無段階空気量調整における余剰空気量調整の問題！
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どなたか、余剰ガス量調整の操作、トラブル対処法、および注意事項をご存知ですか？また、DCSの操作画面にはどのような操作パラメータがありますか？余隙調整負荷以外に、油圧やガス漏れ圧力といったパラメータも上げる必要がありますか？各段階の圧縮比も参考として室内に導入すべきでしょうか？
余裕についてはあまりよくわかりませんが、こちらでは風量無段階調節システムを提供できます：o
はい、資料はありますか？共有していただけますか
私が投稿した記事を見てみてください。そこに運用現場の写真があります。こちらのPPT資料はアップロードできないので、メールアドレスを教えていただければ、そちらに送信します
502481336@qq.com ありがとうございます
資料はすでにあなたのメールボックスに送信しましたので、ご確認ください
山東海化工有限公司 4M32-13.82/24-186型新しい水素圧縮機用ASSV1.0余剰隙調整制御システムの実現可能性に関する提案書
技術企画：羅新民 13870209881
プロジェクトマネージャー：韓涛 18654614566
江西九江大安自控設備有限公司、山東優程節能技術有限公司
2017年5月
目次
1. ASSV1.0制御システムがもたらす顕著な利点……………………………2
2. 提案書の背景とプロジェクトの必要性……………………………………………2
3. ASSV1.0制御システムの動作原理とシステム構成……………………………3
4. プロジェクトの内容………………………………………………………7
5. システムの構成………………………………………………………………8
6. システムの利点……………………………………………………………9
7. 市場での利用状況…………………………………………………………11
1. ASSV1.0制御システムがもたらす顕著な利点
2017年5月13日に行われた圧縮機の現地調査のデータによると、山東海化工有限公司のワックスオイル水素化装置C1102A/Bにある4M32-13,82/24-186型の新しい水素圧縮機の場合、通常の設計上の流量は17360Nm3/hです。運転時の圧力変動を考慮した場合の流量は約16000Nm3/hですが、実際の運転時の流量は約11000Nm3/h程度です。つまり、約31％の圧縮エネルギーが無駄になっているのです。1.1 ASSV1.0制御システムを装備した利点 1.1.1 メイン制御変数の要求に応じて、60～100％の負荷範囲内で自動的かつ連続的、かつ迅速な調整が可能；1.1.2 圧縮比に応じて各段間の圧力を自動制御し、コンプレッサーが常に最適な動作状態で稼働するようにする；1.1.3圧縮機のスムーズな負荷投入、衝撃のない切り替え、および停止が可能；1.1.4 コンプレッサーの操作性が向上し、動作部品の摩擦力を低減するのに役立つ；1.1.5 エンドゲージシリンダーの外側を冷却することで、圧縮機は等温圧縮過程に近づき、エネルギー消費を最大限に削減できる；1.1.6 振動の大きいコンプレッサーに対して、顕著な低減効果がある。1.2 ASSV1.0制御システムを搭載したことによる経済的効果 1.2.1 この圧縮機にはASSV1.0の余剰空気量無段階調整制御システムが搭載されており、年間で約0.31×1600×8000＝396.8万キロワット時の電力を節約できる。これは人民元で約396.8×0.70＝277.76万元に相当し、短期間で投資コストを回収できることがわかる。 1.2.2 省エネ・省コスト、高い投資収益率；1.2.3 価格が安く、輸入機器の価格の約30％程度です；1.2.4 使用コストが低く、ほとんどメンテナンスが不要です。 2 計画書の背景とプロジェクトの必要性
山東海化工有限公司のワックスオイル水素化装置C1102A/B用の新規水素圧縮機、4M32-13、82/24-186型の新規水素圧縮機については、現地調査の結果に基づく設計流量は約16000Nm3/hです。この機械は実際の運用において、生産に必要なガス量は約11000Nm3/hであり、これは全ガス量の約69％に相当する。現在の機械では軸出力が依然としてフル負荷で動作しているため、約31％の軸出力が無駄になっている。往復式圧縮機の従来の流量調整方法には、吸気バルブを開くことによる調整、固定余隙室による調整、およびバイパス調整がある。そのうち、吸気バルブの押し上げによる調整と余剰隙間室の調整は段階的な調整であり、バイパス調整はエネルギーを消費する調整である。現在、一部の行程で吸気バルブを開くことによる調整は、調整範囲が広く、省エネ効果も高い方法です。この方式により、風量を20～100％の範囲で無段階に調整することができるが、吸気バルブを開くタイミングに正確さが求められるため、制御装置やアクチュエーターに高い性能が求められ、投資額も多くなる。