Piller(Thailand)Co.,Ltd.

การเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้เหมาะสมอย่างมืออาชีพ

การเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้ถูกต้องและเหมาะสมนั้นโดยปกติเป็นหน้าที่ของผู้ออกแบบและที่ปรึกษาในงานด้านวิศวกรรมระบบ แต่เมื่อใดก็ตามหากเราต้องการจัดหาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเองหรือไม่มีผู้ออกแบบและที่ปรึกษาในเบื้องต้น ผู้เลือกจะต้องทราบเสียก่อนว่าความต้องการใช้ประโยชน์อะไรจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยส่วนมากแล้วมักจะใช้เป็นเครื่องสำรองไฟฟ้าเมื่อไฟฟ้าหลักหรือการไฟฟ้าส่วนกลางนั้นขาดหายไป หรืออาจมีบางความต้องการที่ต้องการใช้เป็นกำลังหลักเช่นตามเกาะตามภูเขาหรือสถานที่พักตากอากาศที่ไม่มีไฟฟ้า บางครั้งอาจต้องการใช้เป็นเครื่องมือในการจัดการลดค่าใช้จ่ายจากไฟฟ้าหลัก หรือตลอดจนในเพื่อเพิ่มเสริมความมั่นคงของระบบไฟฟ้าหลักที่ใช้ในขบวนการผลิตเพื่อผลผลิตทางอุตสาหกรรม จากความต้องการเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลายประเภทสนองความต้องการ ของการใช้งานแต่ละประเภทที่แตกต่างกัน ดังนั้นการเลือกใช้ให้ถูกต้องจึงถือว่ามีความสำคัญมากทั้งในด้านวิศวกรรม เศรษฐศาสตร์ และสิ่งแวดล้อม

การเลือกชนิดตามกำลังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

เมื่อทราบถึงวัตถุประสงค์ที่แท้จริงในการใช้ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแล้ว สิ่งต่อไปที่จะต้องทราบและทำความเข้าใจให้ชัดเจน คือ ชนิดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีให้เลือกในปัจจุบันตามประเภทกำลังเพื่อความเหมาะสมกับความต้องการเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีประเภทดังนี้

1. เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากำลังสำรอง (Standby Generator Type)

2. เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากำลังสำรองต่อเนื่อง (Continuous Generator Type)

3. เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากำลังหลัก (Base Generator Type)

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรอง (Standby Generator Type)

หมายถึงเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้เป็นกำลังสำรองเมื่อไฟฟ้าหลักขาดหายไปเป็นเวลาไม่นานนัก เรียกได้ว่ามีไว้สำหรับใช้เมื่อมีความจำเป็นหรือกรณีฉุกเฉิน ดังนั้นความสำคัญของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจึงอยู่ที่ความพร้อมใช้งานเป็นหลัก และจะต้องสามารถจ่ายกำลังไฟฟ้าได้อย่างเพียงพอตามที่ออกแบบไว้ด้วย เครื่องประเภทนี้มักใช้สำหรับอาคารสูงเพื่อใช้สำหรับไฟฟ้าส่วนกลาง โรงงานอุตสาหกรรม ที่ต้องการผลผลิตอย่างต่อเนื่อง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดนี้จะต้องตอบสนองความต้องการอย่างรวดเร็ว และเที่ยงตรงแม่นยำ ข้อมูลด้านเทคนิค เครื่องประเภทนี้จะมีการคำนวณเพื่อออกแบบผลิตเครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดใช้งานเต็มกำลังของเครื่องยนต์เพื่อใช้ขับเคลื่อนชุดกำเนิดไฟฟ้า ดังนั้นเครื่องประเภทนี้จะไม่สามารถจ่ายเกินกำลังได้ เช่น 10% (Overload 10%) ผู้ออกแบบควรระมัดระวังเงื่อนไขเหล่านี้ ชั่วโมงการทำงานจะต้องไม่เกินพิกัดของผู้ผลิตเครื่องยนต์ กำหนดไว้เช่นบางผู้ผลิตกำหนดไว้ไม่เกิน 150 หรือ 200 ชั่วโมงต่อปี การใช้ไม่เกินจึงจะถือว่าอยู่ในเงื่อนไขของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรอง การเดินเครื่องแต่ละครั้งจะต้องอยู่ในข้อกำหนดของผู้ผลิตด้วย เช่นในรอบเดินเครื่อง 12 ชั่วโมงต้องหยุด 1 ชั่วโมง หากการใช้งาน เกินช้อกำหนดแสดงว่าเราเลือกประเภทของเครื่องกำเนิดไฟฟ้านั้นไม่เหมาะสมกับประเภทการใช้งาน ผู้ออกแบบหรือผู้เลือกจำเป็นที่จะต้องทราบข้อมูลเบื้องต้นเหล่านี้ เพื่อใช้ในการประกอบการพิจารณาของการเลือกใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดนี้ จะต้องประกอบด้วยตัวตรวจจับไฟฟ้าหลัก (AMF) และชุดสลับจ่ายกระแสไฟฟ้า (ATS)

