どのようにエアコンプレッサを配置してより良い省エネ削減を実現するか

1エアコンプレッサーの紹介

現在主流の空気圧縮機は主に遠心式エアコンプレッサ、スクリュー式エアコンプレッサ、ピストン式エアコンプレッサの3種類がある。

1.1遠心コンプレッサー

遠心式エアコンプレッサはインペラが気体を高速回転させ、空気に遠心力を発生させ、空気がインペラの加圧作用を通過することで、空気の流量と圧力を高め、圧縮空気を連続的に生産する。 遠心式空気圧縮機の特徴は、 ① 設備の運行バランス、稼働率が高く、操作が確実で、摩擦部品がなく、後期のメンテナンス費用が少ない。 ② 遠心圧縮機は完全な無油圧縮を実現できる。 ③ 設備のガス発生量が多く、構造がコンパクトで、品質が軽く、敷地面積が小さい。 ④ 遠心圧縮機は空気量が小さい場合には適用されず、圧力比も高すぎてはいけない。 ⑤ 遠心圧縮機の安定運転状況は比較的狭く、空気量の調節は経済的ではない。

1.2スクリュー式エアコンプレッサ

スクリュー式エアコンプレッサのヘッドコア部品は、ペアになった互いに噛み合う陰陽ロータで、ロータは互いに逆方向に回転し、空気を圧縮する効果がある。 スクリュー式エアコンプレッサの特徴は、 ① 操作が簡単であることです。 スクリュー式エアコンプレッサの自動化の程度が高く、操作者への要求が高くなく、遠隔操作と無人運転を実現しやすい。 ② 確実に運行する。 スクリュー式エアコンプレッサの部品が少なく、メンテナンスが簡単で、消耗部品がなく、運転が確実で、寿命が長い。 ③ 適用性が高い。 スクリュー式エアコンプレッサは強制送気であるため、容積流量は排気圧力の影響を受けず、様々な状況を適用し、効率的な運転を維持することができる。 ④ バランスがいい。 スクリュー式エアコンプレッサはバランスのとれていない慣性力がなく、設備の高速運転が穏やかで、設備の基礎に対する要求が高くない。

1.3ピストン圧縮機

ピストン式圧縮機のコア部品は、シリンダ、吸排気バルブ、およびシリンダ内で繰り返し運動するピストンで構成されています。 クランク軸が回転してピストンをシリンダー内で往復作動させ、吸気、圧縮、排気の過程を完成させる。 ピストン式圧縮機の利点: ① 適用圧力範囲が広く、ピストン式圧縮機は異なる圧力で作動するように設計でき、特に高圧または超高圧の範囲では他の圧縮機に取って代わることができない。 ② 圧縮効率が高く、ピストン式圧縮機がガスを圧縮する過程は閉鎖システムで、圧縮効率が高い。 ③ 適応性が強く、ピストン式圧縮機の排気量範囲が広く、しかもガス密度が圧縮機の性能に与える影響は速度式圧縮機ほど顕著ではない同じ規格のピストン式圧縮機は、少し改造すれば他の気体媒体を圧縮するのに適していることが多い。 ④ ガスは油汚れを帯び、特に油潤滑が顕著である。 ⑤ 排気が不連続で、気体の圧力が変動し、気流が脈動共振する可能性がある。 ⑥ 消耗部品が多く、修理量が多い。

2圧縮空気需要分析

圧縮空気の需要は多方面の要素を巻き込んで、いかに効率的で合理的に生産需要を満たすか、ここでは主に流量、圧力と湿度などの面から分析する。

2.1流量

理想的な運行状況は、生産と消費が一致し、圧縮空気量は需要を満たし、無駄も発生しない。 しかし、実際の運転では、生産運転の変動状況を満たすために、圧縮機の流量が大きくなり、ユーザーは過剰な圧縮空気を使用できなくなり、設備が減荷運転を行う場合、設備は無負荷または半無負荷であるエネルギーが直接消費され、勉強しない。

2.2圧力

エアコンプレッサの排気圧力が0.1 MPa増減するごとにエネルギー消費量が6% 増減する。 そのため、排気圧力は実際の必要に応じて合理的に選択しなければならず、あまり多くの圧損余裕を残してはならない。 また、空気圧設備の圧縮空気消費量は圧力の高低にも比例し、合理的に圧力を下げることは不必要な圧縮空気消費を減らすことができる。

