มีวิธีควบคุมปริมาตรการทำงานของคอมเพรสเซอร์ลมแบบสกรูมากมายเหลือเกิน! คุณรู้ทุกอย่างหรือเปล่า?

01 การควบคุมและปรับระดับปริมาณแก๊ส

80% ของต้นทุนทั้งหมดของอากาศอัดนั้นมาจากการใช้พลังงาน ดังนั้น สำหรับคอมเพรสเซอร์อากาศแบบสกรู OSG ประเภทต่างๆ จึงควรเลือกระบบควบคุมและปรับแรงดันที่แตกต่างกันไปตามระบบการทำงาน ความแตกต่างระหว่างคอมเพรสเซอร์อากาศแบบสกรู OSG ประเภทต่างๆ และผู้ผลิต สามารถส่งผลให้ประสิทธิภาพการทำงานแตกต่างกันอย่างมาก สภาวะที่เหมาะสมที่สุดคือการทำให้ภาระเต็มที่ของคอมเพรสเซอร์อากาศแบบสกรู OSG เท่ากับปริมาณการใช้อากาศพอดี

สิ่งนี้สามารถทำได้ เช่น โดยการเลือกอัตราทดเกียร์ของกระปุกเกียร์อย่างระมัดระวัง ซึ่งเป็นเรื่องปกติในเครื่องอัดอากาศแบบสกรู OSG ที่ใช้ในกระบวนการผลิต อุปกรณ์ส่วนใหญ่ที่ใช้ลมอัดนั้นมีการควบคุมตัวเอง หมายความว่าการเพิ่มความดันจะเพิ่มอัตราการไหล ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเกิดเป็นระบบที่เสถียร เช่น การลำเลียงด้วยลม การป้องกันน้ำแข็งเกาะ และการแช่แข็ง เป็นต้น ภายใต้สถานการณ์ปกติ อัตราการไหลจะต้องถูกควบคุม และอุปกรณ์ควบคุมที่ใช้จะถูกรวมเข้ากับเครื่องอัดอากาศแบบสกรู OSG มีระบบปรับแต่งหลักๆ สองประเภท:

1. ปรับปริมาณก๊าซโดยการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ขับเคลื่อนอย่างต่อเนื่อง หรือควบคุมวาล์วอย่างต่อเนื่องตามการเปลี่ยนแปลงของความดัน เพื่อให้สามารถปรับปริมาณก๊าซได้อย่างต่อเนื่อง ผลที่ได้คือการเปลี่ยนแปลงความดันเล็กน้อย (0.1 ถึง 0.5 บาร์) ขนาดของการเปลี่ยนแปลงจะถูกกำหนดโดยฟังก์ชันการขยายของระบบควบคุมและความเร็วของระบบ

2. การปรับการโหลดและการขนถ่ายเป็นระบบการปรับที่พบได้บ่อยที่สุด และการเปลี่ยนแปลงความดันระหว่างสองระบบนี้ก็เป็นที่ยอมรับได้เช่นกัน วิธีการควบคุมคือการตัดการไหลออกทั้งหมด (ขนถ่าย) เมื่อความดันสูงขึ้น และเริ่มการไหลใหม่ (โหลด) เมื่อความดันลดลงถึงค่าต่ำสุด การเปลี่ยนแปลงความดันขึ้นอยู่กับจำนวนรอบการโหลด/ขนถ่ายที่อนุญาตต่อหน่วยเวลา ซึ่งโดยปกติจะอยู่ในช่วง 0.3 ถึง 1 บาร์

02 หลักการพื้นฐานของการปรับปริมาณลม

2.1 หลักการควบคุมของเครื่องอัดอากาศแบบสกรูชนิดปริมาตรคงที่ (วาล์วระบายแรงดัน)

หลักการพื้นฐานคือ การระบายแรงดันส่วนเกินออกสู่บรรยากาศ การออกแบบวาล์วระบายแรงดันที่ง่ายที่สุดคือการใช้สปริง และแรงดึงของสปริงจะเป็นตัวกำหนดแรงดันสุดท้าย โดยปกติแล้ววาล์วระบายแรงดันจะถูกแทนที่ด้วยวาล์วเซอร์โวที่ควบคุมโดยตัวควบคุม ในขณะนี้ แรงดันสามารถควบคุมได้ง่ายขึ้น เมื่อเครื่องอัดอากาศแบบสกรู OSG เริ่มทำงานภายใต้แรงดัน วาล์วเซอร์โวก็สามารถทำหน้าที่เป็นวาล์วระบายแรงดันได้เช่นกัน แต่การใช้วาล์วระบายแรงดันจะทำให้สิ้นเปลืองพลังงานมาก เนื่องจากเครื่องอัดอากาศแบบสกรู OSG ต้องทำงานอย่างต่อเนื่องภายใต้แรงดันย้อนกลับเต็มที่ มีวิธีแก้ปัญหาสำหรับเครื่องอัดอากาศแบบสกรู OSG ขนาดเล็ก วาล์วชนิดนี้จะเปิดเต็มที่เพื่อระบายแรงดันออกจากเครื่องอัดอากาศแบบสกรู OSG และเครื่องอัดอากาศแบบสกรู OSG จะทำงานภายใต้แรงดันย้อนกลับของความดันบรรยากาศ การใช้พลังงานของวิธีนี้ประหยัดกว่า

