많은 산업 플랜트에서 압축 공기 시스템은 전력을 가장 많이 소비하는 시스템 중 하나이지만 눈에 보이는 생산 장비에 비해 관심을 덜 받는 경우가 많습니다. 압축기가 필요 이상으로 오래 작동하거나, 필요 이상으로 높은 압력에서 또는 비효율적인 작동 모드에서 작동하면 결과적으로 에너지 비용이 높아지고 유지 관리가 더 자주 이루어지며 중요한 라인에 불안정한 공기 공급이 발생합니다.
이 기사에서는 산업 응용 분야에서 공기 압축기 효율성을 향상시키는 5가지 실용적인 방법에 중점을 두고 있으며, 생산을 계속 진행하면서 단계적으로 구현할 수 있는 변경 사항에 중점을 두고 있습니다.
이론적으로 압축기 효율은 주어진 압력과 흐름에서 전기 에너지가 압축 공기로 얼마나 효과적으로 변환되는지를 설명하는 기술 매개변수입니다. 그러나 실제 공장에서 전체적인 효율성은 압축기 자체뿐만 아니라 압축기 제어 방법, 분배 네트워크 설계 방법, 다운스트림 공압 장비 공급 방법에 따라 달라집니다.
따라서 압축기 효율을 시스템 수준 속성으로 생각하는 것이 유용합니다. 아무리 고품질의 기계라도 크기가 너무 크거나, 제대로 제어되지 않거나, 누출 및 네트워크의 불필요한 부하를 보상해야 한다면 성능이 저하될 수 있습니다.
에너지 낭비의 가장 일반적인 원인 중 하나는 압축기가 무부하 상태로 작동하거나 장기간 공회전하는 것입니다. 이러한 모드에서 모터는 유용한 공기를 거의 또는 전혀 공급하지 않으면서 최대 부하 전력의 상당 부분을 계속 소비합니다.
이러한 낭비를 줄이기 위해 공장은 대표 기간 동안 각 압축기의 부하 시간과 부하 해제 시간의 비율을 추적하는 것부터 시작할 수 있습니다. 무부하 시간의 비율이 높다는 것은 일반적으로 시스템에 평균 수요에 필요한 것보다 더 많은 용량이 있거나 제어 전략이 적절하게 조정되지 않았음을 나타냅니다.
일반적인 조치는 다음과 같습니다.
압축기가 부하 상태와 부하 해제 상태 사이를 반복적으로 순환하지 않도록 제어 설정점과 압력 대역을 조정합니다.
휴식시간, 야간, 주말 등 장기간 수요가 적을 때 자동 종료 또는 대기 모드를 사용합니다.
적절한 크기의 기계 하나가 기본 부하를 처리하고 다른 기계는 수요가 증가할 때만 시작되도록 압축기 제품군을 재구성합니다.
압축기는 '향후 수요를 충족'하기 위해 넉넉한 안전 여유를 두고 선택되는 경우가 많으며, 이로 인해 시스템 수명 대부분 동안 과잉 공급될 수 있습니다. 대형 압축기는 부분 부하 또는 주기로 자주 작동하는 경향이 있으며 두 가지 모두 효율성을 감소시킵니다.
보다 효율적인 접근 방식은 하루 종일 및 계절에 따른 공기 수요에 대한 현실적인 프로필에서 시작됩니다. 기본 부하, 일반 부하 및 최고 부하를 이해함으로써 시설에서는 용량을 이러한 수준에 더욱 밀접하게 일치시키는 압축기 구성을 설계할 수 있습니다. 많은 경우 고정 속도 장치를 하나 이상의 가변 속도 드라이브(VSD) 압축기와 결합하는 작업이 포함됩니다.
VSD 압축기는 실시간 수요에 맞게 모터 속도를 조정하여 빈번한 시작 정지 주기의 필요성을 줄이고 기계가 광범위한 흐름에 걸쳐 보다 효율적인 영역에서 작동하도록 유지합니다. 고정 속도 장치 및 적절한 제어 체계와 올바르게 통합되면 VSD 압축기는 수요가 변동하는 응용 분야에서 에너지 소비를 크게 낮출 수 있습니다.
아래 표는 다양한 압축기 구성이 수요 프로필에 어떻게 부합하는지 생각하는 단순화된 방법을 보여줍니다.
수요특성 |
일반적인 패턴 |
덜 효율적인 구성 |
보다 효율적인 구성 |
주로 일정함 |
안정적인 생산, 큰 피크가 거의 없음 |
부하 주변을 순환하는 단일 대형 압축기 |
수요에 가까운 크기의 고정 속도 기본 부하 장치 1개 |
피크가 자주 발생하는 변수 |
교대, 기계 조합 변경 |
2개의 대형 유닛이 교대로 로딩/언로딩 |
고정 속도 기본 하중과 변형을 위한 VSD의 조합 |
매우 간헐적 |
짧은 버스트, 긴 유휴 기간 |
압축기가 고압에서 계속 작동함 |
자동 종료 및 국소 공기 저장 기능을 갖춘 소형 장치 |
압축기 토출 압력의 모든 증가는 전력 소비에 직접적인 영향을 미칩니다. 동시에 필요 이상으로 높은 압력은 여러 사용 지점에서 공기 소비량을 증가시킵니다. 왜냐하면 규제되지 않은 오리피스 및 장치를 통과하는 유량이 압력에 따라 증가하기 때문입니다.
