JP2831949B2 - 電動式空気圧縮機の省エネルギー運転度診断方法及び省エネルギー運転度診断装置 - Google Patents
電動式空気圧縮機の省エネルギー運転度診断方法及び省エネルギー運転度診断装置Info
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Description
圧縮機を共通の空気槽に配管した圧縮空気供給系におけ
る空気圧縮機全体の運転状況の経済性を判断する用途に
適する電動式空気圧縮機の省エネルギー運転度診断方法
とその診断装置に関する。
縮空気を動力源として各種の作業を行うエアーツール類
が多数使用されている。複数の各エアーツール類に常時
安定した圧力の圧縮空気を供給するシステムとして、複
数の電動式空気圧縮機からの圧縮空気を共通の空気槽
(レシーバタンク)に貯蓄して、空気槽から複数のエア
ーツール類に圧縮空気を分配する圧縮空気供給系が一般
的である。
縮機は、駆動モータの動力で大気中の空気を圧縮して空
気槽に吐出する。かかる空気圧縮機の駆動モータの消費
電力と空気吐出量の比率である電力仕事効率は、駆動モ
ータが負荷率100%で駆動するときが最大であり、こ
のときに空気圧縮機が最も省エネルギー運転をする。
気圧縮機の全てが負荷率100%で稼働したときの総合
吐出空気量は、複数のエアーツール類の全てが使用され
るときの最大消費空気量より多目に設定される。工場等
におけるエアーツール類の合計消費空気量は時々刻々変
動し、この変動に合わせて複数の空気圧縮機が0〜10
0%のいずれかの負荷率で運転され、空気槽からエアー
ツール類への圧縮空気圧の変動が所定範囲内に抑制され
て、複数のエアーツール類が常に安定した作業をするよ
うにしてある。
が接続された圧縮空気供給系においては、消費空気量に
合わせて空気圧縮機の1〜5号機が80%、72%、1
00%、15%、55%等の任意の負荷率で運転され、
消費空気量が変動すると、この変動に合わせて1〜5号
機の各負荷率が自動的に変動するのが、従来一般的に行
われている運転状況である。また、消費空気量が少なく
て必ずしも1〜5号機の全ての空気圧縮機を運転する必
要がない場合は、任意の空気圧縮機を負荷率0%の時点
で手動で運転停止させることも行われる。
気量に合わせて0〜100%のいずれかの負荷率で運転
させた場合、負荷率100%で運転する空気圧縮機にお
いては、その電力仕事効率が最大となって経済性に問題
無いが、80%や70%、15%等の負荷率で運転する
空気圧縮機においては、その電力仕事効率が悪くて電力
エネルギーの無駄が多くなり、これが空気圧縮機全体の
消費電力費を高いものにしている。また、消費電力費を
抑制する目的で、任意の空気圧縮機の運転を手動で停止
させているが、このようにすると人件費が加算されて、
空気圧縮機運転停止による消費電力費の低減効果を帳消
しにすると共に、圧縮空気供給系の無人化ができなくな
る。
気量に応じて複数の空気圧縮機を可能な限り効率良く選
択使用する台数制御盤が公知である。この台数制御盤
は、複数の空気圧縮機を同時間帯で可能な限り負荷率1
00%で使用するようにして、消費空気量に対する消費
電力費を低減するもので、次の働きを成す。
空気圧縮機が接続された圧縮空気供給系に台数制御盤を
設置し、台数制御盤で空気圧縮機の例えば1号機を先発
機とし、2〜5号機を後発機と設定したとする。空気槽
の吐出本管に圧縮空気吐出圧の圧力センサーを設置し、
この圧力センサーで検出された吐出圧力が所定の範囲内
に維持されるよう台数制御盤で、まず1号機を容量調整
機として0〜100%の負荷率で運転させ、所定時間経
過毎に後発機の2〜5号機を夫々100%の負荷率に固
定して予め決められた順番で運転させる。
消費空気量が450%のとき、先発機の1号機が50%
負荷率で運転し、後発4機の2〜5号機が夫々100%
負荷率で運転して、合計450%の圧縮空気が供給され
る。消費空気量が450%前後で数10%変動すると、
この変動に対応させて先発機の負荷率だけが数10%変
動して、空気槽からの空気吐出圧力が許容範囲に維持さ
れ、所定圧の圧縮空気の供給が維持される。また、消費
空気量が400%以下に変動すると、先発機の1号機が
