จะประเมินได้อย่างไรว่าน้ำมันคอมเพรสเซอร์ชนิดใดช่วยประหยัดพลังงาน?

การมีทั้ง “ภูเขาทองคำและภูเขาเงิน” และ “น้ำเขียวและภูเขาเขียว” กลายเป็นเป้าหมายที่องค์กรการผลิตต่าง ๆ มุ่งมั่นที่จะบรรลุ เพื่อให้การประหยัดพลังงานและการลดการปล่อยมลพิษเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ องค์กรต่าง ๆ ไม่เพียงแต่ต้องการอุปกรณ์ประหยัดพลังงานและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นเท่านั้น แต่ยังต้องเพิ่มผลิตภัณฑ์หล่อลื่นประสิทธิภาพสูงให้กับอุปกรณ์เหล่านั้นด้วย ซึ่งไม่เพียงแต่จะช่วยลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานขององค์กรเท่านั้น แต่ยังช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อีกด้วย

เครื่องอัดอากาศเครื่องอัดอากาศเป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานกลเป็นพลังงานความดันก๊าซ เป็นอุปกรณ์สร้างความดันอากาศอัด สามารถนำไปใช้ในโอกาสต่างๆ เช่น การจ่ายพลังงานอากาศ การควบคุมอุปกรณ์อัตโนมัติ และการระบายอากาศในทางเดินใต้ดิน มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเหมืองแร่ สิ่งทอ โลหะวิทยา การผลิตเครื่องจักร วิศวกรรมโยธา ปิโตรเคมี และอุตสาหกรรมอื่นๆ เป็นอุปกรณ์สำคัญที่ขาดไม่ได้สำหรับการผลิตและการดำเนินงานของหลายๆ องค์กร

หน้าที่ของเครื่องอัดอากาศเครื่องอัดอากาศมีประสิทธิภาพสูงและอาจเรียกได้ว่าเป็น “เครื่องจักรต้นแบบ” ในการผลิตขององค์กร แต่ไม่ควรประมาทเรื่องการใช้พลังงาน จากการวิจัยพบว่า การใช้พลังงานของระบบเครื่องอัดอากาศคิดเป็น 15% ถึง 35% ของการใช้พลังงานทั้งหมดขององค์กรที่ใช้ก๊าซ และในต้นทุนตลอดอายุการใช้งานของเครื่องอัดอากาศ ต้นทุนด้านพลังงานคิดเป็นประมาณสามในสี่ ดังนั้น การปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานของเครื่องอัดอากาศจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการประหยัดพลังงานและการลดการปล่อยคาร์บอนขององค์กร

ลองมาดูประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่ได้จากการประหยัดพลังงานของคอมเพรสเซอร์ผ่านการคำนวณอย่างง่ายกัน: สมมติคอมเพรสเซอร์ขนาด 132 กิโลวัตต์เครื่องอัดอากาศแบบสกรูยกตัวอย่างเช่น การทำงานเต็มกำลัง 132 กิโลวัตต์ หมายถึงการใช้ไฟฟ้า 132 องศาเซลเซียสต่อชั่วโมง การใช้ไฟฟ้าหนึ่งวันของการทำงานเต็มกำลังคือ 132 องศาเซลเซียส คูณด้วย 24 ชั่วโมง ซึ่งเท่ากับ 3168 องศาเซลเซียส และการใช้ไฟฟ้าหนึ่งปีคือ 1,156,320 องศาเซลเซียส เราคำนวณโดยใช้ราคา 1 หยวนต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ดังนั้นการใช้ไฟฟ้าของเครื่องอัดอากาศแบบสกรูขนาด 132 กิโลวัตต์ที่ทำงานเต็มกำลังเป็นเวลาหนึ่งปีคือ 1,156,320 หยวน หากประหยัดพลังงานได้ 1% จะประหยัดได้ 11,563.2 หยวนในหนึ่งปี และหากประหยัดพลังงานได้ 5% จะประหยัดได้ 57,816 หยวนในหนึ่งปี

