การลดต้นทุนด้วยการประหยัดพลังงานไฟฟ้าจากมอเตอร์ ศภ.9 กสอ.

จาก SSM Wiki

ข้ามไปที่: นำทาง, สืบค้น


KM IPC9
การจัดการองค์ความรู้
(Knowledge Management – KM)
ศูนย์ส่งเสริมอุตสาหกรรมภาคที่ 9 กรมส่งเสริมอุตสาหกรรม
เรื่อง “การลดต้นทุนด้วยการประหยัดพลังงานไฟฟ้าจากมอเตอร์


ยุทธศาสตร์ที่ 1                      : การสร้างและพัฒนาธุรกิจอุตสาหกรรมให้เติบโตและยั่งยืน

เป้าประสงค์ (Objective)         : เสริมสร้างศักยภาพการประกอบการอุตสาหกรรม

ตัวชี้วัด (KPI) ตามคำรับรอง    : ร้อยละของจำนวนสถานประกอบการที่มีผลิตภาพในการผลิตเพิ่มสูงขึ้น

องค์ความรู้ที่จำเป็น                 : การลดต้นทุนด้วยการประหยัดพลังงานไฟฟ้าจากมอเตอร์


หลักการและเหตุผล

          การอนุรักษ์พลังงานของชาตินับได้ว่าเป็นสิ่งที่ทั้งภาครัฐ และภาคเอกชนในปัจจุบัน จะต้องให้ความสำคัญ พร้อมทั้งดำเนินการตามนโยบายที่ได้กำหนดเป็นกติกาไว้อย่างต่อเนื่อง และทั่วถึงกัน เพื่อให้เกิด การพัฒนาที่ยั่งยืนในการพัฒนาพลังงานของ SMEs การประหยัดพลังงานในอุตสาหกรรมไทยมักถูกมองว่า เป็นเรื่องของผู้เชี่ยวชาญด้านพลังงานเท่านั้น โดยลืมมองถึงวัตถุประสงค์ที่แท้จริงของการดำเนินงาน ซึ่งคือการ ลดต้นทุนการผลิตให้อยู่ในระดับต่ำที่สุด ดังนั้น เมื่อทางภาคอุตสาหกรรมคิดที่จะลดต้นทุนพลังงานจึงมักทำการ ลดการใช้พลังงานสิ้นเปลืองเฉพาะจุด เช่น การลดการใช้ไฟแสงสว่าง การลดเวลาในการใช้เครื่องปรับอากาศ การเปลี่ยนอุปกรณ์เครื่องจักรบางชิ้น โดยไม่มีการวิเคราะห์กระบวนการในอุตสาหกรรมทั้งระบบ ทำให้ กิจกรรมลดการใช้พลังงานส่วนใหญ่ลดการใช้พลังงานได้น้อย ซึ่งส่งผลกระทบให้ผู้ประกอบการส่วนใหญ่รู้สึก ว่ากิจกรรมประหยัดพลังงานเป็นกิจกรรมที่ไม่คุ้มค่าในการลงทุนหรือให้ความสำคัญน้อยกว่าการพัฒนางานฝ่าย ผลิตโดยตรง ประกอบกับการสนับสนุนจากภาครัฐเองล้วนมุ่งเน้นการเปลี่ยนอุปกรณ์เพื่อเพิ่ม ประสิทธิภาพการ ใช้พลังงาน เท่านั้น


