マイクロオイルスクリューエアコンプレッサー内部

マイクロオイルスクリューエアコンプレッサーの違い

A マイクロオイルスクリューエアコンプレッサー 届ける 通常 3 ppm 未満の油分を含む圧縮空気 — 重大な汚染を許容できないが、オイルフリー モデルの絶対ゼロオイル出力を必要としないほとんどの産業用途には十分な低さです。これは、正確に制御された少量の潤滑油を圧縮チャンバーに注入し、空気がユニットから流出する前に多段階濾過システムを通して下流の空気からその油を分離することによって実現されます。

このデザインは意図的に中間点に位置します。完全に潤滑されたスクリューコンプレッサーでは、オイルキャリーオーバーが 5 ～ 10 ppm を超えるため、敏感な用途には追加の下流濾過が必要です。真のオイルフリースクリューコンプレッサーはキャリーオーバーを完全に排除しますが、初期費用が 40 ～ 70% 高く、メンテナンス費用も高額になります。 マイクロオイルコンプレッサーは、ほとんどの生産環境で正当化されやすい価格帯と信頼性レベルで、ほぼクリーンな空気を提供します。

圧縮と分離のプロセスの仕組み

内部プロセスを理解すると、これらのシステムのサイジングやトラブルシューティングを行うときに役立ちます。このサイクルは、次の 4 つの異なる段階を経て進みます。

1. 入口とオイル注入: 周囲の空気が圧縮要素に入ります。ローターを潤滑し、内部クリアランスをシールし、圧縮熱を吸収するためにオイルが複数のポイントに注入され、吐出温度を乾式圧縮で見られる 200 °C ではなく 75 ～ 100 °C の範囲に保ちます。
2. 圧縮: オスとメスのローターが噛み合い、閉じ込められた空気の量が減少し、圧力が上昇します。オイルがシーラントとして機能するため、体積効率は常に高く維持されます (動作圧力範囲全体で通常 85 ～ 92%)。
3. 一次油分離: 油と空気の混合物は分離タンクに排出されます。遠心力と重力によってオイルの大部分 (約 99%) が取り出され、サンプに戻ります。
4. 精密な分離と濾過: 残りのエアロゾルは、サブミクロンサイズまで液滴を捕捉する合体分離要素を通過します。掃気ラインは収集したオイルをサンプに戻します。最終出口濾過 (0.01 ミクロンの合体と活性炭) により、よく維持されたユニットではキャリーオーバーが 1 ppm 以下に抑えられます。

オイル自体はサーモスタットバイパスバルブとオイルクーラーを介して継続的に循環し、粘度を最適な範囲に維持します。ほとんどのメーカーは、マイクロオイルのサービスで 4,000 ～ 8,000 時間の間隔で定格される合成または半合成油を推奨しています。

実際に重要なパフォーマンス仕様

仕様シートには数十の値がリストされていますが、アプリケーションの決定の大部分は次の 4 つで決まります。

よくあるサイジングの間違いは、FAD ではなく排気量に基づいてコンプレッサーを選択することです。排気量 10 m3/min のユニットは、8 bar で 8.5 m3/min の FAD しか供給できません。この 15% の差は、小規模な設備では慢性的な圧力低下を引き起こします。最低定格圧力ではなく、常に実際の使用圧力での FAD データを要求してください。

固定速度ドライブと可変速ドライブ: 適切な構成の選択

ドライブ構成は、コンプレッサーが変動する需要にどのように応答するかを決定します。また、ドライブ構成は、通常、エネルギーコストに直接影響します。 総ライフサイクルコストの 70 ～ 80% 10年間にわたって。

固定速度 (スターデルタまたはダイレクトオンライン)

固定速度ユニットはモーターを一定の RPM で動作させ、ロード/アンロード サイクルを通じて出力を調整します。需要が低下すると、コンプレッサーは負荷を解除します (圧縮を停止します) が、動作は継続し、アイドル時に全負荷電力の約 25 ～ 35% を消費します。システムが時間の 40% 以上をアイドリングに費やしている場合、その無駄なエネルギーは急速に増加します。これらのユニットは、次の用途に適しています。 安定した、ほぼ一定の需要 - 通常、平均負荷率 70% 以上 .