山東優程節能技術有限公司は、「ピストン往復式圧縮機のクリアランス無段階調整装置」という特許技術を活用し、ASSV1.0容量無段階調整制御システム（以下、ASSV1.0制御システム）を開発した。圧縮機の元の本体構造や制御システムを変更することなく、圧縮機のシリンダーヘッドのみを改良し、元の固定用の余裕端蓋を廃止する。電液制御機構によるインテリジェントな調整により、与えられた制御パラメータに基づき、流量を60％～100％の範囲で連続的かつ無段階に制御し、各段階間の圧縮比も調整することができる。また、コンプレッサーの安定した起動、切り替え、停止も容易に実現でき、短時間でコンプレッサーを停止させることなく制御システムの保守点検を行うことが可能です。ASSV1.0制御システムは、成熟した汎用PLC制御の電気油圧制御方式を採用しており、これにより圧縮機の排気量や各段階での圧縮比を自動的に制御することができます。投資費用やメンテナンスコストが低く、排気量の安定性が高く、パラメータ設定が柔軟で、システムの信頼性に優れているという特徴があります。余分な空気量が吸気バルブを繰り返し開閉することがないため、抵抗損失が少なく、吸気・排気バルブの損傷サイクルが短縮される。また、一部のストロークで吸気バルブを押し開けて調整する方式よりも、省エネ効果もやや優れている。以上の状況を踏まえ、山東海化工有限公司のワックスオイル水素化装置C1102A/B用の4M32-13, 82/24-186新水素圧縮機に、当社が開発したASSV1.0制御システム省エネ装置を搭載することを提案いたします。 3 ASSV1.0制御システムの動作原理及びシステム構成
3.1 動作原理
図1は、圧縮機に一定の背隙Vcが存在する状態の概略図と、理想気体の示功図である。図中、横軸のVはシリンダー容積の変化を示し、縦軸のPはシリンダー圧力の変化を示す。P1、P2はそれぞれ吸気圧力と排気圧力である。図中、1—2—3—4は余剰容積Vcが存在する場合の全排気のサイクル図を示している。クリアランス容積Vcが存在するため、吸気は、ピストンが位置4まで右方向に移動し、シリンダー内のガス体積がVcからV4まで膨張し、圧力がP2からP1まで低下した時点で始まる。吸気量に対応する線分の長さは4—1、圧縮過程は1—2、排気過程は2—3、膨張過程は3—4である。1—2—3—4—1で囲まれた面積が、1往復の動作に必要な仕事量です。 図2は、圧縮機の固定クリアランスVcの上にさらにクリアランス容積をVc′まで増加させた模式図と、理想気体の示功図である。図中、横軸のVはシリンダー容積の変化を示し、縦軸のPはシリンダー圧力の変化を示す。P1、P2はそれぞれ吸気圧力と排気圧力である。吸気量に対応する線分の長さは4′-1で、圧縮過程は1—2′、排気過程は2′—3、膨張過程は3—4′である。1—2′—3—4′—1で囲まれる面積が、1往復の行程に必要な仕事量です。余隙がVc′に増大すると、排気量と必要なエネルギー消費量は共に減少する。調整可能な余隙調節とは、固定余隙調節を基礎とし、固定余隙を余隙容積が連続して調整可能なものに変える調節方法であり、制御用補助余隙室とシリンダーとの間を接続する余隙エンドキャップを廃止し、調整可能な余隙シリンダーが外側のシリンダーと直接接続されるため、余隙シリンダーの出入りするガスにほとんど抵抗損失が生じない。図3の余隙調整の模式図および示功図に示すように、排気量を減らしたい場合は余隙容積をVc′まで増加させることができ、このときの動力サイクル図は1—2′—3—4′となる。吸気量は、全吸気量に対応する線分の長さ4—1から線分の長さ4′—1まで減少し、圧縮過程は1—2′の順で行われ、圧縮過程におけるピストン力の増加率は余隙容積がVcの場合の率よりも小さい。排気量は、対応する全排気量の線分2—3から線分2′—3まで減少する。余分な抵抗がないため、3～4’の膨張サイクル中にガスが圧縮機のピストンに仕事を行い、クランクシャフトと連杆の負荷が軽減される。外側シリンダーの排気量をゼロにする必要がある場合、余剰容積をVc〃まで増加させることができる。このとき、余剰容積Vc〃内に残っている高圧ガスは吸気行程Vsが終了するまで膨張し、膨張線と圧縮線が一つになり、図3のプロセス線1—3—3—4〃に示されている。図4のASSV1.0制御システムにおける調整可能な余剰ピストンの動作原理からわかるように、両作用式シリンダーの場合、一般的な電気油圧制御装置を用いて余剰ピストンの位置を制御することで、圧縮機の排出量を60％～100％の範囲で無段階に調整することができる。ASSV1.0制御システムは、往復式圧縮機用に開発されたデジタル式電液制御の風量無段階調整システムで、エアバルブが放射状に配置されている圧縮機に適しています。制御システムは、設定された送気量や指定値、または手動で入力したパラメータに基づき、PLCプログラマブルコントローラー、比例弁、変位センサー、サーボシリンダーから構成される電液位置制御システムを通じて、クリアランスシリンダーのピストンを入力信号に従って直線運動させる。これにより各段階におけるクリアランス容積の変化をサーボ制御し、最終的に圧縮機の排気量および段間圧縮比を制御することができる。油圧シリンダの作動部には排気口保護機能があり、漏れた空気が油圧オイルシステムに入らず、漏れたオイルが圧縮機のシリンダ内に入らないようにしています。図4 ASSV1.0制御システムの調整可能なクリアランスピストンの動作原理 3.2 システム構成 ASSV1.0制御システムの基本構成図である図5より、ASSV1.0制御システムを搭載した一段二気筒圧縮機は、主に計器制御システム、液圧制御システム、シリンダー駆動機構、および電気・油配管などで構成されていることがわかる。3.2.1計装制御システム