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองต่อเนื่อง (Continuous Generator Type)

หมายถึงเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้เป็นกำลังสำรอง แต่สามารถใช้ได้อย่างต่อเนื่องเมื่อไฟฟ้าหลักขาดหมายไป การเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดนี้จะต้องเข้าใจว่าเราเลือกเครื่องเพื่อสำรองแต่ขณะเดียวกันเราต้องเลือกเครื่องที่มีขีดความสามารถสูงขึ้น ต้องมีเหตุผลประกอบ เช่นเคยมีไฟฟ้าหลักดับหรือขาดหายเป็นเวลานานกว่า 12 ชั่วโมง หรือ ภาระของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าประกอบด้วยโหลด ที่มีขนาดกระแสเริ่มต้นสูง ดังนั้นการเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าประเภทแรกจึงไม่เหมาะสมด้วยประการทั้งปวงจึงควรเลือกประเภทที่ 2 เครื่องกำเนิดไฟฟ้าประเภทนี้สามารถแก้ข้อจำกัดของเครื่องประเภทแรกได้ แต่ราคาจะสูงกว่าประเภทแรก เนื่องจากการออกแบบจะต้องเลือกเครื่องยนต์ที่เป็นชุดขับเคลื่อนต้องมีขนาดกำลังหรือแรงม้าที่มากพอ รับภาระได้ 10% มาตรฐาน IEC และมาตรฐานอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องเนื่องจากการทำงานของเครื่องกำเนิดประเภทนี้เป็นลักษณะกึ่งการใช้งานหนัก (Heavy duty) จะต้องพิจารณาตัวประกอบอื่นอีก เช่น ความคงทนของฉนวน และอุณหภูมิการใช้งานของชุดกำเนิดไฟฟ้า

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากำลังหลัก (Base load Generator)

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าประเภทนี้ เป็นเครื่องที่ใช้เป็นกำลังไฟฟ้าหลัก สามารถใช้อย่างต่อเนื่องโดยไม่จำกัดชั่วโมงในการทำงาน พิกัดกำลังของเครื่องจะต้องรับภาระเป็น 70% ของเครื่องชนิด Standby และ 60% ของเครื่อง Continuous Type ดังนั้นหากมีความจำเป็นจะต้องเลือกเครื่องประเภทนี้แล้วจะต้องแจ้งให้ผู้ออกแบบทราบล่วงหน้า เพื่อจะได้นำข้อมูลไปประกอบการออกแบบให้ถูกต้อง เครื่องประเภทนี้มักจะใช้ในเกาะ หรือสถานที่ไฟฟ้าชั่วคราว เครื่องชนิดนี้ถึงแม้จะไม่จำกัดชั่วโมงการทำงานก็ตาม หากถึงกำหนดเวลาการทำการบำรุงรักษาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าก็จำเป็นต้องหยุดเพื่อทำการบำรุงรักษา ดังนั้นการเลือกจะต้องคำนึงถึงข้อสำคัญนี้ด้วย ซึ่งอาจจะต้องเลือกซื้อถึง 2 เครื่องเพื่อใช้ในเวลาที่ต้องหยุดเพื่อการจ่ายกำลังไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง

