วิธีการทำให้ระบบหม้อไอน้ำง่ายขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

วิธีการทำให้ระบบหม้อไอน้ำง่ายขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

เรียนรู้ความเป็นไปได้ที่จะถอดส่วนประกอบออกแล้วทำให้ได้ระบบง่ายขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยใช้ระบบป้อนหม้อไอน้ำเป็นตัวอย่าง 

การใช้งานในเชิงอุตสาหกรรมมากมาย มีการออกแบบที่ซับซ้อนมากเกินจำเป็น จากข้อเท็จจริง การศึกษาจำนวนมากชี้ให้เห็นว่า การนำวิธีที่ชาญฉลาดมากขึ้น มาใช้ในการออกแบบการใช้งาน จะช่วยให้ระบบง่ายขึ้น ซึ่งไม่เพียงใช้ส่วนประกอบน้อยลงเท่านั้น แต่ยังประหยัดพลังงานขึ้นอีกด้วย ในบทเรียนนี้ เราจะช่วยให้คุณเข้าใจว่า สิ่งนี้เป็นไปได้อย่างไร โดยเราจะใช้ระบบป้อนหม้อไอน้ำ เป็นตัวอย่างตลอดบทเรียน อันดับแรก เรามาดูลักษณะระบบหม้อไอน้ำทั่วไปกันคร่าว ๆ ก่อน ระดับน้ำในหม้อไอน้ำ ถูกควบคุมโดย ปั๊มความเร็วคงที่และวาล์วป้อน และ by-pass loop จะช่วยให้น้ำกลับไปที่ดีแอเรเตอร์ (Deaerator-อุปกรณ์ไล่อากาศออกจากน้ำ) หากมีน้ำเพียงพอในหม้อไอน้ำและวาล์วปิดอยู่ รวมทั้งเพื่อให้แน่ใจว่าอัตราการไหลของปั๊มฟีด (feed pumps) เป็นไปตามที่ต้องการขั้นต่ำ ระบบปฏิบัติการนี้มีเสถียรภาพมาก และมั่นใจได้ในคุณภาพไอน้ำระดับสูง แต่ก็มีข้อบกพร่องมากมายเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ต้องบำรุงรักษา วาล์วฟีดอย่างน้อยปีละครั้ง ซึ่งเห็นได้ชัดว่าเป็นค่าใช้จ่าย นอกจากนี้ จำเป็นต้องเพิ่มแรงดันพิเศษ เพื่อชดเชยแรงดันที่สูญเสียไป 2-5 บาร์ที่ตกคร่อมบนวาล์วฟีด นั่นหมายความว่าคุณต้องมีปั๊มตัวใหญ่ขึ้น เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานมีประสิทธิภาพ สุดท้ายแล้ว ไม่เพียงเป็นรายจ่ายในการลงทุนเท่านั้น แต่ยังเป็นค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานอีกด้วย เนื่องจากการใช้พลังงานเพิ่มมากขึ้น เหนืออื่นใด by-pass loop ยังทำให้การลงทุนเริ่มแรกสูงขึ้นอย่างชัดเจน และยังเพิ่มไปที่ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานอีกด้วย โชคดีที่มีการนำแนวคิดที่ชาญฉลาดขึ้น และง่ายขึ้นมาใช้ในระบบแบบนี้ หากคุณเปลี่ยนจากใช้ปั๊มความเร็วคงที่ มาใช้ปั๊มแบบปรับความเร็วได้ ฟังก์ชั่นควบคุมในตัวปั๊ม สามารถควบคุมระดับน้ำได้โดยตรง และทำให้ทั้งวาล์วป้อนและ by-pass loop กลายเป็นสิ่งเกินความจำเป็น ปั๊มเพียงแค่รับสัญญาณ ระดับน้ำจากหม้อไอน้ำ แล้วปรับความเร็วรอบขึ้นหรือลงโดยอัตโนมัติ ตามปริมาณการใช้ไอน้ำ ไม่ต้องใช้ทั้งวาล์วป้อนและby-pass loop ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่มีราคาแพง ถือเป็นการได้ประโยชน์แบบ win-win อย่างแท้จริง