น้ำมันหล่อลื่นเปรียบเสมือนเลือดหล่อเลี้ยงเครื่องจักรกลระหว่างการทำงาน สามารถช่วยประหยัดพลังงานได้โดยการปรับปรุงประสิทธิภาพ ซึ่งได้รับการพิสูจน์แล้วในด้านการใช้งานเครื่องยนต์สันดาปภายใน การหล่อลื่นสามารถลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์สันดาปภายในได้อย่างมีประสิทธิภาพ 5-10% ต่อ 100 กิโลเมตร การศึกษาพบว่ากว่า 80% ของการสึกหรอและการสูญเสียประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องจักรกลเกิดขึ้นในขั้นตอนการสตาร์ท-หยุดบ่อยครั้ง การทำงานที่อุณหภูมิสูงและต่ำอย่างต่อเนื่อง ผู้เขียนเชื่อว่าเพื่อลดการสึกหรอและปรับปรุงประสิทธิภาพพลังงานผ่านการหล่อลื่น จำเป็นต้องเริ่มต้นจากสามส่วนสำคัญนี้

ในปัจจุบัน ผู้ผลิตแต่ละรายมีเครื่องทดสอบบนแท่นทดสอบของตนเอง ซึ่งสามารถจำลองสภาวะการทำงานจริงของอุปกรณ์ได้โดยตรงมากขึ้น ผลการลดการสึกหรอและการประหยัดพลังงานที่ประเมินโดยการทดสอบบนแท่นทดสอบจึงใกล้เคียงกับสภาพการทำงานจริงมากขึ้น อย่างไรก็ตาม การทดสอบบนแท่นทดสอบมักมีค่าใช้จ่ายสูง ดังนั้นผู้เขียนจึงเชื่อว่าหากสามารถพัฒนาการประเมินผลการลดการสึกหรอและการประหยัดพลังงานไปสู่ระดับห้องปฏิบัติการได้ จะช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายและเพิ่มประสิทธิภาพในการทดสอบบนแท่นทดสอบของผู้ผลิตได้มากขึ้น

อย่างไรก็ตาม ในอุตสาหกรรมยังไม่มีวิธีการประเมินผลการประหยัดพลังงานเฉพาะสำหรับน้ำมันคอมเพรสเซอร์ แต่ผู้เขียนเชื่อว่าด้วยความช่วยเหลือจากผลการวิจัยน้ำมันเครื่องยนต์สันดาปภายในหลายปี จะสามารถประเมินผลการประหยัดพลังงานของน้ำมันคอมเพรสเซอร์ในระดับห้องปฏิบัติการได้ผ่านการทดลองต่อไปนี้

1. การประเมินความหนืด

ความหนืดเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของน้ำมันหล่อลื่น และมีหลายวิธีในการแสดงค่าความหนืด

ความหนืดจลน์เป็นความหนืดที่ใช้กันทั่วไป ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ที่สะท้อนถึงความลื่นไหลและลักษณะแรงเสียดทานภายในของของเหลว การวัดความหนืดจลน์สามารถใช้ประเมินความลื่นไหลและประสิทธิภาพการหล่อลื่นที่อุณหภูมิต่างๆ ได้

ความหนืดแบบหมุนของบรู๊คฟิลด์ (Brookfield rotational viscosity) เป็นวิธีการวัดความหนืดแบบหมุนที่คิดค้นโดยตระกูลบรู๊คฟิลด์ในสหรัฐอเมริกา และชื่อของวิธีการนี้ก็มาจากแนวคิดดังกล่าว วิธีนี้ใช้ความสัมพันธ์เฉพาะระหว่างแรงเฉือนและแรงต้านที่เกิดขึ้นระหว่างโรเตอร์และของเหลวเพื่อหาค่าความหนืด โดยจะประเมินความหนืดแบบหมุนของน้ำมันที่อุณหภูมิต่างๆ และเป็นตัวบ่งชี้ที่ใช้กันทั่วไปสำหรับน้ำมันเกียร์

ความหนืดปรากฏที่อุณหภูมิต่ำ หมายถึง อัตราส่วนที่ได้จากการหารความเค้นเฉือนที่สอดคล้องกันด้วยอัตราการเฉือนภายใต้ความชันความเร็วที่กำหนด นี่เป็นตัวบ่งชี้การประเมินความหนืดที่ใช้กันทั่วไปสำหรับน้ำมันเครื่องยนต์ ซึ่งมีความสัมพันธ์ที่ดีกับการสตาร์ทเครื่องยนต์ในสภาพอากาศเย็น และสามารถทำนายความผิดปกติที่เกิดจากประสิทธิภาพการสูบฉีดของน้ำมันเครื่องยนต์ไม่เพียงพอภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำได้

