เครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมแบบที่มีเทคโนโลยี VSD ในตัว (Integrated VSD compressors) ดีอย่างไร?

เทคโนโลยี Variable speed drive (VSD) นั้นเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อตอบสนองความต้องการสูงสุดให้กับผู้ใช้งาน ด้วยคุณสมบัติที่สามารถปรับความเร็วรอบมอเตอร์ได้ตามกำลังผลิตของแอปพลิเคชั่นที่คุณใช้  หากคุณมีความต้องการลมปริมาณมาก มอเตอร์ก็จะหมุนเร็วขึ้น แต่หากมีความต้องการใช้ลมน้อยลง มอเตอร์ก็จะหมุนช้าลง เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของมอเตอร์ในกระบวนการผลิตในโรงงานอุตสาหกรรมให้มีการใช้พลังงานเท่าที่จำเป็น จึงช่วยให้โรงงานของคุณประหยัดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานได้มากและเป็นการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ด้วย แต่เทคโนโลยี VSD นั้นก็ไม่ได้มีคุณสมบัติเหมือนกันเสมอไป คุณสามารถติดตั้งอุปกรณ์ควบคุมความเร็วรอบมอเตอร์หรือเทคโนโลยี VSD เข้าไปในเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมแบบความเร็วคงที่ (fixed-speed air compressor)  ที่มีอยู่ได้ ก็จะทำให้สามารถปรับความเร็วรอบในการทำงานได้โดยอัตโนมัติเช่นกัน การติดตั้งเทคโนโลยี VSD เพิ่มเข้าไปในเครื่องอัดอากาศแบบความเร็วคงที่นั้นมีราคาถูกกว่าการซื้อเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมที่ติดตั้งเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมแบบที่มีเทคโนโลยี VSD ในตัว (Integrated VSD compressors) ก็จริง แต่ก็อาจทำให้เกิดปัญหาที่อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องอัดอากาศไปจนถึงปัญหาด้านพลังงานที่ส่งผลต่อค่าใช้จ่ายตลอดอายุการใช้งานของเครื่องเลยทีเดียว

หากคุณเป็นคนหนึ่งที่กำลังมองหาเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลม (air compressor) เครื่องใหม่ ทำไมคุณไม่เลือกติดตั้งเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมแบบที่มีเทคโนโลยี VSD ในตัว (Integrated VSD compressors) แทนที่จะติดตั้งเทคโนโลยี VSD เข้าไปในเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมแบบความเร็วคงที่ (fixed-speed air compressor) ล่ะ  ด้วยคุณสมบัติของเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมแบบที่มีเทคโนโลยี VSD ในตัว (Integrated VSD compressors) นั้นได้รวมมอเตอร์และตัวควบคุมความเร็วรอบมอเตอร์เข้าด้วยกันไว้ในผลิตภัณฑ์เดียว น่าทึ่งใช่ไหมล่ะ? ยังมีข้อดีที่น่าสนใจเกี่ยวกับเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมแบบที่มีเทคโนโลยี VSD ในตัว (Integrated VSD compressors) อีกมากมายที่คุณคาดไม่ถึง มาดูกัน

เมื่อมอเตอร์หมุนช้าลง ส่วนประกอบหรืออะไหล่บางส่วนของตัวเครื่องที่ได้รับการติดตั้งมาอย่างหลวม ๆ อาจเริ่มมีการสั่นสะเทือน เราเรียกปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นนี้ว่าการสั่นพ้องซึ่งจะเกิดขึ้นเมื่อการสั่นสะเทือนในระบบหนึ่งสั่นพร้อมๆ กันกับการสั่นสะเทือนในระบบอื่นที่อยู่ติดกัน โดยในเครื่องอัดอากาศนั้นหรือปั๊มลม (air compressor) นั้น การสั่นสะเทือนมักจะเกิดขึ้นเมื่อเราตั้งค่าความเร็วรอบมอเตอร์ไว้ที่ระดับต่ำ ดังนั้นหากคุณต้องการหลีกเลี่ยงปัญหาการสั่นพ้องที่อาจเกิดขึ้นเมื่อคุณติดตั้งเทคโนโลยี VSD  คือคุณต้องติดตั้งโปรแกรมเพื่อหลีกเลี่ยงความเร็วที่จะทำให้เกิดการสั่นสะเทือน ปัญหาที่เกิดขึ้นนี้เราเรียกว่า speed windows 

การเกิด speed windows มักทำให้เครื่องอัดอากาศทำงานเร็วเกินความจำเป็น เนื่องจากต้องสูบลมเข้าไปในกระบวนการผลิตมากกว่าที่ใช้จริง จึงทำให้แรงดันสุทธิในระบบเพิ่มขึ้น  ถึงแม้ว่าแรงดันจะกลับมาทำงานในระดับปกติแล้ว แต่ความผันผวนที่เกิดขึ้นนี้จะทำให้ระบบอัดอากาศของคุณมีแรงดันที่ไม่เสถียร ทำให้อาจส่งผลการใช้งานได้