2.2 การปรับบายพาส

โดยหลักการแล้ว การปรับบายพาสและวาล์วระบายแรงดันมีหน้าที่เหมือนกัน ความแตกต่างคืออากาศที่ระบายออกจากแรงดันจะถูกทำให้เย็นลงและส่งกลับไปยังช่องอากาศเข้าของเครื่องอัดอากาศแบบสกรู OSG วิธีนี้ใช้กันทั่วไปในเครื่องอัดอากาศแบบสกรู OSG สำหรับกระบวนการผลิต และไม่ควรปล่อยก๊าซออกสู่บรรยากาศโดยตรง เพราะต้นทุนสูงเกินไป

2.3 การควบคุมปริมาณการใช้เชื้อเพลิง

การควบคุมการไหลเข้าเป็นวิธีที่สะดวกในการลดอัตราการไหล โดยการสร้างแรงดันต่ำที่ทางเข้า เพิ่มอัตราส่วนการอัดของคอมเพรสเซอร์ลมแบบสกรู OSG และใช้สำหรับช่วงการปรับที่แคบลง คอมเพรสเซอร์ลมแบบสกรู OSG ที่ใช้การฉีดของเหลวช่วยให้สามารถใช้อัตราส่วนการอัดสูงและสามารถปรับลดลงได้สูงสุดถึง 10% เนื่องจากอัตราส่วนการอัดสูง วิธีนี้จึงส่งผลให้สิ้นเปลืองพลังงานค่อนข้างสูง

2.4 วาล์วระบายแรงดันพร้อมช่องต่อแบบมิเตอร์

นี่เป็นวิธีการปรับแต่งที่ค่อนข้างเป็นที่นิยมในปัจจุบัน ซึ่งสามารถปรับช่วงการทำงานได้กว้างที่สุด (0 ถึง 100%) และใช้พลังงานต่ำ กำลังไฟฟ้าขณะไม่มีโหลด (การไหลเป็นศูนย์) ของเครื่องอัดอากาศแบบสกรู OSG อยู่ที่เพียง 15 ถึง 20% ของกำลังไฟฟ้าขณะโหลดเต็มที่ เมื่อวาล์วดูดปิดลง จะมีรูเล็กๆ เหลืออยู่ และในขณะเดียวกัน วาล์วระบายอากาศจะเปิดออกเพื่อระบายอากาศออกจากเครื่องอัดอากาศแบบสกรู OSG หน่วยหลักของเครื่องอัดอากาศแบบสกรู OSG ทำงานภายใต้สภาวะสุญญากาศขาเข้าและแรงดันย้อนกลับต่ำ สิ่งสำคัญคือการระบายแรงดันควรทำได้อย่างรวดเร็วและปริมาตรที่ระบายออกควรมีน้อย เพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียที่ไม่จำเป็นที่เกิดจากการเปลี่ยนจากโหลดเต็มที่ไปเป็นไม่มีโหลด ระบบนี้ต้องการปริมาตรของระบบ (ตัวสะสมแรงดัน) ซึ่งขนาดจะขึ้นอยู่กับความแตกต่างของแรงดันที่ต้องการระหว่างการระบายและการโหลด และจำนวนรอบที่อนุญาตต่อชั่วโมง

คอมเพรสเซอร์ลมแบบสกรู OSG ที่มีกำลังน้อยกว่า 5-10 กิโลวัตต์ มักจะปรับตั้งโดยวิธีเปิด/ปิด เมื่อความดันถึงขีดจำกัดบน มอเตอร์จะหยุดทำงานโดยสมบูรณ์ และเมื่อความดันต่ำกว่าขีดจำกัดล่าง มอเตอร์จะเริ่มทำงานใหม่ วิธีนี้ต้องการปริมาตรของระบบขนาดใหญ่ หรือความแตกต่างของความดันระหว่างการเริ่มต้นและการหยุดทำงานที่มาก เพื่อลดภาระของมอเตอร์ให้น้อยที่สุด วิธีนี้เป็นวิธีการปรับตั้งที่มีประสิทธิภาพเมื่อมีการเริ่มทำงานต่อหน่วยเวลาน้อยครั้ง

