มารู้จักประเภทปั๊มลม และวิธีเลือกใช้ปั๊มลมให้เหมาะกับงาน ตอนที่ 1

วิรัช เดชาสิริสิงห์
ผู้เชี่ยวชาญด้านระบบโรงงานอัตโนมัติและการลดต้นทุนในโรงงานและขบวนการผลิต
[email protected]

ในโรงงานอุตสาหกรรมทุกประเภท ต้องมีเครื่องจักร เครื่องมือ หรืออุปกรณ์อย่างใดอย่างหนึ่ง จำเป็นต้องใช้ลมอัด (Compressed Air) เมื่อเราทราบว่าต้องมีหรือต้องใช้ลมอัด เราต้องทราบต่อไปว่า เครื่องจักรที่ผลิตลมอัดนั้น เราเรียกว่าปั๊มลม (Air Compressor ) ฉะนั้นก่อนที่เราจะเลือกใช้ เลือกซื้อปั๊มลม ให้ถูกต้อง ทั้งชนิด ขนาด ประเภทปั๊มลมต่างๆ เราต้องทราบประเภทของปั๊มลมก่อนว่ามีกี่ประเภท แต่ละประเภทมีข้อดี ข้อเสีย หรือเหมาะสมกับงานหรือเครี่องจักรที่ต้องการใช้ลมอัดอย่างไร บางครั้งเราเลือกอย่างถูกต้องแล้ว แต่โรงงานหรือสถานประกอบการของเราอยู่ติดกับบ้าน หมู่บ้าน ที่อยู่อาศัยหรือชุมชนต่างๆ บางครั้งเสียงดังที่เกิดจากปั๊มลมขณะทำงาน ไปรบกวนชาวบ้าน หรือสถานที่ต่างๆตามที่กล่าวมา เราก็ต้องดูความเหมาะสม ความถูกต้อง ที่จะอยู่ร่วมกับชุมชนในกรณีนี้ด้วย

ปั๊มลม (Air Compressor) แบ่งเป็นประเภทใหญ่ๆได้ 6 ประเภท ดังนี้

1. เครื่องอัดลม หรือ ปั๊มลมแบบลูกสูบ (Piston Air Compressor)
2. เครื่องอัดลม หรือ ปั๊มลมแบบสกรู (Screw Air Compressor)
3. เครื่องอัดลม หรือ ปั๊มลมแบบไดอะแฟรม (Diaphragm Air Compressor)
4. เครื่องอัดลม หรือ ปั๊มลมแบบใบพัดเลื่อน (Sliding Vane Rotary Air Compressor)
5. เครื่องอัดลม หรือ ปั๊มลมแบบใบพัดหมุน (Roots Air Compressor)
6. เครื่องอัดลม หรือ ปั๊มลมแบบกังหัน (Radial and Axial Flow Air Compressor)

อธิบายรายละเอียดของเครื่องอัดลมหรือปั๊มลม (Air Compressor) แต่ละประเภทดังนี้

1. เครื่องอัดลม หรือ ปั๊มลมแบบลูกสูบ (Piston Air Compressor)

เป็นเครื่องอัดลมหรือปั๊มลมที่นิยมใช้กันมากที่สุด เนื่องจากความสามารถในการอัดลม คือสามารถสร้างความดันหรือแรงดันของลมอัด ได้ตั้งแต่ 1 บาร์ (Bar) จนถึงเป็น 1000 บาร์ (Bar) ทำให้ปั๊มลมแบบลูกสูบทำได้ตั้งแต่ความดันต่ำ ความดันปานกลาง ไปถึงความดันสูง มีแบบใช้สายพาน จะทำให้เสียงเงียบ หรือแบบมอเตอร์ในตัว ที่เรียกว่าลูกสูบโรตารี่ แบบนี้จะผลิตลมได้เร็วกว่าแบบใช้สายพาน

การทำงานของปั๊มลมแบบลูกสูบ
ลูกสูบจะมีการเคลื่อนตัวในแนวดิ่ง ทำให้เกิดการดูดและการอัดภายในกระบอกสูบ โดยที่ช่วงการดูดอากาศ ลิ้นช่องดูดเข้า จะทำการเปิดออกเพื่อดึงอากาศเข้าภายในกระบอกสูบ แต่ลิ้นทางด้านอัดอากาศออก จะปิดสนิท จากนั้นเมื่อถึงช่วงการอัดอากาศ ตัวลูกสูบจะดันอากาศให้ออกทางลมออก ทำให้ลิ้นทางด้านทางออกเปิด ส่วนทางลิ้นดูดอากาศจะปิดลง เมื่อลูกสูบของปั๊มลมขยับขึ้น-ลง จึงเกิดการดูดและอัดอากาศขึ้น