計装制御システムは、PLCコントローラ、信号収集用ADモジュール、信号表示機能を備え、システム内部とユーザーシステム間の信号交換処理を行う。これはASSV1.0制御システムとユーザーのDCSシステムを結ぶ架け橋であり、必要な圧力、流量、温度などのプロセス要件に基づいて自動制御を実現する。3.2.2 油圧制御システム
油圧オイルステーションはアクチュエータに高圧の油圧油を供給し、内蔵されたギア式オイルポンプによって油圧油の圧力を大気圧から約14MPaまで上昇させる（正確な圧力値は、コンプレッサ内で制御される最も高い段階の吸気・排気圧力に依存する）。給油ステーションには、モーターオイルポンプ、電磁弁、比例弁、温度リレー、圧力変換器、液面スイッチ、フィルター、オイルタンクなどの部品が含まれています。 図5 ASSV1.0制御システムの基本構成図 3.2.3 シリンダー駆動機構
駆動機構は、余剰容積シリンダー、油圧シリンダー、ピストン、および変位センサーで構成されている。PLCプログラマブルコントローラー、比例弁、変位センサー、サーボ油圧シリンダーからなる電気油圧式位置制御システムにより、入力信号に応じて余剰容積シリンダーのピストンが直線的に移動し、各段階の余剰容積を制御するサーボ制御が実現される。これにより、最終的に圧縮機の排気量や各段階間の圧縮比が制御される。 4 プロジェクトの構成内容 ASSV1.0制御システムは、4～20mAの標準電流信号を受け入れる調節バルブであり、ユーザーが既に保有しているDCS制御システムに簡単に接続することができます。通常、接続が必要な信号には、DCS制御信号（4～20mAの電流信号）や、圧縮機の各段階の入口・出口圧力が含まれます。圧力センサーの監視のもと、ASSV1.0制御システムは設定された圧縮比に基づいて後段の圧縮比を自動的に調整し、PLCコントローラーを介して比例弁を駆動させてアクチュエータを動作させることで、流量と圧力の制御を実現する。圧縮機用ASSV1.0制御システムプロジェクトの建設内容は主に以下の通りです：4.1アクチュエータ部分――制御任務を達成するため、圧縮機の全ての元のエンドキャップ部分を取り外し、液圧クリアランスシリンダー式アクチュエータを取り付けます。4.2計器部分——計器にはPLCコントローラー、A/D変換器、カラー液晶タッチディスプレイ、スイッチング電源、比例弁駆動装置が含まれ、これらはすべて現場の計器防爆箱内に設置される。4.3液圧装置部——液圧システムは液圧アクチュエータに液圧動力を供給し、計器制御システム部と一体化されており、防振対策が施された現場のコンプレッサーの隣の床面に直接設置可能である。 図6 ASSV1.0制御システムの現場設置 4.4 設置部分——九江大安社は、ASSV1.0制御システムの部品に関するすべての技術資料および関連する技術サポートを一貫して提供し、最終的にシステムの調整作業を完了させます。ASSV1.0制御システムの設置概要図は図6に示されており、主に以下の内容から構成されます：4.4.1各段階のアクチュエータ用クリアランスシリンダーの設置 4.4.2油圧ステーションの設置 4.4.3全ての油圧金属管およびホースの設置 4.4.4全ての制御盤ケーブル及び制御盤外部接続ケーブルの設置など 4.4.5変位センサーとケーブルの設置 5 システム構成 現場のコンプレッサーの構造状況及びASSV1.0制御システムの標準構成案に基づき、推奨される基本供給範囲は下表の通りです： アクチュエータ クリアランスシリンダー 45# 常州天宇 変位センサー CHM0xxxMGR 北京特倍福 シールリング・サポートリング フッ素ゴム・テフロン・ポリウレタン 英国ヘライト 油圧ステーション オイルタンク 304ステンレス鋼 自製 防爆モーター YBxn3100L/3KW（指定） 南陽 油圧配管板 合金アルミニウム 自製 電磁切替弁 DSG-01-3C4/D24 油研 圧力トランスミッター 3051 ローズマウント リリーフバルブ DBDH6K10/10Mpa 華徳 手動切替弁 SDF-02-01 自製 アキュムレーター NXQ-25 奉化 精密フィルター 5U-JFX-76H 707研究所 圧力計 DS63-D 武漢派祥 バイメタル温度計 WSX-71 黎明油圧 液面リレー YKJD24-300 黎明油圧 エアフィルター EF3-40 黎明油圧 油圧ロック