2.5 การปรับความเร็ว

ความเร็วของเครื่องอัดอากาศแบบสกรู OSG ถูกควบคุมโดยเครื่องยนต์สันดาปภายใน กังหัน หรือมอเตอร์ไฟฟ้าแบบควบคุมความถี่ ซึ่งเป็นการควบคุมปริมาณการไหล นี่เป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการรักษาแรงดันขาออกให้คงที่ ช่วงการปรับจะแตกต่างกันไปตามประเภทของเครื่องอัดอากาศแบบสกรู OSG แต่เครื่องอัดอากาศแบบสกรู OSG ที่ใช้การฉีดของเหลวจะมีช่วงการปรับที่กว้างที่สุด ในระดับโหลดต่ำ การควบคุมความเร็วและการลดแรงดันมักจะใช้ร่วมกัน โดยอาจมีหรือไม่มีการจำกัดปริมาณอากาศเข้า

สำหรับคอมเพรสเซอร์ลมแบบสกรู OSG ที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า ความเร็วสามารถควบคุมได้ด้วยอุปกรณ์ไฟฟ้า จึงทำให้สามารถควบคุมความเร็วของมอเตอร์และรักษาระดับแรงดันอากาศอัดให้คงที่ภายในช่วงการเปลี่ยนแปลงแรงดันที่แคบได้ ตัวอย่างเช่น มอเตอร์เหนี่ยวนำทั่วไปสามารถตอบสนองความต้องการนี้ได้โดยการปรับความเร็วด้วยตัวแปลงความถี่ วัดแรงดันของระบบอย่างต่อเนื่องและแม่นยำ จากนั้นใช้สัญญาณแรงดันควบคุมตัวแปลงความถี่ของมอเตอร์ เพื่อควบคุมความเร็วของมอเตอร์และทำให้ปริมาณอากาศของคอมเพรสเซอร์ลมแบบสกรู OSG ปรับให้เหมาะสมกับการใช้งานอากาศได้อย่างแม่นยำ ระบบสามารถรักษาแรงดันไว้ที่ ±0.1 บาร์ได้

2.6 การปรับพอร์ตไอเสียแบบแปรผัน

ปริมาตรการทำงานของคอมเพรสเซอร์ลมแบบสกรู OSG สามารถปรับได้โดยเลื่อนตำแหน่งของพอร์ตไอเสียไปทางด้านพอร์ตไอดีตามความยาวของตัวเครื่อง วิธีนี้ต้องการกำลังไฟฟ้าสูงเมื่อทำงานที่โหลดบางส่วนและค่อนข้างไม่เป็นที่นิยม

2.7 การระบายวาล์วดูด

เครื่องอัดอากาศแบบสกรูลูกสูบ OSG สามารถบังคับให้วาล์วดูดอยู่ในตำแหน่งเปิดเพื่อลดภาระได้ เมื่อตำแหน่งของลูกสูบเปลี่ยนไป อากาศจะเคลื่อนที่เข้าและออก ผลที่ได้คือการสูญเสียพลังงานน้อยที่สุด โดยทั่วไปน้อยกว่า 10% ของกำลังเพลาที่โหลดเต็มที่ สำหรับเครื่องอัดอากาศแบบสกรู OSG แบบสองจังหวะ โดยทั่วไปจะเป็นการลดภาระหลายขั้นตอน และจะปรับสมดุลกระบอกสูบทีละกระบอก เพื่อให้ปริมาณก๊าซสามารถตอบสนองความต้องการและอุปทานได้ดียิ่งขึ้น วิธีการลดภาระบางส่วนจะใช้ในเครื่องอัดอากาศแบบสกรู OSG สำหรับกระบวนการไหล ซึ่งช่วยให้วาล์วเปิดได้เมื่อลูกสูบอยู่ในช่วงชักบางส่วน จึงทำให้สามารถควบคุมปริมาณก๊าซได้อย่างต่อเนื่อง

2.8 ปริมาตรช่องว่าง

โดยการเปลี่ยนปริมาตรช่องว่างในลูกสูบของคอมเพรสเซอร์ลมแบบสกรู OSG ระดับการบรรจุของกระบอกสูบจะลดลง ส่งผลให้ปริมาตรก๊าซลดลง และปริมาตรช่องว่างยังสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยใช้ปริมาตรที่เชื่อมต่อจากภายนอก