          แนวความคิดในการประหยัดพลังงาน โดยขยายขอบเขตการทำงานซึ่งมุ่งเน้นงานด้านพลังงาน โดยตรง เป็นการพัฒนาองค์กรซึ่งมีหลายวัตถุประสงค์และหลายผลลัพธ์ และเกิดจากความร่วมมือของบุคลากร ที่มีความรู้ความชำนาญในระดับสูง เช่น วิศวกร นักเทคโนโลยี และผู้จัดการทางเทคนิค มากกว่าเฉพาะผู้ที่ เกี่ยวข้องโดยตรงกับเรื่องพลังงาน เน้นการมีส่วนร่วมจากทุกส่วนในอุตสาหกรรมทั้งพนักงานฝ่ายสำนักงาน ฝ่ายผลิต ฝ่ายออกแบบผลิตภัณฑ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการออกแบบกระบวนการผลิต ซึ่งทุกส่วนงานจะต้องมี จิตสำนึกร่วมกันในการเพิ่มศักยภาพในการแข่งขัน โดยเฉพาะในภาวะที่มีการแข่งขันอย่างรุนแรงในตลาดโลก ทำให้บริษัททุกแห่งต้องลดต้นทุนการผลิตทุกทาง เพื่อให้ต้นทุนการผลิตต่ำที่สุด และเพิ่มคุณค่าในตัวสินค้าให้ มากที่สุด ความร่วมมือจากทุกฝ่ายจึงเป็นปัจจัยสำคัญที่จะทำให้เกิดการใช้ทรัพยากรที่มีอยู่อย่างมีประสิทธิภาพ สูงสุดโดยแนวความคิดที่ได้นำเสนอนี้เกิดจากการศึกษาและวิจัยกิจการที่ได้มีการดำเนินการทางด้านพลังงาน ซึ่งประสบความสำเร็จในอดีต เพื่อหาแนวทางพัฒนาให้สามารถนำมาประยุกต์ใช้ได้อย่างกว้างขวาง โดยการ ผสมผสานแนวความคิดทางการบริหารจัดการ ซึ่งมีการนำมาใช้อย่างแพร่หลาย เช่น Total Quality Control, Concurrent Engineering และ Value Engineering และสรุปเป็นแนวทางที่ผู้ประกอบการสามารถนำไป ประยุกต์ใช้ร่วมกับกิจกรรมอื่นๆในโรงงานได้โดยง่าย โดยการดำเนินกิจกรรมนี้สามารถแบ่งย่อยเป็น 4 ขั้นตอน ได้แก่

          1) Cost / Energy Focus ปรับเปลี่ยนทัศนคติเรื่องการประหยัดพลังงานว่าไม่ใช่เรื่องของพลังงานเท่านั้น หากแต่เป็นเรื่องของการลดต้นทุน และเพิ่มศักยภาพทางการแข่งขัน ซึ่ง ทุกคนต้องมีส่วนร่วมในการดำเนินการ โดยกระบวนการนี้จะปรับเปลี่ยนทัศนคติของทุกส่วนนับตั้งแต่ผู้บริหารไปจนถึงพนักงานระดับล่าง หากการปรับเปลี่ยนทัศนคตินี้ไม่เป็นผล การดำเนินงานในขั้นตอนอื่นๆย่อมไม่สามารถทำได้ ซึ่งการปรับเปลี่ยนทัศนคติของพนักงานเป็นสิ่งที่ต้องใช้เวลาในการประชาสัมพันธ์ และฝึกอบรมอย่างต่อเนื่อง

          2) การกำหนดนโยบาย แผนงานและแผนการปฏิบัติ โดยผู้บริหารระดับสูง ผู้บริหารระดับกลาง และผู้บริหารระดับล่าง ตามลำดับโดยผู้บริหารระดับสูงจำเป็นต้องมีการกำหนดนโยบาย เป้าหมายและทิศทางขององค์กรที่ชัดเจน เพื่อให้ผู้บริหารระดับกลางและล่างสามารถนำไปประยุกต์เป็น Action Plan ได้อย่างสอดคล้องกัน

          3) Product / Process Improvement โดยมุ่งเน้นการใช้ทรัพยากรให้เกิดประโยชน์สูงสุด(Optimization of Resource Usage) โดยขั้นตอนนี้จะมีจุดมุ่งหมายเพื่อลดต้นทุนสูญเสียที่เกิดจากการออกแบบและการผลิต (Process) โดยอาจมีการพิจารณาการลงทุนในเทคโนโลยีการผลิตที่มีประสิทธิภาพ หรือ การดัดแปลงปรับปรุงกระบวนการผลิต วัตถุดิบ และผลิตภัณฑ์ โดยความร่วมมือของผู้เชี่ยวชาญในหลายสาขา(ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญด้านพลังงานเพียงคนเดียว) เช่น วิศวกรโรงงาน วิศวกรพลังงาน ผู้บริหาร

          4) Total Involvement ผู้บริหารและพนักงานทุกคนทุกระดับมีส่วนร่วมในการดำเนินงานเพื่อพัฒนาและปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง การปรับโครงสร้างเพื่อให้เอื้อต่อการเปลี่ยนแปลงที่จะเกิดขึ้น การวางแผนการดำเนินงานเป็นส่วนหนึ่งของแผนธุรกิจ และการกำหนดนโยบายในการดำเนินการที่ชัดเจน