ความหนืดในการสูบจ่ายที่อุณหภูมิต่ำ คือความสามารถในการประเมินประสิทธิภาพของปั๊มน้ำมันในการสูบจ่ายไปยังพื้นผิวเสียดทานแต่ละส่วนภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ เป็นตัวบ่งชี้ความหนืดที่ใช้กันทั่วไปในน้ำมันเครื่องยนต์ และมีความสัมพันธ์โดยตรงกับประสิทธิภาพการสตาร์ทเครื่องยนต์ในสภาพอากาศเย็น ประสิทธิภาพการสึกหรอขณะสตาร์ท และการสิ้นเปลืองพลังงานในระหว่างกระบวนการสตาร์ทเครื่องยนต์

2. การประเมินการสึกหรอ

การหล่อลื่นและการลดแรงเสียดทานเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของน้ำมันหล่อลื่น การประเมินการสึกหรอเป็นวิธีที่ตรงที่สุดในการประเมินประสิทธิภาพการป้องกันการสึกหรอของผลิตภัณฑ์น้ำมัน วิธีการประเมินที่ใช้กันทั่วไปคือเครื่องทดสอบแรงเสียดทานแบบสี่ลูกบอล

เครื่องทดสอบแรงเสียดทานแบบสี่ลูกบอลใช้ประเมินความสามารถในการรับน้ำหนักของสารหล่อลื่นในรูปแบบของแรงเสียดทานแบบเลื่อนภายใต้แรงกดสัมผัสแบบจุด ซึ่งรวมถึงภาระสูงสุดที่ไม่ทำให้เกิดการติดขัด (PB) ภาระการติดขัด (PD) และค่าการสึกหรอโดยรวม (ZMZ) หรือใช้ทำการทดสอบการสึกหรอในระยะยาว วัดแรงเสียดทาน คำนวณค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน ขนาดจุดสึกหรอ ฯลฯ ด้วยอุปกรณ์เสริมพิเศษ ยังสามารถทำการทดสอบการสึกหรอขั้นสุดท้ายและการทดสอบการสึกหรอจำลองของวัสดุได้อีกด้วย การทดสอบแรงเสียดทานแบบสี่ลูกบอลเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญและเข้าใจง่ายสำหรับการประเมินประสิทธิภาพการต้านทานการสึกหรอของผลิตภัณฑ์น้ำมัน สามารถใช้ประเมินน้ำมันอุตสาหกรรม น้ำมันเกียร์ และน้ำมันโลหะต่างๆ ได้ นอกจากนี้ยังสามารถเลือกตัวบ่งชี้การประเมินที่แตกต่างกันได้ตามการใช้งานที่แตกต่างกันของน้ำมันหล่อลื่น นอกเหนือจากการให้ข้อมูลการต้านทานการสึกหรอและแรงดันสูงโดยตรงแล้ว ยังสามารถประเมินความเสถียร ความสม่ำเสมอ และความต่อเนื่องของฟิล์มน้ำมันได้อย่างชัดเจนโดยการสังเกตแนวโน้มและลักษณะเส้นของเส้นโค้งแรงเสียดทานระหว่างการทดลอง

นอกจากนี้ การทดสอบการสึกหรอจากการเคลื่อนไหวขนาดเล็ก การทดสอบการป้องกันการเกิดหลุมขนาดเล็ก การทดสอบการสึกหรอของเฟืองและปั๊ม ล้วนเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการประเมินสมรรถนะการป้องกันการสึกหรอของผลิตภัณฑ์น้ำมัน

การทดสอบสมรรถนะต้านการสึกหรอที่หลากหลายสามารถสะท้อนให้เห็นถึงความสามารถในการลดการสึกหรอของน้ำมันได้โดยตรง ซึ่งนับเป็นข้อมูลป้อนกลับที่ตรงที่สุดสำหรับการประเมินผลการประหยัดพลังงานของน้ำมันหล่อลื่น