現代産業において、空気圧縮機は重要な動力装置として、様々な生産工程で広く使用されています。しかしながら、空気圧縮機のエネルギー消費量は常に企業の関心事となっています。環境意識の高まりとエネルギーコストの上昇に伴い、いかに効果的にエネルギーを節約するかが、空気圧縮機の使用と保守における重要な課題となっています。本稿では、空気圧縮機の省エネルギーに関する様々な側面を深く掘り下げ、読者が省エネルギーの要点を理解し、空気圧縮機の環境に優しく効率的な運転を実現できるよう支援します。不備等ご指摘やご訂正を歓迎いたします。
I. 漏出の治療
工場内の圧縮空気の平均漏洩率は20～30%にも達すると推定されており、7バールの圧力下で1mm²の小さな穴から約1.5L/sの漏洩が発生し、年間約4000元（すべての空気圧工具、ホース、継手、バルブなど）の損失につながっています。したがって、省エネルギー対策の第一の課題は、漏洩を制御し、すべての送気ネットワークとガスポイント、特にジョイント、バルブなどを点検し、漏洩箇所をタイムリーに対処することです。
II. 圧力低下の治療
圧縮空気が装置を通過するたびに、圧縮空気は失われ、空気源の圧力が低下します。一般的に、空気圧縮機の出口からガス供給点までの圧力降下は1barを超えてはならず、より厳密には10%以下、つまり0.7bar以下でなければなりません。冷間乾燥フィルター部の圧力降下は一般的に0.2barです。工場では、可能な限り環状配管網を配置し、各ポイントのガス圧力を均衡させ、以下のことを行う必要があります。
配管区間に圧力計を設置して圧力を検出し、各区間の圧力降下を詳細に確認し、問題のある配管ネットワーク区間を適時に点検・保守する。
圧縮空気機器を選定し、ガス機器の圧力要求を評価する際には、ガス供給圧力とガス供給量を総合的に考慮する必要があり、機器の空気供給圧力と総出力をむやみに上げてはいけません。生産を確保するためには、空気圧縮機の排気圧力を可能な限り下げる必要があります。空気圧縮機の排気圧力を1バール下げるごとに、エネルギーを約7%～10%節約できます。実際には、多くのガス機器のシリンダーは3～4バールですが、一部のマニピュレーターは6バール以上を必要とします。
第三に、ガス使用の行動を調整する。
信頼できるデータによると、空気圧縮機のエネルギー効率は約10%に過ぎず、その約90%が熱エネルギー損失に変換されている。したがって、工場内の空気圧機器を評価し、電気的な方法で解決できるかどうかを検討する必要がある。同時に、日常的な清掃に圧縮空気を使用するなど、不適切なガス使用行為は根絶すべきである。
第四に、集中制御方式を採用する。
複数の空気圧縮機は集中制御され、ガス消費量の変化に応じて運転台数が自動的に制御されます。台数が少ない場合は、周波数変換式空気圧縮機を使用して圧力を調整できます。台数が多い場合は、集中連動制御を採用することで、複数の空気圧縮機のパラメータ設定による排気圧力の段階的な上昇を回避し、出力空気エネルギーの無駄を省くことができます。集中制御の具体的な利点は以下のとおりです。
ガス消費量が一定量まで減少すると、負荷時間を短縮することでガス生産量を削減します。さらにガス消費量が減少すると、性能の良い空気圧縮機は自動的に停止します。
モーター軸出力電力の低減：周波数変換速度制御方式を採用することで、モーター軸出力電力を低減します。変換前は、設定圧力に達するとエアコンプレッサーは自動的にアンロードしますが、変換後はアンロードせず、回転速度を下げてガス発生量を減らし、ガスネットワークの最小圧力を維持することで、アンロードからロードまでの消費電力を低減します。同時に、モーターの動作周波数を商用周波数以下に下げることで、モーター軸出力電力も低減できます。
機器の寿命を延ばす：周波数変換省エネ装置を使用し、周波数変換器のソフトスタート機能を利用して、始動電流をゼロから開始し、最大電流が定格電流を超えないようにすることで、電力系統への影響と電源容量の要求を低減し、機器とバルブの寿命を延ばします。
無効電力損失の低減：モータの無効電力は送電損失と機器の発熱を増加させ、力率と有効電力の低下を招き、機器の非効率的な使用と深刻な電力損失につながります。周波数変換速度制御装置を使用すると、周波数変換器の内部フィルタコンデンサの機能により、無効電力損失を低減し、電力系統の有効電力を増加させることができます。
