エアサスペンションターボブロワー: 動作原理、効率の向上、賢い購入ガイド

市の下水処理施設では最近、3 台の 75 kW スリーローブ ルーツ ブロワーを 2 台の 75 kW エアサスペンション ターボ ブロワーに置き換えました。運用開始から最初の丸 1 か月間で、曝気エネルギー消費量は 31% 減少し、四半期ごとのオイル交換はメンテナンス計画からなくなり、送風機フロアの平均騒音は 11 dB(A) 減少しました。

この結果は特別なケースではありません。これは、一日を通して変化する業務で、固定速度容積式ブロワーを高速可変速遠心機に交換する場合の通常のパターンです。結論は直接的です。プロセスに連続的な低圧空気が必要で、負荷が変動する場合、エア サスペンション ターボ ブロワーは、購入価格がルーツ ブロワーよりも高いにもかかわらず、10 年間の総所有コストが最も低くなります。以下のセクションでは、装置がどのように動作するか、運用コストの利点がどこから来るのか、どのアプリケーションがこのテクノロジーに適合するのか、注文前に何を確認する必要があるのか​​について説明します。

エアサスペンションターボブロワーとは何ですか?

エアサスペンションターボブロワーは、高速永久磁石モーターが共通シャフト上の 3 次元インペラを直接駆動する単段遠心ブロワーです。回転アセンブリはフォイル ベアリング内の空気膜に浮いているため、金属間の接触、オイル回路、ギアボックスはありません。一般的なローター速度の範囲は 20,000 ～ 50,000 rpm で、機械は通常、インペラとモーターの選択に応じて約 30 ～ 150 kPa の圧力上昇に対応します。

3ローブルーツブロワーとの決定的な違いは、エアサスペンションターボブロワーが可変速機であることです。ルーツブロワーは 1 回転ごとに一定量の空気を排出するため、プロセスに必要かどうかに関係なく、一定速度でほぼ同じ流量が移動し、余分な空気は排出または再循環されます。ターボブロワーでは、PLC が圧力または溶存酸素の設定値に対してモーター速度を連続的に調整します。この速度のマッチングこそが​​、部分負荷での高い効率を生み出すのです。

エアサスペンションターボブロワーが気流を生成する仕組み

このテクノロジーは先進的に見えますが、長年にわたる継続的な産業サービスを通じて洗練された 4 つの成熟したコンポーネントに依存しています。

エアフォイルベアリング

フォイルベアリングが設計の核心です。シャフトは、回転ジャーナルと柔軟なフォイル表面の間のくさびに引き込まれた空気の薄い層の上にあります。ローターが回転すると、空気膜がラジアル荷重全体を支えます。オイルやシールオイルシステム、潤滑フィルターなどのメンテナンスは必要ありません。通常の動作では、可動部品間の接触は非常に低速での起動時と停止時にのみ発生し、フォイル表面はそれらの過渡現象に対処するために特別にコーティングされています。現場での経験によれば、ベアリングの寿命は、累積運転時間よりも吸入空気の清浄度と起動停止サイクルの回数に大きく依存します。

高速永久磁石モーター

モーターのローターは、ギアやベルトを介して駆動されるのではなく、インペラと同じシャフトに取り付けられています。永久磁石ローターは、同等の誘導ローターよりも小さくて軽量で、その効率は広い速度範囲にわたって 95% 以上を維持し、機械は停止状態から定格速度まで数十秒で加速できます。ギアボックスを取り外すと、多段遠心ブロワーに存在する主な騒音と摩耗の原因の 1 つも除去されます。

インペラとインテリジェント制御

3次元機械加工されたインペラは、単一ステージで高い圧力比を生成するように設計されています。流量は速度を変更することで調整され、制御システムは機械をサージから保護し、フィルターの圧力降下を監視し、モーターとベアリングの温度を追跡し、プラントの SCADA ネットワークと通信できます。圧力、流量、消費電力、およびアラーム コードはすべて、ローカルおよびリモート リンク経由で利用できます。

このマシン ファミリの構造と動作範囲を詳しく見るには、 エアベアリングターボブロワー このページには、代表的な仕様と利用可能な制御オプションがリストされています。

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測定されたメリット: エネルギー、メンテナンス、騒音

業界のレポートでは、通常、定速ルーツブロワーと比較して 30 ～ 50% のエネルギー節約が見積もられており、プラントが 1 日の有意義な時間帯に部分負荷で稼働する場合、この範囲は現実的です。廃水曝気は最も明白な例です。酸素需要は夜間には低く、日中は高くなります。そのため、速度を需要に合わせたブロワーは、固定空気流量のエネルギー集約型プロセスを真の可変プロセスに変えます。

メンテナンスの経済性は計算が簡単です。ルーツブロワーには、オイル交換、ベルトのチェック、ギアボックスの検査、定期的なバルブの整備が必要です。エアサスペンションターボブロワーには、主な摩耗項目として吸気フィルターがあり、さらに冷却ファンのチェックとセンサーの校正も必要です。機械のどこにも油が存在しないため、食品工場や計装空気システムの近くで問題となるプロセス空気への油の持ち込みのリスクもなくなります。

