื้อเครื่องปั๊มลม ค่าไฟฟ้าแต่ละเดือน และค่าอะไหล่ รวมถึงการบำรุงรักษามากขึ้นนั่นเอง

วิธีการเลือกขนาดเครื่องปั๊มลมให้ถูกต้องและเหมาะสมกับความต้องการที่ใช้จริง ก่อนอื่นเราต้องรู้ปริมาณลมที่ต้องใช้จริงของเครื่องจักรและอุปกรณ์ก่อนว่ามีปริมาณรวมทั้งหมดเท่าไร แรงดันสูงสุดกี่บาร์ (Bar) ก่อน

ตัวอย่าง: โรงพิมพ์แห่งหนึ่ง มีเครื่องจักรหลายประเภท และหลายขนาด แต่ละเครื่องมีความต้องการลมอัดดังนี้ :

เครื่องพิมพ์ออฟเซ็ท 4 สี มีความต้องการใช้ลมอัด 0.9 ลูกบาศก์เมตรต่อนาที ที่แรงดันลม 5 บาร์
เครื่องตัดกระดาษ มีความต้องการใช้ลมอัด 0.3 ลูกบาศก์เมตรต่อนาที ที่แรงดัน 4 บาร์
แท่นปั๊มทองเค มีความต้องการใช้ลมอัด 0.4 ลูกบาศก์เมตรต่อนาที ที่แรงดัน 5 บาร์
เครื่องพับกระดาษ มีความต้องการใช้ลมอัด 0.8 ลูกบาศก์เมตรต่อนาที ที่แรงดัน 4 บาร์
เครื่องเก็บเล่ม เย็บเล่ม มีความต้องการใช้ลมอัด 0.9 ลูกบาศก์เมตรต่อนาที ที่แรงดัน 5 บาร์
เครื่องเก็บยกไสกาว มีความต้องการใช้ลมอัด 0.7 ลูกบาศก์เมตรต่อนาที ที่แรงดัน 4 บาร์
เครื่องปั๊มไดคัทแบบออโต มีความต้องการใช้ลมอัด 0.5 ลูกบาศก์เมตรต่อนาที ที่แรงดัน 5 บาร์
เครื่องตัดสามด้าน มีความต้องการใช้ลมอัด 0.3 ลูกบาศก์เมตรต่อนาที ที่แรงดัน 4 บาร์

รวมปริมาณลมที่ใช้ทั้งหมดของทุกเครื่องจักร = 4.8 ลูกบาศก์เมตรต่อนาที แรงดันสูงสุด 5 บาร์ ในการเลือกซื้อจริงเราต้องเผื่อขนาดของเครื่องอัดลมให้มีอัตราการผลิตลมมากกว่าปริมาณที่ใช้งานจริง 30 %

ตัวอย่าง : แคตตาล็อกเครื่องปั๊มลม

ตามแคตตาล็อกของเครื่องปั๊มลม เราจะเลือกใช้ รุ่น B150-DS150-37 มีอัตราการผลิตลม 6.4 ลูกบาศก์เมตรต่อนาที (เป็นขนาดที่ใกล้เคียงกับค่าที่คำนวณได้) ที่แรงดัน 7 บาร์ กำลังมอเตอร์ 37 kw.

สำหรับเหตุผลที่ต้องเผื่อขนาดเครื่องปั๊มลมให้มีกำลังการผลิตลมมากกว่าการใช้งานจริง 30 % มีดังนี้

1.10 % แรกที่เผื่อคือไว้สำหรับ ชดเชยการใช้งานฉุกเฉิน การใช้ลมเป่าในการทำความสะอาดเครื่องจักรและอุปกรณ์ งานซ่อมบำรุง และชดเชยการรั่วของระบบลม
2.20% ไว้สำหรับสำรองไว้ในกรณีมีการเพิ่มเครื่องจักรเข้ามาในขบวนการผลิตในอนาคต และในโรงงาน โรงพิมพ์ต่างๆโดยทั่วไป จะมีเครื่องปั๊มลม 2 ชุดเสมอ ไว้ใช้งานสลับกัน ถ้ามีเครื่องหนึ่งเครื่องใดต้องมีการบำรุงรักษาหรือซ่อม โรงงานหรือโรงพิมพ์ก็จะมีลมอัดใช้อยู่ตลอดเวลา