ข้อแนะนำในการเลือกซื้อปั๊มลมแบบลูกสูบ
-ในส่วนของมอเตอร์ขับปั๊มลม ให้ดูขนาดของมอเตอร์บริเวณชุดขดลวดอยู่กับที่ (Stator Coil) ให้มีขนาดใหญ่ ไม่เล็กเกินไป
– ท่อส่งลมเข้าสู่ถังเก็บ หากมีครีบระบายความร้อน ก็จะช่วยระบายความร้อนของลมก่อนเข้าถังเก็บได้

2. เครื่องอัดลม หรือ ปั๊มลมแบบสกรู (Screw Air Compressor)

เป็นปั๊มลมที่นิยมใช้ในโรงงาน โรงพิมพ์มาก ปั๊มลมแบบนี้จะมีตัวสกรูโรเตอร์ในการผลิตลม ไม่มีลิ้นในการเปิดปิด ปั๊มลมชนิดนี้ต้องการระบบระบายความร้อนที่ดี มีทั้งระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ และระบบระบายความร้อนด้วยน้ำถ้าเป็นเครื่องขนาดใหญ่ ปั๊มลมสามารถจ่ายลมได้ถึง 170 ลูกบาศก์เมตรต่อนาที (m3/min) และสร้างแรงดันได้มากกว่า 10 บาร์ (Bar)

การทำงานของปั๊มลมแบบสกรู
ภายในปั๊มลมอัดอากาศ จะมีโรเตอร์เกลียวสกรูคู่กัน โดยที่สกรูทั้งสองเพลาที่ขบกัน จะเรียกว่า เพลาตัวผู้และเพลาตัวเมีย ทั้งสองตัวเป็นสกรูที่มีทิศทางการหมุนเข้าหากัน ทำให้อากาศจากภายนอกถูกดูดและอัดส่งไปรอบๆ เสื้อปั๊ม และส่งผ่านไปทางออกเข้าสู่ชุดแยกน้ำมันออกจากอากาศ จากนั้นจะไปสู่ถังเก็บลม โดยความเร็วรอบของเพลาตัวผู้และเพลาตัวเมียเกือบเท่ากัน โดยเพลาตัวผู้จะหมุนเร็วกว่าเพลาตัวเมียเล็กน้อย ปั๊มลมประเภทนี้ การไหลของแรงลมจะราบเรียบกว่าแบบลูกสูบ

3. เครื่องอัดลม หรือปั๊มลมแบบไดอะแฟรม (Diaphragm Air Compressor)

เป็นปั๊มลมที่ใช้ตัวไดอะแฟรม ทำงานเหมือนลูกสูบและส่งผลให้ลิ้นด้านดูดอากาศเข้าเละลิ้นด้านส่งอากาศออกทำงานโดยไม่ได้สัมผัสกับชิ้นส่วนที่เป็นโลหะ และลมอัดที่ได้จะไม่มีการผสมของน้ำมันหล่อลื่น จึงเป็นลมที่สะอาด แต่ไม่สามารถสร้างแรงดันได้สูง ข้อดีก็คือ ลมที่ได้จากปั๊มลมประเภทนี้มีความปลอดภัยสูงและมักใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร อุตสาหกรรมยา อุตสาหกรรมเคมี และนิยมใช้ในอุตสาหกรรมการเลี้ยงสัตว์น้ำ เนื่องจากเสียงที่เงียบและลมสะอาดนั่นเอง
การทำงานของปั๊มลมแบบไดอะแฟรม

ระบบอัดลมลักษณะนี้ จะใช้แผ่นไดอะแฟรมเป็นตัวดูดอากาศ ในขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่ลง แผ่นไดอะแฟรมจะดูดอากาศจากภายนอกผ่านลิ้นวาล์วด้านดูด มาเก็บไว้ในห้องเก็บลม และเมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นสุด แผ่นไดอะแฟรมจะอัดอากาศภายในห้องสูบทั้งหมดผ่านวาล์วด้านออกเพื่อไปเก็บไว้ในถังพักหรือไปใช้งานโดยตรง

