各種類のエアコンプレッサのエネルギー消費量の測定分析

エアコンプレッサ、すなわちエアコンプレッサは、電気エネルギーを利用して空気を圧縮して高圧を発生させ、他の機械装置を駆動する設備で、空気源装置を構成する中核部品である。 エアコンプレッサはその作動原理によって、容積式、動力式に分けられる。 容積式圧縮機が空気圧力を高めるのは、ピストンがシリンダー内を往復運動し、ガスの体積を圧縮して、単位体積内の分子密度を高めることである構造やピストンの運動方式によって、往復式と回転式に分けられる。 動力式圧縮機が空気圧力を高めるのはインペラを高速で回転させ、ガス分子の運動エネルギーを増加させ、それをガスの圧力エネルギーに変換することで、広く使用されているのは主に4種類ある遠心圧縮機、軸流圧縮機、混流式圧縮機、渦巻式圧縮機。

エアコンプレッサは各業界に応用されているが、特に工業ではかけがえのない位置を占めており、その利点も明らかであるが、電力を消費して仕事をして過給する必要があるため、そのエネルギー消費問題はずっと厄介な問題である。 調査によると、全国の発電総量のうち、コンプレッサーの消費電力量は9% ~ 10% を占め、企業の総消費電力量のうち、さらに15% ~ 35% に達している年間の消費電力コストは運転コストの中でずっと高く、80% に達している。 しかし、このように目前に迫っているエネルギー消費問題は、定性的、定量的なエネルギー消費量の測定と分析を行う企業が少ないため、現在のコンプレッサのエネルギー消費量の浪費現象について本論文では、コンプレッサのエネルギー消費問題の検出と分析について詳しく述べる。

2.コンプレッサーの作動原理

エアコンプレッサはエネルギー変換装置で、空気を原料とし、圧縮作用によって空気分子密度を変化させる原理で、被圧縮空気が大気圧を超え、モータの機械エネルギーをガス圧力エネルギーに変換する。

2.1単軸式エアコンプレッサの作動原理

単軸エアコンプレッサの動作原理は、二つの対称的に配置された星輪で圧縮空間を二つに分け、そのうちの二つの空間内の平衡力は対称的で、この二つの星輪は交互に回転しているそれぞれの空間内のガスをそれぞれ圧縮して高圧空気を発生する。 星輪の製作材料はプラスチックであるため、スクリューとの高速高温の相対運動では、星輪の急速な摩耗が加速し、発生する圧縮ガスの総量が急速に低下するそのため、この問題は現在の製造業界が解決すべき問題の一つである。

2.2ピストン式エアコンプレッサの作動原理

ピストン式エアコンプレッサには運動方式を変える装置であるクランクリンク機構があり、モータの回転運動をピストンの直線往復運動に変えることができるその中で、吸気弁、排気弁が循環的に自動的に開閉して吸気、圧縮、排気過程を完成する。 エアコンプレッサが最初に採用した方式で、技術的手段が比較的遅れていて、しかもガスと油が明らかに分離していないため、ガス中に一定量のオイルが含まれているそのため、このようなエアコンプレッサは精度要求がそれほど高くない業界にしか使用できない。同時に、本体の寿命が短く、騒音が大きく、ガスパルス現象が深刻であるなど、避けられない欠点もある。

2.3スライド式エアコンプレッサの作動原理

スライド式エアコンプレッサの主な構造はロータで、その長さ方向に一定数の切断溝があり、槽内に油膜が塗布され、油膜にスライドが埋め込まれているスライドは油膜によって溝内を滑ることができる。 その具体的な動作原理は、ロータがシリンダ内の固定子の中で回転し、回転作用によって遠心力が発生し、スライドが遠心力の作用を受けてシュートから離脱し、密閉された圧縮室を形成し、回転に伴い圧縮室の体積は次第に減少し、空気圧力を大きくする目的を達成した。 スライド式圧縮機はピストン式圧縮機と類似しており、応用が早く、方式が遅れ、石油ガスの分離が困難で、石油ガス分離器を用いて分離する必要があり、同様に精度が要求される製造業界に応用できない。

2.4遠心式コンプレッサーの原理

遠心式コンプレッサーの主な構造はインペラーで、コンプレッサーに入る空気はインペラーに従って急速に回転して、ガスは圧力拡大器に押し込まれて、インペラーは引き続き回転して、空気は次第に加圧されます。 このエアコンプレッサは石油ガスの分離が難しい欠点を回避し、オイルレス圧縮を実現し、エネルギー消費量が低く、メンテナンスが便利で、排気量が多い。

3.エアコンプレッサのエネルギー消費量の影響要因

モータ駆動のコンプレッサにとって、エネルギー消費は消費電力と考えることができ、消費電力は一般的に二つの条件と関係がある: 制御要素と制御不能要素、制御要素は以下の通りである吸気圧力、エアポンプの等温効率、排気圧力、排気量制御できない要素は、環境温度、エアコンプレッサの機械効率である。

(1) 環境温度を下げて消費電力を下げる。 環境温度は人為的にコントロールするのが難しく、エネルギー消費の研究では主要な研究要素ではない。

(2) 吸気圧力を高めて消費電力を下げる。 吸気圧力は主に自然要素と非自然要素の両方で制御され、自然要素は現地の大気圧であり、非自然条件は吸気系抵抗であり、主にフィルタの抵抗によって決まるので、使用中に定期的にフィルタを清掃する必要があり、抵抗が高すぎて電気エネルギーが不必要に浪費されないようにする。