การเกิด speed windows นอกจากจะทำให้คุณเปลืองอากาศไปโดยเปล่าประโยชน์แล้ว ยังเป็นการสิ้นเปลืองพลังงานจำนวนมากอีกด้วย เนื่องจากการเกิด speed windows จำเป็นต้องใช้ความเร็วที่สูงกว่าที่กำหนด หากการใช้งานของคุณมีความผันผวน คุณสามารถป้องกันหรือหลีกเลี่ยงการเกิด speed windows ได้ ซึ่งจะทำให้คุณประหยัดพลังงานได้มากและยังทำให้แรงดันในระบบคงที่อีกด้วย แต่หากคุณเลือกติดตั้งเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมแบบที่มีเทคโนโลยี VSD ในตัว (Integrated VSD compressors) มั่นใจได้เลยว่าจะไม่มีการเกิด speed windows อย่างแน่นอน ทำให้เครื่องอัดอากาศของคุณสามารถทำงานได้อย่างเต็มกำลังโดยปราศจากการข้ามความเร็ว

เมื่อเราติดตั้งระบบควบคุมความเร็วรอบมอเตอร์ inverter เข้าไปในเครื่องอัดอากาศ จะทำให้มอเตอร์สามารถเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าได้ หากไม่ได้รับการแก้ไขอย่างถูกต้องกระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านลูกปืนหรือแบริ่งเข้าไปในมอเตอร์เกิดเป็นหลุม ลักษณะคล้ายกับรอยขีดข่วน ทำให้เครื่องอัดอากาศชำรุดเร็วกว่าที่ควร หากไม่มีการควบคุมอย่างถูกต้อง  กระแสไฟฟ้านี้จะไหลไปทั่วจากเพลามอเตอร์ไปยังเพลาคอมเพรสเซอร์ทำให้ลูกปืนหรือแบริ่งอุดตันและชำรุดในที่สุด

แรงสั่นสะเทือนที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าความถี่สูงเหล่านี้เกิดจากการปรับไปใช้ความเร็วสูงและการเคลื่อนที่ของโลหะจากส่วนเม็ดลูกปืน (rolling elements) ไปยังน้ำมันหล่อลื่น ทำให้ต้องใช้เครื่องกัดเนื้อโลหะด้วยหลักการทำงานของกระแสไฟฟ้ามีความต่างศักย์สูง (Electrical Discharge Machine; EDM) และอาจทำให้ตลับลูกปืนชำรุดก่อนเวลาอันควรหากไม่มีการป้องกัน

ในปัจจุบันมีวิธีต่างๆ มากมายที่ช่วยป้องกันไม่ให้ตลับลูกปืนในเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมแบบที่มีเทคโนโลยี VSD ในตัว (Integrated VSD compressors) เสียหาย ไม่ว่าจะเป็นการหุ้มตลับลูกปืนหรือแบริ่งโดยใช้แปรงเพื่อดูดกระแสไฟฟ้า หรือการใช้ประกับเพลา ( Coupling) แบบยืดหยุ่นเพื่อไม่ให้ลูกปืนสัมผัสระหว่างมอเตอร์และเครื่องอัดอากาศ เราสามารถใช้สายเคเบิลหุ้มเพื่อกำจัดกระแสไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำในมอเตอร์ได้ ตัวเหนี่ยวนำไฟฟ้า (Reactor) หรือ รีแอคเตอร์ก็สามารถช่วยป้องกันกระแสไฟฟ้าได้จากลูกปืนได้ รวมถึงช่วยให้มอเตอร์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและช่วยยืดอายุการใช้งานของมอเตอร์ด้วยการลดความถี่ในการหมุนของมอเตอร์

ฮาร์มอนิก (Harmonic) คือ ส่วนประกอบในรูปสัญญาณคลื่นไซน์ (Sine wave) ของสัญญาณหรือปริมาณไฟฟ้า เป็นความถี่ใดๆซึ่งมีความถี่เป็นจำนวนเต็มเท่าของความถี่มูลฐาน เกี่ยวข้องกับการเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าที่พัฒนามาจากวงจรแบบไม่เชิงเส้น (nonlinear circuit) วงจรอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่อยู่ในประเภทนี้ กระแสและแรงดันไฟฟ้าเหล่านี้ซ้อนทับบนคลื่นไซน์พื้นฐานเพื่อสร้างความเบี่ยงเบนในรูปร่างของมัน ขอบเขตของการเบี่ยงเบนเรียกว่าการบิดเบือนฮาร์มอนิก (Harmonic distortion)

Harmonic distortion คือ ความผิดเพี้ยนของกระแสที่มีความถี่เป็นจำนวนเท่าของถี่ปกติ ซึ่งเกิดจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์

