かなり頻繁に、 圧縮空気流要求の典型的な変動は、 空気圧縮器での電力低減に比例して変換されない。 これは、圧縮空気供給システムに多数の問題があるために発生する可能性があります。 供給側が圧縮空気システムの需要側に対応する能力を理解することが重要です 。 供給側の空気圧縮機が流量減少をエネルギー節約に変換できない場合、需要削減プロジェクトの実施を再評価すべきである。
工場の人員にはどのくらいの頻度で製品が流通し、流量（scfm）や圧力（psig）の観点から圧縮空気の使用を減らすことができるので、省エネルギーとして宣伝されますか？ 多くの非常に有効な製品と技術（監査中に展開しています）があり、圧縮空気の需要要件を削減できます。
しかし、圧縮空気の使用量を減らすことは、私たちが訪れる施設の大部分で空気圧縮機でエネルギー節約に変わることはありません。 どうして？ 潜在的な理由はたくさんあります。 空気圧縮機は、部分負荷でより少ないエネルギーを使用することを可能にする局所制御を有していなくてもよい。 あるいは、空気圧縮機が同時に作動していても、すべてが効率曲線の最適点よりも低い。
圧縮空気需要は常にプラントで変化しています。 このため、システムの中央コントローラを使用することで、信頼性と圧縮空気品質の向上につながる利点を備えた高いROIを実現することができます。 中央制御システムは、圧縮空気システムのダイナミクスの変化に自動的に応答し、プラントに主要性能指標を提供することができます。
図1：一般的な問題 - このグラフは、どの程度の圧縮空気流量が必要な場合でも、ほぼ同じ量のエネルギーを使用するエアコンプレッサを示しています。
「ノルム」は複数の空気圧縮機が個別に機能する
ここでは、監査における典型的な発見プロセスとは何かから、私たちの注釈があります。 まず2つのエアコンプレッサールームを見つけ出し、何が起こっているのかを把握し始めます。 コンプレッサールーム＃1には、生産需要を満たすために使用できるいくつかのエアーコンプレッサーがあります。 2つの異なるメーカーの150 hpクラスの1段潤滑式回転スクリューエアーコンプレッサーが3台あります。 1台は空冷式、2台は水冷式です。 最も効率的なユニット、Compressor＃6は、Compressor＃1または＃2が修理のために故障した場合のバックアップとして主に使用されます。 コンプレッサー＃6は、コンプレッサー＃1またはコンプレッサー＃2のいずれかで全負荷で約15％効率的です。 しかし、このユニットはかなり古く、その信頼性は疑わしいです。
エアコンプレッサールーム＃1には冷蔵乾燥機が2つあります。 1つは、ブランド "D"の古い冷蔵乾燥機で、1600 scfmと評価されています。 このユニットは電源が切られていた。 第2のユニットは、870scfmのサイズのブランドA冷蔵乾燥機であり、空気圧縮機からの総空気流量を処理するために残されている。 このドライヤーは、現在の需要プロファイルに対して機能しますが、このコンプレッサールームの全容量を利用する場合は、非常に小型です。
エアコンプレッサールーム＃1には、乾燥機の隣に1つの900ガロンのレシーバーがあり、壁に水平に取り付けられたコンプレッサールームの外側にある1,060ガロンのレシーバーが1つあります。 シングルポイント入力設定は、システムにストレージを供給するために効果的に機能しません。
エアコンプレッサールーム＃2には3つのシングルステージロータリースクリューエアーコンプレッサーがあります。 ブランドAのa75-hpクラスと50-hpクラス、別のブランドの75-hpクラスです。 サイトを訪問している間、すべてのコンプレッサーは、必要に応じてブランドAのサイクリングを50と75馬力単位でサイクリングしていました。 ブランドAのシーケンサが設置されましたが、停止されていたため、エアコンプレッサーはすべてローカルコントロールで動作していました。 すべてのエアーコンプレッサーはオンライン/オフライン制御で動作しています。