0%の負荷率に下がったところで運転停止され、この停
止した1号機は後発機の中の最後尾の後発機となって、
次の運転再開に備える。同時に100%負荷率で運転し
ていた後発機の内の2号機が容量調整機として先発機に
格上げされ、次の停止優先機に指定されて0〜100%
の負荷率で運転を継続する。
盤を設置することで、複数ある全ての空気圧縮機の1機
の先発機だけが0〜100%負荷率で運転し、残りは1
00%負荷率で運転するか、運転停止するかであるの
で、複数の空気圧縮機全体の可能な限りの省エネルギー
運転が実行されて、全体の消費電力費が安くなる。ま
た、運転不必要な空気圧縮機は、台数制御盤で自動停止
されるので、圧縮空気供給系の完全無人化が可能とな
り、人件費が削減できる。
た場合のメリットは、上記の他に、各空気圧縮機の起動
サイクルが長くなる、吐出空気量が安定する等のメリッ
トがあるが、これらのことは本願発明と直接的な関係が
ないので説明は省略する。
制御盤を設置することの経済的なメリットは、上記した
通りであり、公知である。ところで、圧縮空気供給系を
使って物品等を製造する製造業者の職種、規模によって
は、圧縮空気供給系に使用される空気圧縮機の数、エア
ーツール類の消費空気量、この消費空気量の変動幅が大
小様々であり、既存の圧縮空気供給系に台数制御盤を導
入した場合の経済効果は一律ではない。また、製造業者
は、台数制御盤を導入しない現状の圧縮空気供給系での
月間や年間の消費電力費が分かっても、台数制御盤を導
入したときの消費電力費が分からず、台数制御盤を導入
することによる経済効果を具体的な節約金額で知ること
ができない。
業者は、導入する台数制御盤の導入価格と、台数制御盤
を導入した後の消費電力費の節約金額を検討して、台数
制御盤の導入の是非を決定するのが理想だが、台数制御
盤を導入した後の消費電力費の削減額が不明で、かつ、
この削減額が日々変動するので、経済的か否かを確認す
る資料がなく、台数制御盤の導入に躊躇しがちである。
特に、空気圧縮機を数機から10数機使用する中小企業
の製造業者において、台数制御盤の導入による経済効果
が金額で具体的に分からないことから台数制御盤の導入
を回避する傾向が強く、この種業界において消費電力エ
ネルギーの無駄が多いのが現状である。
式空気圧縮機を使用した圧縮空気供給系の省エネルギー
運転度を任意の時間帯で明確化して、圧縮空気供給系へ
の台数制御盤の導入の是非判断に有効に利用できる省エ
ネルギー運転度診断方法とその装置を提供することにあ
る。
する診断方法は、複数の電動式空気圧縮機が接続された
空気槽から圧縮空気を外部機器に分配供給する圧縮空気
供給系における空気圧縮機全体の省エネルギー運転度を
診断する方法であって、各空気圧縮機の運転時の少なく
とも吸込圧力又は吐出圧力を検出し、この検出された計
測データに基づき各空気圧縮機の負荷率、消費電力費及
び空気圧縮機全体の吐出空気量を一定時間間隔で求める
と共に、前記計測データから求めた空気圧縮機全体の吐
出空気量と同じ空気量を、各空気圧縮機を可能な限り1
00%負荷率で省エネルギー運転させて生成させる予め
仮定された運転状況下での各空気圧縮機の消費電力費を
一定時間間隔で求めて、同じ時間帯における先の消費電
力費と後の消費電力費を比較評価することを特徴とす
る。
置は、複数の電動式空気圧縮機が接続された空気槽から
圧縮空気を外部機器に分配供給する圧縮空気供給系にお
ける空気圧縮機全体の省エネルギー運転度を診断する装
置であって、各空気圧縮機に設置されて、対応する空気
圧縮機の吐出空気量及び消費電力の運転状況データを演
算するための計測データを検出するセンサー部と、この
センサー部で検出された計測データを各空気圧縮機の運
転状況データに変換処理して一定時間間隔で記憶するデ
ータ記憶部と、このデータ記憶部で記憶された運転状況
データと予め記憶設定された各空気圧縮機の特性データ
に基づいて一定時間間隔で各空気圧縮機の負荷率及び消
費電力費を演算し記憶する現状運転状況演算部と、前記
データ記憶部で記憶された運転状況データから求めた空
気圧縮機全体の吐出空気量と同じ空気量を、各空気圧縮
機を可能な限り100%負荷率で省エネルギー運転させ
て生成させる運転状況を設定して、この運転状況時での