효율성을 높이려면 중요한 장비를 안정적으로 지원할 수 있는 최저 안정 압력을 식별한 다음 이 수준에 최대한 가깝게 작동하는 것이 중요합니다. 이를 위해서는 공급측과 수요측 조치가 모두 필요합니다.
건조기, 필터, 냉각기 및 배관에서 피할 수 있는 압력 강하를 줄입니다.
유통 네트워크에서 불필요한 흐름 제한과 소형 피팅을 제거합니다.
기계에서 적절한 크기의 조절기와 FRL 장치를 사용하여 필요한 정확한 압력을 제공합니다.
압력 강하 위치 |
전형적인 원인 |
개선 중점 |
건조기 및 메인 필터 |
소형 장비 또는 막힌 요소 |
선택과 흐름을 확인하고 크기를 유지하거나 업그레이드하세요. |
긴 직경의 작은 직경의 배관 |
레거시 크기 조정, 시간이 지남에 따라 기계 추가 |
섹션 크기를 늘리거나 평행선을 추가하세요. |
기계 근처의 오래된 FRL |
오래되고, 더럽거나, 크기가 작은 장치 |
현대적이고 압력 강하가 낮은 FRL로 교체 |
압축기 효율은 흡입 공기의 품질과 온도에 의해 영향을 받습니다. 차갑고 깨끗한 공기는 체적 효율성을 높이고 내부 오염을 줄이는 반면, 뜨겁고 먼지가 많은 공기는 반대 효과를 나타냅니다.
간단한 조치에는 압축기 흡입구가 뜨거운 배기 가스나 더러운 공정 구역에서 멀리 떨어진 공장의 상대적으로 시원하고 깨끗한 구역에서 공기를 끌어들이도록 하는 것이 포함됩니다. 적절한 흡기 여과는 내부 구성 요소를 먼지로부터 보호하고 시간이 지나도 안정적인 성능을 유지하는 데 도움이 됩니다.
정기적인 유지관리도 마찬가지로 중요합니다. 더러운 냉각기, 막힌 필터 및 오일 문제로 인해 압축기는 동일한 출력을 제공하기 위해 더 열심히 작동하게 됩니다. 오일, 필터, 벨트, 커플링 및 냉각 시스템 검사를 포함하는 명확한 예방적 유지 관리 계획은 효율성을 원래 설계 수준에 가깝게 유지하고 덜 효율적인 모드에서 긴급 작동을 강제할 수 있는 예상치 못한 고장을 방지하는 데 도움이 됩니다.
여러 개의 압축기가 있는 공장에서는 장치 간 조정이 효율성을 위해 매우 중요합니다. 적절한 제어가 없으면 두 개 이상의 압축기가 동시에 부분 부하로 작동하거나 최적의 작동 지점에서 벗어나는 방식으로 서비스가 중단될 수 있습니다.
중앙 집중식 모니터링 및 제어는 다음을 통해 이 문제를 해결할 수 있습니다.
한 장치가 대부분의 기본 부하를 전달하고 다른 장치는 필요할 때만 시작되도록 압축기의 순서를 지정합니다.
기계 간 마모의 극심한 차이를 피하기 위해 작동 시간의 균형을 유지합니다.
협대역 내에서 안정적인 시스템 압력을 유지하여 불필요한 증가와 이에 따른 인위적인 수요를 줄입니다.
동시에 네트워크의 전략적 위치에 적절한 크기의 수신기 탱크를 추가하면 수요의 단기 피크를 완충하는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 압축기 제어 장치는 지속적으로 빠른 압력 변동을 추적하는 대신 원활하게 반응할 수 있습니다.
이 기사에서는 압축기 효율성에 초점을 맞추고 있지만 다운스트림 설계 결정은 압축기 작동 강도에 직접적인 영향을 미칩니다. 과도한 누출, 규제되지 않은 고압 구역 및 높은 압력 강하 공기 처리로 인해 모두 압축기실의 부하가 증가합니다.
공기 준비, FRL 선택 및 사용 지점 규제 개선과 공급 측면의 노력을 결합함으로써 플랜트는 보다 안정적인 압력과 낮은 평균 유량 수요를 달성할 수 있습니다. 이러한 통합 접근 방식은 압축기에만 집중하는 것보다 더 나은 결과를 제공하는 경우가 많습니다.
공기 압축기가 팀에서 정상이라고 생각하는 것보다 더 많은 시간, 더 높은 압력에서 작동하거나 더 자주 알람을 울리는 상태로 작동하고 있습니까? 그러나 근본적인 비효율성이 어디서 오는지는 아직 명확하지 않습니다.?
WAALPC는 산업 사용자가 압축기실뿐만 아니라 사용 지점에서도 전반적인 압축 공기 효율성을 향상시키는 데 도움이 되는 공압 구성품 및 공기 처리 솔루션을 제공합니다. 낮은 압력 강하 필터, 적절한 크기의 FRL 장치 및 안정적인 조절기를 공급하고 고객이 기존 회로를 검토할 수 있도록 지원함으로써 WAALPC는 인위적인 수요를 줄이고 시스템 압력을 안정화하며 오염 관련 오류로부터 다운스트림 장비를 보호하는 데 도움이 됩니다.
더 나은 공기 준비 및 사용 지점 설계가 압축기 효율성 프로젝트를 지원하고 공압 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 방법을 알아보려면 다음 주소로 WAALPC에 문의하세요. tina@waalpc.com 또는 방문 www.waalpc.com 기술 상담 및 제품 지원.
