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制御システム:データモニタリング

Compressors Compressed Air Wiki Compressor Control and Data Monitoring Compressor Regulation and Control

制御システムは高度化しており、ハイペースの開発によって様々な新しいソリューションが生まれています。さらに、コンプレッサを保護し、生産の休止時間が生じることを防ぐ何らかの監視機器がすべてのコンプレッサに装備されています。これを可能にする、変換機を始めとする技術を詳しく見てみましょう。

変換機とは

変換機は、設備の現在の状態を検知するために使用されます。変換機から送られた情報を監視システムが処理し、信号をたとえばアクチュエータに送ります。圧力や温度を測定するための変換機の多くは、センサと測定コンバータで構成されています。センサは測定対象の量を検知し、測定コンバータはセンサの出力信号を、制御システムが処理できる適切な電気信号に変換します。

コンプレッサ内の温度の測定方法

コンプレッサ内の温度測定
通常、温度の測定には抵抗温度計を使用し、温度が上昇すると抵抗が増加する変換機として金属抵抗を用いています。抵抗の変化が測定され、4~20 mAの信号に変換されます。最も一般的な抵抗温度計はPt 100であり、0℃における公称抵抗値は100 Ωです。

サーミスタは、温度の変化に従って抵抗が変化する半導体であり、電気モータなどの温度コントローラとして使用できます。PTC(Positive Temperature Coefficient)が最も一般的な種類です。PTCは、基準点までの温度上昇に対しては変化が小さく、それを超えると抵抗値が大きく増加します。PTCをコントーラに接続すると、コントーラがこの「抵抗の急増」を検知して、たとえばモータに停止信号を送ります。

コンプレッサ内の圧力の測定方法

圧力の測定には、ダイヤフラムなどの圧力を検知する物体を使用します。ダイヤフラムからの機械的信号は4~20 mAまたは0~5 Vに変換されます。機械信号から電気信号への変換は、様々なシステム内で行うことができます。容量性のシステムでは、圧力がダイヤフラムに伝わります。測定ダイヤフラムの位置がキャパシタプレートによって検出され、測定変換機内で圧力に比例する直流電圧または直流電流に変換されます。抵抗性の測定システムは、ブリッジ接続されたひずみゲージがダイヤフラムに接続されたものです。ダイヤフラムに圧力が加わると低い電圧(mV)が受信され、これが適切なレベルに増幅されます。圧電システムは、表面に電荷が生じる特殊なクリスタル(クオーツなど)を利用しています。この電荷は、その表面に加わる力(圧力)に比例します。

モニタリング機器

データモニタリング機器は圧縮空気設備における強力なツールです
モニタリング機器は、コンプレッサのタイプに対応しています。当然のことながら多様な機器があり、あらゆる種類のコンプレッサに対応しています。小型のピストンコンプレッサがモータ用の従来の過負荷カットアウトだけを搭載しているのに対し、大型のスクリュコンプレッサは過負荷、温度、圧力などに対応する複数のカットアウト/変換機を備えることができます。小型でより基本的な機械では、制御機器がコンプレッサを停止し、カットアウトがアラーム値を発した場合は機械を再始動できません。コンプレッサの運転状況は、より高度なコンンプレッサ用の制御パネルにおいて、圧力、温度、ステータスを直接読み取るなどによって把握できます。変換機の値がアラーム限界に近づくと、モニタリング機器が警告を発します。

次に、コンプレッサが停止する前に測定を行うことができます。コンプレッサがアラームによってシャットダウンされた場合は、障害が修正されるか、コンプレッサが手動でリセットされるまでコンプレッサの再始動はブロックされます。温度、圧力、運転ステータスのデータが記録されるメモリを備えたコンプレッサであれば、トラブルシューティングが極めて容易です。メモリの容量は過去24時間を記録できるものもあります。この機能により、過去1日のトレンドを分析し、論理的なトラブルシューティングを用いて休止時間が生じた理由を迅速に特定できます。

コンプレッサ設備のリモートモニタリング

様々なコンプレッサ設備において、離れた場所からコンプレッサの運転状況を監視して、制御しなければならない場合があります。小規模の設備では、コンプレッサからのアラームや運転インジケータを接続するのはかなり容易です。リモートから起動と停止を実行することも、通常は可能です。大規模の設備では、多額の投資が行われているため、多くの場合は一元的な監視が望ましいでしょう。システムを継続的に概観できる機器と、インタクーラ圧力、油温などの詳細を制御するために個々の器械にアクセスできる機器で構成する必要があります。

監視システムには、過去24時間に起こったことのログを生成するためのメモリも必要です。このログを使用してトレンド曲線をプロットし、初期状態から逸脱する傾向のある値を容易に特定できます。この曲線が継続的な運転やシステム停止の計画の基礎となります。このシステムにより、総合的な概観から個々の機械の詳細なステータスに至るまで、様々なレベルのコンプレッサ設備のステータスレポートが高頻度で提示されます。

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an illustration about regulation and control for the atlas copco wiki.

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