ロータリー スクリュー エアコンプレッサー ガイド: 仕組み、種類、サイズ、購入のヒント

別のコンプレッサーの見積もりを承認する前に、過去 4 年間プラントに供給されているユニットのアワーメーターを確認してください。 20,000 時間以上の稼働時間を記録し、設定圧力を維持している場合、ほとんどの工場がピストン マシンではなくロータリー スクリュー エアコンプレッサーを選択する理由がわかります。絶えず循環していたり​​、オイルが漏れていたり、エネルギー予算を使い果たしている場合、問題は通常、コンプレッサーのブランドではなく、機械と需要の間の不一致にあります。次の購入を適切に行うには、機械がどのように空気を圧縮するかを理解すること、オイル注入式構造とオイルフリー構造のどちらかを選択すること、実際の需要プロファイルに能力と制御を適合させることの 3 つのことが重要です。

ロータリースクリューエアコンプレッサーの仕組み

ロータリー スクリュー エアコンプレッサーは、精密ハウジング内で連動する 2 つのヘリカル ローターの回転によって空気を圧縮する容積式機械です。雄ローターのローブは雌ローターの溝とかみ合います。空気は入口ポートから入り、ローター側面間の空間に閉じ込められ、ローターが回転するにつれて前方に運ばれます。ローターの噛み合いによって閉じ込められる容積が継続的に減少するため、空気は出口ポートから出る前に大気圧から吐出圧力まで絞り出されます。

バルブ、ピストンリング、往復部品がないため、スクリューエレメントは本質的に信頼性が高くなります。振動を生み出すアンバランスな質量はなく、気流はパルス的ではなく連続的です。一般的な産業用ユニットは 7 ～ 13 bar の圧力を供給しますが、空気圧ツールとシリンダーの定格がその範囲にあるため、ほとんどのプラントでは 7.5 ～ 10 bar に設定されています。そのため、毎日数時間以上圧縮空気を必要とするプラントでは、ロータリー スクリュー コンプレッサーが標準的な選択肢となります。

オイルインジェクションとオイルフリー: 適切な圧縮タイプの選択

コンプレッサーの購入を決定する際の最初の分岐点は、オイルインジェクション圧縮とオイルフリー圧縮のどちらを選択するかです。各ファミリには、異なる内部アーキテクチャ、異なるメンテナンス プロファイル、および異なる範囲の許容可能なアプリケーションがあります。

オイルインジェクション式コンプレッサーは、オイルを圧縮室内に直接噴射します。オイルはローター間の隙間をシールし、ベアリング表面を潤滑し、圧縮中に発生する熱のほとんどを吸収し、エレメントから汚染物質を洗い流します。その後、オイルは圧縮空気から分離され、冷却されて回路に戻されます。この設計はコンパクトで効率的で、厳しい条件にも耐えられますが、供給される空気には常に微量の油が含まれており、通常は ppm レベルの低い範囲です。

一般機械工場、組立ライン、金属加工工場向け。 マイクロオイルツインスクリューエアコンプレッサー が最も費用対効果の高いオプションです。微量のオイル含有量は空圧ツール、ブローオフ ノズル、シリンダーに影響を与えず、オイル噴射圧縮の効率が高いため、1 立方メートルの空気を生成するための電気コストが削減されます。

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オイルフリーコンプレッサーは、圧縮チャンバーに潤滑剤を完全に含まない状態に保ちます。ローターはタイミングギアによって同期されており、互いに接触することがないため、エレメント内にオイルは必要ありません。空気の質が決定的な利点です。オイルキャリーオーバーがゼロなので、食品、飲料、医薬品、電子機器製造の基準を満たしています。その清浄度の代償として、同じサイズのオイルインジェクション式機械に比べて、設計がより複雑になり、製造公差が厳しくなり、エネルギー効率が若干低くなります。

食品を包装したり、医療機器を製造したり、電子部品を加工したりする工場は、 オイルフリーツインスクリューエアコンプレッサー たとえ最初の見積もりが高かったとしても。 1 つの汚染されたバッチの損失は、通常、資本コストの差全体を超えます。

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1 段階圧縮と 2 段階圧縮

石油の決定が下されると、次の問題は空気を 1 段階で圧縮するか 2 段階で圧縮するかです。単段機械は大気を取り込み、単一のローター セット内で最終圧力まで圧縮します。 2 段階の機械では、2 つのローター セットの間にインタークーラーが追加されます。第 1 段階で空気を中間圧力まで上昇させ、空気を冷却し、第 2 段階で最終圧力まで圧縮を完了します。

2 段階の設計が存在する理由は単純です。段階間で空気を冷却すると密度が高まるため、最終圧力に到達するまでの第 2 段階の機械的作業が少なくなります。これにより、通常の 7 ～ 8 bar の範囲を超える圧力でのモーターの電力消費が削減され、圧縮要素内の温度が低下し、シールとローターの寿命が延びます。年間 6,000 時間を超えるデューティ サイクルの場合、通常、2 ステージ マシンのエネルギー節約により、より高い購入価格が正当化されます。

