วิธีกำจัดละอองน้ำมันในโรงงาน

อัปเดตล่าสุด 6 เม.ย. 2565

โรงงานผลิตชิ้นส่วนโลหะส่วนใหญ่แล้วต้องเผชิญกับไอน้ำมัน (Oil Mist) ไม่ว่าจะจากสารหล่อลื่น หรือน้ำมันหล่อเย็น ซึ่งหากไม่กำจัดละอองน้ำมันเหล่านี้ก็อาจเกิดอันตรายได้

'อันตราย' ฝุน ควัน ไอน้ำมัน ในโรงงานผลิตชิ้นส่วนโลหะ

Advertisement

ประเภทของน้ำมันที่ใช้ในงานโลหะการ

โดยทั่วไปแล้ว Metalworking Fluid หรือน้ำมันที่ใช้ในอุตสาหกรรมโลหะการแบ่งออกได้เป็น 4 ประเภทใหญ่ ๆ ดังนี้

1. Straight Oil เช่น น้ำมันปิโตรเลียมและน้ำมันพืช และใช้ในการหล่อลื่นมากกว่าการหล่อเย็น
2. Soluble Oil ทำจากน้ำมันปิโตรเลียม 30 - 85% ผสมกับอิมัลซิไฟเออร์ (Emulsifier) และสารอื่น ๆ ซึ่งมีคุณสมบัติในการหล่อลื่นและหล่อเย็น แต่อาจมีควันและสารตกค้างมากกว่า Straight Oil
3. Semisynthetic ทำจากน้ำมันปิโตรเลียม 5 - 30% ผสมกับอิมัลซิไฟเออร์หลายชนิด มีคุณสมบัติการหล่อลื่นและหล่อเย็นได้ดี และสะอาดกว่า Soluble Oil
4. Synthetic ผสมจากสารประกอบคล้ายผงซักฟอกมากกว่าปิโตรเลียม มักเป็นตัวเลือกที่สะอาดที่สุดและลดความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ความแตกต่างของน้ำมันเหล่านี้ คือสิ่งที่ทำให้ไอน้ำมันในโรงงานผลิตชิ้นส่วนโลหะมีความแตกต่างกันด้วย เช่น น้ำมันหล่อเย็นที่มีส่วนผสมของปิโตรเลียมจะมีไอน้ำมันที่สกปรกกว่าน้ำมันประเภทอื่น เนื่องจากมีอนุภาคขนาดใหญ่ที่ลอยอยู่ในอากาศได้นาน

นอกจากนี้ ความเร็วในการทำงานยังส่งผลต่อไอน้ำมันเช่นกัน เช่น เครื่องจักรกลที่ทำงานช้า จะมีละอองน้ำมันขนาดใหญ่ ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 10 µm ทำให้ฟิลเตอร์ต่าง ๆ สามารถกรองไอน้ำมันได้ง่าย

แต่ในทางกลับกัน ไอน้ำมันจากงาน High-Speed Machining จะมีขนาดเล็ก เนื่องจากความร้อนที่เกิดจากการผลิตชิ้นงานสูง ทำให้ละอองน้ำมันมักมีขนาดอยู่ที่ 1µm ซึ่งสามารถกรองได้ยากกว่าละอองน้ำมันทั่วไป

และไม่เพียงแต่ความร้อนจากการกัดชิ้นงานเท่านั้น แต่ในสายการผลิตยังมีความร้อนจากปัจจัยอื่น ๆ อีก ทำให้น้ำมันเกิดการระเหยจึงส่งผลให้ละอองน้ำมันมีขนาดเล็กลง

ด้วยเหตุนี้เอง เครื่องกรองไอน้ำมัน หรือ Oil Mist Filter ที่มีประสิทธิภาพ จึงเป็นหนึ่งในอุปกรณ์สำคัญอย่างยิ่งที่จะขาดไม่ได้ในสายการผลิต

การกำจัดละอองน้ำมันต้องเริ่มที่ต้นเหตุ

ในเบื้องต้น การกำจัดไอน้ำมันในสายการผลิตจำเป็นต้องควบคุมการกระจายตัวของไอน้ำมันให้ได้เสียก่อน ซึ่งไอน้ำมันมีอนุภาคขนาดเล็ก ลอยอยู่ในอากาศได้นาน การกำจัดไอน้ำมันจึงทำได้โดยการกักไอน้ำมันไว้ไม่ให้ออกมาจากเครื่องจักร ใช้ถังดักไอน้ำมัน หรือใช้หัวฉีดแรงดันสูง เพื่อเติมสารหล่อเย็นเข้าไปยังชิ้นงาน

อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ต้องคำนึงคือขั้นตอนทั้งหมดนี้จะมุ่งไปที่การกำจัดไอน้ำมันในอากาศเท่านั้น ไม่ใช่การกำจัดน้ำมันหล่อเย็นทั้งหมด

ถัดมาคือการกระเซ็นของน้ำมันหล่อเย็นในเครื่องจักร ซึ่งโดยทั่วไปมักมีรูระบายน้ำมันหล่อเย็นภายในเครื่องอยู่แล้ว ในขณะที่เครื่องหลายรุ่นก็สามารถหมุนเวียนน้ำมันหล่อเย็นได้ ซึ่งสามารถช่วยลดค่าใช้จ่ายลงได้อีก

สำหรับวิธีที่ใช้กันโดยทั่วไป คือ การติดเครื่องกำจัดละอองน้ำมัน (Oil Mist Collector) เข้ากับเครื่องจักรที่ผลิตชิ้นงานโลหะ เพื่อดูดอากาศที่มีละอองน้ำออกจากตัวเครื่องและลำเลียงผ่านท่อไปยังเครื่องกรอง

ส่วนในการเลือกไส้กรองนั้นควรพิจารณาจากขนาดของอนุภาคน้ำมันเป็นหลัก และควรเลือกใช้ฟิลเตอร์ที่สามารถกรองละอองน้ำมันขนาดเล็กได้ (Oil Mist Filter) ซึ่งแต่ละแบบก็มีข้อดีข้อเสียต่างกัน เช่น ตัวกรองแบบใช้ไส้กรองจะช่วยประหยัดพลังงาน แต่จำเป็นต้องเปลี่ยนไส้กรองเป็นประจำ หรือตัวกรองที่ใช้อากาศหรือน้ำในการจับตัวกับฝุ่นผงและละอองน้ำมัน มีข้อดีที่อายุการใช้งานยาวนาน แต่ต้องใช้พลังงานสูงกว่า

สิ่งที่ควรระวัง คือ ความแตกต่างของอนุภาคน้ำมันกับฝุ่น เนื่องจากอนุภาคน้ำมันเป็นของเหลว มีความเปียก ฟิลเตอร์ทั่วไปที่ใช้ในการกรองฝุ่นผง แม้อาจจะใช้งานได้ แต่ก็จะกักเก็บละอองน้ำมันเอาไว้จนอุดตันอย่างรวดเร็ว ในขณะที่ละอองน้ำมันขนาดใหญ่อาจตกลงมาก่อนที่พัดลมดูดอากาศจะพาละอองไปถึงตัวกรอง

โดยหนึ่งในตัวกรองที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการกำจัดไอน้ำมัน คือ ตัวกรองแบบเส้นใยสังเคราะห์ มีประสิทธิภาพในการคัดกรองละอองน้ำมันขนาดเล็กด้วยเส้นใย และเมื่อคัดกรองได้มากพอก็สามารถแยกน้ำมันออกจากตัวกรองได้ ทำให้สามารถใช้งานได้ยาวนาน เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมโลหะการ

ความสำคัญของระบบระบายอากาศต่อการกำจัดไอน้ำมัน

การเลือกระบบระบายอากาศที่มีประสิทธิภาพ สามารถช่วยลดปัญหาที่เกิดจากละอองน้ำมันได้กว่า 80% และในกรณีที่ระบบการผลิตมีการระบายอากาศที่ไม่เหมาะสม ไม่ว่าจะจากแรงดันอากาศ การออกแบบท่อลม หรืออื่น ๆ ก็จะทำให้การระบายและการดักจับละอองน้ำมันไม่มีประสิทธิภาพเท่าที่ควร

สิ่งที่ควรพิจารณา คือ อนุภาคของแข็งในอากาศและละอองน้ำมันนั้นต่างกัน การออกแบบระบบระบายอากาศที่ช่วยกำจัดไอน้ำมันได้อย่างมีประสิทธิภาพจึงจำเป็นต้องใช้วิธีคิดที่ต่างจากระบบระบายอากาศทั่วไป ซึ่งฟิลเตอร์สำหรับกรองฝุ่นจากการเชื่อมหรืออนุภาคอื่น ๆ มักไม่สามารถดักจับละอองน้ำมันได้ดีนัก