5. 機器のメンテナンスをしっかり行う
空気圧縮機の動作原理によれば、空気圧縮機は自然空気を吸い込み、多段階処理と多段階圧縮を経て、他の機器用の高圧清浄空気を生成します。この全過程において、自然空気は継続的に圧縮され、電気エネルギーによって変換された熱の大部分を吸収するため、圧縮空気の温度が上昇します。この高温状態が続くと機器の正常な動作に支障をきたすため、機器を継続的に冷却する必要があります。したがって、機器のメンテナンスと清掃を適切に行い、空気圧縮機の放熱効果と水冷式および空冷式熱交換器の熱交換効果を高め、オイルの品質を維持することで、空気圧縮機の省エネルギー、安定、安全な運転を確保する必要があります。
VI. 廃熱回収
空気圧縮機は通常、非同期モーターを使用しており、力率は比較的低く、主に0.2～0.85の間で、負荷の変化に伴って大きく変動し、エネルギー損失が大きくなります。空気圧縮機の廃熱回収は、空気圧縮機の排気温度を下げ、空気圧縮機の寿命と冷却油のサービスサイクルを延ばすことができます。同時に、回収された熱は、家庭用暖房、ボイラー給水予熱、プロセス加熱、暖房などの用途に使用でき、次のような利点があります。
高い回収効率：油とガスの二重熱回収、入口水と出口水の温度差が大きいため、高い熱回収効率を実現します。空気圧縮機の油とガスの熱をすべて回収し、冷水を迅速かつ直接温水に変換します。温水は断熱パイプを通して温水貯蔵システムに送られ、その後、工場で使用される温水供給ポイントまでポンプで送られます。
省スペース：独自の直接加熱構造、省スペース設計、設置面積の小ささ、簡単な設置。
シンプルな構造：故障率が低く、メンテナンスコストも低い。
低圧力損失：高効率の圧縮空気廃熱回収装置を採用することで、空気の流れ経路を変更することなく、圧縮空気の圧力損失をゼロに抑えます。
安定した動作：エアコンプレッサーの安定した動作を確保するため、オイル温度を最適な動作範囲に維持してください。
空気圧縮機のモーター負荷率を80%以上に維持することで、省エネルギー効率を向上させることができます。したがって、高効率モーターを優先し、モーターの浮動容量を低減する必要があります。例えば、
Y型ガイドモーターの消費電力効率は、一般的なJoモーターよりも0.5%低く、YXモーターの平均効率は10%で、Joモーターよりも3%高い。
低エネルギー消費で磁気伝導性に優れた磁性材料を使用することで、銅や鉄などの材料の消費量を削減できる。
従来の一般的な伝動方式（Vベルト伝動やギア伝動）では、伝動効率が低下し、省エネルギー性能も低下します。モーターの同軸構造とローター構造の登場により、機械式伝動によるエネルギー損失を完全に解消し、空気量を増やすことが可能になりました。同時に、装置の回転速度を全範囲で制御することもできます。
空気圧縮機の選定においては、高効率スクリュー式空気圧縮機の使用を優先すべきです。企業の生産ガス消費量を考慮すると、ピーク時と谷時のガス使用量を考慮し、可変運転条件を採用する必要があります。高効率スクリュー式空気圧縮機は省エネルギーに有利であり、そのモーターは一般的なモーターよりも10%以上エネルギーを節約し、定圧空気、圧力差の無駄がない、必要な量の空気を必要な量の空気で注入できる、負荷とアンロードがないといった利点があり、通常の空気圧縮機よりも30%以上エネルギーを節約できます。生産ガス消費量が多い場合は、遠心式ユニットを使用することもできます。高効率かつ大流量であるため、ピーク時のガス消費不足の問題を軽減できます。
VIII．乾燥システムの変革
従来の乾燥システムには多くの欠点があるが、新しい乾燥装置は空気圧の廃熱を利用して圧縮空気を乾燥・脱水できるため、エネルギー節約率は80%以上である。
要するに、空気圧縮機のエネルギー消費には、設備、運転管理、その他の要因が影響します。総合的な分析、総合的な検討、先進技術の選定、合理的かつ実現可能な方法、そして支援策を講じることによってのみ、空気圧縮機の省エネルギー、安定運転、安全運転を確保できます。周波数変換速度制御などの先進技術や方法を適用する一方で、従業員は日々の設備運転管理と保守を誠実に行い、生産を確保しつつエネルギーを節約し、消費量を削減することで、経済的・社会的利益を向上させる必要があります。
投稿日時：2024年10月25日