หมายเหตุ

โดยทั่วไปการเลือกเครื่องลักษณะนี้จะเลือกเครื่องประเภทรอบต่ำแต่ราคาจะสูงตามไปด้วย เป็นการเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าตามชนิดและประเภทของการใช้งาน

การเลือกตามประเภทของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

นอกจากการเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าตามกำลังตามที่ได้กล่าวมาแล้ว เครื่องกำเนิดไฟฟ้ายังมีการออกแบบให้เหมาะสมกับสถานที่และสิ่งแวดล้อม ประเภทของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้มีการพัฒนาออกแบบ เพื่อให้เหมาะสมกับการใช้งานในแต่ละพื้นที่ใช้งาน ดังนี้

- เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดเปลือยอยู่กับที่ (Bare Generator Type)

- เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดเก็บเสียง (Sound Proof Type)

- เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดเคลื่อนที่ หรือเอนกประสงค์ (Mobile Generator)

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดเปลือยอยู่กับที่ (Bare Generator Type)

เป็นชนิดที่ส่วนใหญ่นิยมใช้กันเนื่องจากเป็นเครื่องประเภทพื้นฐาน มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นชนิดเปลือยและมีชุดควบคุมติดอยู่กับชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เนื่องจากเครื่องมีขนาดใหญ่และนักหนักมาก ดังนั้นไม่นิยมเคลื่อนย้ายกัน หากเมื่อนำมาติดตั้งแล้วมีเสียงดังก็จะทำห้องเก็บเสียงอีกชั้นหนึ่ง การเลือกเครื่องประเภทนี้มักจะมีห้องเป็นสัดส่วนและมีการออกแบบไว้ตั้งแต่ต้นแล้ว การติดตั้งเครื่องจะเป็นไปตามการเลือกขนาดกำลัง ซึ่งเป็นไปตามการเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าประเภทแรก

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิด ตู้ครอบเก็บเสียง (Canopied and Sound Proof)

เป็นชนิดที่ต้องการย้ายพื้นที่การใช้งานบ่อย ๆ หรือต้องการเก็บเสียง หรือในพื้นที่ที่ไม่มีห้องสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ชนิดนี้ส่วนประกอบที่สำคัญทั้งหมดจะถูกออกแบบมาให้อยู่ในตู้ครอบทั้งหมด เช่น ถังน้ำมันเชื้อเพลิง ชุดควบคุมสตาร์ทโดยอัตโนมัติ (AMF) ชุดโอนย้ายกระแสไฟฟ้า (ATS)

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดเคลื่อนย้าย (Mobile Gen and Trailer)

ในการใช้งานเครื่องกำเนิดไฟฟ้าบางทีต้องการใช้ในสถานที่ชั่วคราว เช่นงานพิธีการต่าง ๆ งานกู้ภัย งานเฉพาะการเครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดเคลื่อนที่ได้จะเหมาะสมกว่าเพราะใช้งานเท่าที่จำเป็นเท่านั้น จากนั้นก็สามารถนำไปใช้งานในสถานที่อื่น ๆ ได้อีกด้วย เครื่องชนิดนี้มีทั้งชนิดลากจูง (Trailer) และแบบบรรทุกบนรถยนต์สามารถพร้อมเคลื่อนที่และใช้งานได้เลย (Mobile generator)

จากข้างต้นมีข้อสรุป 2 ประเด็น คือ ผู้เลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะต้องทราบประเภทกำลังไฟฟ้าของการใช้งานของตนเอง และประการที่สองต้องรู้จักรูปแบบหรือชนิดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จึงจะสามารถเลือกได้อย่างชาญฉลาด และเหมาะสม แต่ก็ยังไม่พอเพื่อให้การเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพของการใช้งาน ควรจะต้องทราบเงื่อนไขดังต่อไปนี้คือ การเลือกขนาดกำลังให้เหมาะสมกับภาระ (Load) ที่ตอ้งการ (โดยปกติจะเป็นหน้าที่ของที่ปรึกษา หรือวิศวกรระบบไฟฟ้า)