คู่มือการจัดการพลังงานไฟฟ้า
เรื่อง “การลดต้นทุนด้วยการประหยัดพลังงานไฟฟ้าจากมอเตอร์”

ความจำเป็นการอนุรักษ์พลังงาน

          พลังงานสามารถจำแนกได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ ๆ ได้แก่ การใช้พลังงานในรูปความร้อนและการใช้พลังงานจากไฟฟ้า โดยเฉพาะการใช้พลังงานไฟฟ้าซึ่งความจำเป็นและมีการใช้ในกระบวนการผลิตของทุกโรงงานเมื่อโรงงานอุตสาหกรรมมีการอนุรักษ์พลังงานจะเกิดผลดีทั้งทางตรงและทางอ้อม ทางตรงได้แก่ ต้นทุนลดลง กำไรเพิ่มขึ้น ธุรกิจมีขีดความสามารถการแข่งขันสูงขึ้น ส่งผลให้ธุรกิจอยู่รอดได้อย่างยั่งยืนในระยะยาว และยังสร้างภาพลักษณ์ที่ดีต่อสังคมและชุมชนโดยรวมด้วย เช่นเดียวกัน เมื่อโรงงานอุตสาหกรรมสามารถลดการใช้พลังงานไฟฟ้าได้แล้วก็จะส่งผลทางอ้อมต่อเศรษฐกิจ สังคม และสิ่งแวดล้อมในระดับมหภาคเช่นกัน คือ ลดการนำเข้าพลังงาน ลดภาวะหนักด้านการเงินและการลงทุนของประเทศ รวมทั้งลดปัญหาสิ่งแวดล้อมโดยเฉพาะปัญหาโลกร้อน ดังนั้น การอนุรักษ์พลังงานไฟฟ้า จึงไม่ใช่เพียงแต่เอื้อประโยชน์ต่อธุรกิจเท่านั้น แต่ยังเป็นความจำเป็นและมีความสำคัญต่อเศรษฐกิจโดยรวมของประเทศด้วย

          จากที่กล่าวข้างต้นถึงความสำคัญของการอนุรักษ์พลังงานในโรงงานอุตสาหกรรม SMEs ในสภาวะปัจจุบัน โรงงานอุตสาหกรรมต่าง ๆ ต่างประสบปัญหาการใช้พลังงานโดยเฉพาะในกลุ่ม SMEs ที่ยังขาดความรู้ การจัดการพลังงาน และการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ จึงได้มีการผลักดันให้เกิดการดำเนินโครงการด้านการอนุรักษ์พลังงานในกลุ่มอุตสาหกรรม SMEs ขึ้นหลายโครงการ สำหรับคู่มือเล่มนี้ เป็นคู่มือการจัดการพลังงานไฟฟ้า เรื่อง “การลดต้นทุนด้วยการประหยัดพลังงานไฟฟ้าจากมอเตอร์” โดยเน้นอุปกรณ์ที่มีการใช้แพร่หลายในโรงงานอุตสาหกรรม ได้แก่ มอเตอร์ นอกจากนี้
คู่มือนี้ได้รวบรวมการเรียนรู้จากผู้เชี่ยวชาญ และคู่มือการจัดการพลังงานความร้อนในโรงงาน และคู่มือการจัดการพลังงาน โดยเทคนิค TEM ของ ศูนย์อนุรักษ์พลังงานแห่งประเทศไทย มหาวิทยาลัยพระจอมเกล้าธนบุรี ทำให้เป็นหนังสือที่ง่ายต่อการเข้าใจสามารถนำไปปฏิบัติได้จริง เนื้อหาบางส่วนเหมาะสมสำหรับ ผู้เป็นเจ้าของธุรกิจ ผู้จัดการโรงงาน หัวหน้างาน วิศวกรและบางส่วนก็เหมาะสมต่อผู้ปฏิบัติงานในโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งจะทำให้โรงงานอุตสาหกรรมสามารถเห็นภาพได้จริง รวมทั้งสามารถนำไปเป็นต้นแบบได้




