공기 압축기 효율을 높이는 방법

공기 압축기 효율

공기 압축기의 에너지 효율에 영향을 미치는 요소는 무엇입니까? 이러한 요소에는 유형, 모델, 크기, 모터 정격, 시스템 설계, 제어 메커니즘, 사용법 및 유지 관리 일정이 포함됩니다. 공기 압축 비효율의 주요 원인은 압축 공기의 온도 상승과 시스템의 많은 움직이는 부품으로 인한 마찰로 인한 열 손실입니다.

공기 압축기 효율에 관해서는 공기 압축기 자체와 공급 라인, 공기 수신기, 공기 건조기, 수신기 및 애프터쿨러를 포함한 전체 시스템을 점검하는 것이 중요합니다. 압축 공기 시스템을 올바르게 조정하면 에너지와 비용을 절약할 수 있습니다.

공기 압축기의 비효율성을 초래하는 요인은 무엇입니까?

많은 요인이 공기 압축기의 비효율성을 유발할 수 있습니다. 공기 압축기 성능은 다음 요소 중 하나가 작용할 때 시간이 지남에 따라 효율성이 떨어질 수 있습니다.

a) 공기질 흡입 불량

들어오는 공기가 너무 뜨겁거나 불순물이 포함되어 있거나 습도가 높으면 공기 압축기의 효율이 크게 떨어질 수 있습니다.

b) 일관되지 않은 공기압 제어

공기 압축기 제어는 일관되지 않거나 일정한 고압을 제공합니다. 공기 압축기가 최대 압력에 가깝게 작동하면 시스템에 더 많은 스트레스가 가해지고 효율성이 감소합니다.

c) 디자인 시스템 결함

시스템 설계의 결함으로 인해 공기 압축기의 비효율이 발생할 수 있습니다. 설계 결함에는 다음이 포함될 수 있습니다.

• 부적절한 규모의 유통 시스템.
• 복구 시스템이 부족합니다.
• 열 낭비가 증가했습니다.
• 배관에 불필요한 굴곡이 있습니다.
• 수리되지 않은 누출.

d) 공기 압축기 불일치

공기 압축기는 장비의 압축 공기 요구 사항에 맞게 적절하게 조정되거나 일치되어야 합니다. 공기 압축기가 용도에 맞지 않으면 효율성과 전반적인 성능이 크게 저하될 수 있습니다.

e) 압력 강하

공기 압축기 시스템의 압력 강하는 공기 압축기의 효율성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 부적절한 크기의 파이프, 과도한 습기, 더러운 필터 또는 과도한 공기 이동 거리로 인해 압력 강하가 발생할 수 있습니다.

f) 예정되지 않은 유지 관리

예정되지 않은 유지 관리로 인해 시스템이 조기에 마모되어 수리 비용이 증가할 수 있습니다. 움직이는 부품의 수와 이러한 시스템의 과도한 사용으로 인해 정기적인 유지 관리 일정을 마련하지 못하면 공기 압축기의 효율성이 저하될 수 있습니다.

공기 압축기 효율을 높이는 방법

공기 압축기 효율성을 높이는 것은 시스템 마모의 원인을 파악하는 것부터 시작되는 경우가 많습니다. 에너지 효율적인 압축기는 최대 효율을 제공하기 위해 제어 및 설계에 의존합니다.

가장 효율적인 공기 압축기 시스템에는 적절하게 조정된 제어 장치, 최소 압력에 가까운 작동, 응용 분야에 맞게 잘 유지 관리된 시스템 설계가 필요합니다.

다음을 통해 시스템 효율성을 향상합니다.

• 흡입 공기의 질을 향상시킵니다.
• 일치하는 공기 압축기 제어 장치.
• 시스템 설계를 개선합니다.
• 압축 공기 요구 사항을 고려하십시오.
• 압력 강하를 최소화합니다.
• 압축기를 유지 관리하십시오.

이러한 방법을 사용하여 압축기 효율성을 높이면 공기 압축기의 성능과 수명도 향상시킬 수 있습니다.

1) 흡입공기질 개선

공기 압축 시스템의 세 가지 구성 요소가 성능에 영향을 미칩니다.

온도

흡입 공기의 온도는 공기의 밀도를 결정합니다. 차가운 공기는 압축하는 데 더 적은 에너지가 필요하므로 공기 압축기 시스템으로 펌핑하는 것이 훨씬 더 효율적입니다. 밀도가 낮은 뜨거운 공기는 생산성을 크게 저하시킬 수 있으므로 피하십시오.