YKF-02-02 自製 液面温度計 YWZ-300T 黎明油圧 ポンプ入口フィルター XU-63X80-J 黎明油圧 遮断弁 JF-01-01 自製 油圧ポンプ ALP2A-D-16 イタリア・マズッキ 制御システム PLC S7-200 シーメンス ディスプレイ 「10″カラー液晶タッチスクリーン 昆侖通泰 ADモジュール 三菱またはシーメンス 接続端子台 JX--02--01 フェニックス スイッチング電源 SE-350 台湾明緯 リレー オムロン 電源スイッチ Z8030 華榮 防爆計器箱 YX-01 華榮 安全検出システム 大安 圧力トランスミッター AST 米国ローズマウント 遮断弁 JF-01-01 自製 圧力計 Y100BFZ 上海儀川 空気用逆止弁 KA-15（SMC指定） 新洋機電 空気減圧弁 QTY-8（SMC指定） 楽青順源 油配管 ステンレス304 自配 クリアランスシリンダー形式 水冷式 供給範囲 クリアランスシリンダー、制御盤システム、及びクリアランスシリンダーから制御盤までのケーブルを供給するが、制御盤から制御室までのケーブル及び動力ケーブルは供給しない。 サービス範囲：現場での余剰シリンダーの設置や電気計器の配線は対応いたしません。現場での設置指導、調整、およびトレーニングを担当いたします。 注：上記のすべての設定は、出荷時の標準仕様に準じます。 6 システムの利点 ASSV1.0制御システムを導入して使用する利点は、主に以下の点に表れます。6.1 システムの操作性
コンプレッサーにASSV1.0制御システムを搭載することで、液圧アクチュエータを用いた液圧手動操作、現場自動制御、およびDCS制御により、コンプレッサーの負荷を60％～100％の範囲で自動調整することが可能となる。ガス流量の調整は、単にアクチュエータの一次シリンダーのクリアランス位置を変更するだけで済み、システムが自動的に後段の圧力値を追跡・調整する。使用することで、圧縮機の制御をより合理的にし、圧縮機のスムーズな負荷投入、衝撃のない切り替え、および停止を実現できます。6.2 システムの安全性 ASSV1.0制御システムは、比較的一般的な電液制御およびアクチュエータを採用しており、位置ロック制御機能を備えているため、負荷が変動することがない。制御システムには手動調整機能も備わっており、計器制御部に不具合が生じた場合には、手動切替バルブを用いて隙間の大きさを調整し、圧縮機の安定した運転を確保することができます。作動機器にはブリードオフポートが設けられており、ガス漏れが液圧油システムに入り込まないように、またオイル漏れがコンプレッサーのシリンダーに入り込まないようになっている。漏れが設定値を超えると警報または高警報が発せられ、高警報に達すると制御システムの油ポンプが停止し、余裕を最大限に開くことで圧縮機が停止しないようにします。6.3 システムの信頼性 ASSV1.0制御システムの主要な部品は、すべて海外の有名メーカーのブランド製であり、優れた厳格な設計と製造により、この製品は非常に高い信頼性を誇っています。2008年の導入以来、使用されてきた機器は現在も正常に稼働しており、省エネ効果は即座に現れています。価格が安く、安全で信頼性が高く、設置が簡単でメンテナンスも少ないといった利点から、徐々に輸入機器に取って代わっている。6.4システムの省エネ型圧縮機の主な仕様：
軸動力（Kw)：1600（モーターは1800）
各段階での吸気圧力（MPa）：2.4/5.16/10.13
各段階での吸気圧力（MPa）：5.16/10.13/18.7
各段階での吸気温度（℃）：40/40/40
各段階での排気温度（℃）：118/110/103
運転時のパラメータ：流量（Nm3/h）：11000
各段階での吸気圧力（MPa）：2.2/4.625/8.8
各段階での吸気圧力（MPa）：4.6/8.7/15.6
実際の需要に応じて算出される圧縮空気量は、設計上の量の約69％程度です。現在のバイパス調整方式では、圧縮に必要なエネルギーの約31％が無駄になっており、さらに、高圧・高温の状態の圧縮空気を冷却するために大量の冷却水も無駄に消費されています。現在、最も省エネ効果に優れたクリアランス無段階調整式ASSV1.0の空気量無段階調整システムを採用すれば、大幅な電力消費と水の使用量を削減でき、かなりの経済的メリットが得られる。概算によると、実際の出力流量の31％として計算した場合、軸動力を約496kW削減できる。年間運転時間が8000時間とすると、年間で約396.8万kWhの電力を節約でき、電気料金が1kWhあたり0.70元であることを考慮すると、年間で約277.76万元の電気代を節約できることになる。ASSV1.0を搭載した場合の、さまざまな負荷条件下での省エネ効果を以下の表に示します。
圧縮機負荷（％）：100、90、80、70、71、60
軸出力（KW）：1600、1440、1280、1120、1104、960
軸出力の削減量（KW）：0、160、320、480、496、640
