장비 유지 보수 및 수리
산업 제조
대부분의 시설은 압축 공기 시스템 운영 비용에 우선순위를 두지 않고 단지 작업을 완료하기를 원합니다. 최근 시장 조사 1 압축 공기 사용자의 17%만이 압축 공기 시스템 관리 목표로 효율성을 높이 평가했습니다. 9%는 에너지 비용 억제에 대해 우려했습니다.
71%는 단순히 일관되고 안정적인 공기 공급을 원했습니다.
압축 공기 전문가들은 많은 작업 현장 직원이 압축 공기를 사용하여 가공 부품에서 과도한 오일을 날려 버리거나 목공 장치에서 톱밥을 날려 버리거나 바닥의 먼지를 제거하는 데 압축 공기가 무료인 것처럼 행동한다는 사실을 알아냈습니다. 실제로 압축 공기를 공급하려면 고가의 장비가 필요합니다. 많은 양의 전기를 소비하고 상당한 유지 관리가 필요합니다.
100마력 압축기의 초기 비용은 $30,000에서 $50,000이며 연간 전기로 $50,000를 소비할 수 있습니다. 동시에 연간 유지 관리 비용은 시스템 초기 비용의 10%에 달할 수 있습니다. 2 그러나 동일한 소식통은 "많은 시설에서 압축 공기 시스템의 연간 비용이 얼마인지 또는 이러한 시스템의 성능을 개선하여 절약할 수 있는 비용이 얼마인지 모릅니다."라고 보고합니다.
많은 시설에서 압축 공기 효율성 개선은 에너지 비용을 절감할 뿐만 아니라 훨씬 더 안정적인 압축 공기 공급을 달성할 수 있는 절호의 기회입니다.
그림 1.
먼저 시스템 파악
압축 공기 시스템의 효율성을 높이려면 시스템을 시스템으로 보는 것이 중요합니다. 시스템에서 한 가지를 변경하면 그 변경이 다른 모든 것에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 누출을 수정하면 시스템의 압력이 증가하여 다른 작은 누출이 커집니다. 따라서 누출을 수리하고 인위적 수요(비생산적인 공기 사용)라고 하는 다른 경우를 제거하는 것만으로는 완전한 솔루션이 아닙니다. 인위적 수요를 낮추는 것은 에너지 사용을 개선하고 제어 시스템을 개선하기 위한 전략과 밀접하게 연결되어야 합니다. 첫 번째 단계는 시스템, 시스템 요구 사항 및 에너지 절약을 위해 이러한 요구 사항을 조정하는 방법을 아는 것입니다.
운영 비용 결정
압축 공기 시스템 운영의 주요 비용은 유지 관리와 전력입니다. 유지 관리 비용은 자산 관리 시스템에서 결정하거나 압축 공기 시스템 서비스 계약자(사용하는 경우)에 대한 지불을 감사하여 결정할 수 있습니다.
시스템의 전기 비용을 결정하기 위한 옵션:
<울>
수요 요구 사항 결정
시간이 지남에 따라 분당 입방 피트의 수요가 어떻게 변하는지 측면에서 압축 공기 부하 프로필을 추정하십시오. 부하 요구 사항이 다양한 시설은 고급 제어 전략의 이점을 얻을 수 있는 반면 상대적으로 수요가 많은 시설은 공기 저장 옵션의 이점을 얻을 수 있습니다.
부하 프로필을 설정하려면 다양한 수요 조건에서 시스템 전체의 흐름과 압력을 측정합니다. 압축기에 대한 다양한 부하의 영향에 유의하십시오. 운영 요구 사항이 크게 변경되면 하루 이상의 모니터링이 필요할 수 있습니다. 데이터 로거를 사용하여 수요 프로필과 전력 소비 프로필을 수집하고 저장할 수 있습니다. 이렇게 하면 피크 및 최소 수요가 발생하는 시기와 이유를 알 수 있습니다.
시스템 압력 기록
압력 게이지, 압력/기류 측정기 또는 디지털 멀티미터에 부착된 압력 모듈을 사용하여 시스템의 다양한 지점에서 측정:
시스템 흐름 기록
휴대용 공기유량/압력계 또는 질량유량계를 사용하여 시스템의 다양한 위치에서 다양한 교대조 동안의 총 유량을 측정합니다.
시스템 온도 기록
온도를 사용하여 시스템 상태를 평가합니다. 일반적으로 예상보다 뜨거워지는 장비는 최적의 성능을 발휘하지 못하고 있으며 서비스가 필요합니다. 최대 효율을 위해 적외선 온도계를 사용하여 다음 구성요소의 표면 온도를 기록하십시오.
개선을 위한 시스템 접근 방식
산업용 압축 공기 시스템의 성능을 개선하기 위한 세 가지 기본 전략은 인위적 수요를 낮추고 제어 전략을 개선하며 에너지 사용을 개선하는 것입니다. 한 영역의 진행 상황이 다른 두 영역에 영향을 미치므로 이 과정을 계속 진행하게 됩니다.
