จากประกายไฟสู่อากาศสะอาด: ระบบกรองอากาศสำหรับงานโลหะยุคใหม่

กระบวนการผลิตและแปรรูปโลหะสามารถสร้างฝุ่น ควัน ไอระเหย ละอองน้ำมัน และอนุภาคโลหะลอยในอากาศจากงานตัด เชื่อม พ่นขัด เคลือบผิว เจียร และเตรียมพื้นผิว

หากไม่มีระบบควบคุมที่เหมาะสม สารปนเปื้อนเหล่านี้อาจส่งผลต่อสุขภาพของพนักงาน ลดทัศนวิสัย ปนเปื้อนเครื่องจักร ทำให้ไส้กรองมีอายุสั้นลง เพิ่มภาระการทำความสะอาด และก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านไฟไหม้หรือการระเบิด

ระบบ Clean Air Filtration จึงต้องได้รับการออกแบบตามกระบวนการและชนิดของสารปนเปื้อนจริง เนื่องจากฝุ่นจาก Fiber Laser ฝุ่นจากการพ่นขัด ควันเชื่อม และ Overspray จาก Thermal Spray มีคุณสมบัติแตกต่างกัน

ฝุ่นจากกระบวนการตัดด้วยไฟเบอร์เลเซอร์

เครื่องตัดไฟเบอร์เลเซอร์มีความเร็วและความแม่นยำในการตัดสูง แต่สามารถก่อให้เกิดอนุภาคโลหะขนาดละเอียดมากในปริมาณมาก เครื่องเลเซอร์กำลังสูงอาจสร้างฝุ่นมากกว่าขีดความสามารถที่ระบบดักจับฝุ่นรุ่นเก่าหรือระบบที่ออกแบบสำหรับเครื่องกำลังต่ำรองรับได้

อนุภาคเหล่านี้อาจก่อให้เกิดปัญหาดังต่อไปนี้

01เล็ดลอดออกจากพื้นที่ปิดล้อมของเครื่องตัด

02สะสมบนเซ็นเซอร์ เลนส์ และอุปกรณ์ขับเคลื่อน (Actuators)

03ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการตัด

04ฝังตัวอยู่ในวัสดุกรอง

05เพิ่มภาระการสะสมฝุ่นบนตัวกรองและความถี่ในการบำรุงรักษา

06ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพหรือการลุกไหม้ ขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุ

ฝุ่นจากการตัดด้วยไฟเบอร์เลเซอร์อาจมีขนาดเล็กระดับจุลภาค รูปร่างไม่สม่ำเสมอ และกำจัดออกจากวัสดุกรองได้ยาก การออกแบบระบบจึงต้องพิจารณาอัตราการไหลของอากาศ พื้นที่กรองรวม อัตราส่วนปริมาณอากาศต่อพื้นที่ผ้ากรอง (Air-to-Cloth Ratio) ประสิทธิภาพการทำความสะอาดตัวกรอง องค์ประกอบของวัสดุ และข้อกำหนดด้านการดูดระบายฝุ่นของผู้ผลิตเครื่องเลเซอร์

ระบบดูดระบายฝุ่นที่เคยเหมาะสมกับเครื่องเลเซอร์กำลังต่ำ อาจไม่เพียงพอเมื่อมีการอัปเกรดเครื่องเลเซอร์ให้มีกำลังสูงขึ้น

ห้องพ่นขัดผิวด้วยวัสดุขัด (Abrasive Blasting)

กระบวนการพ่นขัดผิวสามารถก่อให้เกิดฝุ่นที่มีความเข้มข้นสูงจากแหล่งกำเนิดหลัก 3 ประเภท ได้แก่

แหล่งกำเนิด 01วัสดุพ่นขัด

แหล่งกำเนิด 02วัสดุพื้นผิวหรือชิ้นงานที่นำมาพ่นขัด

แหล่งกำเนิด 03สี สนิม สารเคลือบ และสิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิว

วัสดุพ่นขัดที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ เม็ดเหล็ก (Steel Shot) การ์เนต (Garnet) เม็ดแก้ว วัสดุขัดประเภทแร่ และวัสดุขัดชนิดอื่น ๆ ฝุ่นที่เกิดขึ้นอาจมีซิลิกา ตะกั่ว โครเมียม นิกเกิล หรือสารอื่น ๆ ที่มาจากพื้นผิวของชิ้นงานปะปนอยู่ด้วย

แม้ห้องพ่นขัดจะช่วยจำกัดการกระจายของฝุ่นภายในพื้นที่ปิดล้อม แต่ยังจำเป็นต้องออกแบบทิศทางการไหลของอากาศอย่างเหมาะสม เพื่อพาฝุ่นที่แขวนลอยออกห่างจากผู้ปฏิบัติงานและเข้าสู่จุดดูดระบาย การเลือกเครื่องดักจับฝุ่นและวัสดุกรองต้องพิจารณาชนิดของวัสดุพ่นขัด วัสดุชิ้นงาน สารเคลือบ ปริมาณฝุ่นที่เข้าสู่ระบบ และกระบวนการนำวัสดุพ่นขัดกลับมาใช้ซ้ำ

