エアサスペンションブロワー: その仕組みと知っておくべきこと

エアサスペンションブロワーとは何ですか?

アンエアサスペンションブロワーは、加圧空気のクッションを使用して回転コンポーネントを浮遊させ、可動部品間の物理的接触を排除する高速のオイルフリーブロワーです。 その結果、ベアリングの機械的摩耗がなく、潤滑の必要もなく、通常 80,000 時間を超える耐用年数を誇る機械が実現しました。 これらのブロワーは、信頼性とエネルギー効率が交渉の余地のない廃水曝気、空気輸送、および産業プロセス空気用途で最も一般的に使用されます。

従来のローブブロワーや遠心ファンとは異なり、エアサスペンションブロワーは空力ベアリング技術で動作します。シャフトは文字通り、ベアリングハウジング内で圧縮空気の薄い膜の上に浮かんでいます。これは、動作中に金属間の接触が存在しないことを意味します。これは設計上の小さな調整ではなく、マシンのパフォーマンスプロファイルを根本的に変更します。

エアサスペンション（空力軸受）技術のしくみ

中心となる原理は単純です。精密に加工されたフォイルベアリング内でシャフトが非常に高速で回転すると、シャフトとベアリング表面の間に自立した空気のくさびが生成されます。このウェッジは、外部潤滑システムなしでローターのラジアル荷重とアキシアル荷重を完全にサポートします。

関係する主なコンポーネントは次のとおりです。

フォイルベアリング: 空気膜に適応するためにわずかに曲がる柔軟な金属箔ストリップにより、動作速度でシャフトが安定して浮くことを可能にします。
高速インペラ: 通常は、20,000 ～ 80,000 RPM で回転する単段または多段の遠心インペラです。
永久磁石モーター: ギアボックスを使用せずにインペラを直接駆動するため、機械的損失と発熱が低減されます。
可変周波数ドライブ (VFD): 実際の空気需要に合わせて回転速度を制御し、正確な流量調整を可能にします。

起動時と停止中、つまりシャフト速度が低すぎて完全な空気膜を生成できないときは、フォイル表面が短時間接触します。これらの過渡段階を損傷することなく処理できるよう、乾式潤滑剤 (通常は PTFE ベース) でコーティングされています。

エアサスペンションブロワーと他のタイプのブロワーの比較

ブロワー技術を選択するには、効率、メンテナンスの必要性、および機器の耐用年数にわたる総所有コストを比較する必要があります。以下の表は、エアサスペンションブロワーと最も一般的な 2 つの代替品を比較したものです。

ルーツローブタイプと磁気軸受ブロワタイプのエアサスペンションブロワの比較
特徴	エアサスペンションブロワー	ルーツ（ローブ）ブロワー	磁気ベアリングブロワー
ベアリングの種類	空力フォイル	油潤滑転がり	アクティブ電磁
潤滑が必要です	なし	はい（オイル）	なし
一般的な効率 (電線から空気へ)	70～80%	55～65%	72～82%
騒音レベル	低 (70 ～ 80 dB)	高 (85 ～ 95 dB)	低 (70 ～ 80 dB)
制御の複雑さ	低い	低い	高 (アクティブ制御が必要)
初期費用	中～高	低い	高
メンテナンス間隔	>40,000時間	2,000～4,000時間	>40,000時間

エアサスペンションと磁気ベアリングブロワーの主な違いは、制御の複雑さです。磁気ベアリングシステムには、シャフトの位置を常に維持するためのアクティブな電子制御が必要です。適切なバックアップなしで停電が発生すると、ユニットが損傷する可能性があります。エアサスペンションベアリングは受動的で自己安定性があり、通常の動作中に空気膜を維持するための制御電力を必要としません。

評価すべき主要なパフォーマンス仕様

エアサスペンションブロワーを選択する場合、次の仕様によってユニットがアプリケーションに適合するかどうかが直接決まります。

流量と圧力範囲

市場のほとんどのエアサスペンションブロワーは、以下の流量範囲をカバーします。 500 ～ 30,000 Nm3/h 最大吐出圧力 1.0バール(g) 。廃水曝気を目的としたユニットは通常 0.4 ～ 0.7 bar(g) で動作しますが、空気圧搬送システムは上限の範囲を必要とする場合があります。自由空気供給条件だけでなく、実際の動作圧力で必要な流量を常に確認してください。