マイクロオイルのカテゴリーでは、単段モデルが 10 ～ 75 馬力をカバーし、重連続運転は 2 ステージ 100 hp および 120馬力 マイクロオイル スクリュー コンプレッサー より高い吐出圧力でも効率を維持します。

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ロータリースクリューコンプレッサーのサイズ設定

馬力はコンプレッサーを売りにしますが、供給される流れが仕事をします。重要な仕様は、プラントが実際に使用する圧力における自由空気供給 (FAD) であり、通常は立方フィート/分 (cfm) またはリットル/秒 (l/s) で表されます。同じモーター定格を持つ 2 台の機械は、ローター プロファイル、モーター効率、駆動損失に応じて異なる流量を供給する可能性があるため、モーター プレートの代わりに性能曲線を比較してください。

コンプレッサーのサイズを決定する実際的な方法は、すべての空気圧負荷をリストし、その定格空気消費量を読み取り、各ツールのデューティ サイクルを推定し、すべてのツールが同時に動作するわけではないため同時係数を適用することです。次に、ほとんどの場合欠落している 2 つの許容値を追加します。それは、典型的なプラントでは総流量の 20 ～ 30 パーセントを占める漏れと、10 ～ 15 パーセントの将来のマージンです。合計は、動作圧力で必要な FAD です。

これらの評価は出発点であり、保証するものではありません。 20 馬力の機械は、1 シフトのワークショップには大きすぎますが、漏れが多いまたは周囲温度が高いプラントには小さすぎることがあります。唯一信頼できるアプローチは、実際の負荷プロファイルを測定するか、サプライヤーに機器リストからモデル化してもらうことです。

需要に応じた制御スキーム

コンプレッサーのサイズに続いて、制御スキームによって、支払ったエネルギーのうち実際にプロセスに到達する量が決まります。 4 つの一般的なオプションは、開始/停止、ロード/アンロード、変調、可変速ドライブです。

• 開始/停止: 圧力が下限設定値を下回った場合にのみモーターが作動します。シンプルで低デューティサイクルではエネルギー効率が良いですが、頻繁にバイクを運転するため、その使用は断続的な用途に限定されます。
• ロード/アンロード: 入口バルブが圧力設定値で閉じている間、モーターは継続的に動作します。無負荷状態では全負荷電力の約 20 ～ 30% が消費され、かなり安定した需要に適合します。
• 調整: 入口バルブは空気の流れを絞り、圧力を非常に安定に保ちますが、モーターが依然としてフルスピードで動作するため、部分負荷効率は低くなります。
• 可変速度ドライブ (VSD): モーターの速度は要求に従うため、消費電力は空気流量にほぼ比例して低下します。 VSD は、容量の 40 ～ 90% の間で変動する負荷に最適です。

安定した空気需要を得るには、通常、ロード/アンロード機能を備えた固定速度の機械が最も経済的です。シフトによって需要が急激に変動するプラントの場合、VSD モデルの追加コストは通常​​ 3 年以内に回収されます。

ベルト駆動とダイレクトドライブの 2 つの一般的な駆動構成です。ベルトドライブにより、小型フレームでのモーター速度のマッチングが簡素化されます。ダイレクトドライブによりベルトの損失がなくなり、メンテナンスが軽減されます。どちらの設計も優れたパフォーマンスを発揮するため、通常、決定要因はスペアパーツとサービス サポートが現地で入手できるかどうかです。

ご注文前にご確認いただきたいこと

ロータリースクリューエアコンプレッサーの購入価格は、その生涯の中で最も低いコストです。 10 年間で、電気が総所有コストの約 75 ～ 80 パーセントを占め、次にメンテナンスが発生し、機械自体の残りはわずかです。 10% の効率の差は、競合する 2 つの見積もり間の価格差よりも価値があるため、決定の最終決定は効率曲線に基づいて行う必要があります。

サプライヤーの評価は、機械の仕様と同じ精査に値します。 ISO 9001 品質手順に従い、CE 認証を取得している生産者は、製品品質の再現可能なベースラインを提供します。見てもらうように頼む 製造とテストのプロセス コンプレッサーの信頼性は、そのコンプレッサーが構築された公差によって決まるためです。

サービスへの取り組みが 3 番目の柱です。スペアパーツの入手可能性、保証範囲、応答時間、サプライヤーが貴社サイトにエンジニアを派遣できるかどうかについて問い合わせてください。お引き渡しで終わりではありませんので、アフター体制をご確認いただき、 チームと直接話す インストール後もサポートします。

ロータリー スクリュー エアコンプレッサーの選択は、空気の品質クラス、圧縮段階の数、供給される容量、需要パターンに一致する制御方式という 4 つの決定事項によって決まります。これらを正しく実行すれば、機械は何万時間にもわたって静かかつ効率的に圧縮空気を生成します。品質システムを文書化し、検査のために工場を公開し、迅速なサービス ネットワークを維持するメーカーは、お客様の長期的な投資を保護するパートナーです。