各空気圧縮機の負荷率及び消費電力費を一定時間間隔で
演算し記憶する省エネルギー運転状況演算部と、前記現
状運転状況演算部と省エネルギー運転状況演算部の演算
結果を表示する表示部とを具備する。
照して説明する。
例えば5機(1号機〜5号機)の電動式空気圧縮機2、
…を1つの空気槽3に接続して、空気槽3から複数の外
部機器例えばエアーツール4、…に圧縮空気を供給する
構成である。5機の空気圧縮機2、…は、夫々に駆動モ
ータ5、…で駆動される。
10は、既存の圧縮空気供給系1に離脱可能に付設され
るセンサー部11と、コンピュータ内蔵のデータ記憶部
12、現状運転状況演算部13、省エネルギー運転状況
演算部14、プリンター等のの表示部15で構成され
る。
設置されて、対応する空気圧縮機2、…の吐出空気量及
び消費電力の運転状況データを演算するための計測デー
タを検出する。具体的にセンサー部11は、圧縮機吸込
圧力Ps[kgf/cm2G]を検出するセンサー20、圧縮機
吐出圧力Pd[kgf/cm2G]を検出する圧力センサー2
1、圧縮機吐出温度Td[℃]を検出する温度センサー
22、圧縮機駆動モータ5の入力電流Im[A]と入力
電圧Vm[V]を検出する電流センサー23及び電圧セ
ンサー24と、空気槽3の吐出本管の吐出圧力Pu[kg
f/cm2G]を検出する圧力センサー25を備える(単位中
のGはゲージ圧を表す)。センサー部11の上記センサ
ー類は、従来から圧縮機の故障や異常発生の把握を目的
に使用されている市販品を使用すればよい。本発明は、
かかる市販品センサー類からの計測データを使って、後
述の空気圧縮機省エネルギー運転度の診断を行う。
検出するセンサー20又は圧縮機吐出圧力Pd[kgf/cm
2G]を検出する圧力センサー21以外のセンサー22〜
25は、参考データを得るのが目的であって、負荷率、
消費電力費及び吐出空気量を求めるために必須のもので
はない。後述するように、圧力センサー20(又は2
1)からのデータに基づいて負荷率、消費電力費及び吐
出空気量を求めることができる。
ータがデータ記憶部12に送られる。データ記憶部12
は、計測データをコンピュータのCPUで受け取り、受
け取ったデータを装置内蔵のディスプレイに表示した
り、圧縮機負荷率等の計算に使用できるような運転状況
データに変換し、変換したデータを一定時間間隔で記憶
する。この記憶する時間間隔は任意に設定可能であり、
通常は30分間隔、或いは、1時間間隔である。
そのまま現状運転状況演算部13に送られる。現状運転
状況演算部13は、データ記憶部12から入力された現
状の運転状況データと、予め記憶設定された各空気圧縮
機2、…の特性データに基づいて一定時間間隔で各空気
圧縮機2、…の負荷率と消費電力費を演算して記憶す
る。更に、データ記憶部12は、各空気圧縮機2、…の
負荷率から演算した吐出空気量を合計した総吐出空気量
(消費空気量に相当)を一定時間間隔で記憶する。
状運転状況演算部13で求めた総吐出空気量である消費
空気量と同じ空気量を、各空気圧縮機2、…を可能な限
り100%負荷率で省エネルギー運転させて生成させる
予め仮定された省エネルギー運転状況での運転システム
が予め設定される。この省エネルギー運転状況は、図1
の圧縮空気供給系1に台数制御盤(図示せず)を設置し
て、各空気圧縮機2、…を台数制御盤で自動制御したと
きの運転状況に相当する。省エネルギー運転状況演算部
14は、仮定された省エネルギー運転状況下での各空気
圧縮機2、…の負荷率及び消費電力費合計を一定時間間
隔で演算し記憶する。
転状況演算部14で演算され記憶されたデータが表示部
15に送られる。表示部15は、送られてきたデータを
ディスプレイ装置に表示させたり、プリンターで所定の
用紙にプリントして現状運転時と省エネルギー運転時の
診断資料を作成する。
は、圧縮空気供給系1が設置された現場に設置される1
ユニット化された装置として構成可能である。或いは、
省エネルギー運転度診断装置10を分散化して構成する
ことも可能で、例えばセンサー部11とデータ記憶部1
2を計測ユニットに1ユニット化して現場に設置し、他
の現状運転状況演算部13と省エネルギー運転状況演算
部14と表示部15を診断ユニットに1ユニット化して
現場から離れた場所に設置することも可能である。後者