節約される電気代（万円）：0、89.6、179.2、268.8、277.76、358.4
この圧縮機の実際の運転状況を考慮し、軸出力を31％削減したと仮定すると、年間で約277.76万円の電気代が節約でき、装置の投資コストは短期間で回収可能です。引き続き、調整可能な余剰容積は60％として設計し、各段階のシリンダー駆動機構の容積もこれに基づいて設計計算を行います。上記は理論計算の結果であり、この機械に余裕調整システムを搭載した場合、現場の圧縮機の生産量、圧力変動、ガスバルブの漏れ、モーターの動力損失など、さまざまな要因を考慮して、軸出力の69％を予算目標とすると、年間で少なくとも277.76万元以上の電気代を節約できる見込みです。圧縮機の設計が比較的保守的であり、非線形で大きな圧縮比の条件下での運転を考慮すると、当社のクリアランス調整範囲は60～100％となります。現在稼働中の各工場における各種多段圧縮機のクリアランス調整の使用状況を踏まえ、貴社の圧縮機の型番に応じて3段階・3つのクリアランスシリンダーを用いた設計を行い、最適な設計構成をご提案いたします。 7 市場での利用状況
ASSV1.0制御システムは2008年の導入以来、中国石化、中国石油、中国海油、および地方の石油精製企業など、多くの石油化学業界の圧縮機に当社のクリアランス調整システムが搭載されてきました。主なユーザーとしては、中国石化荊門支社、中国石化湛江東興石化、中国石油錦西支社、中国石化天津支社、中国石化中原油田支社、齊魯石化、山東匯豊石化、山東昌邑石化、山東京博化工などの各メーカーの多数のプラントで利用されており、省エネ効果は非常に顕著です。電力消費量の多い企業において、当社のASSV1.0制御システムという高効率かつ省エネな製品を採用すれば、ある程度**企業自身の不必要な電気代の支出を削減するだけでなく、**省エネ・排出削減にも適切な貢献を果たすことができるのです。最後に、山東海化工有限公司の経営陣および専門家の皆様が当社を視察し、ご指導いただき、また当社のASSV1.0型ガス流量無段階調節制御システムを採用していただき、心より歓迎いたします！ ご検討いただき、ありがとうございます！貴重なご意見をどうぞお寄せください！
技術企画：羅新民 13870209881
プロジェクトマネージャー：韓涛 18654614566
江西九江大安自控設備有限公司、山東優程節能技術有限公司
2017年5月
目次
1. ASSV1.0制御システムがもたらす顕著な利点……………………………2
2. 提案書の背景とプロジェクトの必要性……………………………………………2
3. ASSV1.0制御システムの動作原理とシステム構成……………………………3
4. プロジェクトの内容………………………………………………………7
5. システムの構成………………………………………………………………8
6. システムの利点……………………………………………………………9
7. 市場での利用状況…………………………………………………………11
1. ASSV1.0制御システムがもたらす顕著な利点
2017年5月13日に行われた圧縮機の現地調査のデータによると、山東海化工有限公司のワックスオイル水素化装置C1102A/Bにある4M32-13,82/24-186型の新しい水素圧縮機の場合、通常の設計上の流量は17360Nm3/hです。運転時の圧力変動を考慮した場合の流量は約16000Nm3/hですが、実際の運転時の流量は約11000Nm3/h程度です。つまり、約31％の圧縮エネルギーが無駄になっているのです。1.1 ASSV1.0制御システムを装備した利点 1.1.1 メイン制御変数の要求に応じて、60～100％の負荷範囲内で自動的かつ連続的、かつ迅速な調整が可能；1.1.2 圧縮比に応じて各段間の圧力を自動制御し、コンプレッサーが常に最適な動作状態で稼働するようにする；1.1.3圧縮機のスムーズな負荷投入、衝撃のない切り替え、および停止が可能；1.1.4 コンプレッサーの操作性が向上し、動作部品の摩擦力を低減するのに役立つ；1.1.5 エンドゲージシリンダーの外側を冷却することで、圧縮機は等温圧縮過程に近づき、エネルギー消費を最大限に削減できる；1.1.6 振動の大きいコンプレッサーに対して、顕著な低減効果がある。1.2 ASSV1.0制御システムを搭載したことによる経済的効果 1.2.1 この圧縮機にはASSV1.0の余剰空気量無段階調整制御システムが搭載されており、年間で約0.31×1600×8000＝396.8万キロワット時の電力を節約できる。これは人民元で約396.8×0.70＝277.76万元に相当し、短期間で投資コストを回収できることがわかる。 1.2.2 省エネ・省コスト、高い投資収益率；1.2.3 価格が安く、輸入機器の価格の約30％程度です；1.2.4 使用コストが低く、ほとんどメンテナンスが不要です。 2 計画書の背景とプロジェクトの必要性