และเพราะตอนนี้ไม่มีแรงดันสูญเสียอีกต่อไป จากวาล์วป้อนใช้งาน ปั๊มที่เล็กลงก็มักจะเพียงพอ สำหรับการส่งแรงดัน แล้วผลักน้ำเข้าไปในหม้อไอน้ำ จากข้อเท็จจริง แรงดันสูญเสียในวาล์ว ที่ถูกขจัดออกและประหยัดค่าอุปกรณ์ จะคืนทุนให้กับต้นทุนของปั๊มตัวใหม่ ที่ชาญฉลาดกว่าในเวลารวดเร็ว ที่นี่ คุณสามารถดูการคำนวณ โหลดโปรไฟล์ (load profile) ทั่วไปของระบบหม้อไอน้ำอุตสาหกรรมได้ ด้วยปั๊ม CR15-14 สองตัว ปั๊มหนึ่งตัวอยู่ในโหมดทำงานและ อีกตัวอยู่ในโหมดเตรียมพร้อม (stand-by) ตอนนี้ เรามาดูการคำนวณ ของระบบเดิมและระบบใหม่กัน โดยการเพิ่มต้นทุนอุปกรณ์ทั้งหมดเข้าไป คุณจะเห็นต้นทุนอุปกรณ์ เพิ่มเติมคือ 640 ยูโร และโดยการคำนวณค่าใช้จ่าย ในการดำเนินงานต่อปี โดยมีฐานคิดจากโหลดโปรไฟล์ ระบบใหม่จะช่วยประหยัดได้ถึง 3807 ยูโรต่อปี ผลลัพธ์นี้อยู่ในระยะเวลาคืนทุนสองเดือน และยังประหยัดไฟฟ้าได้มากกว่า 28000 kWh ต่อปี! จากผลลัพธ์นี้ช่วยให้เราเขียนกราฟ ค่าใช้จ่ายของการดำเนินงานต่อปีได้ ดังที่แสดงในที่นี้ ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาและการดำเนินงานต่อปี ของระบบอัจฉริยะใหม่ สูงแค่ครึ่งหนึ่งของระบบเก่า แสดงให้เห็นอย่างชัดเจน ถึงประโยชน์ของระบบอัจฉริยะ! สุดท้าย เรามาดูฟังก์ชั่นการทำงานอีกหลายอย่าง ในระบบป้อนน้ำหม้อไอน้ำอัจฉริยะ (boiler feed) คือ: การชดเชยเส้นโค้งสมรรถนะและความสามารถ ในการหยุดการทำงานที่ความเร็วต่ำสุด การชดเชยเส้นโค้งสมรรถนะช่วยให้มั่นใจได้ว่า การควบคุมมีความสม่ำเสมอมากขึ้น ในระบบป้อนน้ำหม้อไอน้ำ ซึ่งกราฟระบบราบเรียบมาก เนื่องจากแรงดันสถิตย์ในหม้อไอน้ำ ดังนั้น ในปั๊มบางประเภทมีความเสี่ยง ที่การควบคุมปั๊มจะไม่เสถียร การชดเชยเส้นโค้งสมรรถนะช่วยให้เราสร้างกราฟสมรรถนะปั๊มที่เสถียรได้ และเป็นฟังก์ชั่นที่สำคัญ ในการใช้งานป้อนน้ำหม้อไอน้ำ ระบบป้อนน้ำหม้อไอน้ำอัจฉริยะยังมีความสามารถในการหยุดการทำงาน ในช่วงที่ไม่มีการใช้ไอน้ำได้ เมื่อเปรียบเทียบกับ ระบบป้อนน้ำหม้อไอน้ำทั่วไป ที่ปั๊มเดินเครื่องด้วยความเร็วคงที่ ระบบป้อนน้ำหม้อไอน้ำอัจฉริยะ จะหยุดการทำงานโดยอัตโนมัติ ถ้าเครื่องเดินด้วยความเร็วต่ำสุด มาเป็นระยะเวลาหนึ่ง ผลลัพธ์นี้ช่วยให้ประหยัดได้ อย่างมีนัยสำคัญ นอกเหนือจากฟังก์ชั่น ดังกล่าวแล้ว ระบบป้อนน้ำหม้อไอน้ำอัจฉริยะ ยังมีฟังก์ชั่นร่วมอื่น ๆ อีกด้วย รวมถึงโหมดทำงาน/เตรียมพร้อม ทำงาน/ช่วยเหลือ จุดตั้งค่า (set-point influence) และอีกมากมาย เอาล่ะ สรุปได้ว่าเราสร้าง ระบบป้อนน้ำหม้อไอน้ำอัจฉริยะขึ้นมา เพื่อมอบโซลูชั่นที่ประหยัดพลังงาน มากกว่าระบบเดิมที่ซับซ้อน โดยการเอาส่วนประกอบที่ไม่จำเป็นออก คุณจะได้ระบบที่บำรุงรักษา ได้ง่ายกว่าและถูกกว่า และโซลูชั่นที่โดดเด่นในระยะยาว!