エアコンプレッサールーム＃2には圧縮空気乾燥機がありません。 この領域を出る圧縮空気はすべて湿気で飽和し、乾燥空気と混合して部屋＃1から出ます。 オイルまたは固体微粒子を除去するためのフィルタは設置されていません。 飽和圧縮空気は、第2室から第1室にあるレシーバータンクに送られます。
これらのシングルステージ回転式スクリューエアーコンプレッサーはすべて2段階のコントロールを使用します。 実際に圧縮機を停止して始動させることなく、エアーコンプレッサーが完全にロードされるかアンロードされるか（アイドリング）の2段階アンロードがあり、モーターの発熱の問題はありません。 うまくいくには、このタイプのコントロールには3〜5ガロン/ scfmの効果的な保管が必要です。 この制御方法は、ロード/アンロードまたはオンライン/オフラインとも呼ばれます。 ここで最も重要な変数は、ブローダウンサイクルです。つまり、アンロードに切り替わった後、アイドルに達するまでの時間（秒単位）はどれくらいですか？
表1：典型的なシナリオ - 5つのエアコンプレッサーが単独で作業しているため、エネルギー効率の機会が最適化されず、信頼性の問題が発生する可能性があります。
「規範」はシステムダイナミックスが常に変化することです
あなたが信頼できることの1つは、圧縮空気システムから、明日は今日とは異なることです。 システム要件は、今後1年後に劇的に異なる可能性があります。 これは、圧縮空気流量（cfm）の要件がより高いことを意味します。 多分新しい生産ラインが追加されたでしょう。 恐らく3 1/2 "のリンクが開いて、いくつかの生産装置の下に隠れていて、誰もそれらを検出していないでしょう。 おそらく、業務の喪失または優れた圧縮空気リーク調査（および修理）のために必要な流量は少なくなります。 工場のエネルギーエンジニアは、有害な高圧ユーザー1人を隔離し、ブースターで修理することで、プラント圧力を110 psigから90 psigに下げることに成功した可能性があります。 未来がどうなっても、変化を計画しなければなりません。
記載されたシステムは、部分負荷状態で複数の空気圧縮機を運転していた。 これは部分的に配管の制約によるものです。 配管が再構成されると、圧縮空気システムによって必要とされない限り、より少ないユニットで動作するように設定点をカスケード接続することができます。 中央制御システムは、適切な設定値が維持されるのを助ける。
圧力露点は監視されなかった。 製造時には、2つのエアーコンプレッサー室からの処理済みおよび未処理の圧縮空気の混合による高露点を測定しました。 週末には、圧縮空気がエアコンプレッサールーム＃1のみから来たので、圧力露点は38°Fに低下しました。 中央の圧縮空気コントローラは、圧縮空気品質仕様の変化を監視し、報告し、是正処置をトリガする。
表2：私たちがこのプラントを訪問したときに手動で測定した重要なパフォーマンス指標です。 インストゥルメントされたマスターコントローラは、この情報を1年中提供します。
供給側プロジェクトの評価に必要なエアコンプレッサーデータ
供給側のプロジェクトは、圧縮空気がプラントに供給される全体の効率を高めます。 中央制御システムを追加するかどうかの決定は、サプライサイドプロジェクトのいずれかを実施する前に、この記事に示されているようにプロジェクト前の消費電力を評価した後に達するでしょう。 第2に、最も可能性の高いプロジェクト後の圧縮機動作パターンは、
どのコンプレッサーが定期的に運転可能で、古いものか
それらの個々の全負荷能力と比電力
容量コントロール
各コンプレッサーにオートスタート機能とオートストップ機能があるかどうか
アンロードされた電力レベルでの完全アイドル時間
プロジェクト前の負荷要求プロファイル。
中央圧縮空気管理および監視システムの利点
中央の圧縮空気管理システムは、一定の最適な空気圧縮機の選択と過度の圧力損失の排除を保証することにより、空気圧縮機の比出力（kW / cfm）を改善することが主な目的です。 中央の圧縮空気管理システムでは、次のことも可能です。