山東海化工有限公司のワックスオイル水素化装置C1102A/B用の新規水素圧縮機、4M32-13、82/24-186型の新規水素圧縮機については、現地調査の結果に基づく設計流量は約16000Nm3/hです。この機械は実際の運用において、生産に必要なガス量は約11000Nm3/hであり、これは全ガス量の約69％に相当する。現在の機械では軸出力が依然としてフル負荷で動作しているため、約31％の軸出力が無駄になっている。往復式圧縮機の従来の流量調整方法には、吸気バルブを開くことによる調整、固定余隙室による調整、およびバイパス調整がある。そのうち、吸気バルブの押し上げによる調整と余剰隙間室の調整は段階的な調整であり、バイパス調整はエネルギーを消費する調整である。現在、一部の行程で吸気バルブを開くことによる調整は、調整範囲が広く、省エネ効果も高い方法です。この方式により、風量を20～100％の範囲で無段階に調整することができるが、吸気バルブを開くタイミングに正確さが求められるため、制御装置やアクチュエーターに高い性能が求められ、投資額も多くなる。山東優程節能技術有限公司は、「ピストン往復式圧縮機のクリアランス無段階調整装置」という特許技術を活用し、ASSV1.0容量無段階調整制御システム（以下、ASSV1.0制御システム）を開発した。圧縮機の元の本体構造や制御システムを変更することなく、圧縮機のシリンダーヘッドのみを改良し、元の固定用の余裕端蓋を廃止する。電液制御機構によるインテリジェントな調整により、与えられた制御パラメータに基づき、流量を60％～100％の範囲で連続的かつ無段階に制御し、各段階間の圧縮比も調整することができる。また、コンプレッサーの安定した起動、切り替え、停止も容易に実現でき、短時間でコンプレッサーを停止させることなく制御システムの保守点検を行うことが可能です。ASSV1.0制御システムは、成熟した汎用PLC制御の電気油圧制御方式を採用しており、これにより圧縮機の排気量や各段階での圧縮比を自動的に制御することができます。投資費用やメンテナンスコストが低く、排気量の安定性が高く、パラメータ設定が柔軟で、システムの信頼性に優れているという特徴があります。余分な空気量が吸気バルブを繰り返し開閉することがないため、抵抗損失が少なく、吸気・排気バルブの損傷サイクルが短縮される。また、一部のストロークで吸気バルブを押し開けて調整する方式よりも、省エネ効果もやや優れている。以上の状況を踏まえ、山東海化工有限公司のワックスオイル水素化装置C1102A/B用の4M32-13, 82/24-186新水素圧縮機に、当社が開発したASSV1.0制御システム省エネ装置を搭載することを提案いたします。 3 ASSV1.0制御システムの動作原理及びシステム構成
3.1 動作原理
図1は、圧縮機に一定の背隙Vcが存在する状態の概略図と、理想気体の示功図である。図中、横軸のVはシリンダー容積の変化を示し、縦軸のPはシリンダー圧力の変化を示す。P1、P2はそれぞれ吸気圧力と排気圧力である。図中、1—2—3—4は余剰容積Vcが存在する場合の全排気のサイクル図を示している。クリアランス容積Vcが存在するため、吸気は、ピストンが位置4まで右方向に移動し、シリンダー内のガス体積がVcからV4まで膨張し、圧力がP2からP1まで低下した時点で始まる。吸気量に対応する線分の長さは4—1、圧縮過程は1—2、排気過程は2—3、膨張過程は3—4である。1—2—3—4—1で囲まれた面積が、1往復の動作に必要な仕事量です。 図2は、圧縮機の固定クリアランスVcの上にさらにクリアランス容積をVc′まで増加させた模式図と、理想気体の示功図である。図中、横軸のVはシリンダー容積の変化を示し、縦軸のPはシリンダー圧力の変化を示す。P1、P2はそれぞれ吸気圧力と排気圧力である。吸気量に対応する線分の長さは4′-1で、圧縮過程は1—2′、排気過程は2′—3、膨張過程は3—4′である。1—2′—3—4′—1で囲まれる面積が、1往復の行程に必要な仕事量です。余隙がVc′に増大すると、排気量と必要なエネルギー消費量は共に減少する。調整可能な余隙調節とは、固定余隙調節を基礎とし、固定余隙を余隙容積が連続して調整可能なものに変える調節方法であり、制御用補助余隙室とシリンダーとの間を接続する余隙エンドキャップを廃止し、調整可能な余隙シリンダーが外側のシリンダーと直接接続されるため、余隙シリンダーの出入りするガスにほとんど抵抗損失が生じない。図3の余隙調整の模式図および示功図に示すように、排気量を減らしたい場合は余隙容積をVc′まで増加させることができ、このときの動力サイクル図は1—2′—3—4′となる。吸気量は、全吸気量に対応する線分の長さ4—1から線分の長さ4′—1まで減少し、圧縮過程は1—2′の順で行われ、圧縮過程におけるピストン力の増加率は余隙容積がVcの場合の率よりも小さい。排気量は、対応する全排気量の線分2—3から線分2′—3まで減少する。余分な抵抗がないため、3～4’の膨張サイクル中にガスが圧縮機のピストンに仕事を行い、クランクシャフトと連杆の負荷が軽減される。外側シリンダーの排気量をゼロにする必要がある場合、余剰容積をVc〃まで増加させることができる。