の場合、計測ユニットのデータ記憶部12を持運び可能
なものに構成して、これを現場と診断ユニットのある場
所の間を持運び移動させる。
体的診断作業例を、図3及び図4と実験データ表を参照
しながら説明する。
をセットして、圧縮空気供給系1を実働させたときの運
転データを求め、これを表示部15で表示させた一例を
次の[表1]に示す。
0%) Da:圧縮機定格(100%負荷)時の出力[KW] F:負荷率 ηm:モーター効率 ηp:電気力率 Ti:計測間隔時間[Hr] Ty:年間工場稼働日[日] Ea:単位電力料金[円/KW・Hr]
出空気量
のため普通は吸込圧力を使用するが、精度が少し劣って
もよければ吐出圧力を使用することも可能である。
もので、1時間間隔でデータが読み取られ、記憶されて
表示されている。[表1]の消費総空気量は、5機の空
気圧縮機2、…の合計吐出空気量に相当し、例えば、8
時の時間帯の平均的な消費総空気量が134 m3/min
で、このときの1号機の負荷率が73%、2号機の負荷
率が79%、3号機の負荷率が72%、4号機は負荷率
0%で停止、5号機の負荷率が81%であり、各空気圧
縮機2、…の消費電力費の合計を年間に換算したときの
年間電力費が(2325×1000)円である。このよ
うな運転データが1時間間隔で演算され、表示される。
各空気圧縮機2、…の吐出空気量の1時間毎の変位を図
3に示し、5機の合計の消費総空気量の1時間毎の変位
を図4に示す。尚、図4における総空気量100%は、
5機の空気圧縮機2、…の全てを100%負荷率で運転
させたときの消費空気量に相当する。これらのデータ処
理は現状運転状況演算部13で行われ、表示部15で表
示される。
ギー運転させないときの現状運転状況時であり、この現
状運転状況における図4の消費総空気量と同じ空気量を
同じ時間帯で生成する省エネルギー運転状況が省エネル
ギー運転状況演算部14に設定され、この仮定された省
エネルギー運転状況下で各空気圧縮機2、…を計算上だ
けで運転させたときの各空気圧縮機2、…のその特性デ
ータから求まる負荷率、電力費が次の[表2]に示され
る。
134 m3/minの消費総空気量を供給するため、1号機
を先発機に選択して1号機を9%負荷率で運転させ、後
発機の2〜4号機を100%負荷率で運転させ、5号機
を運転停止させた場合を仮定して演算している。
費総空気量が117 m3/minと減少すると、1号機を負
荷率0%で運転停止させて最後発機にし、2号機を先発
機に格上げして69%負荷率で運転させている。この時
間帯における各空気圧縮機2、…の消費電力費の合計を
年間に換算したときの年間電力費は、(1874×10
00)円であり、[表1]の同時間帯での現状運転状況
時の年間電力費より安い。時間帯が変わり、消費総空気
量が変動すると、その変動に応じて各空気圧縮機2、…
の先発機を順に代えて、いわゆるエンドレス・サイクル
で運転させる。このような省エネルギー運転状況は、圧
縮空気供給系1に台数制御盤を導入したときと同じ状況
である。このような[表2]の省エネルギー運転状況時
における各空気圧縮機2、…の吐出空気量の1時間毎の
変位が図5に示される。
帯における電力費は、[表2]の省エネルギー運転時の
方がほぼ全時間帯で安く、年間電力費合計でも1割以上
経済的であることが一目瞭然に分かる。10時の時間帯
だけは[表2]の方が少し割高の電力費になっている
が、これは2号機が17%と著しく低い負荷率で運転し
ているため、その分だけ効率が低下しているからであ
る。
ものであるが、1週間或いは1ヵ月と通算した実験デー
タを表示させるようにすれば、現状運転よりも台数制御
盤を導入して省エネルギー運転させることの経済性が尚
一層明確となる。
機を使用した既存の圧縮空気供給系の現状運転状況下に
おける各空気圧縮機の負荷率と消費電力費の合計と共
に、既存の圧縮空気供給系に仮に台数制御盤を導入して
省エネルギー運転させたときの各空気圧縮機の負荷率と
消費電力費の合計が具体的数値で分かり、而も、この具
体的数値は1時間等の短時間単位、1日単位、1週間単
位等と任意の時間単位で分かるようになる。従って、圧
縮空気供給系を使用する製造業者などは、台数制御盤の
導入の経済性が具体的金額でもって明確に分かり、台数