2.3湿度

多くの設備は圧縮空気中の水分量に要求があるため、圧縮空気は通常乾燥処理を行って凝縮水を除去する。 圧縮空気の乾燥程度は通常圧力露点温度で測定し、圧力露点温度が低いほど圧縮空気が乾燥することを示し、それに応じてより多くのエネルギーを消費する。 冷凍式乾燥機の圧力露点温度は一般的に2 ℃ ~ 5 ℃ で、消費エネルギーはエアコンプレッサの約1.5% である。 吸着式乾燥機の圧力露点温度は-50 ℃ に達することができ、消費エネルギーはコンプレッサの10% ~ 15% に達する。

2.4潤滑

エアコンプレッサは、作動中に空気が潤滑油と混合しているかどうかで分類し、有油式と無油式の2種類に分類できる。 潤滑油の関与はエアコンプレッサの容積効率を著しく高める。 そのため、省エネの観点から、有油式コンプレッサーのエネルギー効率は無油式コンプレッサーよりはるかに高い。 さらに重要なのは、オイルレス機の価格がオイル潤滑設備の1倍高いことです。 酸素プレス機などの特殊な要求の仕事状況を除いて、圧縮機の選択は油潤滑設備を選択して、相応の後処理設備をマッチングして、空気源ユーザーのニーズを満たす。

3空気圧縮機及び後処理設備の選定

3.1圧縮機タイプ選択

低圧圧縮空気 (1.6 MPa以下) の生産: 圧縮空気使用量が安定し、 ≧ 100 m & sup3; /minの場合、遠心圧縮機を使用することをお勧めします圧縮空気量が継続供給または圧縮空気使用量<100 m & sup3; /minの場合は、スクリュー式圧縮機を推奨します。 原因は遠心圧縮機の大流量が安定して運転し、エネルギー消費量が低く、メンテナンスが簡単である。 しかし、ユーザーのエネルギー消費量が変化すると、遠心圧縮機は喘震や窒息現象が発生しやすく、設備の正常な動作に影響を与える。 起動停止が複雑で、使用に満足できません。 スクリュー圧縮機は自動調節が容易で、柔軟性がある。 中圧圧縮機は、選択が多様である。 技術の進歩により、スクリュー圧縮機はすでに4 MPaに達しているので、中圧領域では1.6 MPa ~ 4 MPaで、必要に応じてスクリュー圧縮機、ピストン式圧縮機を選ぶことができるスクリューとピストンを組み合わせた圧縮機です。 実際の経験から、スクリュー圧縮機を優先的に選択して、ランニングコストを下げることをお勧めします。 高圧圧縮空気 (4 MPa以上) の生産はピストン式圧縮機で行う。 低圧スクリュー機を使用して低圧空気を生産し、ピストン機の二次加圧を行い、高圧圧縮空気を得て、ピストン機の予備品コストを下げることを提案する。

3.2後処理タイプ選択

乾燥機の選択: 冷凍乾燥機は圧力露点を3 ℃ ~ 5 ℃ にすることができて、一般的な需要を満たします。 消費電力が低く、処理後の圧縮空気の清浄度が高いという利点がある。 吸着式乾燥機は圧力露点を-40 ℃ 以下にすることができ、より厳しい乾燥ニーズを満たすことができるが、相応のエネルギー消費量は高い。 乾燥剤のせいで清浄度が影響を受ける。 なお、吸着式乾燥機は一部の圧縮空気を消費する必要がある (無熱乾燥機の再生消費量は12% ~ 15% に達し、微熱乾燥機の再生消費量も7% ~ 8% に達している)。そのため、吸着式乾燥機を選択したユーザーは、圧縮機の選定に相応の余裕を持っていなければならない。

油分除去器の選択: 普通のエレメント式油分除去器と活性炭フィルタは消費電力がないが、触媒酸化類の油分除去設備は消費電力が必要だが、注意すべきことはこのような除油設備は、オイル潤滑圧縮機の後端に直接アクセスして、オイルレスと同様のオイルフリー状態を実現することができるこのように触媒酸化系除油設備と省エネの油潤滑コンプレッサーは購買コストもランニングコストも明らかに低く、総エネルギー消費量とコストは25% 程度低い。

