システム評価における現在の空気圧縮機および乾燥 機の分析
ドン・ファン・オーマー（Air Power USA）
完全な圧縮空気システム評価は、システムの供給側と需要側の両方に関する詳細な情報を提供すべきである。 供給側とは、空気圧縮機、乾燥機、フィルタ、配管および貯蔵タンクなどの圧縮空気を供給する機器を指します。 この記事の目的は、サプライサイドのシステムアセスメント、さらに重要なことにプラントが圧縮空気システムについて常に知っておくべき情報から、どのような情報が得られるかを示すことです。 これを説明するために、また物品スペースの制約のために、エンドユーザーがエアコンプレッサーおよびエアードライヤーで受け取るべき情報の例を提供します。 例を挙げると、中西部の化学プラントで圧縮空気システムを評価している間に、数年前に作成した解説と表を使用します。
主要業績指標平均
すべてのキーパフォーマンスインジケータの平均を1つのテーブルにまとめて追跡することをお勧めします。 これらには、システムフロー（scfm）、空気圧縮機吐出圧力（psig）、システム圧力（psig）、入力電力（kW）、空気システムの稼働時間（hrs）、比出力年当たりの圧縮空気のドル単位（$ cfm /年）、そして最終的に圧縮空気の年間電気コスト（$ /年）である。
表1：主要空気システムの特性 - 現行システム*
* 1kWh当たり$ 0.06、年間8,600時間の混合電気料金に基づいています。
エアコンプレッサーの使用プロファイルと観測
システム評価では、エアコンプレッサの使用プロファイルに関する詳細情報を提供する必要があります。 このようにして、空気圧縮機が相互に作用しているかどうかを評価することができる。 空気圧縮機が「スイートスポット」（効率的かつ確実に作動する負荷率）内で作動しているかどうかを評価することもできます。 エアコンプレッサーは何回シフトしているのですか？ 各エアコンプレッサの定格全負荷kW消費量と空気流量（scfm）はどのくらいですか？ 全負荷のパーセンテージとしての実際のkW需要と空気流量を比較する。 この場合、2つの物理的な領域を分析する必要がありました。 主な工場と "建物ZR3B2"。
例：現在、システムは、Kobelcoがトリムモードで動作している状態で、Centacの両ユニットを使用して100％のベースロードで動作しています。 「Case AirLogix」コントローラが正常に動作しているようです。 Centacの2ステージユニットは、効果的なターンダウン（20％+）が非常に限られており、今日のより現代的なユニットに比べて比較的非効率的です。
パイプ内の空気のパイプサイズおよび速度は、空気供給システムが需要の空気流量に合うようにユニットを制御する能力に問題を引き起こさない。 Air Power USAの2002年報告書に記載されているように、新しい5インチのヘッダーと配管の変更がうまくいき、両方のCentacユニットが何の制限もなく完全にロードできます。
Kobelcoは、全負荷または無負荷の負荷/無負荷またはオンライン/オフライン制御です。 現在のところ、ロード/無負荷制御では動作するための制御帯域が必要なため、プラント遠心分離機を使用して同じシステムに設置することは困難です。 Centacユニットは設定点とスロットル範囲を使用します。 これは、設定点が動作範囲を下回らない限り、負荷/無負荷機械がCentacユニットを後退させることを意味します。 この状況を修正するために、Kobelcoレシーバーから来るラインにレギュレーターが設置されました。 しかし、現地訪問中、Kobelcoが稼働帯（100-107 psig）を上がるにつれて、Centac装置の排出圧力を含むシステム圧力も同様に上昇したことに気付きました。 したがって、コントローラがフルフローを示しているにもかかわらず、遠心分離機はまだ一部を後退しています。 遠心力の流れは、吐出圧力が高くなるにつれて、性能プロファイルに応じて常に若干落ちる。
これら2つの2段遠心機は十分に維持されていますが、十分に適用された場合、現代の3段ユニットよりも著しく低い電力効率と信頼性があります。 Kobelcoは非常にうまく動作しているように見え、優れたユニットであり、よく管理されているようです。
表2：空気圧縮機の使用プロファイル - 現在のシステム
現在の圧縮空気システムの図
大部分の工場では時間が経つにつれて、圧縮空気システムは、さまざまなモデルやブランドのエアコンプレッサー、ドライヤー、フィルター、レシーバータンクなどになります。 需要の急上昇を助けるために、レンタル空気圧縮機を混在させることができます。 配管システムは、大きさと材料（そして漏れ）が混乱して混乱することがあります。 シンプルなブロック図から、システムのサプライサイドのよりグラフィックな表現まで、ある種の視覚化ツールを強くお勧めします。
図1：現在の圧縮空気システム図
拡大するにはここをクリック
各空気圧縮機の個別信頼性解析
エアーコンプレッサーは、耐久性があり長持ちする機械であり、大部分の従業員が適切にメンテナンスされたときにそれを引き継ぎます。 優れたシステムアセスメントは、メンテナンスと連携して、エアコンプレッサーのサービス記録を見直します。 この場合、空気圧縮機はすべて15年以上運転されていました。 以下は、いくつかの観測結果の例です。 我々は、3つの生産シフトのそれぞれの間に、各エアコンプレッサーの電圧、アンプ、モータ力率、およびkW消費量の調査を顧客に提供する。
例：今日の圧縮空気システムは、Ingersoll-Rand CentacモデルC10M2、KobelcoモデルKNW2,200-hpクラス、潤滑油フリーのロータリースクリューコンプレッサー、およびアトラスコプコのZR200潤滑油フリーロータリースクリューコンプレッサー現在の運航航空システムの一部ではありません。