4. เครื่องอัดลม หรือ ปั๊มลมแบบใบพัดเลื่อน (Sliding Vane Rotary Air Compressor)

ปั๊มลมชนิดนี้ข้อดีคือเสียงเงียบ การหมุนจะราบเรียบมีความสม่ำเสมอ การอัดอากาศคงที่ ไม่มีลิ้นหรือวาล์วในการปิดเปิด มีพื้นที่ทำงานจำกัด จึงเกิดความร้อนได้ง่าย หากต้องการประสิทธิภาพที่ดีจะต้องผลิตปั๊มลมชนิดนี้ด้วยความประณีตสูง สามารถผลิตลมได้ตั้งแต่ 4-100 ลูกบาศก์เมตรต่อนาที (m3/min) และความดันทำได้ 1-10 บาร์ (Bar)

การทำงานของปั๊มลมแบบใบพัดเลื่อน
ตัวเครื่องจะมีใบพัดติดอยู่กับชุดขับเคลื่อนการหมุน หรือเรียกว่าโรเตอร์ และวางให้เยื้องศูนย์ภายในของเรือนสูบ เมื่อมีการหมุนของโรเตอร์ใบพัด อากาศจะถูกดูดทางช่องลมเข้าและอัดอากาศจากพื้นที่กว้างไปสู่ที่แคบกว่า และส่งอากาศที่ถูกอัดออกไปทางช่องลมออกเพื่อไปใช้งานหรือเข้าถังเก็บต่อไป

5. ปั๊มลมแบบใบพัดหมุน (Roots Air Compressor)

ปั๊มลมแบบนี้จะมีใบพัดหมุน 2 ตัว เมื่อโรเตอร์สองตัวทำการหมุน อากาศจะถูกดูดจากฟากหนึ่งไปยังอีกฟากหนึ่ง โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงปริมาตร ทำให้อากาศไม่ถูกบีบหรืออัดตัว อากาศจะถูกอัดตัวก็ต่อเมื่ออากาศได้ถูกส่งเข้าไปยังถังเก็บลม ปั๊มลมแบบนี้ต้นทุนการผลิตจะแพง ไม่มีลิ้น ไม่ต้องการหล่อลื่นมากขณะทำงาน แต่ต้องมีการระบายความร้อนที่ดี

การทำงานของปั๊มลมแบบใบพัดหมุน
ใบพัดหมุน 2 ตัว จะหมุนในทิศทางตรงข้ามกัน เมื่อโรเตอร์หมุน ทำให้อากาศถูกดูดจากทางลมเข้า และไปออกช่องทางลมออก โดยไม่ทำให้อากาศถูกบีบหรืออัดตัว

6. ปั๊มลมแบบกังหัน (Radial and Axial Flow Air Compressor)

ปั๊มลมแบบนี้ จะได้อัตราการจ่ายลมที่มาก ลักษณะเป็นใบพัดกังหันดูดอากาศมาจากอีกด้านหนึ่ง ด้วยความเร็วสูง และส่งออกไปอีกด้านหนึ่ง ลักษณะการออกแบบใบพัดจึงสำคัญมาก ในเรื่องของอัตราของการผลิตและจ่ายลม

การทำงานของปั๊มลมแบบกังหัน
เครื่องอัดลมแบบกังหันนี้ ใช้หลักการของกังหันใบพัด โรเตอร์หมุนด้วยความเร็วสูง อากาศจะถูกดูดผ่านเข้าในช่องทางลมเข้า และอากาศจะถูกอัดและถูกส่งต่อไปยังอีกด้านหนึ่ง ในช่องทางลมออก โดยไหลไปตามใบพัดและแกนเพลา ปั๊มลมแบบนี้สามารถผลิตลมได้ถึง 170-2,000 ลูกบาศก์เมตรต่อนาที (m3/min)

มารู้จักวิธีการเลือกใช้ปั๊มลมให้เหมาะสมกับงาน

1. ต้องทราบก่อนว่าในโรงงาน หรือสถานประกอบการต้องการใช้ลมประเภทไหน ลมสะอาดมากหรือน้อย มีน้ำมันปนไปกับลมได้ไหม ถ้าทราบแน่ชัด ก็ย้อนกลับไปดูข้อมูลเกี่ยวกับปั๊มลมว่า ควรจะใช้ปั๊มลมประเภทไหนในโรงงานหรือสถานประกอบการ