การบิดเบือนฮาร์มอนิกที่ไม่ไดรับการควบคุมจะทำให้มอเตอร์ หม้อแปลงและอุปกรณ์อื่นๆ ในระบบของคุณเกิดความร้อนสูงเกินไป การควบคุมฮาร์มอนิกส์จำเป็นต้องมีการคำนวณที่แม่นยำและมีการเชื่อมต่อของขดลวดเหนี่ยวนำ ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำไฟฟ้า (Reactor) ที่จำเป็น  เนื่องจากการสลับไปใช้ความเร็วสูงของการติดตั้งเทคโนโลยี VSD แบบเสริมนั้นอาจทำให้ฮาร์มอนิกบิดเบือน ส่งผลให้สูญเสียประสิทธิภาพของในกระบวนการผลิต เครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมแบบที่มีเทคโนโลยี VSD ในตัว (Integrated VSD compressors)สามารถช่วยลดความสูญเสียเหล่านี้ได้ด้วยการติดตั้งโช๊คตัวกรองในตัว เพื่อจำกัดการบิดเบือนฮาร์มอนิกของแรงดันไฟฟ้าในระบบไฟฟ้า

คณะกรรมาธิการยุโรป (European Commission; EC) ได้กำหนดข้อปฏิบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic compliance หรือ EMC) ไว้ว่า "้หากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายใต้สภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้านั้นเข้ากันได้หมายความว่าอุปกรณ์นั้นใช้การได้"่"

 ควรติดตั้งระบบควบคุมควบคู่กับเทคโนโลยี VSD หากไม่มีการควบคุม จะทำให้เทคโนโลยี VSD ที่เราติดตั้งเข้าไปนั้นปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเป็นรบกวนเครื่องมือวัดสัญญาณและอุปกรณ์อื่นๆ ตั้งแต่เครื่องจักรโดยรอบไปจนถึงเครื่องกระตุ้นหัวใจ (pacemaker) ที่สำคัญควรมีการป้องกัน เนื่องจากเทคโนโลยี VSD นั้นไวต่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอกด้วย แต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และตัวกรองในเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมแบบที่มีเทคโนโลยี VSD ในตัว (Integrated VSD compressors) จะช่วยลดการสูญเสียและควบคุมการปล่อยก๊าซและความผิดเพี้ยนของกระแสที่มีความถี่เป็นจำนวนเท่าของความถี่ปกติให้อยู่ในมาตรฐาน ซึ่งเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมแบบที่มีเทคโนโลยี VSD ในตัว (Integrated VSD compressors) นั้นมีครบตรงตามข้อกำหนดของ EMC ดังนี้:

• การควบคุม: เครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมแบบที่มีเทคโนโลยี VSD ในตัว (Integrated VSD compressors) ไม่รบกวนการทำงานของอุปกรณ์อื่น ๆ

• การป้องกัน: เครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมแบบที่มีเทคโนโลยี VSD ในตัว (Integrated VSD compressors) จะไม่ได้รับผลกระทบจากการปล่อยแม่เหล็กไฟฟ้าจากอุปกรณ์อื่น ๆ

Turndown คือ เปอร์เซ็นต์ที่ต่ำกว่าการไหลของโหลดเต็มกำลัง โดยที่เครื่องอัดอากาศสามารถทำงานได้โดยไม่เกิดไฟกระชาก

การที่เราสามารถ turndown ได้ในปริมาณที่สูงนั้นจำเป็นต้องได้รับการออกแบบระบบอัดอากาศที่ดี ใช้เครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมที่มีคุณภาพสูง

ซึ่งการเทิร์นดาวน์ในเปอร์เซ็นต์สูงสุดหมายความว่าแรงบิดของมอเตอร์จะคงความเร็วอยู่ในระดับต่ำหรือช้ามาก เนื่องจากส่วนประกอบของเทคโนโลยี VSD ภายนอกไม่มีมอเตอร์ หน้าที่อินเวอร์เตอร์จึงไม่สามารถรักษาแรงบิดในขณะที่ความเร็วอยู่ในระดับต่ำได้โดยไม่ให้ความร้อนสูงเกินไป พัดลมขนาดใหญ่ที่รวมอยู่ในเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมแบบที่มีเทคโนโลยี VSD ในตัว (Integrated VSD compressors) จึงช่วยป้องกันความร้อนที่มากเกินไปขณะที่มอเตอร์คงความเร็วต่ำได้ และยังสามารถ turndown ได้สูงสุดเหนือเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมประเภทอื่นๆ อีกด้วย โดยปกติแล้วค่าเฉลี่ยของการ turndown จะอยู่ที่ 50% ถึง 75% และในบางกรณีอาจถึง 80% การ turndown ในระดับสูงสุดจึงหมายถึงการประหยัดพลังงานที่เพิ่มมากขึ้น

เทคโนโลยี VSD เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่มีความต้องการอากาศที่มีความผันผวน เครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมแบบที่มีเทคโนโลยี VSD ในตัว (Integrated VSD compressors) ช่วยให้ระบบอัดอากาศของคุณทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยที่ไม่สร้างปัญหาใดๆ ให้คุณต้องเป็นกังวล คุณจึงมั่นใจได้ว่าระบบที่เชื่อถือได้ของเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมแบบที่มีเทคโนโลยี VSD ในตัว (Integrated VSD compressors) จะช่วยคุณประหยัดพลังงานอย่างแน่นอน