나) 구성

깨끗한 공기 흡입구는 압축 공기가 시스템을 더욱 원활하게 통과할 수 있도록 보장합니다. 공기 중의 먼지, 먼지 또는 기타 불순물이 공기 압축기 내부에 쌓일 수 있습니다. 이러한 오염 물질은 중요한 구성 요소에 묻어 마모를 일으키고 저장 용량을 감소시킬 수 있습니다.

다) 습도

습기는 시스템 내부에 축적되어 구성 요소에 녹이 생길 수 있으므로 공기 압축 시스템에 해로울 수 있습니다. 이로 인해 마모, 누출 및 저장 용량 감소가 발생할 수 있습니다. 건조한 공기는 공기 압축 시스템과 사용 중 작동하는 도구를 손상시킬 가능성이 적습니다.

2) 일치하는 공기 압축기 제어

공기 압축기 제어 장치는 단일 압축기 또는 여러 압축기로 구성될 수 있는 압축기 시스템의 요구 사항에 압축기 출력을 일치시킵니다. 이러한 제어는 공기 압축기 시스템의 효율성과 고성능에 매우 중요합니다.

압축 공기 시스템은 특정 압력 범위를 유지하고 최종 사용자의 요구에 따라 달라지는 공기량을 제공하도록 설계되었습니다. 압력이 특정 수준에 도달하면 제어 시스템이 압축기 출력을 줄입니다. 반면에 압력이 떨어지면 압축기 출력이 증가합니다.

가장 정밀한 제어 시스템은 시스템 요구 사항 이하로 떨어지지 않으면서도 낮은 평균 압력을 유지할 수 있습니다. 시스템 요구 사항에 미치지 못하면 장치 오류가 발생할 수 있습니다. 그렇기 때문에 시스템 제어를 스토리지 용량에 맞추는 것이 매우 중요합니다.

다음 제어는 개별 압축기의 효율성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

• 압력에 따라 시작 및 정지 제어 장치가 압축기를 켜고 끕니다.
• 로드 및 언로드 기능은 압축기를 언로드하여 압력을 배출합니다.
• 변조 제어는 유량 수요를 관리하는 반면, 다단계 제어를 통해 압축기는 부분 부하 조건에서 작동할 수 있습니다.
• 이중 및 자동 이중 제어를 통해 시작/중지 또는 로드/언로드를 선택할 수 있습니다.
• 가변 변위는 둘 이상의 부분 부하 조건에서 작동할 수 있습니다.
• 가변 속도 드라이브는 변화하는 수요 요구 사항을 충족하기 위해 모터 속도를 지속적으로 조정합니다.
• 여러 압축기가 있는 시스템은 시스템 마스터 제어를 사용하여 압축 공기를 최적화하는 데 필요한 모든 기능을 조정합니다.
• 시스템 마스터 제어는 복잡성이 로컬 및 네트워크 제어의 능력을 초과하는 경우 압축 공기 시스템을 조정할 수 있습니다. 이러한 제어 장치는 시스템 구성 요소와 추세 데이터를 모니터링하여 유지 관리 기능을 향상시킬 수 있습니다.
• 압력 및 유량 컨트롤러는 공기를 더 높은 압력으로 저장하므로 나중에 수요 변동을 충족하는 데 사용할 수 있습니다.

잘 설계된 시스템은 다음을 사용해야 합니다.

• 수요관리
• 저장
• 신호 위치가 좋음
• 압축기 제어

이러한 시스템의 주요 목적은 저장된 고압 압축 공기의 변동을 지원하면서 가장 낮은 안정된 압력으로 압축 공기를 전달하는 것입니다.

여러 압축기를 사용하는 경우 시퀀스 제어는 수요를 충족할 필요가 없을 때 압축기를 오프라인으로 전환하면서 압축기를 실행하여 시스템 부하를 충족할 수 있습니다. 네트워크 제어는 전체 시스템의 로드를 관리하는 데도 도움이 됩니다.

3) 시스템 설계 개선

공기 압축기 시스템의 설계를 개선하는 6가지 방법은 다음과 같습니다.

