4 แนวทางในการเพิ่มประสิทธิภาพระบบสูญญากาศ ลดการใช้พลังงาน

จากสถานการณ์ราคาพลังงานที่พุ่งสูง ทำให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานเป็นสิ่งที่มีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยพิจารณาองค์ประกอบต่างๆ ภายในกระบวนการผลิตที่มีอยู่ ในบทความนี้จะกล่าวถึงโอกาสเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานสำหรับระบบสุญญากาศ (Vacuum system) บริษัท SMC ได้สรุปแนวทางง่ายๆ สำหรับลดการใช้พลังงาน เพิ่มประสิทธิภาพในระบบสูญญากาศ ด้วยประสบการณ์และความชำนาญในระบบสูญญากาศมาเป็นเวลาหลายสิบปี

ตัวกำเนิดสุญญากาศแบบหลายขั้นตอน (Multistage Ejector) ของ SMC – ซีรี่ส์ ZL (ที่มา: SMC)

การสร้างสูญญากาศสามารถทำได้จากปั๊มสูญญากาศหรือแบบกระจายศูนย์ (โดยตรงบนเครื่องจักร) โดยใช้ตัวกำเนิดสูญญากาศ (vacuum ejectors) SMC มีช่วงของตัวกำเนิดสูญญากาศที่ครอบคลุม มีตั้งแต่เล็กกะทัดรัดมากในสายการผลิตไปจนถึงแบบหลายขั้นตอนที่มีประสิทธิภาพสูงมากพร้อมกับตัวเก็บเสียงสมรรถนะสูง เหมาะสำหรับการไหลของสุญญากาศได้สูงถึง 600 ลิตรต่อนาที จึงตอบสนองความต้องการได้เกือบทุกแอปพลิเคชั่นเชิงอุตสาหกรรม

Vacuum Ejector ตัวกำเนิดสุญญากาศ อาศัยหลักการทำงานที่ใช้ความเร็วของลมอัด เคลื่อนที่ผ่านคอคอด บริเวณคอคอดนี้จะเจาะรูเล็กๆไว้ เมื่อลมอัดเคลื่อนที่ผ่าน ความเร็วลมอัดจะเพิ่มขึ้น ความดันลมอัดลดลง ทำให้เกิดสุญญากาศ นิยมใช้ต่อร่วมกับหัวดูด เหมาะสำหรับงานดูดจับ/ปล่อยชิ้นงาน เครดิต: MisuMi ประเทศไทย

ตัวกำเนิดสุญญากาศทุกประเภทมีพารามิเตอร์เฉพาะต่างๆ ซึ่งพึ่งพากันและกัน พารามิเตอร์เหล่านี้รวมถึง ความดันจ่ายมาตรฐาน (ปริมาณลมอัดที่ต้องใช้เพื่อบรรลุถึงความดันสุญญากาศสูงสุดที่เป็นไปได้); อัตราการไหลของการดูดสูงสุด (maximum suction flow rate – ปริมาตรของอากาศที่ตัวกำเนิดสุญญากาศรับเข้า), ความดันสูญญากาศสูงสุด (ค่าความดันสุญญากาศสูงสุดที่สร้างโดยตัวกำเนิดสุญญากาศ และการบริโภคอากาศ (ปริมาณของอากาศที่ใช้โดยตัวกำเนิดสุญญากาศเมื่อปฏิบัติการด้วยความดันจ่ายมาตรฐาน)

ความดันจ่ายสามารถปรับลดลงให้ต่ำสุดในระดับที่ยังคงรักษาฟังก์ชั่นการทำงานในแอปพลิเคชันนั้นๆ ได้

สำหรับกระบวนการผลิตของคุณ เราอยากให้คุณลองตั้งคำถามว่า คุณจำเป็นต้องใช้ความดันสุญญากาศสูงที่สุดเพื่อจับชิ้นงานจริงหรือ? ระดับของความดันสูญญากาศเกี่ยวพันโดยตรงกับปริมาณอากาศที่ใช้และต้นทุน หากคุณใช้แรงดันจ่ายสายหลักที่ 0.5 MPa (5 บาร์) เพื่อปฏิบัติการตัวกำเนิดสูญญากาศ ZL112A ของ SMC (พร้อมวาล์ว) การบริโภคอากาศของคุณจะใช้ทั้งหมดประมาณ 78 ลิตรต่อนาที (4680 ลิตร/ชม.) เพื่อที่จะบรรลุถึงความดันสุญญากาศสูงสุดที่ -84 kPa แต่ถ้าลดลง 0.35 MPa (ความดันจ่ายมาตรฐานสำหรับตัวกำเนิดสุญญากาศประเภทนี้) คุณจะสามารถลดการบริโภคอากาศลงเหลือ 57 ลิตรต่อนาที (3,420 ลิตร/ชม.) และยังสามารถบรรลุความดันสุญญากาศสูงสุดเท่าเดิมที่ -84 kPa ประหยัดพลังงานได้อย่างมีนัยสำคัญถึง 27 เปอร์เซ็นต์

ในขณะที่ผู้ผลิตหลายรายยังใช้ความดันที่ 7 บาร์ แต่ปฏิบัติการสุญญากาศที่ปรับให้เหมาะสมเฉลี่ยอยู่ที่ 4 บาร์ การลดความดันลงจาก 7 เป็น 4 บาร์ จะช่วยประหยัดและดีต่ออนาคตของโลก และไม่มีผลกระทบต่อประสิทธิผลของปฏิบัติการ