인위적 수요를 낮추는 것은 누출을 수리하고 압축 공기를 낭비하는 작업을 수행할 다른 방법을 찾는 것을 의미합니다. 작업 현장의 관행을 관찰하고 예를 들어 부품 및 장비 청소를 위해 시스템 공기를 사용하는지 살펴보십시오. 그런 다음 압축 공기가 공짜가 아님을 직원에게 교육하십시오.
누출 제어의 첫 번째 단계는 누출 부하를 추정하는 것입니다. 일부 누출(용량 및 전력의 10% 미만)이 예상되지만 20~30%의 누출은 일반적이며 불필요하게 낭비입니다. 개선 사항을 비교할 벤치마크로 누출 부하를 결정합니다.
제어 시스템이 다양하기 때문에 누출 부하를 추정하는 방법도 다양합니다. 시작/중지 제어가 있는 시스템인 경우 시스템에 대한 요구가 없을 때 압축기를 시작하기만 하면 됩니다(교대 사이 또는 24시간 연중무휴로 작동하지 않는 경우 근무 외 시간). 누출로 인해 로드된 시스템을 언로드하는 평균 시간을 결정하기 위해 여러 번 판독합니다.
누설(%) =(T x 100) ÷ (T + t), 여기서
T =로드 시간(분) 및
t =오프로드 시간(분)
보다 복잡한 제어 전략을 사용하는 시스템에서는 압력 게이지를 수신기의 다운스트림에 놓고 모든 2차 수신기, 주전원 및 배관을 포함하여 시스템 부피(V, 입방 피트)를 추정합니다. 다시 말하지만, 시스템의 누출 외에는 요구 사항이 없으면 시스템을 정상 작동 압력(P1 , psig). 두 번째 압력을 선택합니다(P2 , P1 값의 약 1/2 ) 시스템이 P2로 떨어지는 데 걸리는 시간(T, 분 단위)을 측정합니다. .
누설(cfm 자유 공기) =[(V x (P1 – P2) ÷ (T x 14.7)] x 1.25
1.25 승수는 누출을 정상 시스템 압력으로 수정하여 시스템 압력 감소로 누출 감소를 설명합니다.
이 벤치마크가 있으면 공기 누출과 관련된 고주파수 치찰음을 인식하는 초음파 누출 감지기를 사용하여 누출을 찾고 수정할 수 있습니다. 이 감지 방법은 페인트 브러시로 비눗물을 의심되는 영역에 바르던 이전 방법보다 빠르고 덜 지저분합니다.
누출에 대한 가장 일반적인 영역은 사용 지점입니다. 커플링, 호스, 튜브, 피팅, 나사식 파이프 조인트, 빠른 분리, FRL(필터, 조절기, 윤활기 조합), 응축수 트랩, 밸브, 플랜지 및 패킹에 특히 주의하십시오.
수요 확장기(압력/유량 컨트롤러)와 같은 구성 요소 추가를 포함한 제어 전략 개선은 누출 및 기타 인위적 수요 제어와 함께 이루어져야 합니다.
목표는 적절한 고압 공기 저장으로 예상치 못한 수요를 지원하면서 가장 안정적인 압력으로 플랜트에 압축 공기를 제공하는 것입니다. 저장된 공기를 보충하려면 최소한의 압축기 마력을 사용해야 합니다.
압축기 사용을 모니터링하고 다음을 찾습니다.
<울>누출 수리 및 개선된 제어 전략을 통해 하나 이상의 대형 압축기(다중 압축기 시스템에서)를 제거하여 에너지 사용을 크게 줄일 수 있습니다. 다시 추가할 수도 있습니다.
수요가 적은 동안 시스템을 충전 상태로 유지하고 최대 부하 미만에서 작동하는 대형 압축기의 비효율성을 제거하기 위한 소형 압축기. 에너지 사용을 개선하려면 시스템의 수요와 공급 측면 모두에서 장비 효율성을 개선해야 합니다. 전체 시스템의 효율성은 각 구성 요소의 적절한 선택, 올바른 설치 및 엄격한 유지 관리에 달려 있습니다.
공급 측면에서 다음 구성요소를 고려하세요.
<울>또한 에어 탱크가 응축수 축적을 처리하는 방식을 간과하기 쉽습니다. 일부는 단순히 물을 채우게 하여 용량을 줄이고 시스템 손상의 위험이 있습니다. 다른 사람들은 필요 여부에 관계없이 정해진 시간에 밸브를 여는 오래된 자동화 시스템을 가지고 있습니다. 이것은 기본적으로 누출입니다. 더 나은 솔루션은 필요할 때만 열리고 물이 제거되자마자 닫히는 밸브입니다.
마지막으로 압축기에서 사용 지점까지의 총 압력 강하가 압축기 배출 시 압력의 10%보다 훨씬 작도록 전체 시스템의 크기를 조정하고 배치합니다.
수요 측면에서 다음 구성요소에 주의하세요.