可変速ドライブ (VSD)

VSD コンプレッサーは、需要に合わせてモーターの速度、つまり出力を継続的に調整します。 50% の需要では、モーターは約 50% の速度で動作し、固定速度相当の定格電力の 70 ～ 80% ではなく、50% 近くを消費します。需要が変動する施設 (シフト変更、バッチプロセス、季節変動) では、VSD ユニットは定期的に 固定速度相当と比較して 20 ～ 35% のエネルギー節約 。追加の初期費用 (通常は 15 ～ 25% 増) は、多くの場合、運用後 18 ～ 30 か月以内に回収されます。

実用的な注意事項: VSD コンプレッサーには最低速度しきい値があり、通常は定格出力の約 25 ～ 30% です。それ以下では、ロード/アンロード サイクルに戻ります。非常に小さい負荷や断続的な負荷の場合は、特大の VSD よりも小型の固定速度ユニットの方が適切な場合があります。

マイクロオイルスクリューコンプレッサーが最適な場所

このタイプのコンプレッサーはあらゆる状況に適しているわけではありません。どこが優れているか、どこがそうでないかを把握することで、高価なミスマッチを防ぐことができます。

強力なアプリケーションの一致

• 自動車製造: 空圧工具、塗装ブース (下流の濾過機能付き)、および組立ラインはすべて、3 ppm 以下の空気で確実に稼働します。
• 一般的な金属加工： プラズマ切断、レーザーアシストガス、および CNC ツーリング回路は、製品の品質を心配することなく、微量のオイルレベルを許容します。
• 梱包作業： ボトルの吹き込み、成形、充填、シール、および搬送システムは、製品が間接的に接触する場合、マイクロオイル圧縮空気でうまく機能します。
• 繊維および木材の加工: 織機と CNC ルーターは、汚染を最小限に抑えた、継続的で信頼性の高いエアフローを必要とします。これは、このクラスのコンプレッサーに適しています。
• 採掘と採石: 掘削、砕石、搬送装置は、要求の厳しい環境での高デューティサイクル動作に対応する堅牢な設計とオイル冷却の恩恵を受けます。

注意が必要な用途や代替品

• 飲食品と直接接触する場合: ISO 8573-1 クラス 0 要件 (検出可能なオイルがゼロ) では、認定されたオイルフリー ソリューションが義務付けられています。追加のろ過を備えたマイクロオイル エアはクラス 1 を満たす可能性がありますが、品質チームおよび規制当局に確認してください。
• 医薬品錠剤のコーティングとクリーンルーム環境: たとえサブ ppm レベルであっても微量油による汚染リスクがあるため、通常は真のオイルフリー コンプレッサーが必要になります。
• 静電気に弱いコンポーネントを含む電子部品アセンブリ: 活性炭の下流濾過により炭化水素含有量をさらに削減できますが、リスクプロファイルが品質監査人を満足させない可能性があります。

メンテナンス間隔とメンテナンス間隔を誤った場合のコスト

スクリューコンプレッサーはメンテナンスの手間がかからないという評判がありますが、その評判はサービス間隔が尊重されて初めて得られます。マイクロオイルユニットで最も一般的な故障経路はセパレ​​ーターエレメントの劣化です。セパレーターの詰まりや破損はキャリーオーバーを大幅に増加させ、オイルの消費を加速させます。多くの場合、下流の機器が汚れるまで検出されません。

交換ごとのオイル分析は安価で (通常、サンプルあたり 25 ～ 50 ドル)、金属粒子の含有量によるベアリングの摩耗を早期に警告します。オイル分析プログラムを実施する施設では、致命的な状態になる前に劣化を捉えることで、ベアリングの寿命を 20 ～ 30% 延長することが一般的です。

エネルギー回収: 見落とされているコスト削減策

およそ スクリューコンプレッサーが消費する電気エネルギーの 90 ～ 94% が熱に変換されます。 — 通常はオイルクーラーとアフタークーラーを通して拒否される熱。マイクロオイルユニットでは、この熱は集中して一貫しているため、他のプラント機器からの拡散熱損失よりもはるかに回収可能です。