ภาระ (Load) ทางไฟฟ้า หมายถึง ภาระที่จะต้องถูกต่ออยู่กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับประเภทของกำลังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เราเลือกใช้ เช่นเลือกใช้ประเภทสำรอง (Standby) จะต้องมีการคัดสรร เลือกเฉพาะภาระที่จำเป็นเท่านั้น หรือเรียกอีกอย่างว่า ภาวะฉุกเฉิน (Emergency Load) ภาระที่เหลือเป็นภาระที่สามารยอมให้ไม่มีไฟฟ้าได้ในกรณีเดียวกันการเลือกประเภท Continuous Rate หรือ Prime Rate แต่ใช้ในหน้าที่ไฟฟ้าสำรอง แต่จะแตกต่างกันเมือเลือกเป็นประเภท กำลังไฟฟ้าหลัก (Base Load Rate) เพราะภาระมีระดับเดียวคือต้องจ่ายไฟฟ้าตลอดเวลา ทั้งสองประเภทจะมีหลักการคิดคำนวณเหมือนกัน คือ

1. เลือกขนาดภาระ โดยอ่านจากแผ่นป้ายของเครื่องจักรกลไฟฟ้า หรือเครื่องใช้ไฟฟ้านั้น ๆ โดยมีหน่วยเป็นวัตต์ (w), กิโลวัตต์ (kW) หรือกระแส (A)

2. อีกประการที่สำคัญคือ Pf. (ตัวประกอบกำลังทางไฟฟ้า) เป็นมุมทางไฟฟ้า (COS ¢)

3. แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน มีหน่วยเป็นโวลท์ (V.)

นำค่าที่อ่านได้นั้นมารวมกันจะได้จำนวนภาระที่มีหน่วยเป็นกิโลวัตต์ที่ต้องการ บางครังอาจจะประสพปัญหา ค่าที่ได้เป็นภาระที่จำนวนเฟสไม่เท่ากัน เช่น 1 เฟสบาง หรือ 3 เฟสบ้าง ซึ่งจะต้องนำสูตรทางคณิตศาสตร์เข้าช่วย หรือแม้อาจจะพบในรูปแบบของกระแส ก็สามารถใช้สูตรอย่างง่ายเดียวกันกันนี้ คำนวณออกมาเป็นภาระที่ต้องการไฟฟ้าได้

ทั้งหมดนี้จะอยู่ในรูปของสูตรทางไฟฟ้าคือP = sqrt(3)UI cos¢/1000 หน่วยคือ kW.

เมื่อได้จำนวนภาระ (Load) ทั้งหมดแล้วเราจะต้องนำจำนวนภาระมาพิจารณาว่า ภาระที่มีขนาดใหญ่ที่สุดเป็นเท่าไร และมีขนาดแตกต่างจากค่าเฉลี่ยมากน้อยเพียงไร เพื่อพิจารณาขนาดของภาระก้าวกระโดด (Load Step) ซึ่งจะมีผลต่อการทำงานของชุดขับเคลื่อนและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เลือก

เท่านี้เองเราก็สามารถนำขนาดที่ได้และวัตถุประสงค์ของการใช้งานไปเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้อย่างที่ต้องการและเหมาะสมทั้งการใช้กำลังงานและสิ่งแวดล้อม โดยไม่ถูกชาวบ้านข้างเคียงร้องเรียนได้อย่างสบาย โดยการใช้หลักการต่าง ๆ ที่กล่าวมาทั้งหมด

เงื่อนไขที่ต้องพิจารณาเป็นพิเศษหากภาระมีขนาดใหญ่และมีกระแสเริ่มต้นสูง ยังจะต้องพิจารณาประเด็นอื่นด้วยเช่นการยอมรับของแรงดันตก (Voltage Dip) เมื่อ Load Step และ Power Factor ที่เปลี่ยนไป และ Inrush Current ที่จะเกิดขึ้น รวมถึงการเวลาการกลับเข้าสู่สภาวะปกติ (Recovery Time) ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วยการพิจารณาขนาดอย่างละเอียดอาจจะต้องพึ่งที่ปรึกษาหรือวิศวกรไฟฟ้า เนื่องจากเป็นเครื่องขนาดเล็ก ไม่ใช่โรงต้นกำลังขนาดใหญ่จึงต้องพิจารณาประเด็นเหล่านี้ให้ละเอียดมากขึ้น

ข้อมูลเพิ่มเติม http://www.piller.co.th