가) 길을 곧게 하라

전송 라인이 좁거나 이러한 전송 라인이 급격하게 구부러지면 시스템의 마찰과 압력 강하가 증가할 수 있으며, 이는 사용 지점에 도달하는 압력이 낮아진다는 것을 의미합니다. 굴곡과 루프가 많이 없는 더 나은 설계는 동일한 양의 에너지를 사용하여 더 많은 압력을 생성해야 합니다.

b) 필요할 때 에너지를 절약하세요

저장 탱크 또는 수신기는 단기 수요 변화를 완충하고 켜기/끄기 주기를 줄일 수 있습니다. 또한 저장 탱크는 수요가 최고조에 달할 때 시스템 압력이 최소 압력 요구 사항 이하로 떨어지는 것을 방지합니다. 압력 강하로 인해 시스템 압력이 증가하여 공기 압력이 낭비될 수 있습니다. 저장 탱크 크기는 압축기의 출력에 따라 다릅니다. 예를 들어, 60마력 공기 압축기에는 60갤런 공기 저장 탱크가 필요합니다.

c) 차가운 흡입 공기

차가운 공기를 압축하는 데는 따뜻한 공기보다 에너지가 적게 들기 때문에 압축기 흡입구를 외부의 그늘진 공간으로 이동시키면 압축에 필요한 에너지를 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 화씨 20도를 낮추면 운영 비용을 거의 3.8% 줄일 수 있습니다.

d) 여러 개의 소형 압축기를 사용합니다.

대형 공기 압축기는 부분 부하로 작동할 때 장치당 더 많은 에너지를 소비하므로 비효율적일 수 있습니다. 이러한 시스템은 순차 제어 기능이 있는 여러 개의 소형 압축기를 사용하여 일부 압축기만 꺼서 시스템의 일부를 정지할 수 있는 이점을 누릴 수 있습니다.

e) 폐열 회수

폐열은 공간 난방을 위한 물을 끓이거나 물을 가열하는 데 사용될 수 있습니다. 올바르게 설계된 열 회수 장치는 공기 압축에 사용되는 전기 에너지의 50-90%를 회수할 수 있습니다.

f) 수요가 많은 지역 근처에 위치

수요가 많은 곳에 공기 저장소를 배치하면 전체 압축기 용량을 줄여 수요를 더 쉽게 충족할 수 있습니다.

4) 압축 공기 필요성을 고려하십시오.

a) 로드 프로필을 확인합니다.

적절하게 설계된 압축 공기 시스템은 부하 곡선을 고려해야 합니다. 공기 수요가 크게 변동하는 경우 시스템은 부분 부하에서 효율적으로 작동해야 합니다. 수요 변동폭이 클 경우 여러 압축기를 사용하면 보다 경제적인 에너지 사용이 가능해집니다.

b) 인간의 필요를 최소화한다

인위적 수요는 사용된 압력이 적용에 필요한 것보다 높을 때 규제되지 않은 사용에 필요한 과잉 공기의 양입니다. 응용 분야에 50psi가 필요하고 90psi를 받으면 시스템은 새로운 공기를 생성합니다. 최종 사용 압력 조절기는 인위적인 요구를 최소화할 수 있습니다.

c) 필요한 정확한 압력을 결정합니다.

필요한 압력 수준은 필터, 배관, 분리기 및 건조기의 시스템 손실을 고려해야 합니다. 토출압력을 높이면 누출 등 불규칙한 사용의 필요성이 높아집니다. 즉, 압력이 증가하면 비효율성이 발생합니다. 예를 들어, 헤더 압력이 2psi 증가하면 조절되지 않은 공기 소비로 인해 에너지 소비가 1%만큼 증가합니다. 에너지를 절약하려면 시스템 스트레스를 줄이면서 고성능을 달성해야 합니다.

d) 수요와 공급이 적절한지 확인

공기 압축기가 최종 사용에 비해 너무 크지 않은지 확인하십시오. 모든 최종 용도를 고려하여 각 용도에 필요한 공기의 양을 정량화하십시오. 전체 압축 공기 시스템에 대한 일반적인 평가는 분배 시스템 문제를 조사하고 부적절한 공기 사용을 최소화하는 데 도움이 됩니다.

e) 블록 다이어그램과 압력 분포 다이어그램을 사용하세요.

블록 다이어그램은 공기 압축 시스템의 모든 구성 요소를 식별하는 데 도움이 됩니다. 압력 곡선은 제어 조정을 위한 피드백을 제공해야 하는 시스템의 압력 강하를 보여줍니다. 압력 프로파일을 완성하려면 압축기 입구, 공기/윤활유 분리기 및 다단계 압축기의 단계 간 압력 차이를 측정해야 합니다. 데이터 로깅 시스템 압력 및 공기 흐름을 통해 시스템 중단, 간헐적인 부하, 시스템 변경 및 일반 조건을 확인할 수 있습니다. 압력과 공기 흐름의 변화는 시스템 제어를 통해 관리되어 생산에 미치는 영향을 최소화할 수 있습니다.

f) 압축 공기 저장소를 사용하십시오.