Ingersoll-Rand Centacコンプレッサーは、他のコンポーネントに加えて、モーターおよびマザー制御ボードで過去にいくつかの問題を抱えていました。 West Ingersoll-Rand Centacには350 hpのモーターが、East Ingersoll-Rand Centacには400 hpのモーターが搭載されています。 モーターは、それぞれ1994年と1995年に修復されました。 これらのユニットは1,037 cfmと新しく、スロットルバイパス付きインレットとオートデュアルコントロールを装備しており、ユニットを完全にアンロードおよびアイドリングさせることができます。 現在の配管と有効なストレージでは、二重制御が機能しません。 両方のコンプレッサーはベース空気負荷を作動させています。
工場関係者は、1994年と1995年の間にCentacユニットを修理したとき、ホイールは1,500cfmの定格ホイールに交換されたと考えています。 コンプレッサーは、それぞれ約1,320 scfmを供給しており、フルロード時には270kWを引き出します。 East Compressorは平均242キロワットを引き出していました。 ユニットのターンダウンは20〜25％です。 総空気流量は、Sierra熱線、熱質量流量計で測定されます。 データは10秒ごとに1つのポイントでリアルタイムでトレンドされます。 流量は、数日および1回のシフトにつき数回観察されたデータを反映する。
2004年または2010年には、エアレリーフのサービス記録に基づいて車輪とディフューザーが清掃されリセットされましたが、修正はありませんでした。 2004年の東部と2010年の西部では、空気の吹き出しがコンプレッサーの入口に向けられており、コンディションに応じて早期に内部部品が劣化する可能性があります。 ユニットはまだこの配管で走っています。 将来的にユニットが大幅に稼動する場合は、OEMと確認する必要があります。
2011年8月の審査現場では、以下の電気的データを読み取った。 両方の装置は101-102psigで作動し、IBVは100％開いており、BOVは100％閉じていた。
圧縮空気乾燥機の使用プロファイルと観測
生産設備の信頼性を確保するためには、圧縮空気の品質（水分、油分、微粒子の除去）が重要です。 圧縮空気乾燥機、フィルター、排水管は常にシステム評価の重要な部分です。 彼らは正しく機能していますか、技術は時代遅れですか？ 以下のケースでは、より効率的な熱圧縮乾燥機を使用することを推奨します。
例：プラントの現在の乾燥機は、17kWのモーター駆動ブロワと120kWのヒーターを備えた4,000 scfm定格パイオニアブロワーパージ乾燥機です。 乾燥機には露点デマンドコントローラが装備されており、冷却サイクル中に送風機の空気を遮断して、露点スパイクおよびサーマルバンプを回避します。
2002年および2011年（8月）の私たちの訪問時に、露点デマンド制御はオフであり、圧力露点は中央メーターに応じて-40°Fまたはそれ以上でした。 これはやや疑わしい。
営業データ2011年8月16日 - 午前8:30 - 午前10:30。 乾燥機は、月曜日から2:50午後、2011年8月17日水曜日のデフォルトの無熱モード（300scfmパージ空気）を実行していました。
コントロールボードのアラームオン
左塔乾燥＆加熱/ 78°F / 95 psig
右タワー再生75°F / 10-12 psig
ブロワーオフ
ヒーターオフ
ユニットのデフォルトは無熱300 scfm
継続的に圧縮空気をパージ（48時間以上同じタワーを使用）
現在、プラントはパイオニア4,000 scfm最大定格のブロワーパージ乾燥剤乾燥機を5 psigの落差で運転しています。 このドライヤーはうまくいきます。 しかし、この装置は、稼動し稼動していると推定される年間20,000-22,000ドルの節約が可能な露点要求制御を備えています。 露点デマンドコントローラーは作動していません。 排気マフラーも交換する必要があります。
工場では、標準フィルターを高性能で深いベッドのルーズパックフィルターで置き換えて、圧力低下を拡大および縮小することも検討しています。
これは時代遅れのバルブ（交換バルブが漏れていて、オーバーホールされていない限りそれを継続する）を備えた比較的古いドライヤーです。 この時点で、乾燥機は、ブロワーをオフにしてヒートレスモードで連続運転し、プラントの要員によればおそらく300scfmの圧縮空気を使用している。 再調整されたパージ圧力は、プラントデータシステムで-40°F以上の性能を発揮すると測定されました。 2011年8月17日の午後2時50分に、ドライヤーは通常運転にリセットされ、パージも停止しました。 Kobelcoコンプレッサーは85％負荷（タイミングサイクル - 471 scfm）から40％負荷（タイミングサイクル - 221 scfm）になりました。 この状況では、パージ率は最低250scfmになります。 空気システムのダイナミクスを考慮すると、我々はパージ量としてプラントの数300 scfmに同意します。
表3：圧縮空気乾燥機 - 現行システム
結論
これらのテーブルと図が、現在のエアコンプレッサーとドライヤーについて知っておくべき情報についてエンドユーザーに感じさせることを願っています。 理想的には、リアルタイムでこのデータを提供できる圧縮空気管理システムを所有します。 そうでなければ、彼らは供給側の圧縮空気システム評価を実施する会社のサービスに従事する。これは、システムの改善方法に関する会話を始める前に、受け取るべき情報の一部である。
---- http：//www.hqcompressor.com/air-dryer