และวิธีที่ดีที่สุดในการตรวจสอบว่าระบบระบายอากาศมีประสิทธิภาพหรือไม่ คือ การทดสอบระบบเพื่อดูอากาศที่เข้าและออกจากระบบ ซึ่งโดยทั่วไป ฟิลเตอร์ใยสังเคราะห์แบบหลายชั้น (Packed-bed Filters) มักมีประสิทธิภาพเพียงพอในการกรองไอน้ำมันทั้งจากเครื่องจักรกลและจากการระเหย

นอกจากนี้ ฟิลเตอร์ใยสังเคราะห์ยังสามารถช่วยกรองอนุภาคอื่น ๆ ในอากาศที่มีลักษณะแห้ง อย่างเช่นฝุ่งผงขนาดเล็ก และสามารถล้างออกได้ อย่างไรก็ตาม หากกระบวนการผลิตก่อให้เกิดอนุภาคหลายชนิดในอากาศ การกรองฝุ่นผง และกรองไอน้ำมันแยกจากกันอาจจะเหมาะสมกว่า

อีกหนึ่งแนวทาง คือ การแยกไส้กรองสำหรับกรองฝุ่นผงอื่น ๆ และสำหรับกรองละอองน้ำมันออกจากกัน โดยแผ่นกรองอากาศขั้นต้น (Pre Filter) สามารถใช้ในการกรองฝุ่นผงออกจากอากาศ อีกทั้งยังมีราคาถูกทำให้สามารถแทนที่ได้ง่าย และใช้ฟิลเตอร์แบบหลายชั้นในการกรองละออกน้ำมันหลังกรองฝุ่นแล้วเสร็จ แต่อุปสรรคอย่างหนึ่งของระบบชนิดนี้คือการดูแลรักษา เนื่องจากแผ่นกรองขั้นต้นจะดักจับของแข็งและป้องกันไม่ให้เข้าไปในแผ่นกรองน้ำมัน ทำให้ต้องดูแลรักษาด้วยการถอดไส้กรองออกมาทำความสะอาดหรือเปลี่ยนไส้กรองบ่อยครั้ง

สิ่งที่ควรพิจารณาในการออกแบบระบบระบายอากาศเพื่อกำจัดไอน้ำมัน มีดังนี้

รูปแบบของการผลิตชิ้นงาน
ไอน้ำมันในกระบวนการผลิตเกิดจากอะไร
ใช้น้ำมันหล่อเย็นแบบใด
ความหนาแน่นของละอองน้ำมันในโรงงานหรือสายการผลิต
ปริมาณไอน้ำมันต่อการผลิตหนึ่งกะการทำงาน
สามารถปรับเปลี่ยนสายการผลิตได้ง่ายหรือไม่
ต้องการระบบที่เป็นไปตามมาตรฐานใด

สรุปบทความ

วิธีที่ง่ายที่สุดในการกำจัดไอน้ำมันในโรงงานผลิตชิ้นส่วนโลหะ คือการกำจัดตั้งแต่ที่มาของไอน้ำมัน เพื่อให้ระบบระบายอากาศมีขนาดที่เหมาะสม หากใช้เครื่องดูดควัน (Hood) ที่มีประสิทธิภาพ ระบบระบายอากาศก็จะอาศัยแรงดันอากาศน้อยลง ทำให้การดักจับไอน้ำมันมีประสิทธิภาพมากขึ้น และช่วยประหยัดพลังงานได้มากกว่า

อีกส่วนหนึ่งคือการออกแบบท่ออากาศ เนื่องจากการออกแบบที่ไม่เหมาะสมจะทำให้อากาศถ่ายเทได้ไม่ดี จึงทำให้ไอน้ำมันจับตัวเป็นคราบภายในท่อได้ ซึ่งอาจเป็นอันตรายอย่างยิ่งหากเกิดเหตุไม่คาดคิดจนไฟลุกไหม้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากในสายการผลิตมีไอน้ำมันในอากาศมาก ทำให้หัวดับเพลิงเป็นอีกหนึ่งสิ่งที่โรงงานควรติดตั้งไว้คู่กับระบบระบายอากาศด้วย