空気圧縮機の使用流量が機器の定格発生流量を下回ると、どのような問題が生じますか。

一、なぜ使用ガス量が定格発生量を下回ると問題が生じるのか

実際のガス消費量が長期間にわたり空圧機の定格吐出量を下回る場合、システムでは供給能力が需要を上回る状態となります。適切な制御・調整が行われない場合、設備は安定した負荷範囲で連続運転できなくなり、結果として圧力の安定性、エネルギー消費水準、および部品の寿命に影響を及ぼすおそれがあります。

二、一般的な影響

1. 頻繁な積載・降ろしと圧力の変動

使用量が少ない場合、貯気タンクの圧力は比較的速やかに上昇します。圧力が上限に達すると、機器は負荷解除状態または停止状態となり、圧力が低下した後に再び負荷がかかります。このように頻繁に切り替わることで、以下のような状況が生じます。

• 圧力の変動がより顕著になり、ガス使用機器の安定した運転に影響を及ぼします。
• 加荷・減荷の動作が頻繁に発生し、電気部品やバルブ類の作動回数が増加する。
• 起動および切替の回数が増えると、関連部品の使用寿命が短くなるおそれがあります。

2. エネルギー消費と運転効率に影響が及ぶ

空気圧縮機が負荷解除状態または低負荷状態で運転している場合でも、一定のエネルギーは消費されるものの、有効な圧縮空気量はそれに伴って増加しません。長期間にわたり過大な出力で運転すると、単位体積当たりのエネルギー消費が上昇し、エネルギーの無駄につながるおそれがあります。

3. 凝縮水と圧縮空気の品質リスク

低負荷運転により、システムの温度やガスの流れの状態が変化し、貯気タンク、配管および後処理装置内に水分がより容易に蓄積されるおそれがあります。排水が適時に行われない場合、次のような問題が生じる可能性があります。

• 凝縮水の増加により、空気圧工具や製造プロセスに影響を及ぼします。
• 配管の錆びとフィルターへの負担の増加。
• 乾燥やろ過などの後処理設備の安定稼働に対して、より高い要求が求められる。

4. 潤滑油と本体部品の摩耗

インジェクション式スクリューコンプレッサーにおいては、長期間にわたり低負荷運転が続いたり、頻繁な始動・停止を繰り返したりすると、オイル温度や油気分離性能に影響を及ぼすおそれがあります。また、オイル温度が慢性的に低く保たれたり、水分の排出が適時に行われなかったりすると、潤滑油の乳化の進行やフィルターエレメントへの負担増加、さらには本体部品の摩耗リスクが高まる可能性があります。

5. 選定とシステムの適合性の不均衡

設備の容量が実際の用気需要を大きく上回っている場合、機器の選定や用気プロセス、あるいは配管の構成に何らかの変更が生じている可能性があります。この場合には、コンプレッサ本体のみならず、貯気タンクの容量、圧力設定、乾燥・濾過装置の構成、さらには末端での用気負荷の変動についても評価する必要があります。

三、改善の考え方

• ガス使用需要の確認：各班次のガス使用量の変動を統計し、ピークとボトムを特定する。
• 圧力設定の最適化：圧力を過剰に設定しないようにし、不要なエネルギー消費や漏れのリスクを低減します。
• デバイスの組み合わせを調整する：複数の機組が運転している場合、負荷の変動に応じて、異なる容量の設備を連携させてガス供給を調整することが可能です。
• インバータ制御または集中制御の導入を検討する：ガス消費量の変動が大きい場面では、インバータ駆動や群制御方式を採用することで、供給と需要のマッチング精度を向上させることができます。
• 排水の強化と維持管理：ガス貯蔵タンク、ドライヤーおよびフィルターの排水状態と差圧状態に注意してください。

留意すべき点は、故障の発生およびその影響の程度は、機器の種類、制御方式、負荷率、ならびに現場での保守状況によって異なるということです。圧力異常、油温異常、頻繁な起動・停止、あるいは圧縮空気の品質低下が見られる場合には、専門家による現地での検査・評価を実施することをおすすめします。