油冷却回路に設置されたプレート式熱交換器は、55 ～ 70 °C の温水を抽出でき、次の用途に使用できます。

• 生産ホールまたは倉庫の暖房
• プロセス予熱（洗浄水、ボイラー給水）
• 乾燥剤乾燥器の再生、乾燥器のエネルギー消費を削減

実際の例では、75 kW のコンプレッサーを 0.12 ドル/kWh で年間 6,000 時間稼働させると、年間約 54,000 ドルのエネルギーコストが発生します。熱出力の 70% を回収し、0.08 ドル/kWh に相当するガス量で天然ガス暖房に代わるサーマル缶オフセット 年間 15,000 ～ 20,000 ドルの暖房費 — 圧縮空気システム自体を変更することなく、サイト全体の効率に大きく貢献します。

長期的なパフォーマンスに影響を与える設置要因

十分に仕様が定められたマイクロオイル スクリュー コンプレッサーであっても、現場の条件が不利になるとパフォーマンスが低下します。以下の設置要因は、効率と寿命の両方に目に見える影響を与えます。

周囲温度と換気

ほとんどのコンプレッサーは周囲温度 20 ～ 25 °C で定格されています。定格周囲温度を 5 °C 上回るごとに、約 FAD が 1% 減少し、サーマルシャットダウンのリスクが増加 。コンプレッサー室は周囲温度を 40 °C 以下に保つために換気し、冷却空気の再循環を防ぐために専用の熱風排気ダクトを使用する必要があります。夏の最高気温が 35 °C を超える気候では、換気システムのサイズを 20 ～ 30% 大きくすることが実際的な安全策となります。

入口空気の質

浮遊粉塵、溶剤蒸気、またはシリカは、エア フィルタの目詰まりを促進し、オイルを汚染します。粉塵の多い環境 (鋳造工場、石材加工、穀物の取り扱い) では、メインエアフィルターの上流にある洗えるメッシュエレメントを備えたプレフィルターハウジングにより、フィルターエレメントの寿命が 3 倍になり、メンテナンスコストが大幅に削減されます。注入口を溶剤洗浄ステーションや車両の排気口の近くに置かないでください。炭化水素の蒸気はオイルの劣化を早め、キャリーオーバーを高めます。

パイプのサイジングとネットワーク設計

配水管のサイズが小さいと、コンプレッサーの出口と使用場所の間で圧力降下が発生し、それを補うためにコンプレッサーがより高い吐出圧力で動作することになります。 過剰な圧力が 1 bar ごとに、エネルギー消費量が約 6 ～ 7% 増加します。 分岐ツリー レイアウトではなく、リング メイン設計により、ネットワーク全体の圧力が均等化され、コンプレッサーのピーク需要が軽減され、VSD ユニットをより低い平均速度で実行できるようになります。

購入前に総所有コストを評価する

通常、購入価格は、スクリュー コンプレッサーの 10 年間の総所有コスト (TCO) の 12 ～ 18% にすぎません。資本コストだけで代替品を評価することは、圧縮空気において最も一般的でコストのかかる調達ミスの 1 つです。

構造化された TCO 比較には、以下を含める必要があります。

• エネルギーコスト: 年間kWh消費量×地域電気料金×想定稼働時間
• 消耗品: オイル、セパレーターエレメント、エアフィルター、オイルフィルター - 10 年間にわたる予測
• 計画されたメンテナンス: メーカーが推奨する間隔で定期的にサービスを受けるための作業員と部品
• 計画外のダウンタイムのコスト: 推定頻度 × 時間当たりの生産損失額
• 耐用年数終了後の廃棄: 石油廃棄費用（ほとんどの管轄区域で規制されている廃棄物）にスクラップ価値を加えたもの

マイクロオイルユニットとオイルフリーの代替ユニットを比較すると、多くの場合、オイルフリーユニットの高い資本コストは、より低い消耗品コスト（セパレータエレメントなし、よりシンプルなオイル回路）によって相殺されます。しかし、マイクロオイルユニットはシール効率が向上するため、出力単位あたりのエネルギー消費量が低くなり、年間 5,000 時間を超える使用率の高いアプリケーションでは TCO の計算が有利になることがよくあります。