วิธีการเลือกซื้อเครื่องทำลมแห้งให้เหมาะสมกับความต้องการใช้งานจริง

สำหรับเครื่องทำลมแห้ง (Air Dryer) หน้าที่คือเครื่องลดปริมาณน้ำและความชื้นที่ปนมากับลมอัด เพื่อให้ได้ลมที่สะอาดปราศจากความชื้น เพื่อส่งลมที่ดีไปใช้งานที่เครื่องจักรและอุปกรณ์ต่างๆต่อไป

หลักการทำงานและประโยชน์ของเครื่องทำลมแห้ง ซึ่งโดยปกติลมที่ถูกผลิตโดยเครื่องปั๊มลมจะมีน้ำและความชื้นปนมาด้วย เมื่อต้องการนำลมอัดไปใช้งาน เครื่องจักรและอุปกรณ์ไม่ต้องการน้ำ ละอองน้ำและความชื้นที่ปนมากับลมอัดเลย เครื่องทำลมแห้งจึงเป็นอุปกรณ์หลักในการนำน้ำและความชื้นออกมาจากลมอัด ซึ่งเครื่องทำลมแห้งนี้อาศัยหลักการควบแน่นด้วยน้ำยาทำความเย็นแล้วระบายน้ำออกมา ทำให้ลมอัดที่ได้มีความแห้งและบริสุทธิ์

ในการเลือกซื้อเครื่องทำลมแห้ง ต้องให้มีขนาดที่เหมาะสมกับอัตราการผลิตและใช้ลมของแต่ละโรงงาน ซึ่งต้องมีการคำนวณเช่นดียวกับเครื่องปั๊มลม เพราะถ้าเลือกซื้อมาผิดขนาด จะเกิดผลเสียต่อการใช้ลมและค่าใช้จ่ายเช่นเดียวกัน

สมมติว่าเราซื้อเครื่องทำลมแห้งมีขนาดเล็กไป การทำงานของเครื่องจะทำงาน 100 เปอร์เซ็นต์ โดยแทบจะไม่มีเวลาพักเครื่องเลยในขณะทำงาน เพราะต้องลดอุณหภูมิลมลง เพื่อแยกน้ำออกจากลม และจะทำงานเกินขีดความสามารถของเครื่องเอง ลมที่ได้ออกมาจะมีน้ำและความชื้นปนออกมาด้วย จะเกิดผลเสียต่อเครื่องจักรและอุปกรณ์ที่ใช้ลมอัด และอายุการใช้งานของเครื่องทำลมแห้งจะสั้น เพราะทำงานตลอดเวลาไม่มีเวลาหยุดพัก การแก้ไขก็โดยการซื้อเครื่องทำลมแห้งเพิ่มที่มีขนาดเท่าเดิม เวลาใช้งานก็เปิดเดินเครื่อง 2 เครื่องพร้อมกัน (ต้องคำนวณดูว่า วิธีนี้ขนาดของเครื่องจะพอเพียงไหม และมีค่าใช้จ่ายเป็นอย่างไร) หรือมีอีกวิธีก็คือซื้อเครื่องทำลมแห้งใหม่ให้มีขนาดใหญ่กว่าเดิม สามารถเปิดทำงานเครื่องเดียวได้ เครื่องเดิมก็เก็บสำรองไว้เปิดตอนฉุกเฉิน หรือในอนาคตถ้าโรงงานมีการซื้อเครื่องจักรมาเพิ่มเติม ก็ซื้อเครื่องเล็กมาเพิ่มให้ทำงานคู่กันไป โดยทางโรงงานจะมีชุดสำรอง(Stand by unit) ไว้ 1 ชุดตลอดเวลา

ในกรณีที่เราเลือกซื้อเครื่องทำลมแห้งมีขนาดใหญ่เกินไปนิดหน่อย ก็ไม่ค่อยที่จะมีผลเสียมาก จะมีตรงที่ต้องจ่ายค่าเครื่องเพิ่มมากขึ้น และจ่ายค่าใช้ไฟฟ้ามากขึ้นในทุกๆเดือน แต่ถ้าเครื่องมีขนาดใหญ่มากเกินไป ราคาเครื่องก็จะสูงและต้องจ่ายค่าไฟฟ้ามากในแต่ละเดือน ซึ่งในกรณีนี้ลมอัดที่ได้จะมีคุณภาพดีมาก