스토리지는 감쇠율과 압력 강하량을 줄여 수요가 최고조에 달하는 동안 수요 이벤트를 제어할 수 있습니다. 또한 시스템의 다른 이벤트로부터 중요한 작동을 보호하기 위해 필요한 경우 압축기를 종료할 수도 있습니다.

5) 압력강하 최소화

압축 공기가 분배 시스템을 통해 흐를 때 압력 강하가 발생합니다. 과도한 압력 강하로 인해 성능이 저하되고 에너지 소비가 증가할 수 있습니다. 압축기 신호 상류의 압력 강하는 최종 사용자의 작동 압력을 낮추게 됩니다. 압축기 제어 설정을 충족하려면 더 높은 압력이 필요합니다. 용량을 늘리거나 시스템 압력을 높이기 전에 항상 시스템의 압력 강하를 줄이십시오. 압축 공기 장비는 최상의 결과를 얻으려면 가장 낮은 유효 작동 압력에서 작동해야 합니다.

압력 강하를 줄이는 방법은 다음과 같습니다.

a) 적절한 시스템 설계를 유지합니다. 과도한 압력 강하의 가장 일반적인 원인은 분배 헤더와 생산 장비 사이의 배관 크기가 작기 때문입니다. 이는 최대 유량을 고려하지 않고 예상되는 평균 압축 공기 수요를 기준으로 배관을 선택한 경우 발생할 수 있습니다.

b) 습기를 최소화하기 위해 공기 여과 및 건조 장비를 유지 관리합니다. 필터에 공기 흐름을 제한하고 압력 강하를 유발할 수 있는 먼지가 없는지 확인하십시오. 압력 강하를 줄이려면 적시에 필터 요소를 유지 관리하고 교체하는 것이 중요합니다.

c) 압력 강하가 가장 낮은 분리기, 건조기, 필터 및 애프터쿨러를 선택합니다. 필터, 호스 및 압력 조절기의 일반적인 압력 차이는 평방 인치당 7파운드 차압(psi)입니다.

d) 가장 낮은 차압에서 최상의 성능을 발휘하는 조절기, 호스, 윤활 장치 및 부속품을 선택하십시오.

e) 공기가 압축 공기 시스템을 통해 이동하는 거리를 줄입니다.

많은 도구는 평방 인치당 80파운드(psig) 이하의 공기 공급 압력으로 효과적으로 작동할 수 있습니다. 공기 압축기 토출 압력을 낮추면 누출률을 최소화하고 용량을 늘리며 비용을 절약할 수 있습니다. 

그러나 작동 압력을 낮추려면 압력 조절기, 필터 및 보관 치수를 수정해야 할 수도 있습니다. 시스템 압력이 최소 요구 사항보다 낮을 경우 장치가 제대로 작동하지 않을 수 있다는 점을 명심하십시오.

압력 강하가 감소하면 시스템이 더 낮은 압력에서 더 효율적으로 작동할 수 있습니다. 낮은 압력 수준에서 장비를 작동하면 대량의 압축 공기를 사용하는 기계에 상당한 에너지를 절약할 수 있습니다. 더 낮은 압력 수준에서 적절한 기능을 유지하려면 더 큰 실린더와 같은 구성 요소가 필요할 수 있지만 에너지 절약은 추가 장비 비용보다 더 커야 합니다.

6) 압축기 유지 관리

공기 압축 시스템을 제대로 유지 관리하지 않으면 에너지와 비용이 낭비될 수 있습니다. 따라서 시스템의 누출, 조기 마모 및 오염 물질 축적을 지속적으로 점검하는 것이 중요합니다.

누출 수정

공기 폐기물은 공기 압축 시스템에서 에너지 손실의 주요 원인으로, 압축기 출력의 20%~30%를 낭비합니다. 작은 누출이라도 시정하지 않으면 시간이 지남에 따라 많은 양의 공기가 누출되어 비용이 매우 많이 들 수 있습니다. 공기 손실은 누출 크기와 시스템의 공급 압력 양에 정비례한다는 점을 기억하십시오.