このとき、余剰容積Vc〃内に残っている高圧ガスは吸気行程Vsが終了するまで膨張し、膨張線と圧縮線が一つになり、図3のプロセス線1—3—3—4〃に示されている。図4のASSV1.0制御システムにおける調整可能な余剰ピストンの動作原理からわかるように、両作用式シリンダーの場合、一般的な電気油圧制御装置を用いて余剰ピストンの位置を制御することで、圧縮機の排出量を60％～100％の範囲で無段階に調整することができる。ASSV1.0制御システムは、往復式圧縮機用に開発されたデジタル式電液制御の風量無段階調整システムで、エアバルブが放射状に配置されている圧縮機に適しています。制御システムは、設定された送気量や指定値、または手動で入力したパラメータに基づき、PLCプログラマブルコントローラー、比例弁、変位センサー、サーボシリンダーから構成される電液位置制御システムを通じて、クリアランスシリンダーのピストンを入力信号に従って直線運動させる。これにより各段階におけるクリアランス容積の変化をサーボ制御し、最終的に圧縮機の排気量および段間圧縮比を制御することができる。油圧シリンダの作動部には排気口保護機能があり、漏れた空気が油圧オイルシステムに入らず、漏れたオイルが圧縮機のシリンダ内に入らないようにしています。図4 ASSV1.0制御システムの調整可能なクリアランスピストンの動作原理 3.2 システム構成 ASSV1.0制御システムの基本構成図である図5より、ASSV1.0制御システムを搭載した一段二気筒圧縮機は、主に計器制御システム、液圧制御システム、シリンダー駆動機構、および電気・油配管などで構成されていることがわかる。3.2.1計装制御システム
計装制御システムは、PLCコントローラ、信号収集用ADモジュール、信号表示機能を備え、システム内部とユーザーシステム間の信号交換処理を行う。これはASSV1.0制御システムとユーザーのDCSシステムを結ぶ架け橋であり、必要な圧力、流量、温度などのプロセス要件に基づいて自動制御を実現する。3.2.2 油圧制御システム
油圧オイルステーションはアクチュエータに高圧の油圧油を供給し、内蔵されたギア式オイルポンプによって油圧油の圧力を大気圧から約14MPaまで上昇させる（正確な圧力値は、コンプレッサ内で制御される最も高い段階の吸気・排気圧力に依存する）。給油ステーションには、モーターオイルポンプ、電磁弁、比例弁、温度リレー、圧力変換器、液面スイッチ、フィルター、オイルタンクなどの部品が含まれています。 図5 ASSV1.0制御システムの基本構成図 3.2.3 シリンダー駆動機構
駆動機構は、余剰容積シリンダー、油圧シリンダー、ピストン、および変位センサーで構成されている。PLCプログラマブルコントローラー、比例弁、変位センサー、サーボ油圧シリンダーからなる電気油圧式位置制御システムにより、入力信号に応じて余剰容積シリンダーのピストンが直線的に移動し、各段階の余剰容積を制御するサーボ制御が実現される。これにより、最終的に圧縮機の排気量や各段階間の圧縮比が制御される。 4 プロジェクトの構成内容 ASSV1.0制御システムは、4～20mAの標準電流信号を受け入れる調節バルブであり、ユーザーが既に保有しているDCS制御システムに簡単に接続することができます。通常、接続が必要な信号には、DCS制御信号（4～20mAの電流信号）や、圧縮機の各段階の入口・出口圧力が含まれます。圧力センサーの監視のもと、ASSV1.0制御システムは設定された圧縮比に基づいて後段の圧縮比を自動的に調整し、PLCコントローラーを介して比例弁を駆動させてアクチュエータを動作させることで、流量と圧力の制御を実現する。圧縮機用ASSV1.0制御システムプロジェクトの建設内容は主に以下の通りです：4.1アクチュエータ部分――制御任務を達成するため、圧縮機の全ての元のエンドキャップ部分を取り外し、液圧クリアランスシリンダー式アクチュエータを取り付けます。4.2計器部分——計器にはPLCコントローラー、A/D変換器、カラー液晶タッチディスプレイ、スイッチング電源、比例弁駆動装置が含まれ、これらはすべて現場の計器防爆箱内に設置される。4.3液圧装置部——液圧システムは液圧アクチュエータに液圧動力を供給し、計器制御システム部と一体化されており、防振対策が施された現場のコンプレッサーの隣の床面に直接設置可能である。 図6 ASSV1.0制御システムの現場設置 4.4 設置部分——九江大安社は、ASSV1.0制御システムの部品に関するすべての技術資料および関連する技術サポートを一貫して提供し、最終的にシステムの調整作業を完了させます。