การไหลเวียนอากาศที่ไม่เหมาะสมอาจลดทัศนวิสัยภายในห้อง และทำให้ฝุ่นละเอียดแขวนลอยอยู่ในอากาศต่อไปแม้หยุดพ่นขัดแล้ว

ควันและฟูมจากกระบวนการเชื่อมความต้านทาน

การเชื่อมความต้านทาน (Resistance Welding) มักก่อให้เกิดควันที่มองเห็นได้น้อยกว่าการเชื่อม MIG หรือการเชื่อมธูป แต่ไม่ได้หมายความว่ากระบวนการนี้ปราศจากอันตรายจากสารปนเปื้อนในอากาศ

ความร้อนที่กระทำต่อโลหะชุบสังกะสี โลหะทาสี โลหะเคลือบผิว หรือโลหะที่มีสารหล่อลื่นหรือกาว อาจทำให้เกิดการปลดปล่อยสารดังต่อไปนี้

สารที่ปล่อยจากกระบวนการ สารปนเปื้อนในอากาศ

อนุภาคโลหะขนาดละเอียด

ฟูมสังกะสีออกไซด์

ละอองน้ำมัน

ไอระเหย

ก๊าซและกลิ่น

สารปนเปื้อนจากสารเคลือบและสารซีล

ตัวกรองอนุภาคมาตรฐานอาจไม่สามารถดักจับสารปนเปื้อนในสถานะก๊าซได้ ระบบควบคุมที่เหมาะสมจึงอาจต้องใช้ฮูดดูดจับที่แหล่งกำเนิด พื้นที่ปิดล้อม แขนดูดควัน โต๊ะดูดอากาศด้านหลัง (Backdraft Table) วัสดุกรองที่ทนต่อน้ำมัน ระบบกรองสารปนเปื้อนในสถานะก๊าซ หรือระบบระบายอากาศออกภายนอก ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะกระบวนการ

สถานีเชื่อมความต้านทานด้วยหุ่นยนต์มักสามารถออกแบบเป็นพื้นที่ปิดล้อมและดูดระบายอากาศจากด้านบนได้ ส่วนสถานีเชื่อมแบบใช้แรงงานคนจำเป็นต้องออกแบบการดูดระบายให้ดึงสารปนเปื้อนออกห่างจากบริเวณหายใจของผู้ปฏิบัติงาน

ละอองวัสดุส่วนเกินจากกระบวนการพ่นเคลือบด้วยความร้อน

การพ่นเคลือบด้วยความร้อน (Thermal Spraying) ใช้ความร้อนทำให้วัสดุป้อน เช่น โลหะ เซรามิก พลาสติก โลหะผสม หรือวัสดุคอมโพสิต ร้อนหรือหลอมละลายก่อนพ่นให้เกาะบนพื้นผิวชิ้นงาน อย่างไรก็ตาม วัสดุบางส่วนไม่ได้ตกสะสมบนชิ้นงาน และกลายเป็นอนุภาคละเอียดที่ฟุ้งกระจายในอากาศ เรียกว่า Overspray

กระบวนการพ่นเคลือบด้วยความร้อนสามารถสร้างอนุภาคขนาดละเอียดมากในปริมาณสูง รวมถึงก๊าซจากกระบวนการให้ความร้อน สารปนเปื้อนเหล่านี้อาจส่งผลต่อสุขภาพพนักงาน ตกสะสมบนพื้นผิวที่เคลือบแล้ว รบกวนการทำงานของอุปกรณ์ หรือก่อให้เกิดอันตรายจากฝุ่นที่ติดไฟได้

แนวทางควบคุมการฟุ้งกระจาย

โดยทั่วไป การพ่นเคลือบด้วยความร้อนจะดำเนินการภายในห้องพ่นหรือพื้นที่ปิดล้อมที่ควบคุมให้มีความดันเป็นลบ (Negative Pressure) และระบบกรองอากาศอาจจำเป็นต้องมีองค์ประกอบเพิ่มเติมดังต่อไปนี้

ข้อกำหนดของระบบกรองอากาศ

ระบบดูดระบายอากาศที่รองรับปริมาณสูง

วัสดุกรองที่เหมาะสมกับอุณหภูมิสูง

ระบบควบคุมประกายไฟ

ระบบแยกการระเบิดหรือระบายแรงดันระเบิด

อุปกรณ์ระบายฝุ่นออกจากเครื่องดักจับ

ระบบจ่ายอากาศชดเชย (Make-up Air)

ระบบระบายอากาศออกภายนอกอย่างปลอดภัย

ข้อกำหนดที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุป้อน อัตราการสะสมของวัสดุเคลือบ อุณหภูมิ คุณสมบัติของฝุ่น และผลการประเมินความปลอดภัยที่เกี่ยวข้อง

ควรใช้ระบบดักจับที่แหล่งกำเนิดหรือระบบกรองอากาศโดยรอบ?