วิธีการเลือกซื้อเครื่องทำลมแห้ง เราต้องดูขนาดของเครื่องปั๊มลมก่อน เราได้ขนาดของเครื่องปั๊มลมแล้วคือ 6.4 ลูกบาศก์เมตรต่อนาที เราใช้วิธีง่ายๆคือให้ขนาดเครื่องทำลมแห้งใหญ่กว่าเครื่องปั๊มลม 20 % ซึ่งหาขนาดเครื่องทำลมแห้งได้ดังนี้

ในที่นี้ เราอย่าตกใจว่าขนาดเครื่องทำลมแห้งใหญ่ขนาดนี้จะกินไฟมากไหม บอกได้เลยว่าเครื่องขนาดนี้จะใช้กำลังขับประมาณ 1 kw.เท่านั้น ซึ่งเมื่อเทียบกับขนาดของเครื่องปั๊มลม 6.4 ลูกบาศก์เมตรต่อนาที จะใช้กำลังขับประมาณ 37 kw.

สำหรับเหตุผลที่ต้องเผื่อขนาดเครื่องทำลมแห้งให้มีขนาดที่ใหญ่กว่าเครื่องปั๊มลม 20% มีเหตุผลตามนี้ :

การทำงานของเครื่องทำลมแห้งจะทำงานคล้ายๆเครื่องปรับอากาศ ลมที่ผ่านออกมาจากเครื่องปั๊มลม อาจมีอุณหภูมิสูงถึง 65 องศาเซลเซียส ซึ่งลมจะผ่านเข้าเครื่องทำลมแห้ง จะผ่านเข้ามาตลอดเวลา ถ้าขนาดของเครื่องเท่ากัน อาจทำให้เครื่องทำงานโดยไม่มีช่วงพักเพื่อลดอุณหภูมิลมลง อาจทำให้เครื่องทำลมแห้งชำรุดเร็วกว่าปกติ
ลมที่ออกจากเครื่องทำลมแห้ง ควรจะมีอุณหภูมิที่ 2-10 องศาเซลเซียส ถ้าเครื่องทำลมแห้งทำงานเต็มกำลังแล้วอุณหภูมิลมยังสูงกว่าค่าที่รับได้นี้ จะทำให้ลมอัดที่ถูกส่งไปใช้งานในเครื่องจักร จะมีความชื้นสูง อาจทำให้อุปกรณ์ที่ใช้ลมอัดชำรุดเร็วหรือทำงานไม่เต็มประสิทธิภาพเป็นต้น

วิธีการเลือกซื้อชุดกรองลม

สำหรับชุดกรองลม (Main Line Air Filter) จะมีหน้าที่คือ ดักจับฝุ่นละอองและความชื้นที่มากับลมอัดที่ผ่านเข้ามาในชุดกรองลม เมื่อลมไหลผ่านไส้กรองออกมาแล้ว ก็จะเป็นลมที่สะอาดแต่ยังมีความชื้นอยู่ เพราะหน้าที่หลักของชุดกรองลมคือดักจับฝุ่นละออง อาจจะช่วยดักจับน้ำและความชื้นบ้างแต่ไม่มาก ซึ่งชุดไส้กรองของชุดกรองลม จะมีความละเอียดที่หลากหลายให้เลือกใช้ ตั้งแต่ 0.01 -5 ไมครอน ซึ่งตัวไส้กรองนี้มาจากทำจากโลหะซินเตอร์ กระดาษไวร์โคลท (Wire Cloth) ไหมเทียม หรือฝ้ายคล้ายรวงผึ้ง ซึ่งความละเอียดของไส้กรองนี้จะแตกต่างกันออกไปขึ้นอยู่กับ ฝุ่นละอองและความชื้นที่ปนมากับลมอัด

วิธีเลือกขนาดของชุดกรองลม จะดูที่ค่าสองชนิดคือค่าความละเอียดของไส้กรองและค่าอัตราของลมอัดที่ไหลผ่านไส้กรอง ซึ่งโดยปกติในห้องเครื่องปั๊มลมจะติดตั้งชุดกรองลม อย่างน้อย 2 ชุด ชุดไส้กรองหยาบ 3-5 ไมครอน จะติดตั้งที่ท่อลม ที่ออกมาจากเครื่องปั๊มลม ส่วนชุดไส้กรองลมละเอียด 0.01-0.2 ไมครอน จะติดตั้งที่ท่อลมก่อนที่จะจ่ายลมอัดเข้าไปที่เครื่องจักรและอุปกรณ์ใช้ลมอัด