0.1.JPG

กำลังไฟฟ้าที่มอเตอร์ใช้จะขึ้นกับภาระทางกลและประสิทธิภาพของมอเตอร์ถ้าภาระทางกลมากจะใช้กำลังไฟฟ้าสูง ถ้าต่ำลงก็จะใช้กำลังไฟฟ้าลดลง

ดูตัวอย่างเพื่อให้เกิดความเข้าใจ

ไฟล์:0.2.JPG

                        ในรูปมอเตอร์ขนาด 18.5 กิโลวัตต์ ขับสายพานลำเลียงขณะขนถ่ายวัตถุดิบหนัก 10 กิโลกรัม ใช้กำลังไฟฟ้า 5 กิโลวัตต์ และเมื่อวัตถุดิบมีปริมาณมากขึ้นเป็น 100 กิโลกรัมกำลังไฟฟ้าที่ใช้เพิ่มเป็น 15 กิโลวัตต์


สำหรับพลังงานไฟฟ้าที่มอเตอร์ใช้จะขึ้นกับกำลังไฟฟ้า(กิโลวัตต์) ที่มอเตอร์ใช้ และช่วงเวลาที่ทำงานถ้ากำลังไฟฟ้าสูงก็จะใช้พลังงานมาก หรือชั่วโมงการทำงานสูงก็จะใช้พลังงานมากเช่นกัน ดังนี้

                                E	 = 	kW × h  
	และ                     C	 = 	E × Pr 
	เมื่อ                      E	 = 	พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ มีหน่วยเป็นกิโลวัตต์ชั่วโมง (kW h )
				kW	 = 	กำลังไฟฟ้าที่มอเตอร์ใช้ มีหน่วยเป็นกิโลวัตต์ (kW )
				h	 = 	ชั่วโมงที่มอเตอร์ทำงานkW
				C 	 = 	ค่าไฟฟ้าจากการใช้งานมอเตอร์ ( Baht )
				Pr	 = 	ค่าไฟฟ้าเฉลี่ยต่อหน่วยของโรงงาน (Baht / kW h )

ดูตัวอย่างเพื่อให้เกิดความเข้าใจ

                        มอเตอร์ขับพัดลมขนาด 55 กิโลวัตต์ วัดกำลังไฟฟ้าได้ 20 กิโลวัตต์ พัดลมทำงานวันละ 16 ชั่วโมง และ 300 วันต่อปี ค่าไฟฟ้าเฉลี่ย 3 บาทต่อหน่วย จะมีการใช้พลังงานและค่าใช้จ่ายดังนี้

                                                                  พลังงานไฟฟ้า ( E ) = 20 kW × 16 h / d × 300 d / y = 96,000 kW h / y

                                                                  ค่าไฟฟ้าของมอเตอร์ = 96,000 kW h × 3 B /kW h = 288,000 B

ราคามอเตอร์เมื่อเทียบกับค่าใช้จ่ายมอเตอร์ไฟฟ้า

                        มอเตอร์ เป็นอุปกรณ์ที่มีค่าใช้จ่ายในการใช้งานสูงมากเมื่อเทียบกับราคามอเตอร์ ดังภาพเปรียบเทียบต่อไปนี้ ปริมาตรของกล่องทางซ้ายแทนราคามอเตอร์ ขณะที่ปริมาตรของกล่องกลางแทนค่าใช้จ่ายต่อปี และกล่องทางขวาเป็นค่าใช้จ่ายตลอดอายุการใช้งาน จะเห็นได้ว่าค่าใช้จ่ายส่วนใหญ่ คือ ค่าไฟฟ้าที่เสียไปกับมอเตอร์ ไม่ใช่ราคามอเตอร์ ดังนั้นประสิทธิภาพของมอเตอร์จึงมีผลต่อค่าใช้จ่าย

ไฟล์:03.JPG

ดูตัวอย่างเพื่อให้เกิดความเข้าใจ

                        มอเตอร์ขนาด 7.5 กิโลวัตต์ วัดกำลังไฟฟ้าได้ 5 กิโลวัตต์ เดินเครื่องวันละ 16 ชั่วโมง 300 วัน มอเตอร์ราคาประมาณ 20,000 บาท ค่าไฟฟ้า 3 บาทต่อหน่วย อายุการใช้งานมอเตอร์โดยทั่วไปประมาณ 10 ปี