2.9 การโหลด-ขนถ่าย-ปิดระบบ

สำหรับคอมเพรสเซอร์ลมแบบสกรู OSG ที่มีกำลังมากกว่า 5 กิโลวัตต์ วิธีนี้เป็นวิธีที่ใช้กันมากที่สุด มีช่วงการปรับกว้างและมีการสูญเสียต่ำ ที่จริงแล้วมันเป็นการผสมผสานระหว่างการปรับเปิด/ปิดและระบบปลดโหลดต่างๆ คอมเพรสเซอร์ลมแบบสกรู OSG ที่ใช้หลักการแทนที่เชิงบวก หลักการควบคุมที่ใช้กันมากที่สุดคือ “ผลิตลม”/“ไม่ผลิตลม” (โหลด/ปลดโหลด) เมื่อต้องการลม สัญญาณจะถูกส่งไปยังวาล์วโซลินอยด์ ซึ่งจะนำวาล์วดูดของคอมเพรสเซอร์ลมแบบสกรู OSG ไปยังตำแหน่งเปิดเต็มที่ วาล์วดูดจะเปิดเต็มที่ (โหลด) หรือปิดสนิท (ปลดโหลด) เท่านั้น ไม่มีตำแหน่งระหว่างกลาง

วิธีการควบคุมแบบดั้งเดิมคือการติดตั้งสวิตช์ความดันในระบบอากาศอัด สวิตช์นี้มีค่าที่ตั้งค่าได้สองค่า ค่าหนึ่งคือความดันต่ำสุด (ขณะมีโหลด) และอีกค่าหนึ่งคือความดันสูงสุด (ขณะไม่มีโหลด) คอมเพรสเซอร์อากาศแบบสกรู OSG ทำงานภายในขีดจำกัดที่ตั้งไว้ เช่น 0.5 บาร์ หากความต้องการอากาศน้อยหรือไม่ต้องการเลย คอมเพรสเซอร์อากาศแบบสกรู OSG จะทำงานโดยไม่มีโหลด (รอบเดินเบา) และระยะเวลาของรอบเดินเบาจะถูกตั้งค่าโดยรีเลย์ตั้งเวลา (เช่น ตั้งค่าไว้ที่ 20 นาที) หลังจากเวลาที่ตั้งไว้ คอมเพรสเซอร์อากาศแบบสกรู OSG จะหยุดทำงานและจะไม่เริ่มทำงานอีกจนกว่าความดันจะลดลงถึงค่าต่ำสุด นี่เป็นวิธีการควบคุมแบบดั้งเดิมที่เชื่อถือได้และสร้างความอุ่นใจ และปัจจุบันพบได้ทั่วไปในคอมเพรสเซอร์อากาศแบบสกรู OSG ขนาดเล็ก

ระบบแบบดั้งเดิมนี้ได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมเพื่อแทนที่สวิตช์ความดันด้วยตัวส่งสัญญาณความดันแบบอนาล็อกและระบบปรับค่าอิเล็กทรอนิกส์ที่รวดเร็ว เมื่อทำงานร่วมกับระบบควบคุม ตัวส่งสัญญาณความดันจะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงความดันในระบบได้ตลอดเวลา ระบบจะสตาร์ทมอเตอร์ได้ทันเวลาและควบคุมการเปิดและปิดวาล์วดูดอากาศ การควบคุมที่รวดเร็วและละเอียดสามารถทำได้ภายใน ±0.2 บาร์ หากไม่มีการใช้ลม ความดันจะคงที่และเครื่องอัดอากาศแบบสกรู OSG จะทำงานโดยไม่มีลม (รอบเดินเบา) ระยะเวลาของรอบเดินเบาสามารถกำหนดได้ตามจำนวนครั้งของการสตาร์ทและหยุดที่มอเตอร์สามารถทนได้โดยไม่ร้อนเกินไป และความประหยัดในระหว่างการใช้งาน เนื่องจากระบบสามารถตัดสินใจได้ว่าจะหยุดหรือทำงานต่อในรอบเดินเบาตามแนวโน้มการใช้ลม

03 สรุป

โดยสรุปแล้ว อากาศอัดถูกนำไปใช้ในงานต่างๆ และภายใต้สภาวะการใช้อากาศที่แตกต่างกัน คอมเพรสเซอร์ลมแบบสกรูแต่ละรุ่นมีวิธีการควบคุมปริมาณอากาศที่แตกต่างกัน แต่จะขึ้นอยู่กับปริมาณอากาศที่ผู้ใช้ต้องการ คอมเพรสเซอร์ลมแบบสกรูแต่ละรุ่นอาศัยวิธีการควบคุมและปรับปริมาณอากาศของตัวเองเพื่อให้ได้ปริมาณอากาศที่ต่อเนื่องและไม่หยุดชะงัก ผู้ผลิตคอมเพรสเซอร์ลมแบบสกรูแต่ละรายยังใช้หลักการปรับแต่งที่แตกต่างกันเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของคอมเพรสเซอร์ลมแบบสกรูของตนเองให้มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงสุดและตรงตามความต้องการของลูกค้า ด้วยความแม่นยำสูง การบำรุงรักษาต่ำ และความสามารถในการวัดพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ความดันและการไหล เพื่อตอบสนองการใช้งานในโอกาสต่างๆ ของคอมเพรสเซอร์ลมแบบสกรู