ระบบดักจับที่แหล่งกำเนิด (Source Capture) ทำหน้าที่ดูดจับสารปนเปื้อนใกล้จุดที่เกิดขึ้น ตัวอย่างอุปกรณ์และระบบ ได้แก่

ระบบดักจับที่แหล่งกำเนิด

จุดเชื่อมต่อระบบดูดฝุ่นของเครื่องเลเซอร์

สถานีเชื่อมหุ่นยนต์แบบปิดล้อม

ฮูดดูดควันเหนือสถานีเชื่อม

โต๊ะดูดอากาศด้านหลังหรือด้านล่าง (Backdraft / Downdraft)

ห้องพ่นขัดแบบความดันลบ

ห้องพ่นเคลือบด้วยความร้อน

แขนดูดควันสำหรับสถานีปฏิบัติงานด้วยมือ

ระบบกรองอากาศโดยรอบ

โดยทั่วไป การดักจับสารปนเปื้อนที่แหล่งกำเนิดช่วยป้องกันไม่ให้สารเหล่านั้นแพร่กระจายไปทั่วโรงงาน

ระบบกรองอากาศโดยรอบ (Ambient Filtration) สามารถช่วยควบคุมสารปนเปื้อนเพิ่มเติมในกรณีที่มีสารเล็ดลอดจากระบบดักจับหลัก หรือเมื่อชิ้นงานมีขนาดใหญ่และต้องเคลื่อนย้ายจนทำให้ติดตั้งระบบดูดระบายแบบอยู่กับที่ได้ยาก อย่างไรก็ตาม ควรใช้ระบบนี้เสริมการควบคุมที่แหล่งกำเนิด ไม่ใช่นำมาใช้ทดแทนโดยอัตโนมัติ

การเลือกระบบกรองอากาศให้เหมาะสม

ปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณาในการออกแบบ ได้แก่

01ประเภทสารปนเปื้อนและองค์ประกอบทางเคมี

02ขนาดและรูปร่างของอนุภาค

03ความเข้มข้นและปริมาณฝุ่นที่เข้าสู่ระบบ

04ความเร็วลมในการดักจับที่ต้องการ

05อัตราการไหลของอากาศรวม

06อุณหภูมิของกระบวนการ

07ปริมาณน้ำมันหรือความชื้น

08ประสิทธิภาพการกรองและความเหมาะสมของวัสดุกรอง

09อัตราส่วนปริมาณอากาศต่อพื้นที่ผ้ากรอง (Air-to-Cloth Ratio)

10ความเร็วลมและแนวการเดินท่อดูดอากาศ

11ข้อกำหนดการหมุนเวียนอากาศกลับเข้าสู่อาคาร

12วิธีการกำจัดฝุ่นที่เก็บรวบรวม

13คุณสมบัติด้านการติดไฟและการระเบิด

14ความสะดวกในการเข้าถึงเพื่อบำรุงรักษา

เครื่องดักจับฝุ่นแบบตลับกรองมาตรฐาน (Cartridge Collector) อาจเหมาะกับงานที่มีอนุภาคแห้งบางประเภท ขณะที่กระบวนการอื่นอาจต้องใช้วัสดุกรองเฉพาะทาง ตัวกรองขั้นปลายสำหรับสารปนเปื้อนในสถานะก๊าซ ตัวกรองแบบรวมตัวละออง (Coalescing Filter) ระบบป้องกันอุณหภูมิสูง หรือระบบดักจับฝุ่นแบบเปียก (Wet Collection)

ควรทดสอบคุณสมบัติของฝุ่นและฟูมเมื่อยังไม่มีข้อมูลที่ชัดเจนเกี่ยวกับวัสดุ

การป้องกันอัคคีภัยและอันตรายจากฝุ่นที่ติดไฟได้

กระบวนการแปรรูปโลหะอาจก่อให้เกิดประกายไฟ อนุภาคที่มีอุณหภูมิสูง และฝุ่นที่ติดไฟได้ โดยเฉพาะอะลูมิเนียม แมกนีเซียม ไทเทเนียม และวัสดุบางชนิดที่ใช้ในการพ่นเคลือบด้วยความร้อน ซึ่งอาจมีอันตรายรุนแรงเป็นพิเศษภายใต้สภาวะบางประการ

ระบบอาจจำเป็นต้องติดตั้งอุปกรณ์ต่อไปนี้ตามผลการประเมินความเสี่ยง

01อุปกรณ์ดักจับประกายไฟ (Spark Arrestors)