หมายเหตุ: ปัจจุบันมีปั๊มลมที่เรียกว่าปั๊มลมแบบออยฟรี (Oil free Screw Air Compressor) ปั๊มลมแบบนี้นิยมใช้มากในอุตสาหกรรมยา เคมี อาหาร อิเลคโทรนิคส์ และอื่นๆ ที่ต้องการลมสะอาดปราศจากน้ำมันที่ติดไปกับลม ซึ่งปั๊มลมประเภทนี้ จะหล่อลื่นโดยการใช้น้ำ ไม่ใช้น้ำมัน และมีเสียงเงียบมาก

2. ปริมาณลมที่ใช้ มากกว่า 90% ที่โรงงานอุตสาหกรรม หรือ สถานประกอบการต่าง ถูกผลิตออกมาใช้โดยปั๊มลม 3 ประเภท คือ ปั๊มลมแบบลูกสูบ ปั๊มลมแบบสกรู และปั๊มลมแบบกังหัน ทีนี้เรามาดูว่าปั๊มลมแบบไหนจะเหมาะสมกับโรงงานหรือสถานประกอบการของเรา โดยพิจารณาได้ดังนี้

2.1 ถ้าปริมาณการใช้ลมมีไม่มากและใช้ไม่ต่อเนื่อง ควรเลือกใช้ปั๊มลมแบบลูกสูบ เพราะว่าราคาไม่แพง ดูแลและซ่อมบำรุงง่าย ราคาอะไหล่ถูก ทำความดันลมได้สูง ส่วนข้อเสียก็มีเหมือนกันคือ มีเสียงดังขณะทำงาน ถ้าเปิดต่อเนื่องนานๆ โดยไม่หยุดพักเครี่อง อาจชำรุดได้ และปริมาณลมที่ผลิตได้เทียบกับระยะเวลา จะได้ช้ากว่าแบบสกรูและแบบกังหัน
2.2 ถ้าต้องการปริมาณลมน้อย ปานกลาง และมาก โดยใช้เวลาผลิตลมอัดสั้น ควรเลือกใช้ปั๊มลมแบบสกรู ปั๊มลมแบบนี้นิยมใช้กันมากในปัจจุบันนี้ มีทั้งแบบหล่อลื่นด้วยน้ำมัน (Oil – Flooded ) และแบบหล่อลื่นด้วยน้ำ (Oil Free) ข้อดีที่เห็นได้ก็คือ ผลิตลมอัดออกมาได้เร็วและต่อเนื่องเป็นเวลานานได้โดยไม่ต้องหยุดเครื่อง มีเสียงเงียบ ลมออกได้สม่ำเสมอ ประหยัดค่าไฟฟ้าได้ดีเมื่อเทียบกับปั๊มลมแบบลูกสูบที่มีกำลังเท่าๆ กัน ข้อเสียก็มีบ้างคือ ตัวเครื่องของใหม่ และอะไหล่มีราคาสูง ทำแรงดันลมอัดได้ไม่สูงมากประมาณ 14 บาร์ (Bar) ซึ่งตามปกติโรงงาน โรงพิมพ์ทั่วไป จะใช้แรงดันลมอยู่ที่ 6-7 บาร์ (Bar)
2.3 โรงงานหรือสถานประกอบการที่ต้องการใช้ลมอัดในปริมาณมาก ในระยะเวลาสั้นอย่างต่อเนื่อง มักจะเลือกใช้ปั๊มลมแบบกังหัน เพราะลมที่ออกมามีความสะอาด มีปริมาณเพียงพอ ส่วนมากจะใช้ในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ เช่น โรงงานปั่นด้าย ทอผ้า เป่าและฉีดพลาสติก อุตสาหกรรมเหล็ก ปิโตรเคมีต่างๆ เป็นต้น ส่วนข้อเสียก็มีคือ มีราคาแพงมาก อะไหล่มีราคาสูง ถ้าขนาดปั๊มลมมีขนาดใหญ่มากต้องติดตั้งหม้อแปลงไฟฟ้า และตู้คอนโทรลแยกต่างหากออกมาจากระบบต่างๆ ของเครื่องจักรทั่วไป