スクリューエアコンプレッサーの供気係数とは何か。その影響要因と性能計算手法

スクリューエアコンプレッサーの供気係数とは何ですか

スクリューエアコンプレッサーの供気係数は、工学分野ではしばしば…と呼ばれる。ガス輸送係数または容積効率圧縮機の実際の吐出ガス体積と、理論的に算出されたガス体積との比を指す。この指標は、圧縮機のシリンダー容積の利用度合いを評価する重要なパラメータである。供気係数が高ければ高いほど、運転中のガス漏れや抵抗損失、加熱効果が小さく、設備の実際の作動能力が理論設計値に近いことを示す。

供気係数に影響を与える主な要因

実際の運転において、供気係数はさまざまな物理的および機械的要因の複合的な影響を受けるものであり、主に以下の諸点が挙げられる。

• ガス漏れスクリューローター間およびローターと筐体との間に隙間が存在する。高圧側のガスが低圧側へ漏洩すると、実際の吐出量が直接減少する。設備の運転時間が経過するにつれて摩耗により隙間が拡大し、漏れ量もそれに伴い増加する。
• 吸気抵抗と圧力損失：気体は吸気フィルター、吸気弁および配管を通過する際に抵抗を受ける。吸気圧力の低下により吸入気体の密度が減少し、その結果、実際の吸入気体の質量も低下する。
• 加熱効果圧縮工程において、ローターとケーシング間の摩擦熱および気体の圧縮によって生じる熱が、吸入される新鮮な気体に伝達される。気体が加熱されて膨張すると比容が増大し、結果として実際に吸入される気体の体積は減少する。
• 気体の湿度と凝結吸入空気中に水蒸気が含まれており、圧縮および冷却の過程でその一部が凝縮して液状の水となることがあります。液状の水は一定の体積を占め、かつ可圧縮性がないため、結果として有効なガスの流量に間接的に影響を及ぼします。

供気係数の性能計算方法

供気係数の算出の核心は、実際の排気量と理論上の排気量を正確に把握することにある。具体的な計算手順は以下のとおりである。

1. 理論排気量の計算

理論吐出量は、コンプレッサの幾何学的寸法と回転数によって決定される。二段ねじ式コンプレッサの場合、理論吐出量は、ローターの歯間容積、ローターの歯数、およびローターの回転数の積に等しい。この値は通常、設計段階で機器メーカーにより算定され、機器の銘板に表示される。

2. 実際の排気量の測定

実際の吐出量は、圧縮機の吐出側において専用の流量測定器を用いて実測する必要があります。測定に際しては、実際の運転条件下での吐出ガスの体積を標準状態における体積へ換算し、データの比較可能性を確保しなければなりません。

3. 供気係数の計算

標準状態における実際の吐出量を理論吐出量で除することで、供気係数が求められます。この比は通常、百分率で表されます。計算結果が低く出た場合、機器内部に摩耗やシール不良、あるいは吸気系統の詰まりなどの問題が存在している可能性が示唆されるため、適切な点検・修理が必要です。

供気係数の向上に向けた日常的な保守管理のための提案

高い供気係数を維持し、設備の使用寿命を延長するためには、日常的な保守点検が極めて重要です。

• 消耗品を定期的に交換する：吸気フィルターのフィルターエレメントを定時に交換し、吸気抵抗を低減します。また、潤滑油およびオイルフィルターを定期的に交換することで、ローター間隙の良好なシールと冷却を確保してください。
• 運転パラメータの監視日常の点検時には、排気圧力、排気温度およびモーター電流を厳密に監視してください。排気量の低下や消費電力の異常な上昇が確認された場合は、速やかに内部漏れやバルブの不具合を調査・対応してください。
• 操作環境の規格化圧縮空気機械室の換気を十分に行い、周囲温度を低下させることで、吸入ガスの初期温度を下げ、ガス密度を向上させ、結果として実際の送気量を増大させます。