การใช้เชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ดีเซล เครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือ เครื่องสูบน้ำดับเพลิง
สวัสดีกับต้นเดือนตุลาคม ปี 2566 กันนะครับ พอดีวันนี้ได้ทำ Pilot Project การ Monitor การใช้เชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ดีเซลผ่าน Internet เสร็จพอดี จึงเล็งเห็นถึงประโยชน์และประเด็นที่น่าสนใจ และนำมาเล่าสู่กันฟังซึ่งอาจมีผู้สนใจหรือกำลังศึกษากันอยู่ โดยทั่วไปแล้วการใช้เชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ดีเซลนั้นมักจะพูดกันเป็น ลิตร/ชั่วโมง (L/h) แต่เชื่อว่าหลายๆ ท่านอาจจะยังสงสัยกันอยู่และเป็นปัญหาถกเถียงกันแทบไม่รู้จบ เพราะจะต้องนำค่ากำลังของเครื่องมาประกอบการพิจารณาร่วมด้วย แล้วการประเมินกำลังเครื่องยนต์ให้สอดคล้องกับอัตราการใช้เชื้อเพลิงล่ะ? จะพิจารณากันยังไง? วันนี้จึงถือเป็นโอกาสมาเล่าหรืออธิบายให้ฟังกันนะครับ…จากคำถามข้างต้นเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าถ้าขับรถขึ้นภูเขาจะกินน้ำมันมากกว่าขับรถลงภูเขาเพราะการขับรถขึ้นภูเขาจะใช้ภาระกำลังที่มากกว่า ดังนั้นเพื่อให้การประเมินอัตราการใช้เชื้อเพลิงที่เป็นเหตุเป็นผล จึงแนะนำให้ผู้อ่านมาทำความรู้จักกับคำว่าอัตราการใช้เชื้อเพลิงจำเพาะกันครับ ในภาษาอังกฤษจะใช้คำว่า Specific Fuel Consumption หรือตัวย่อ SFC จะมีหน่วยเป็น g/kWh อาจจะเป็นตัวแปลทางวิชาการสักนิดครับ แต่ไม่ยากครับ SFC คือค่าที่ได้มาจากการนำค่าอัตราการใช้เชื้อเพลิง มีหน่วยเป็นกรัม/ชม. หรือ g/h (สำหรับดีเซล 1 ลิตรจะประมาณ 890 g, ลองซื้อน้ำมันมา 1 ลิตรแล้วมาช่างกิโลดูครับ) แล้วนำมาหารด้วย การใช้พลังงาน (kW) ถามต่อกันว่าทำไมต้องมาดูค่าอัตราการใช้เชื้อเพลิงจำเพาะ หรือ SFC นี้กันครับ? เจ้า SFC นี่แหละครับมันจะสามารถบอกคุณได้อย่างชัดเจนว่า สมรรถนะของเครื่องยนต์ ณ ขณะนี้เป็นอย่างไร เช่น เครื่องหลวม หรือ หัวฉีดมีปัญหา ฯลฯ เพราะการพิจารณาประสิทธิภาพของเครื่องยนต์นั้นพิจารณามาจากค่าตัวนี้นี่เองแหละครับ สมการไม่ขอเขียนนะครับ เอาเป็นว่าถ้าเราสามารถวัดค่าตัวนี้ออกมาได้ พร้อมค่ากำลัง เราจะสามารถบอกได้ทันทีว่าตอนนี้เครื่องยนต์ของคุณ ถึงเวลาที่จะต้องซ่อมบำรุง หรือต้องแก้ไขแล้วหรือยัง….ขอยกตัวอย่างกันนะครับ เรามีเครื่องยนต์ 1 เครื่อง ใน Specification Sheet ตอนซื้อมาใหม่ๆ จะบอกค่าตัวนี้มาด้วย เช่น 205 g/kWh ที่ภาระโหลด 60% (สมมุตินะครับ เครื่องยนต์ดีเซลจะอยู่ในย่านนี้ครับ และมันจะเปลี่ยนไปตามภาระโหลดด้วยครับ) ติดตั้งเสร็จครั้งแรกเราทดสอบและวัดกำลังได้ที่ 60% ของพิกัด ทำการวัดและคำนวนค่า SFC ได้ 208 g/kWh และสมมุติว่าเราคำนวนกลับไปเป็นประสิทธิภาพได้ 40% แต่เมื่อใช้งานไปได้สักระยะหรือประมาณ 10,000 ชม. เราอยากทำการประเมินประสิทธิภาพเครื่องและทำการวัด