空気圧縮機の配管から漏れる空気量は、どのように算出すればよいのでしょうか。

漏気量計算の基本的な考え方

空気圧縮機の配管からの漏れ量とは、通常、単位時間当たりに圧縮空気システムから漏れ出る気体の体積を指します。計算に際しては、配管、貯気タンクおよび関連する各使用支路をひとつの閉鎖系とみなし、用気を停止するか、用気点を遮断した後、圧力の低下速度を観測し、これにシステム全体の容積を掛け合わせて漏れ量に換算することが推奨されます。

一般的な計算方法

• 圧降法：システムの容積と圧力低下値を用いて漏れ量を推定し、現場での迅速な判定に適しています。
• 容積法：既知の容器容積を前提として、圧力差の変化から単位時間当たりの自由空気漏れ量を推定する。
• 流量計法：空気圧縮機の補気時または無負荷運転時に、流量計で圧力維持に必要な流量を測定し、これを漏れの基準とする。

圧降法による推定式

試験中に顕著なガス使用が見られない場合は、以下の考え方で概算できます。

• まず、試験に参加するシステムの総容積を確定します。 V、ガス貯蔵タンク、主管、支管およびそれらに接続された緩衝容積を含む。
• 開始圧力P1と終了圧力P2を記録し、圧力降下に要した時間tを記録する。
• 自由空気量で換算すると、漏れ量はシステム容積に圧力差を掛け、さらに時間と大気圧で割った値にほぼ等しい。

簡略化すると：Q≈ V ×（P1−P2）÷t÷P0そのうち、Qは大気状態に換算した漏れ流量とみなすことができ、P0は現地の大気圧を表す。圧力については、絶対圧を統一して用いることを推奨する。もしゲージ圧を用いる場合は、同一口径のものに限っておおまかな比較を行うことができるにとどまる。

現場試験手順

• できるだけガス使用設備を停止するか、測定対象の配管を生産側から隔離してください。
• システムを正常な作業圧力範囲まで加圧し、圧力が安定した後、計時を開始する。
• 一定期間における圧力低下値を記録し、同時に時刻も記録する。
• 計測器の変動やバルブの内部漏れによる影響を排除するため、試験を2回以上繰り返します。
• 圧力降下の速さによって漏れの程度を判断し、さらに音響検査、石鹸水による検査、または超音波検査を併用して漏れ箇所を特定します。

計算の精度に影響を与える要因

• システム容積の推定が不正確であると、漏気量の算出結果に直接影響を及ぼします。
• 圧力の単位が混在している例として、ゲージ圧や絶対圧などがあります。 bar、MPa 混用すると、偏差が生じます。
• 試験中に、隠れたガス使用や排水バルブの排出、あるいはバルブの内部漏れが確認された。
• 温度変化は圧力の変動を引き起こすため、温度が急激に変化する際には測定を避けるべきです。
• 圧力計やセンサーの精度が不十分であると、小さな漏れが拡大されたり、隠されたりするおそれがあります。

処理が必要かどうかをどのように判断するか

圧力降下の速度が過去の正常値よりも著しく速い場合、あるいは停止後の保圧期間中にもなお低下し続ける場合は、通常、相当な漏れが存在していることを示しています。継手、フランジ、クイックコネクタ、ホース、排水弁、および老朽化した配管区間については、優先的に点検・確認を行う必要があります。漏れは、空気圧縮機の負荷時間の増加を招くだけでなく、圧力の変動を引き起こし、用気設備の安定稼働に影響を及ぼすおそれがあります。