コンプレッサ設備の寸法決定
25 4月, 2022
様々なニーズを満たし、運転効率を最大限に高め、将来の拡張に備えた圧縮空気設備の寸法を決めるにあたって、いくつかの決断を行う必要があります。詳細をご確認ください。
圧縮空気分配システムが不十分な場合は、エネルギーコストが高くなり、生産性が低くなり、エアツールの性能が低下します。非効率性を避けるために満たす必要がある3つの要求事項があります。
この記事では、最適な性能を得るために、そのような要因を満たす方法を説明します。
上記の3つの要求は、主に現在および計画圧縮空気消費のメインパイプに適用されます。後で大きなパイプを取り付ける必要がある場合は、分配システム全体を再構築する場合と比較してコストが比較的低くなります。圧縮空気製造の効率、信頼性、コストを確保するためには、ルーティング、設計、寸法付けが重要です。
場合によっては、コンプレッサの運転圧力を7 bar(e)から8 bar(e)に上げる(例)ことによって、大きな圧損を補正しようとすることがあります。このアプローチでは効率が低く、消費ポイントが許容レベルを超える原因となる可能性があります。代わりに、接続金具を評価することをお勧めします。
固定圧縮空気分配網は、パイプ内の圧損が0.1 barを超えないような寸法にする必要があります。この測定値は、コンプレッサの最も離れた消費ポイントに関連しています。圧力を計算するときは、接続されたフレキシブルホース、カップリング、およびその他の接続金具を考慮する必要があります。これらの接続で、最も大きな滴下が頻繁に発生します。
特定の圧損に対するパイプ網の最長許容長さは、次の式を使用して計算されます。
l =パイプ全体の長さ(m)
∆p =許容圧損(bar)
p =入口圧力(絶対圧)(bar(a))
qc =コンプレッサ自由空気吐出量、FAD(l/s)
d =パイプの内径(mm)。
最良のソリューションは、クローズドループリングパイプシステムの設計です。この出発点から、さまざまな消費ポイントに分岐パイプを走らせることができます。このアプローチでは、空気が2方向から消費ポイントに導かれるため、均一な圧縮空気の供給が可能です。
理想的な圧力を維持するには、すべてのエアコンプレッサ設備でこのシステムを使用する必要があります。唯一の例外は、機械と消費ポイントの間に大きな距離がある場合で、別のメインパイプが追加されます。
各コンプレッサ設備には、1つ以上のエアレシーバが含まれています。そのサイズは、コンプレッサ容量、調整システム、および消費者の空気要件パターンに関連しています。エアレシーバは、圧縮空気のためのバッファ保管場所を作成し、脈動のバランスをとり、凝縮水を冷却して収集します。
そのため、エアレシーバには凝縮ドレン装置を取り付ける必要があります。次の式は、レシーバの容量の寸法を作成する場合に適用されます。この計算は、オフロード/ローディング規制のあるコンプレッサにのみ適用されることに注意してください。
V =エアレシーバ容量(l)
qC =コンプレッサFAD(l/s)
p1 =コンプレッサ入口圧力(bar(a))
T1 = コンプレッサ最大入口温度(K)
T0 =レシーバ内のコンプレッサエア温度(K)
(pU -pL) =負荷と無負荷のセット差圧
fmax =最大負荷頻度(アトラスコプコのコンプレッサには30秒ごとに1サイクル)。
インバータ駆動(VSD)コンプレッサでは、必要なエアレシーバの容量が大幅に減少します。上記の式を使用する場合、qcは最小速度での FADと見なす必要があります。また、短時間で高い空気需要を得るために、コンプレッサ/パイプ網の寸法を決めることはお勧めできません。
上記のシナリオでは、最大出力のために別個のエアレシーバを寸法付けし、消費ポイントの近くに配置する必要があります。より極端な場合には、より小型の高圧コンプレッサと、より大型のレシーバが使用されます。このセットアップは、短期間の大量の空気要件を長期間にわたって満たします。
全体的な使用量を念頭に置いて、平均消費量を満たすために次の式が使用されます。
V =エアレシーバ容量(l)
q =空にする段階でのエアフロー(l/s)
t =空にする段階の長さ
p1 =ネットワーク内の通常運転圧力(bar)
p2 =コンシューマ機能の最低圧力(bar)
L =充填段階の空気要件(1/運転サイクル)。
この式では、空にする段階でコンプレッサがどのように空気を供給できるかは考慮されていません。エアレシーバとそのサイズ設定方法について詳しくは、こちらをご覧ください。
圧縮空気網を設計および寸法決定する場合は、すべての消費ポイントとその場所を詳細に示す機器リストから始めることをお勧めします。これらのポイントを論理ユニットにグループ化し、同じ分配パイプを使用してエアコンプレッサ工場ライザーからエア供給を行うのが理想的です。
大規模な圧縮空気網は、通常4つの主要な部分に分かれています。
ライザーは、圧縮空気をコンプレッサ工場から消費エリアに搬送します。分配パイプは、分配エリア全体に空気を分割します。サービスパイプは、分配パイプから職場/消費ポイントに空気を送ります。
前述の式の代わりに、ノモグラム(下記を参照)を使用して最も適したパイプの直径を見つけることができます。この計算を行うためには、フロー、圧力、許容圧損、パイプの長さが分かっていなければなりません。最も近い最大のパイプ直径がこれで決まります。
設備のすべての部品の等価パイプ長は、接続金具とパイプコンポーネントのリストを使用して計算されます。また,フロー抵抗は相関パイプ長さで表されます。ネットワークで選択した寸法が再計算され、圧損が大きくならないようにします。大規模な設置では、個々のセクション(サービスパイプ、分配パイプ、ライザー)を個別に計算する必要があります。
戦略的に配置されたエアフローメータにより、社内の圧縮空気利用率の内部借方と経済的な配分が容易になります。圧縮空気は、社内の各部門の生産コストの一部である生産媒体です。この観点から、関係者はすべて、異なる部門内での消費削減の試みから利益を得ることができます。
現在市販されている流量計は、手動読み取り用の数値から測定データに至るまで、あらゆるものを提供しています。この情報は、コンピュータまたはデビットモジュールに直接供給されます。流量計は、一般的に遮断弁の近くに取り付けられています。リング測定には特に注意が必要です。メーターは順流と逆流の両方を測定できる必要があるためです。
この記事が、圧損や漏れを最小限に抑えながら最適な性能を得るためのセットアップの評価に役立つことを願っています。前述の方程式を使用することは、良い出発点です。それでも最善の方法がわからない場合は、お気軽にご連絡ください。私たちのチームが喜んでお手伝いします。
コンプレッサシステムの設置プロセス詳細については、以下をご覧ください。
圧縮空気は、電気、水、ガスとともに、私たちの世界を常に動かしています。私たちは常にそれを見るわけではありませんが、圧縮空気は私たちの周りにあります。圧縮空気にはさまざまな用途(および要求)があるため、コンプレッサにはさまざまな種類とサイズが用意されています。このガイドでは、コンプレッサの機能、必要な理由、および利用可能なオプションの種類について説明します。
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