SFC ใหม่มาได้ค่า 220 g/kWh ที่ภาระ 60% โหลดเท่าเดิม และคำนวณกลับเป็นประสิทธิภาพซึ่งลดลงเหลือ 37% เห็นไหมครับว่า คุณจำเป็นต้องจ่ายโหลดเท่าเดิมแต่คุณต้องใช้น้ำมันมากขึ้นถึง 6% เพราะสาเหตุจากประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ที่มันต่ำลง อันอาจเกิดจากหลายปัจจัยที่จะต้องนำมาพิจารณาเช่นการซ่อมบำรุง หรือสมควร Overhaul กันแล้วหรือยัง…สำหรับโครงการที่ผมทำอยู่ ผมใช้ Flow Meter ที่สามารถวัดค่าการใช้เชื้อเพลิงได้ออกมาในหน่วย L/h ซึ่งคำนวนกลับเป็น g/h ไม่ยากครับ แค่คูณด้วย 890 เข้าไป ซึ่งก็คือความหนาแน่นของน้ำมันนั่นแหละครับ (ลองศึกษาต่อกันดูนะครับ) หลังจากนั้นก็วัดค่ากำลังที่ออกมาจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ภาระโหลดค่าหนึ่ง เท่านี้เราก็จะคำนวนได้ค่า SFC ออกมาได้แล้วครับ… ส่วนอุปกรณ์การวัดต่างๆ หรือวิธีการเชื่อมต่อ ถ้าผู้อ่านสนใจทิ้งคำถามไว้ได้เลยครับ… สำหรับการวัด SFC เพื่อนำมาวิเคราะห์สมรรถนะของเครื่องยนต์ดีเซลนั้นอาจจะมีต้นทุนที่ค่อนข้างสูงและค่อนข้างลำบากสักนิด แต่เหมาะกับ Plant ที่ตึงเครียด เช่น Plant ที่ต้องเดินเครื่องที่โหลดต่อเนื่อง หรือ Plant Fire Pump ที่จำเป็นต้องรักษาสมรรถนะให้อยู่ในเกณฑ์อย่างตลอดเวลา คราวนี้มาพูดถึงเครื่องสูบน้ำดับเพลิง หรือ Fire Pump กันบ้างครับ ในส่วนของเครื่องยนต์นั้นเราสามารถวัดค่า SFC ได้ตามปกติ แต่มาถึงในส่วนของ Pump เราจะพิจารณาเป็นกำลังกันได้อย่างไร? ปกติแล้วการหากำลังของ Pump จะไม่ยุ่งยาก แค่นำค่า ความเร็วรอบ, แรงดัน, อัตราการไหลของน้ำ และค่าประสิทธิภาพของปั๊ม (ถ้าทราบ) ก็สามารถนำมาคำนวนกลับเป็นกำลังของเครื่องยนต์ได้ แต่ดูเหมือนจะยุ่งยากสักนิดครับ แต่ถ้าเราได้ลองวิเคราะห์และเก็บข้อมูลไว้ และทุกครั้งที่ทำ Performance Test ประจำปี เราก็ทำการทวนสอบค่า SFC นี้มาเปรียบเทียบกับครั้งก่อนๆ เราจะทำนายได้ว่าประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เราลดลงมากน้อยเพียงใด โดยทั้วไปแล้วเครื่องยนต์จะมีประสิทธิภาพที่ลดลงเร็วกว่าตัว Pump แต่อย่างไรก็ดีทุกครั้งที่ทดสอบอย่าลืมพิจารณาการตอบสนองของตัว Governor ประกอบกันด้วยนะครับ เพราะถ้าเป็นพวกระบบ Mechanical Governor อาจจะมีการเปลี่ยนแปลงไปตามประสิทธิภาพเครื่องได้ด้วยครับ ซึ่งตาม NFPA25 แล้ว ตัว Fire Pump ที่ทดสอบที่อัตราการไหล 0, 100 และ 150% ของโหลดนั้น % การเปลี่ยนแปลงของความเร็วรอบเครื่องยนต์ต้องอยู่ในช่วง 10% ตามคำแนะนำ… สุดท้ายนี้ไม่ว่าจะเป็นการทดสอบเครื่องยนต์ในแบบใดก็ตาม ทุกครั้งที่ทดสอบจะต้องใช้การสังเกตุทางกายภาพหรือด้วยตาจากการมองเห็น หรือเสียง ประกอบการพิจารณาเสมอนะครับ เช่น สีควัน, เสียง, การสั่น, อุณหภูมิต่างๆ ฯลฯ ซึ่งจะเป็นองค์ประกอบการวิเคราะห์ที่ช่วยให้ได้ผลที่ชัดเจนมากยิ่งขึ้นครับ
สวัสดีครับ