3.3ガスタンクの選択

ガスタンクは一般的に圧縮機と乾燥機の間に置かれ、その役割は ① 空気を予め冷却し、圧縮空気中の水分と不純物を粗分離し、後処理設備の作業負荷を軽減し、設備のエネルギー効率を高めることである省エネ作用を達成する。 ② ピストン式エアコンプレッサの往復のパルス気流を弱め、気圧を安定させ、供給する圧縮空気が穏やかで連続的であることを保障する。 ③ ガス貯蔵調整、バランスシステム内の短時間で発生した空気消費量と供給量との間の不均衡コンプレッサが予期せず停止した場合、タンクは短時間の緊急ガス源を作ることができる。 ④ 大きなシステム容量を提供して、圧縮機設備の頻繁なオフロードを防止して、設備の寿命を高める。 圧縮空気の使用量によると、使用量が圧縮機の生産量と一致する場合、タンクの選択は小さくてもよい圧縮空気の使用量が生産量と一致しなければ、タンクは大きくなければならない変動時のユーザーのニーズを満たす。 ガスタンク容積選択経験式: V = 10nq/P式中:Vはガスタンク容積、m & sup3; ;Qはエアコンプレッサ流量、m & sup3; /min;Pはタンクのガス貯蔵圧力 (絶対圧力) 、MPaであるNは冗長係数で、ガスで穏やかに値を取る1、変動は頻繁だが幅は大きくない2 ~ 3、変動は頻繁に値を取る4以上。

4省エネ対策

大使用量のユーザーに対して、大型空気圧縮ステーションを建設し、大規模な空気類試験の要求を満たし、正確に供給する。 異なる用途の圧縮空気を分類し、ユーザーのニーズを満たすことを目的とし、エネルギーを消費しすぎない。 分布が遠隔地や特殊に必要な圧縮空気 (例えば加工センターなどの精密設備に必要な圧縮空気の圧力が低く、流量が小さく、清浄度が高い) に対して、空圧ステーションから配管を引き出して特別輸送を行うとコストが高く、電圧降下が大きく、エネルギー消費が多い。 そのため、このような設備の低圧ガス源供給に対して、設備の近くに空気圧縮機と後処理設備を設置して、沿道損失を減らして、少量の圧縮空気の需要を満たすことが望ましい。

4.1通信施設

使用ガス単位と空圧ステーションの距離が遠く、生産と消費がうまく調和していないため、建設期間に完備した通信設備を建設し、運動エネルギーの生産と需要を協調してマッチングしなければならない圧力、湿度などの情報は、最大限の正確なマッチングを実現し、必要に応じて支出を決め、省エネ効果を達成する。 ユーザーと空圧ステーションは信号制御とフィードバック情報を建設し、生産運行状況を適時に制御する。 現在、圧縮空気の生産とユーザーとの間は簡単なスケジューリングで、例えば、ある日の9時 ~ 12時に圧縮空気を使用し、ユーザーの試験が11時に完成し、空圧ステーションがフィードバックを受け取っていない場合30分運転を続けてから、エネルギーの無駄は300 kWの設備を例にして、一度に150 tbの電力を消費する。

4.2設備選定

圧縮機設備の選定の原則は、ユーザーパラメータの需要を満たすことができる上に、できるだけ周波数負荷を達成し、圧縮機の無負荷後の処理設備の過度な浄化などによるエネルギーの浪費を減らすべきである。 例えば、3 ℃ と10 ℃ の露点温度は使用上明らかな違いがない可能性が高い。 しかし、両者のエネルギー消費量は10倍も違い、乾燥機の選択は状況に応じて選択しなければならず、意図的に低い圧力露点温度を強要する必要はないので、ユーザーの試験ニーズに対して適切な圧力と乾燥設備をマッチングし、需要に応じて合理的に供給してこそ、最大限の省エネができる。 工業企業のエネルギー生産変動が大きい実情に合わせて、圧縮機設備の選定時に、複数台の同種設備が並列に運転している中で、1台のインバータ圧縮機で負荷調節を行うことが望ましい負荷が変化したときにもエネルギーを効率的に利用できるようにします。 その余圧縮機設備は工周波数で最も省エネな運転効果を達成し、インバータで変動調節して生産とユーザー間のマッチング問題を満たす。

4.3熱エネルギー回収

圧縮機は運転中に大量の熱エネルギーが発生し、圧縮空気は試験中に加熱処理されることが多い。 これにより、圧縮空気は圧力ポテンシャルだけでなく、大量の熱エネルギーも運ぶ。 しかし、現在の新航の生産プロセスでは、圧縮空気に付随する熱エネルギーは直接排出されている。 この部分の熱エネルギーの回収には多くの現実的な応用がある。例えば、冬の暖房需要、熱計処理中の洗浄加熱など。

4.4エネルギーアウトソーシングモデル

エネルギーアウトソーシングの運営方式を模索し、運動エネルギーの使用量を正確に統計した場合、全体的なアウトソーシングの可能性を探し、ランニングコストを削減し、人件費を節約する役割を果たす。 各部門の状況が異なるため、各種類の製品の生産能力がばらつき、そのため、エネルギーアウトソーシングの探索では、地域の状況に応じて適切な本部門のエネルギーアウトソーシングモデルを探すべきである。