(3) エアポンプの等温効率が向上し、消費電力を低減する。 エアコンプレッサの等温効率とは、ガス圧縮の過程で、できるだけ同じ温度でガスを圧縮することで、等温圧縮は使用方式と密接に関連している。 そのため、使用中、各クラスの冷却器でのガスの冷却効果に注目し、エアコンプレッサの等温効率を改善し、省エネを削減する。

(4) エアコンプレッサの機械効率が向上し、消費電力を低減する。 エアコンプレッサが製造されて生産に投入されると、この要素は人工的に制御できない要素となります。それはエアコンプレッサの固有の属性であるため、その製造過程に決定されます正常な運転中、このパラメータはほとんど変化していません。

(5) 排気圧力を下げて消費電力を下げる。 エアコンプレッサの特性曲線に基づく: 排気圧力が低下すると、排気量が増加し、消費電力だけでなく排出量も増加できる。

(6) エアコンプレッサの排気量を下げて消費電力を下げる。 圧縮空気の圧力が過剰になると、ガス設備は負荷を下げて仕事をしなければならない。コンプレッサのガイドベーン部品を調節することで空気流量を減らし、消費電力を下げることができる。

4、エアコンプレッサのエネルギー消費量分析

圧縮空気システムの流れは次の通りである: コンプレッサー & rarr; パイプネットワーク & rarr; ガス設備を使うので、主にこの3つのシステムからエネルギー消費量の分析を行う。

4.1エアコンプレッサー

エアコンプレッサはエネルギー変換設備で、電気エネルギーを空気圧力エネルギーに変換し、その連続的な作動過程で、エアコンプレッサの効率は直接エネルギーの変換率、すなわち電気エネルギーの利用率に影響する。

スクリュー式エアコンプレッサを例にとると、その主な構造はスクリューロータで、しばらく作動した後、スクリューロータはある程度摩耗し、単位時間内に排気量が低下する。 この問題に基づいて、新しいロータを交換することを考えて、1年の時間をかけて運転して、ロータを交換するコンプレッサーのエネルギー消費量と排気量の測定を行います以前にロータを交換していなかった1年間のエネルギー消費量と排気量を比較すると、エアコンプレッサの効率が低下したため、ロータを交換した前後の年間消費電力コストの差は現在の電気料金で十数万元に達したことがわかった新しいローター価格に近い。

4.2圧縮空気管ネットワーク

圧縮された高圧空気はガスを使う設備に送る必要があり、これはパイプネットワークを使う必要があり、空気システム全体にかけがえのない役割を持っており、パイプネットワークは圧力の損失を効果的に低減する必要がある。 使用ガス設備の気圧が変わらないことを確保した条件で、パイプネットワークの圧力損失が小さいほど、コンプレッサの出口圧力が高くなる。 モータが消費するエネルギーを圧縮空気の圧力と流量に変換するため、パイプネットワークの圧力損失が小さいほど、同じ流量の条件でモータが消費するエネルギーは小さくなる。 そのため、パイプネットワーク管理では、パイプネットワークのボトルネック部位、すなわち管径が最も細い部位をできるだけ見つけなければならず、その部位の流量が大きいと大きな電圧降下が発生し、エネルギー消費量が増加するこれは工場管理者がこの配管問題を解決して、省エネと消耗を減らす必要がある。

4.3ガス設備

主なガス設備を知ることで、空気圧力に対する具体的な要求を明確にした。 実際の生産の連続と安全を保証するために、パイプネットワークの空気圧力は実際に必要な圧力よりも高くなければならない。使用量が絶えず変化し、同時に空気圧力が変化するからであるガス使用設備は依然として最低需要を維持しなければならない。 このガス使用圧力の制限により、ガス使用設備の最低圧力が確保されたが、必然的に圧力過剰が発生し、エネルギー消費が増加する。

5.エアコンプレッサのエネルギー消費量の測定方法

前節のエネルギー消費量の定性的分析を通して、指標比電力 (kW 6 h)/m3を用いてエネルギー消費量レベルを定量的に測定することができ、その計算式は [7] である。比電力 = エアコンプレッサ出力電力 (kW) /エアコンプレッサ排気量(m3 h) は流量計でエアコンプレッサの性能を検出することができ、比電力と実際の消費電力でエアコンプレッサの効率を計算すると、エアコンプレッサの効率が高くなるエネルギー損失が小さいほど、電気エネルギーの有効な仕事が多いほど、このコンプレッサの性能は良くなると同時に、検査結果を分析することで、科学的にコンプレッサを使用、維持、管理、交換することができる。

まとめ

世界的なエネルギーの深刻な供給が求められない悪質な状況の下で、エネルギー消費問題はすでに企業の極めて際立った問題となっており、現在、多くの企業はすでにこの問題に注目し、エネルギー浪費の主な原因を求めている生産を保証した上で、エネルギー消費量の削減を図る。 調査によると、エアコンプレッサの消費電力が総消費電力に占める割合: 一部の業界では70% に達しているが、業界全体で平均消費電力はまだ30% 以上である。 そのため、企業にとって、コンプレッサーのエネルギー消費量の測定と分析が必要で、測定と分析を通じて、省エネの空間を求める。

注:文章は『機電工程技術』2018年第47巻第10期に転載しました。作者の董旭慧さん、権利侵害があれば、削除に連絡してください。