制御盤の導入の是非判断が容易になる。
置した圧縮空気供給系のブロック図。
ロック図。
転させたときの吐出空気量の変位を示すグラフ。
転させたときの消費総空気量の変位を示すグラフ。
運転させて図4の消費総空気量の圧縮空気を生成させる
計算上での省エネルギー運転状況時での各空気圧縮機の
吐出空気量の変位を示すグラフ。
Claims (2)
- 【請求項1】 複数の電動式空気圧縮機が接続された空
気槽から圧縮空気を外部機器に分配供給する圧縮空気供
給系における空気圧縮機全体の省エネルギー運転度を診
断する方法であって、 各空気圧縮機の運転時の少なくとも吸込圧力又は吐出圧
力を検出し、この検出された計測データに基づき各空気
圧縮機の負荷率、消費電力費及び空気圧縮機全体の吐出
空気量を一定時間間隔で求めると共に、前記計測データ
から求めた空気圧縮機全体の吐出空気量と同じ空気量
を、各空気圧縮機を可能な限り100%負荷率で省エネ
ルギー運転させて生成させる予め仮定された運転状況下
での各空気圧縮機の消費電力費を一定時間間隔で求め
て、同じ時間帯における先の消費電力費と後の消費電力
費を比較評価することを特徴とする電動式空気圧縮機の
省エネルギー運転度診断方法。 - 【請求項2】 複数の電動式空気圧縮機が接続された空
気槽から圧縮空気を外部機器に分配供給する圧縮空気供
給系における空気圧縮機全体の省エネルギー運転度を診
断する装置であって、 各空気圧縮機に設置されて、対応する空気圧縮機の吐出
空気量及び消費電力の運転状況データを演算するための
計測データを検出するセンサー部と、このセンサー部で
検出された計測データを各空気圧縮機の運転状況データ
に変換して一定時間間隔で記憶するデータ記憶部と、こ
のデータ記憶部で記憶された運転状況データと予め記憶
設定された各空気圧縮機の特性データに基づいて一定時
間間隔で各空気圧縮機の負荷率及び消費電力費合計を演
算し記憶する現状運転状況演算部と、この現状運転状況
演算部で求めた空気圧縮機全体の吐出空気量と同じ空気
量を、各空気圧縮機を可能な限り100%負荷率で省エ
ネルギー運転させて吐出させる仮定された運転状況を設
定し、この運転状況下での各空気圧縮機の負荷率及び消
費電力費合計を一定時間間隔で演算し記憶する省エネル
ギー運転状況演算部と、前記現状運転状況演算部と省エ
ネルギー運転状況演算部の演算結果を表示する表示部と
を具備したことを特徴とする電動式空気圧縮機の省エネ
ルギー運転度診断装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP18694595A JP2831949B2 (ja) | 1995-07-24 | 1995-07-24 | 電動式空気圧縮機の省エネルギー運転度診断方法及び省エネルギー運転度診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP18694595A JP2831949B2 (ja) | 1995-07-24 | 1995-07-24 | 電動式空気圧縮機の省エネルギー運転度診断方法及び省エネルギー運転度診断装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0932806A JPH0932806A (ja) | 1997-02-04 |
JP2831949B2 true JP2831949B2 (ja) | 1998-12-02 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP18694595A Expired - Lifetime JP2831949B2 (ja) | 1995-07-24 | 1995-07-24 | 電動式空気圧縮機の省エネルギー運転度診断方法及び省エネルギー運転度診断装置 |
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- 1995-07-24 JP JP18694595A patent/JP2831949B2/ja not_active Expired - Lifetime
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