ターンダウン率

VFD 速度制御のおかげで、エアサスペンションブロワーは通常、 40～100%のターンダウン率 定格容量の。これは、酸素需要が昼と夜のサイクルで大きく異なる下水処理プラントにとって非常に重要です。固定速度モーターを備えたルーツブロワーは、スロットルなしではこの柔軟性に匹敵することができず、エネルギーを無駄に消費します。

電線から空気への効率

この指標は、モーター、VFD、インペラの損失を含む、電気入力から送出される空気出力までのシステム全体の効率を捉えます。適切に設計されたエアサスペンションブロワーにより、 75 ～ 80% の電線対空効率 従来のルーツブロワーの場合は 55 ～ 65% です。年間 8,000 時間稼働する 200 kW ユニットの場合、このギャップはおおよそ次のようになります。 年間 24,000 ～ 32,000 ドルのエネルギー節約 (0.12 ドル/kWh で)。

吸気温度感度

エアサスペンションベアリングは、フィルムの生成は空気の粘度に依存します。非常に高い入口温度 (60°C 以上) では、フィルムの安定性が低下する可能性があります。ほとんどのメーカーは、最大連続入口温度を次のように指定しています。 50～60℃ 。暑い気候や熱源近くの屋内設置では、この制限を確認し、必要に応じて吸気口の冷却を検討してください。

主な用途

エアサスペンションブロワーは万能なソリューションではありませんが、特定の高価値の用途に優れています。

都市廃水曝気: 世界最大の単一アプリケーション。曝気は処理プラントのエネルギー料金の 50 ～ 70% を占めており、エアサスペンションブロワーの効率上の利点は運営コストに直接影響します。
産業排水処理： 生物学的処理段階を備えた食品および飲料、製薬、および化学プラントは、クリーンでオイルフリーの空気出力の恩恵を受けます。
空気輸送 (希薄相): 油汚れが品質上問題となる粉粒体などの低中圧搬送に適しています。
発酵とバイオガス: オイル潤滑装置に伴う汚染リスクを回避し、クリーンなプロセス空気をバイオリアクターに提供します。
排煙脱硫： 継続的で信頼性の高い空気供給が重要な発電所の排出制御システムで使用されます。

メンテナンス要件と実際の信頼性

エアサスペンションブロワーの最大のセールスポイントの 1 つは、メンテナンスの負担が非常に少ないことです。オイルシステム、ギアボックス、転動体ベアリングがないため、予定されているメンテナンスタスクのリストは短くなります。

吸気フィルタの交換 – 通常、周囲の空気の質に応じて 2,000 ～ 4,000 時間ごと
振動と温度の監視 – 通常はブロワーのオンボードコントローラーに統合されています
VFD の検査と冷却ダクトの清掃 — 年に一度、または VFD メーカーのスケジュールに従って
フォイルベアリング検査 — メーカーは通常、最初の検査を 40,000 時間で行うことを推奨しています

下水処理施設の設置から得られる実際の信頼性データは、これらの主張を裏付けています。ヨーロッパの地方自治体の治療施設からの 2021 年の事例研究が報告されました 99.4% の可用性 8 台のエアサスペンションブロワーを 5 年間にわたって使用し、ベアリングの交換はゼロでした。これは、18 ～ 24 か月ごとにベアリングとシールの交換が必要だった同じ施設のルーツブロワーと比較して優れています。

制限とエアサスペンションブロワーが適切な選択ではない場合

エアサスペンションブロワーは、その利点にもかかわらず、常に最適な選択であるとは限りません。制約を指定する前に、次の制約を考慮してください。

高圧用途: ほとんどのエアサスペンションブロワーは約 1.0 bar(g) に制限されています。プロセスに 2 ～ 10 bar(g) が必要な場合は、スクリューコンプレッサーまたは多段遠心機がより適切です。
小さな流量要件: 約 500 Nm3/h を下回ると、資本コストの利点が大幅に減少し、サイドチャネルまたは再生ブロワーの方が優れた価値が得られる可能性があります。
ほこりや汚染された吸気空気: およそ 5 mg/m3 を超える微粒子を摂取すると、時間の経過とともにフォイルを含むコーティングが侵食される可能性があります。高効率の入口濾過が必須となり、コストと圧力損失が増加します。
投資回収要件が短く、予算に制約のあるプロジェクト: 初期費用は同等のルーツブロワーより 30 ～ 60% 高くなります。エネルギー節約による回収期間は通常 2 ～ 4 年で、ほとんどの施設では許容可能ですが、すべての調達環境では許容できません。