02ระบบตรวจจับและระงับอัคคีภัย

03ระบบระบายแรงดันจากการระเบิด (Explosion Venting)

04ระบบระบายแรงดันระเบิดแบบไม่ปล่อยเปลวไฟ (Flameless Venting)

05วาล์วแยกการระเบิด (Explosion Isolation Valves)

06โรตารีแอร์ล็อก (Rotary Airlocks)

07ชิ้นส่วนที่นำไฟฟ้าหรือป้องกันไฟฟ้าสถิต

08ตำแหน่งติดตั้งเครื่องดักจับฝุ่นที่ปลอดภัย

09ระบบตรวจติดตามอย่างต่อเนื่อง

การออกแบบระบบป้องกันการระเบิดต้องอาศัยผลการทดสอบคุณสมบัติของฝุ่น สภาวะของกระบวนการ ข้อกำหนดในพื้นที่ และการประเมินโดยวิศวกรผู้มีความเชี่ยวชาญ ไม่ควรตัดสินจากชื่อของวัสดุเพียงอย่างเดียว

การตรวจติดตามและการบำรุงรักษา

การตรวจติดตามประสิทธิภาพระบบ

ระบบกรองอากาศต้องรักษาอัตราการไหลของอากาศตามที่กำหนดตลอดช่วงการทำงาน การตรวจวัดความดันแตกต่าง (Differential Pressure) สามารถบ่งชี้ระดับการสะสมฝุ่นบนตัวกรอง ขณะที่เซ็นเซอร์วัดการไหลของอากาศช่วยตรวจพบปัญหาท่ออุดตัน พัดลมทำงานผิดปกติ ประตูเข้าถึงอุปกรณ์ที่เปิดค้างอยู่ หรือจุดดูดระบายที่ไม่ทำงาน

การบำรุงรักษาเชิงป้องกัน

การบำรุงรักษาเชิงป้องกันควรครอบคลุมกิจกรรมดังต่อไปนี้

ตรวจสอบและเปลี่ยนไส้กรอง

ตรวจสอบระบบทำความสะอาดตัวกรองอัตโนมัติ

นำฝุ่นออกจากถังเก็บอย่างปลอดภัย

ตรวจสอบการสะสมของฝุ่นภายในท่อ

ทดสอบอุปกรณ์ป้องกันอัคคีภัยและการระเบิด

ตรวจสอบซีล ฮูด และพื้นที่ปิดล้อม

ตรวจสอบยืนยันประสิทธิภาพของพัดลมและการไหลของอากาศ

ทบทวนการเปลี่ยนแปลงชนิดวัสดุหรือปริมาณการผลิต

แกลเลอรีบทความ

อ่านข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติม

หมายเหตุจากผู้เชี่ยวชาญของเรา

ระบบ Clean Air Filtration สำหรับงานโลหะไม่สามารถออกแบบจากค่า Airflow เพียงอย่างเดียว ต้องพิจารณาว่ากำลังตัด เชื่อม พ่นขัด หรือพ่นเคลือบวัสดุใด รวมถึงพฤติกรรมของสารปนเปื้อนเมื่อเข้าสู่กระแสอากาศ

Collector ที่ออกแบบสำหรับฝุ่นแห้งจาก Laser อาจไม่เหมาะกับควันและละอองน้ำมันจาก Resistance Welding ขณะที่ระบบควันเชื่อมทั่วไปอาจรองรับ Overspray ปริมาณสูงจาก Thermal Spray หรือฝุ่นหนักจาก Blast Room ไม่ได้ Filter Media, Source Capture, Duct Velocity, Temperature Control, Gas-Phase Filtration และระบบป้องกันไฟจึงต้องเลือกให้ตรงกับกระบวนการ

ทีมวิศวกรของเราพร้อมประเมินเครื่องจักร วัสดุ คุณสมบัติของสารปนเปื้อน ผังโรงงาน อัตราการไหล และความเสี่ยงในการทำงาน ติดต่อเราเพื่อพัฒนาระบบอากาศสะอาดที่ช่วยปกป้องพนักงาน รักษาความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ ลดภาระการบำรุงรักษา และสนับสนุนการผลิตอย่างต่อเนื่อง

ดอมนิค (ประเทศไทย) ยินดีให้ความช่วยเหลือ ไม่ว่าคุณจะอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการวางแผนระบบกรองอากาศสะอาดสำหรับโรงงานใหม่ หรือกำลังพิจารณาอัปเกรดหรือขยายระบบเดิม ทีมผู้เชี่ยวชาญด้านการออกแบบระบบกรองอากาศและระบบสะสมอากาศของเราพร้อมให้ความช่วยเหลือคุณ

ติดต่อทีมวิศวกร