สำหรับการเลือกขนาดของชุดกรองลมที่ดูค่าอัตราของลมอัดที่ไหลผ่าน ให้เลือกขนาดที่มีอัตราลมอัดไหลผ่านมากกว่าอัตราการผลิตลมอัดของเครื่องปั๊มลม 50-80 % ซึ่งจะหาขนาดของชุดกรองลมได้ดังนี้ (ในที่นี้จะคิดที่ 80 % และขนาดของเครื่องปั๊มลม 6.4 ลูกบาศก์เมตรต่อนาที)

เราจะเอาค่าที่ได้นี้คือ 11.52 ลูกบาศก์เมตรต่อนาที ไปเลือกขนาดของชุดกรองลมโดยเทียบจากแคตตาล็อกของชุดกรองลมต่อไป

เหตุผลที่ต้องเลือกขนาดชุดกรองลม ให้มีขนาดที่อัตราของลมอัดที่ไหลผ่านมากกว่าอัตราของเครื่องปั๊มลมผลิตได้ ก็เพราะว่า ลมที่ออกมาจากเครื่องปั๊มลมและในระบบเป็นลมที่ไม่สะอาด เมื่อลมผ่านชุดกรองลมอยู่ตลอดเวลาชุดไส้กรองจะจับสิ่งแปลกปลอม ฝุ่นละอองและอื่นๆไว้ จะทำให้ประสิทธิภาพของไส้กรองลดลงตลอดเวลา เมื่อถึงจุดหนึ่งไส้กรองจะสกปรกถูกอุดตัน ลมจะไหลผ่านไม่ได้เต็มที่ อาจมีการทำความสะอาดหรือต้องเปลี่ยนไส้กรองใหม่ทันที ถ้าเราไม่เผื่อขนาดไว้ เราก็ต้องทำความสะอาดหรือต้องเปลี่ยนชุดไส้กรองบ่อยๆ และขนาดของข้อต่อท่อลมด้านเข้าและออกของชุดกรองลมก็เป็นตัวบอกขนาดการไหลผ่านของลมอัดด้วย

วิธีการเลือกซื้อชุดถังพักลมอัด

ชุดถังพักลม (Air Storage Tank) มีหน้าที่กักเก็บลมที่ถูกผลิตออกมาจากเครื่องปั๊มลม และถูกปล่อยออกไปใช้งานอย่างต่อเนื่องตลอดเวลา อาจจะอยู่ในแนวตั้งหรือแนวนอนก็ได้ ซึ่งจุดประสงค์หลักที่ระบบลมอัดจำเป็นต้องมีชุดถังพักลมคือ

กักเก็บลมอัดที่เครื่องปั๊มลมผลิตออกมา ช่วยให้เครื่องปั๊มลมมีเวลาหยุดพักเครื่องในเวลาสั้นๆได้
รักษาปริมาณลมอัดให้เพียงพอต่อการใช้งานอย่างต่อเนื่อง
จ่ายลมอัดออกไปใช้งานด้วยความดันคงที่สม่ำเสมอตลอดเวลา
ช่วยระบายความร้อนของลมอัด เพราะถังมีพื้นที่ระบายความร้อนอยู่รอบตัว
สามารถแยกไอน้ำที่ติดปนมากับลมอัดได้บางส่วน

วิธีเลือกขนาดของถังพักลมอัด มีวิธีเลือกอย่างง่ายๆตามนี้ คือ ขนาดของถังพักลมอัดจะมีขนาดความจุประมาณ 8 เท่าของอัตราลมอัดที่เครื่องปั๊มลมผลิตได้ใน 1 วินาที และเผื่อขนาดไว้อีก 30 % ไว้สำหรับขยายการผลิตในอนาคต

อธิบาย : ตามที่ได้ขนาดเครื่องปั๊มลมมาคือ 6.4 ลูกบาศก์เมตรต่อนาที ถ้าเราคิดเป็นลิตรต่อวินาที ที่ 8 เท่า จะได้ดังนี้

ขนาดถังพักลมอัดที่ได้คือขนาด 853 ลิตร และต้องเผื่อขนาดอีก 30 % เราจะได้ขนาดถังพักลมอัดตามนี้

ถ้าเราจะสั่งซื้อหรือสั่งทำถังพักลมอัด เราจะสั่งเป็นขนาดความจุที่ 1200 ลิตร หรือ 1500 ลิตรก็ได้ เพราะราคาของถังพักลมเมื่อขนาดต่างกันไม่มาก ราคาก็จะไม่แตกต่างกันมากเช่นเดียวกัน