圧縮空気システムの容量計算はどのように行うのか。用気量、貯気量、圧力降下およびコンプレッサの機種選定

一、システムの総ガス使用量を正確に評価する

空気消費量は、圧縮空気システムの容量算定の基礎となります。総空気消費量を算出する際には、以下の諸要素を総合的に検討する必要があります。

• 機器の定格消費ガス量：すべての空気圧機器、シリンダーおよび空気圧工具の定格消費空気量の合計を算出する。
• 同時使用係数：すべての設備が同時に満負荷で稼働するわけではなく、実際の運転状況に応じて適切な同時使用率を乗じる必要があります。
• 配管網の漏洩量老朽化した配管網や保守が不十分なシステムでは漏洩が生じるため、通常、総ガス使用量の一定割合を漏洩補償として加算する必要があります。
• 将来の拡張余裕企業の将来的な生産能力計画を踏まえ、適切なガス使用余裕を確保する。

二、ガス貯蔵タンクの容量を適切に設定する

ガス貯蔵タンクは、システムにおいて緩衝、圧力安定化および初期冷却の役割を果たします。貯気量の算定にあたっては、以下の原則を遵守する必要があります。

• コンプレッサーの吐出量に適合する一般的には、空気圧縮機の吐出量に対して一定の比率で貯気タンクの容積を設定し、気流の脈動を緩和することが推奨されます。
• ピーク時のガス需要への対応システムに短時間のピーク時のガス消費状態が存在する場合、空気圧縮機の負荷投入前に十分な緩衝用ガスを供給できるよう、貯気タンクの容積を適宜増大する必要があります。
• システムの安定性：大型のガス貯蔵タンクは、空気圧縮機の頻繁な起動・停止を抑制し、消費電力を削減するとともに、設備の耐用年数を延長します。

三、配管網の圧力損失の精密計算

圧力損失は末端機器の正常な動作に直接影響を及ぼし、システム全体の圧力損失は以下の各要素から構成される。

• 配管の沿程抵抗：配管の長さ、管径、内壁の粗さおよび気体の流速に依存する。設計時には、配管をできるだけ短くし、エルボを最小限に抑え、適切な管径を選定して流速を低減することが重要である。
• 局所抵抗：バルブ、エルボ、三通などの配管継手に生じる圧力損失。配管の配置を最適化することで、局所抵抗を低減することが可能です。
• 後処理設備の圧力損失フィルターやドライヤーなどの後処理設備では、一定の圧力損失が生じるため、各設備メーカーが提供する技術データに基づいて累積する必要があります。

四、科学的なホスト選定

ホストの選定は、システムのエネルギー効率と安定性を直接左右するため、以下の諸要素を重点的に検討する必要があります。

• 排気量のマッチング空気圧縮機の定格吐出量は、システムで算出された総用気量以上でなければならず、設備が長期間にわたり満負荷または過負荷状態で運転するのを防ぐ必要があります。
• 排気圧力の設定空気圧縮機の定格吐出圧力は、末端設備の最大要求圧力に配管ネットワークの総圧力損失および後処理装置の圧力損失を加算した値と等しくなるように設定する必要があります。圧力を過大に設定すると、エネルギーの無駄につながります。
• インバータ方式と商用電源周波数の組み合わせ：ガス消費量の変動が大きいシステムでは、ピーク調整用設備としてインバータ制御式コンプレッサーを、ベース負荷用として定周波数運転のコンプレッサーを採用し、最適な省エネルギー効果を実現することを推奨します。