สรุปสั้น
ระบบไฮดรอลิกในโรงงานจำนวนมากเดินปั๊มที่ความเร็วคงที่ตลอดเวลา แม้ช่วงที่เครื่องจักรต้องการแรงดันหรืออัตราการไหลน้อย พลังงานส่วนเกินจึงสูญเสียไปเป็นความร้อน การปรับความเร็วมอเตอร์ตามภาระงานจริงด้วยอินเวอร์เตอร์ (Variable Frequency Drive: VFD) เป็นแนวทางที่ได้รับการศึกษาอย่างแพร่หลาย บทความนี้อธิบายหลักการจากเอกสารวิชาการ แล้วนำงานของหน่วยธุรกิจ RAT (Robotics and Automation Technology and Engineering) มาเป็นกรณีศึกษา

1. ทำไมการปรับความเร็วมอเตอร์จึงช่วยประหยัดพลังงาน
เอกสารของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ (DOE) อธิบายว่าสำหรับภาระแบบแรงบิดแปรผัน เช่น ปั๊มและพัดลมแบบหอยโข่ง กำลังที่ต้องใช้แปรผันตามความเร็วยกกำลังสาม ตามกฎความสัมพันธ์ (affinity laws) การลดความเร็วลง 20% จึงลดกำลังที่ต้องใช้ได้ประมาณครึ่งหนึ่ง และ DOE แนะนำให้ขอข้อมูลประสิทธิภาพของไดรฟ์ที่ภาระบางส่วนจากผู้จำหน่าย เมื่อต้องคำนวณผลประหยัดจริง [1]

2. หลักการสำคัญในระบบไฮดรอลิก
2.1 ปั๊มไฮดรอลิกไม่ได้ทำงานเต็มภาระตลอดเวลา
ในหลายช่วงของการทำงาน ระบบไฮดรอลิกเพียงต้องรักษาแรงดันไว้โดยแทบไม่มีการไหลออก หากมอเตอร์ยังหมุนเต็มความเร็ว พลังงานส่วนใหญ่จะสูญเสียไป
2.2 ชุดต้นกำลังไฮดรอลิกที่ขับด้วยมอเตอร์ปรับความเร็ว
งานวิจัยในวารสาร Energies ศึกษาชุดต้นกำลังไฮดรอลิกที่ขับด้วยมอเตอร์ปรับความเร็ว พบว่าในช่วงรักษาแรงดันโดยไม่มีการไหลออก ระบบใช้พลังงานลดลงประมาณ 30% เมื่อเทียบกับชุดต้นกำลังแบบปั๊มปรับปริมาตรแบบเดิม [2] ผลลัพธ์นี้มาจากงานวิจัยเฉพาะระบบ ผลจริงของแต่ละโรงงานขึ้นกับรูปแบบภาระและการออกแบบระบบ
2.3 การวัดผลเป็นส่วนหนึ่งของระบบ
การติดตั้งมิเตอร์วัดพลังงานไว้ที่ตู้ควบคุมช่วยให้เห็นการใช้ไฟฟ้าจริงก่อนและหลังปรับปรุง และใช้ติดตามผลในระยะยาวได้

3. กรณีศึกษา: งานประหยัดพลังงานระบบไฮดรอลิก โดย RAT
– ขอบเขตงาน: ปรับปรุงระบบไฮดรอลิกเพื่อประหยัดพลังงาน ด้วยตู้ควบคุมใหม่ที่ติดตั้งอินเวอร์เตอร์ 3 ชุด
– อุปกรณ์หน้าตู้: มิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้า 3 ชุด และจอควบคุมแบบสัมผัส (HMI)
– ลูกค้า: ผู้ผลิตเหล็กแผ่นรีดเย็นในประเทศไทย
– ระยะเวลา: 17 มีนาคม – 18 กันยายน 2569 (ประมาณ 6 เดือน)
– ความคืบหน้า: แผน 100% / ผลงานจริง 100%

ภาพปกจากซ้ายไปขวาแสดง ภายในตู้ควบคุมที่ติดตั้งอินเวอร์เตอร์ 3 ชุดพร้อมระบบสายไฟ ตู้ใหม่ที่ติดตั้งต่อจากแถวตู้ไฟฟ้าเดิมในห้องไฟฟ้า และหน้าตู้ที่มีมิเตอร์วัดพลังงานและจอ HMI ภาพทั้งหมดปรับแต่งด้วย AI เพื่อไม่ให้ระบุตัวบุคคลหรือลูกค้าได้

4. ข้อสังเกตจากงานนี้
งานปรับปรุงระบบในโรงงานที่เดินเครื่องอยู่ต้องติดตั้งตู้ใหม่ให้เข้ากับระบบไฟฟ้าเดิม และวางแผนช่วงเวลาเชื่อมต่อให้กระทบการผลิตน้อยที่สุด การติดตั้งมิเตอร์วัดพลังงานไว้ตั้งแต่ต้นช่วยให้ลูกค้าตรวจสอบผลการประหยัดได้เอง

5. บริการของ WCE
RAT (Robotics and Automation Technology and Engineering) ให้บริการงานระบบอัตโนมัติ งานควบคุม และงานปรับปรุงประสิทธิภาพพลังงานสำหรับโรงงานอุตสาหกรรม
สนใจบริการ ติดต่อ: +66 65-937-6283 | international@wce.co.th | www.wce.co.th
We engineer your success.

เอกสารอ้างอิง (เข้าถึงเมื่อ 6 ต.ค. 2569)
[1] U.S. Department of Energy, Advanced Manufacturing Office (พฤศจิกายน 2012). Adjustable Speed Drive Part-Load Efficiency. Motor Systems Tip Sheet #11, DOE/GO-102012-3730. https://www.energy.gov/sites/prod/files/2014/04/f15/motor_tip_sheet11.pdf
[2] Yan, Z., Ge, L. & Quan, L. (2022). Energy-Efficient Electro-Hydraulic Power Source Driven by Variable-Speed Motor. Energies, 15(13), 4804. https://doi.org/10.3390/en15134804