ノイズは 3 番目の測定可能な違いです。密閉型の 75 kW エア サスペンション ターボ ブロワーは通常、1 メートルで測定した場合 75 ～ 85 dB(A) の範囲で動作しますが、音響エンクロージャを備えた同等のルーツ ブロワーは多くの場合 90 ～ 100 dB(A) です。騒音が低いため、別の送風機を設置する必要性が減り、装置の近くでのシフト作業がより快適になります。

テクノロジーに適合するアプリケーション

排水処理と水曝気は、上記と同じ負荷マッチングの理由から、エアサスペンション ターボ ブロワーの最大の設置ベースです。この技術は、水産養殖の酸素添加、セメントやプラスチックペレットの空気輸送、発電所の灰の処理、化学処理、セメント工場の流動化、オイルフリーの空気を必要とする食品や飲料のプロセスでも同様に一般的です。の概要 エアサスペンションターボブロワの応用分野 は、主要な産業セグメントとその典型的な負荷プロファイルをまとめたものです。

すべてのアプリケーションにターボ速度制御が必要なわけではありません。プラントが 1 台のブロワーをフル負荷で 24 時間稼働させている場合、よりシンプルな機械のほうが経済的な選択肢になる可能性があります。ターボ ブロワーは、デューティ サイクルが変化する場合、産業用電気料金が高い場合、または現場のメンテナンス スタッフが限られている場合に、その価値が高まります。これらの条件が当てはまる場合、両方の主要なバリアントが注目に値します。 リニアモーターカーターボブロワー プラントがアクティブなダンピングとクリアランス制御を必要とする場合に好まれますが、エアベアリングバージョンは電子制御コンポーネントを減らして機械を完全にオイルフリーに保ちます。

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購入前に確認すべきこと

実際の義務点から始めます。元の工学研究の設計曲線に頼るのではなく、既存の機械から 1 週間分の圧力と流量の記録データを収集します。サプライヤーは、モーターとインペラのサイズを正しく設定するために、最小、通常、最大の動作点とそのタイムシェアを必要とします。

• 必要な圧力とその安定性。単段ターボブロワーは 30 ～ 150 kPa の帯域で効率的です。その範囲外の場合は、別のテクノロジーまたは直列配置のどちらがより適切であるかを検討してください。
• 吸気空気の品質。機械は外気を吸入するため、きれいな吸気フィルターがフォイル ベアリングの寿命にとって最も重要な要素です。ほこりや湿気の多い場所には、事前にろ過するか、適切な吸気口の位置が必要です。
• ターンダウンとサージの動作。選択したユニットがサージのない必要最小限の流量で安全に動作することを確認し、制御システムが急速な需要の変化にどのように反応するかを尋ねます。
• 制御システムの統合。付属の PLC が 4 ～ 20 mA セットポイント、MODBUS、またはイーサネット信号を受け入れるかどうか、およびリモート監視がパッケージの一部であるかどうかを確認してください。
• サービスおよびスペアパーツ。試運転サポート、フィルターの可用性、制御ボードとセンサーの交換リードタイムについて問い合わせてください。

次に、価格だけでなく製造の深さでもサプライヤーを比較します。ブロワー パッケージとその電気制御システムを一緒に構築し、自社のエンジニアが設置と試運転をサポートするメーカーは、輸入コンポーネントを組み合わせたメーカーよりも、機器の耐用年数にわたる管理が容易です。ロンヘンさんは、 老舗送風機メーカー ブロワー、制御キャビネット、音響エンクロージャにわたるパッケージ機能を備えています。

総所有コストに基づいて価格を評価します。通常、電気代は低圧送風機の 10 年間のコストの 60 ～ 80% に相当します。そのため、コストが 30% 高くても消費電力が 30% 少ない機械であれば、通常の工業用料金を適用すれば、差額は 2 ～ 4 年で返済できます。高圧搬送や高温で粉塵の多い環境では、 高圧省エネエアサスペンションターボブロワ は検証するバリアントです。

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選択ロジックは簡単に要約できます。プロセスが継続的に稼働し、需要が 1 日を通して変化し、電力が多額の運転コストとなり、現場ではオイルフリーでメンテナンスの手間がかからない装置の恩恵を受ける場合には、エア サスペンション ターボ ブロワーを選択してください。実際のデータで動作範囲を確認し、サプライヤーが完全なパッケージを設計および試運転できることを確認します。そうすれば、機械は通常 2 ～ 4 年以内に初期コストの保険料を返済し、交換する固定速度ブロワーに対して 30 パーセント以上のエネルギー削減を実現します。

このテクノロジーはもはや新しいものでも、証明されていないものでもありません。エアサスペンションターボブロワーは長年にわたる継続的な産業サービスの蓄積があり、工場はエネルギー比較結果を公開しており、通常の動作では内部コンポーネントに摩耗機構はありません。独自の投資回収額を計算する準備ができたら、カタログ値ではなくログに記録された負荷プロファイルから始めます。通常、その答えによって変更が正当化されます。