<울>
시스템 성능을 프로덕션에 연결
궁극적으로 생산성 향상이 성공의 최종 척도입니다. 여기에 설명된 전략을 사용하여 시스템 출력(psig에서 분당 입방 피트) 및 에너지 소비(킬로와트시)와 같은 결과를 생산 단위와 주기적으로 연관시킵니다. 일반적으로, 압축 공기 부하의 상응하는 증가와 함께 생산량이 증가하지 않는 한 개선으로 인해 에너지 사용이 감소할 것으로 예상합니다. 압력이 증가해도 생산량이 증가하지 않으면 필요에 따라 컨트롤을 조정하십시오.
자세한 내용은 Fluke Corporation 웹 사이트(www.fluke.com)를 방문하십시오.
메모
1 http://www.compressedairchallenge.org/library/index.html#Sourcebook에서 온라인으로 압축 공기 시스템 성능 개선:산업을 위한 소스북의 "부록 D"를 참조하십시오. CAC(Compressed Air Challenge)의 기술 지원을 받아 미국 에너지부(DOE)의 의뢰를 받은 연구입니다.
2 압축 공기 시스템 성능 개선:산업용 자료집:섹션 12, "압축 공기 시스템 경제성 및 관리 대상 프로젝트 판매", p. 69.
3 Ibid., 섹션 10, "압축 공기 시스템 기준 설정", p. 61. 및 섹션 11, "압축 공기 시스템 분석 요구 사항 결정"
에너지 비용 정량화
일반적인 미국 산업 시설에서 압축 공기를 생성하는 데는 전체 전기 요금의 약 10%가 소모됩니다. 어떤 경우에는 공기 1,000입방피트당 18~30센트의 비용으로 30% 이상입니다.
한편, 압축 공기 시스템의 효율성은 10%만큼 낮을 수 있습니다. 예를 들어, 100psig에서 1마력 공기 모터를 작동하려면 공기 압축기에 7 또는 8마력을 공급해야 합니다.
압축 공기 비용을 계산하는 방법은 다음과 같습니다.
비용 = (bhp x 0.746 x 작동 시간 x $/kWh x % 실행 시간 x % 전체 부하 bhp) , 모터 효율,
어디에
bhp =모터 최대 부하 마력, 종종 모터 명판 마력보다 높음,
0.746 =마력과 킬로와트 간의 변환 계수,
백분율 실행 시간 =압축기가 작동 수준에서 작동하는 시간의 백분율,
전체 부하 bhp 비율 =bhp는 작동 수준에서 전체 부하 bhp의 백분율로 표시되고
모터 효율성 =작동 수준에서 모터 효율
제조 시설에 215bhp가 필요하고 연간 6,800시간 동안 작동하는 200마력 압축기가 있다고 가정합니다. 시간의 85%가 완전히 로드되고(모터 효율 =.95), 나머지 시간(25% 전체 부하 bhp 및 모터 효율 =.90)이 로드되지 않고 총 전기 요금이 $0.05/kWh이면
완전 부하 시 비용 =(215bhp x 0.746 x 6800시간 x $0.05/kWh x 0.85 x 1.0), 0.95 =$48,792 ,
무부하 시 비용 =215bhp x 0.746 x 6800시간 x $0.05/kWh x 0.15 x 0.25), 0.90 =$2,272 그리고
연간 에너지 비용 =$48,792 + $2,272 =$51,064 .
출처:U.S. DOE 압축 공기 팁 시트 #1, "공장의 압축 공기 비용 결정", 2004년 8월
장비 유지 보수 및 수리
공장, 가공 공장 및 기타 장소에서 압축 공기가 흐르지 않으면 모든 것이 멈춥니다. 액추에이터 및 공압 도구가 작동하지 않고 컨베이어가 분말을 이동하지 않으며 분무기가 코팅을 적용할 수 없습니다. 따라서 압축 공기 시스템을 담당하는 사람이 작업의 중심에 있게 되며 일반적으로 그다지 재미가 없습니다. IOT와 Industry 4.0이 도움이 될 것입니다. 또한 에너지 비용을 낮추고 유지 관리를 보다 효과적으로 관리하는 데 도움이 되어야 합니다. 다음은 공기 압축기 설치와의 관련성입니다. IOT 및 인더스트리 4.0 이해 IOT는
세계 산업용 공기 압축기 시장은 2020년에서 2027년까지 연평균 복합 성장률이 5.7%로 예상되는 빠르게 성장하는 부문입니다. 그때까지 산업용 공기 압축기에 대한 지출은 약 178억 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 보다 효율적이고 진보된 압축 공기 기술에 대한 수요가 증가하고 있기 때문입니다. 이러한 기술은 다양한 산업 분야에서 광범위하게 사용됩니다. 성장하는 시장과 산업용 압축 공기 시스템의 증가하는 관련성을 더 잘 이해하기 위해 이 기사에서는 다양한 응용 분야를 살펴볼 것입니다. 또한 산업용 공기 압축기를 소비자 및 상업