システム全体で適切な圧縮空気品質を確立し、監視する
無数の空気保全計画を実施し、継続的に実際の需要水準を監視することにより、平均圧縮空気需要を削減する
中央制御システムは、圧縮空気システムによって生成された空気を平滑化するだけでなく、所与の時間に作動する空気圧縮機の数を少なくすることができる。
6つの空気圧縮機を備えたこの2つの空気圧縮機室の例では、（同じ圧縮機を使用して同じ需要で）比出力の予測される改善は、現在の3.17scfm / kw（716scfm / 225.4入力kw）を投影された3.76scfm / kw（716scfm / 190.3入力kw）に変換する。 約16％の圧縮空気効率の改善。 これにより、年間21,000〜22,000ドルの電気的運用コストの削減が予測されます。
メンテナンスコストや修理コストの削減など、他の節約を考慮することなく、これは24〜27ヶ月の簡単な回収です。 これらのタイプの監視および制御システムは、時間の経過とともに段階的に追加され、年間の設備投資を軽減することができます。 このプロジェクトでは、圧縮空気の需要を削減して、入力エネルギーを適切に削減することもできます。
5つの重要なパフォーマンス指標を提供する機器
圧縮空気モニタリングシステムにより、プラントは空気システムの性能とエネルギー効率レベルを継続的に追跡することができるため、提案されたプロジェクトで達成されたエネルギーの節減を時間の経過とともに維持することができます。 推奨される流量、kW、および圧力計の位置など、そのような監視システムの主要な要素を以下に示します。 この記事で紹介したような設備では、中央制御システムでエアコンプレッサを最適に制御するために、エアコンプレッサルームと工場にモニタリングポイントを設置する場所も検討します。 監視する重要なパフォーマンス指標は、圧力、流量、露点、および個々のコンプレッサーの電力です。
このプロジェクトでは、包括的な監視システムをサポートするための推奨要素が含まれています。
（6）個々のコンプレッサーごとのkWデマンドメーター - 合計1,500ドル、合計9,000ドル
（12）PSIトランスデューサ（コンプレッサルームでは7、プラントでは5） - それぞれ200ドルで合計2,400ドル
（1）圧縮空気流量計 - それぞれ3,000ドル
（1）露点需要計 - それぞれ2,500ドル
（2）データ・インテグレーター - それぞれ$ 5,000、合計$ 10K
監視システム機器の合計価格は$ 26,000でした。 インストール費用は20,000ドルで、総費用は46,000ドルでした。 この計装は、中央圧縮機制御システムに、以下の主要業績評価指標を提供するために必要な情報を提供します。
時間の経過に伴う流量レベル（例えば、上向きの傾向は漏れレベルの増加を示す可能性がある）
個々のコンプレッサーkWの読み（例えば、上昇傾向はコンプレッサの誤動作を示す可能性があります）
時間の経過に伴う基本的なシステム効率 - 流量/総kW需要として定義される特定の電力（例えば、上昇傾向は効率の低下を示す）
露点レベル（上昇傾向は水分レベルの上昇を示し、空気処理装置の誤動作の可能性を示します）
システム圧力（例えば、不安定な圧力レベルは空気供給能力が不十分であることを示す可能性があり、過度に低いレベルは生産装置の故障を引き起こす可能性がある）
結論
圧縮空気システムは動的です - 常に変化しています！ インストルメンテーションと個々のエアコンプレッサーの理解によって支えられた中央制御システムは、これらの動的条件に自動的に応答し、最適なパフォーマンスを保証します。 主要なパフォーマンスインジケータを選択して、システムを最適に保守していることを確認して、1年に1回の「チェックアップ」レビューでパフォーマンスを管理することができます。
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