                                                                  พลังงานไฟฟ้าที่มอเตอร์ใช้ = 5 kW × 16 h × 300 d / y = 24,000 kW h / y

                                                                  ค่าใช้จ่ายพลังงาน             = 24,000 kW h × 3 Baht = 72,000 B / y

                                                                  ดังนั้น ค่าใช้จ่ายพลังงานตลอดอายุการใช้งาน          =          720,000 บาท

                                                                  ราคามอเตอร์คิดเป็นร้อยละ                                 =          27.7 ของค่าใช้จ่ายต่อปี

                                                                                   และคิดเป็นร้อยละ                            =          2.77 ของค่าใช้จ่ายตลอดการใช้งาน

มอเตอร์ไฟฟ้ามีกี่ประเภท?

                        มี 2 ประเภท คือ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง และไฟฟ้ากระแสสลับ และมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับมี 2 ประเภท ที่แพร่หลายที่สุด คือ มอเตอร์เหนี่ยวนำ

ไฟล์:04.JPG

(1) มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

                        เป็นมอเตอร์แบบแรกที่สร้างขึ้น โดยใช้หลักการจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงเข้าทั้งขดลวดที่อยู่กับที่และที่เคลื่อนที่เพื่อให้เกิดแรงทางแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้น ปัจจุบันจึงมีใช้งานในอุปกรณ์ที่ต้องการความแม่นยำในการควบคุมความเร็วรอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเครื่องจักรขนาดใหญ่ เนื่องจากระบบการส่งจ่ายไฟฟ้าเป็นระบบไฟฟ้ากระแสสลับ การใช้งานมอเตอร์กระแสตรงจึงจำเป็นต้องมีชุดสร้างแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงป้อนให้มอเตอร์ นอกจากนี้มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงจำเป็นต้องจ่ายไฟฟ้าเข้าไปยังขดลวดชุดที่อยู่กับแกนหมุน จึงจำเป็นต้องมีแปลงถ่านและคอมมิวเตเตอร์ ซึ่งเป็นอุปกรณ์สึกหรอ อันเป็นข้อจำกัดของการใช้งานของมอเตอร์กระแสตรง

ไฟล์:1.2.JPG

                        มอเตอร์แบบยูนิเวอร์ซัล เป็นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบอนุกรมที่สามารถรับไฟฟ้ากระแสสลับเฟสเดียวได้ จึงเรียกว่า มอเตอร์แบบยูนิเวอร์ซัล โครงสร้างที่ง่ายจึงใช้งานในเครื่องมือเล็กๆ (จักรเย็บผ้าอุตสาหกรรม)

(2) มอเตอร์กระแสสลับแบบเหนี่ยวนำ

                        เป็นมอเตอร์ที่ใช้แพร่หลายมากที่สุดในปัจจุบัน เนื่องจากราคาไม่สูง บำรุงรักษาน้อย และไม่จำเป็นต้องมีชุดขับเคลื่อนเหมือนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง โครงสร้างประกอบด้วยขดลวดชุดที่อยู่กับที่(stator)และตัวนำอยู่ที่โรเตอร์ สนามแม่เหล็กที่สเตเตอร์จะเหนี่ยวนำให้กระแสไหลและเกิดสนามแม่เหล็กที่ โรเตอร์ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจากตัวนำทั้งสองชุดดึงดูดกันทำให้เกิดการหมุน

ไฟล์:06.JPG

มอเตอร์ซิงโครนัส

                        เป็นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับประเภทหนึ่ง แตกต่างจากมอเตอร์เหนี่ยวนำคือไม่ใช้การเหนี่ยวนำจากสเตเตอร์ไปที่โรเตอร์ แต่มีการสร้างสนามแม่เหล็กทั้งที่สเตเตอร์และโรเตอร์ โรเตอร์มีทั้งแบบที่จ่ายไฟเข้าโดยตรงและแบบที่เป็นแม่เหล็กถาวร สนามแม่เหล็กทั้งสองดึงดูดและหมุนเกาะไปด้วยกัน ความเร็วรอบของมอเตอร์จะคงที่ตามความถี่ของแรงดันไฟฟ้าที่ป้อนให้ มักใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือใช้ในเครื่องมือเล็ก ๆ เช่น สว่าน

ไฟล์:07.JPG







เครื่องมือส่วนตัว