누출은 에너지를 낭비할 뿐만 아니라 시스템 압력을 저하시켜 공기 도구의 효율성을 감소시킵니다. 이러한 압력 부족은 장치가 동일한 결과를 얻기 위해 더 오랫동안 작동한다는 것을 의미합니다. 가동 시간 증가는 추가 유지 관리 또는 가동 중지 시간을 의미하기도 합니다.

누출을 감지하고 해결하면 에너지 손실을 압축기 출력의 10% 미만으로 줄일 수 있습니다. 압축 공기 시스템의 어느 곳에서나 누출이 있을 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 대부분의 누출은 압력 조절기, 개방형 응축수 수집기 및 차단 밸브, 차단기, 파이프 피팅, 나사산 밀봉제, 호스, 파이프 및 부속품에서 발생합니다.

압축 공기 시스템의 누출을 추정하려면 압축기가 로드 및 언로드되는 데 걸리는 시간을 측정하십시오. 공기 누출로 인해 누출로 인한 압력 강하로 인해 압축기가 켜지거나 꺼지는 순환이 발생합니다. 다음 형식을 사용하여 총 누출 비율을 계산합니다: 누출(%) = [(부하 시 시간(분) x 100) / (부하 시 시간(분) + 무부하 시간(분))]. 잘 관리된 시스템에서 이 비율은 10% 미만이어야 합니다. 제대로 관리되지 않은 시스템에서는 20% 이상이 누출될 수 있습니다.

누수 탐지

초음파 감지기는 쉿쉿거리는 소음을 식별하여 누출 위치를 찾을 수 있는 최고의 기회를 제공합니다. 초음파 감지기는 속도, 정확성, 사용 용이성, 다양성 및 작동 중에 장비를 테스트할 수 있는 기능을 제공합니다.

초음파 누출 감지기가 없으면 비눗물과 붓을 사용하여 문제가 발생할 수 있는 부분을 칠할 수 있습니다.

누출 수리

누출 위치를 찾으면 연결을 조이는 방법으로 수정될 수 있습니다. 그러나 조인트, 파이프 부분, 호스, 커플링, 트랩, 부속품 및 배수구를 교체해야 할 수도 있습니다. 적절한 나사 밀봉제를 사용하여 설치하십시오.

누출이 해결될 때까지 압축 공기 시스템의 압력을 줄여 누출을 줄일 수 있습니다. 누출율을 최소화하려면 시스템 헤더 압력을 최저 범위로 안정화하십시오.

방지

적절한 누출 방지 계획은 향후 누출을 식별하고 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 효율적이고 안정적이며 비용 효율적인 공기 압축 시스템을 유지하는 데 도움이 됩니다. 유출 방지 계획은 다음을 수행하여 도움이 될 수 있습니다.

• 공기 누출 비용을 결정하십시오. 이는 수리 효과를 결정하는 기준이 됩니다.
• 누출을 확인하십시오. 초음파 누출 감지기가 가장 효과적이지만 휴대용 게이지도 누출을 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.
• 누출을 문서화하십시오. 누출의 크기, 위치, 유형 및 예상 비용을 문서화하여 누출이 어디서 어떻게 발생했는지 추적할 수 있습니다.
• 더 큰 누출에 우선순위를 두십시오.
• 에너지 사용을 극대화하도록 제어 장치를 조정하십시오.
• 누출을 문서화하십시오. 이러한 문서는 반복적인 문제를 일으킬 수 있는 장치를 가리킬 수 있습니다.
• 정기적인 검토. 정기적인 검사는 시스템을 효율적으로 유지하는 데 도움이 됩니다.

7) 필터 변경

필터는 깨끗한 공기가 최종 사용자에게 도달하도록 하는 데 사용됩니다. 먼지, 때, 기름은 필터를 막아 시스템의 공기 압력을 떨어뜨릴 수 있습니다. 필터를 청소하지 않으면 압력 강하로 인해 동일한 압력을 유지하기 위해 더 많은 에너지가 필요할 수 있습니다. 또한 최대 유량을 위해서는 낮은 압력 강하, 긴 수명의 필터 및 이러한 크기를 사용해야 합니다.

8) 유지관리

압축 공기 시스템을 유지 관리하기 위한 절차가 마련되어 있고 직원이 적절한 교육을 받았는지 확인하십시오. 이를 통해 향후 수년 동안 시스템을 효율적으로 운영할 수 있습니다.

다행히도 압축 공기 시스템의 효율성을 높이는 방법은 여러 가지가 있습니다. 적절한 유지 관리를 통해 시스템은 비용을 절감하면서 고성능을 제공할 수 있습니다.