แผนภาพแสดงการทำงานของตัวกำเนิดสุญญากาศ (ที่มา: pneu-hyd.co.th)

หากคุณสามารถจับยึดชิ้นงานด้วยความดันสุญญากาศสูงสุดที่ -65 kPa คุณสามารถลดความดันจ่ายลงอีกเป็น 0.25 MPa (2.5 bar) ซึ่งจะลดการบริโภคอากาศลงเหลือ 45 ลิตร/นาที (2,700 ลิตร/ชม.) ประหยัดพลังงานได้อย่างน่าประทับใจที่ 43 เปอร์เซ็นต์

แผ่นดูดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ขึ้น แทนการเพิ่มความดันจ่าย 

วิศวกรบางท่านเลือกใช้วิธีเพิ่มแรงดันเพื่อให้ได้แรงยึดที่สูงขึ้น แต่วิธีนั้นใช้พลังงานมากขึ้น ต้นทุนสูงขึ้น แปรผันตรง การเพิ่มความดันสุญญากาศขึ้นสองเท่า จะเพิ่มแรงยึดขึ้นสองเท่า และแน่นอนว่าเพิ่มต้นทุนพลังงานขึ้นเป็นสองเท่า แทนที่จะใช้วิธีนั้น มันมีความเป็นไปได้ที่จะเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นสุญญากาศในบางแอปพลิเคชัน เมื่อเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นขึ้นสองเท่า แรงดูดจะเพิ่มขึ้นสี่เท่า ในขณะที่ต้นทุนพลังงานยังคงเท่าเดิมเนื่องจากไม่มีการเพิ่มความดันจ่าย ราคาของแผ่นสุญญากาศขนาด 20 มม. และ 40 มม. โดยทั่วไปต่างกันไม่ถึง 200 บาท (ราคาในฟากยุโรป)    

การเลือกใช้ตัวกำเนิดสุญญากาศที่มีฟังก์ชันประหยัดพลังงาน

ตัวกำเนิดสุญญากาศบางรุ่นมีคุณสมบัติสวิตช์ความดันสุญญากาศพร้อมฟังก์ชั่นประหยัดพลังงานที่สามารถลดการใช้พลังงานได้มากถึง 93 เปอร์เซ็นต์ มันทำงานอย่างไร? ขั้นแรกให้กำหนดช่วงความดันที่จะใช้จับชิ้นงานอย่างปลอดภัยก่อน เช่น -65 ถึง -55 kPa สวิตช์ความดันกับฟังก์ชั่นประหยัดพลังงานจะทำหน้าที่ตัดการจ่ายอากาศเมื่อถึงระดับแรงดันที่ต้องการ การสร้างสุญญากาศจะเริ่มใหม่อีกครั้งเมื่อความดันตกลงกว่าช่วงขอบล่างซึ่งในกรณีนี้เท่ากับ -55 kPa

กรณีแบบนี้คล้ายกับตู้เย็นหรือเครื่องปรับอากาศ ที่หากอุณหภูมิถึงตามค่าที่กำหนดแล้ว จะตัดการทำงานชั่วคราว และเริ่มทำงานใหม่หากอุณหภูมิสูงขึ้นเกินค่าที่กำหนด

ในแอปพลิเคชันการจัดการสุญญากาศข้างต้นที่ใช้ตัวกำเนิดสุญญากาศแบบดั้งเดิม ปฏิบัติการที่ 450 รอบต่อชม. 10 ชม.ต่อวัน 250 วันต่อปี ระบบดังกล่าวจะบริโภคอากาศอัดประมาณ 9,350 ลบ.ม. ต่อปี อย่างไรก็ตามหากเปลี่ยนมาใช้ตัวกำเนิดสุญญากาศที่มีฟังก์ชั่นการประหยัดพลังงานจะลดการบริโภคอากาศลงเหลือเพียง 638 ลบ.ม.ต่อปีทำให้สามารถประหยัดได้ถึง 93 เปอร์เซ็นต์ดังที่กล่าวข้างต้น ศักยภาพการประหยัดจะมากขึ้นในแอปพลิเคชันที่มีรอบเวลาที่ยาว

มองหาตัวช่วย การสนับสนุนทางเทคนิคจากผู้เชี่ยวชาญเพื่อปรับตั้งระบบให้เหมาะสมที่สุด

หากคุณเคยจัดการกับระบบสุญญากาศ คุณคงพอทราบว่าระบบสุญญากาศอาจคาดเดาไม่ได้ การปฏิสัมพันธ์และพฤติกรรมระหว่างชิ้นงานกับแผ่นดูดแตกต่างกันไปขึ้นกับแอปพลิเคชัน วิธีเดียวที่จะแน่ใจว่าผลลัพธ์คือการใช้ประโยชน์จากซัพพลายเออร์เทคโนโลยีที่มีความเชี่ยวชาญ ซึ่งสามารถช่วยทำการทดสอบที่ไซต์ของลูกค้า ระบบสุญญากาศบ่อยครั้งที่เป็นการลองผิดลองถูกกับความดัน การไหล ขนาดแผ่นดูด จำนวนแผ่นดูดและอื่นๆ 

ราคาพลังงานที่ถีบตัวสูงขึ้นทั่วโลกทำให้ไม่ว่าใครก็ไม่สามารถมองข้ามความเป็นไปได้ในการลดการใช้พลังงานได้ ซึ่งระบบสูญญากาศที่ปรับตั้งค่าอย่างถูกต้องสามารถเป็นโอกาสหนึ่งของการเพิ่มประสิทธิภาพได้ครับ

อ้างอิง : https://www.etmm-online.com