ASSV1.0制御システムの設置概要図は図6に示されており、主に以下の内容から構成されます：4.4.1各段階のアクチュエータ用クリアランスシリンダーの設置 4.4.2油圧ステーションの設置 4.4.3全ての油圧金属管およびホースの設置 4.4.4全ての制御盤ケーブル及び制御盤外部接続ケーブルの設置など 4.4.5変位センサーとケーブルの設置 5 システム構成 現場のコンプレッサーの構造状況及びASSV1.0制御システムの標準構成案に基づき、推奨される基本供給範囲は下表の通りです： アクチュエータ クリアランスシリンダー 45# 常州天宇 変位センサー CHM0xxxMGR 北京特倍福 シールリング・サポートリング フッ素ゴム・テフロン・ポリウレタン 英国ヘライト 油圧ステーション オイルタンク 304ステンレス鋼 自製 防爆モーター YBxn3100L/3KW（指定） 南陽 油圧配管板 合金アルミニウム 自製 電磁切替弁 DSG-01-3C4/D24 油研 圧力トランスミッター 3051 ローズマウント リリーフバルブ DBDH6K10/10Mpa 華徳 手動切替弁 SDF-02-01 自製 アキュムレーター NXQ-25 奉化 精密フィルター 5U-JFX-76H 707研究所 圧力計 DS63-D 武漢派祥 バイメタル温度計 WSX-71 黎明油圧 液面リレー YKJD24-300 黎明油圧 エアフィルター EF3-40 黎明油圧 油圧ロック YKF-02-02 自製 液面温度計 YWZ-300T 黎明油圧 ポンプ入口フィルター XU-63X80-J 黎明油圧 遮断弁 JF-01-01 自製 油圧ポンプ ALP2A-D-16 イタリア・マズッキ 制御システム PLC S7-200 シーメンス ディスプレイ 「10″カラー液晶タッチスクリーン 昆侖通泰 ADモジュール 三菱またはシーメンス 接続端子台 JX--02--01 フェニックス スイッチング電源 SE-350 台湾明緯 リレー オムロン 電源スイッチ Z8030 華榮 防爆計器箱 YX-01 華榮 安全検出システム 大安 圧力トランスミッター AST 米国ローズマウント 遮断弁 JF-01-01 自製 圧力計 Y100BFZ 上海儀川 空気用逆止弁 KA-15（SMC指定） 新洋機電 空気減圧弁 QTY-8（SMC指定） 楽青順源 油配管 ステンレス304 自配 クリアランスシリンダー形式 水冷式 供給範囲 クリアランスシリンダー、制御盤システム、及びクリアランスシリンダーから制御盤までのケーブルを供給するが、制御盤から制御室までのケーブル及び動力ケーブルは供給しない。 サービス範囲：現場での余剰シリンダーの設置や電気計器の配線は対応いたしません。現場での設置指導、調整、およびトレーニングを担当いたします。 注：上記のすべての設定は、出荷時の標準仕様に準じます。 6 システムの利点 ASSV1.0制御システムを導入して使用する利点は、主に以下の点に表れます。6.1 システムの操作性
コンプレッサーにASSV1.0制御システムを搭載することで、液圧アクチュエータを用いた液圧手動操作、現場自動制御、およびDCS制御により、コンプレッサーの負荷を60％～100％の範囲で自動調整することが可能となる。ガス流量の調整は、単にアクチュエータの一次シリンダーのクリアランス位置を変更するだけで済み、システムが自動的に後段の圧力値を追跡・調整する。使用することで、圧縮機の制御をより合理的にし、圧縮機のスムーズな負荷投入、衝撃のない切り替え、および停止を実現できます。6.2 システムの安全性 ASSV1.0制御システムは、比較的一般的な電液制御およびアクチュエータを採用しており、位置ロック制御機能を備えているため、負荷が変動することがない。制御システムには手動調整機能も備わっており、計器制御部に不具合が生じた場合には、手動切替バルブを用いて隙間の大きさを調整し、圧縮機の安定した運転を確保することができます。作動機器にはブリードオフポートが設けられており、ガス漏れが液圧油システムに入り込まないように、またオイル漏れがコンプレッサーのシリンダーに入り込まないようになっている。漏れが設定値を超えると警報または高警報が発せられ、高警報に達すると制御システムの油ポンプが停止し、余裕を最大限に開くことで圧縮機が停止しないようにします。6.3 システムの信頼性 ASSV1.0制御システムの主要な部品は、すべて海外の有名メーカーのブランド製であり、優れた厳格な設計と製造により、この製品は非常に高い信頼性を誇っています。2008年の導入以来、使用されてきた機器は現在も正常に稼働しており、省エネ効果は即座に現れています。価格が安く、安全で信頼性が高く、設置が簡単でメンテナンスも少ないといった利点から、徐々に輸入機器に取って代わっている。6.4システムの省エネ型圧縮機の主な仕様：
軸動力（Kw)：1600（モーターは1800）
各段階での吸気圧力（MPa）：2.4/5.16/10.13
各段階での吸気圧力（MPa）：5.16/10.13/18.7
各段階での吸気温度（℃）：40/40/40
各段階での排気温度（℃）：118/110/103
運転時のパラメータ：流量（Nm3/h）：11000
各段階での吸気圧力（MPa）：2.2/4.625/8.8
各段階での吸気圧力（MPa）：4.6/8.7/15.6
実際の需要に応じて算出される圧縮空気量は、設計上の量の約69％程度です。現在のバイパス調整方式では、圧縮に必要なエネルギーの約31％が無駄になっており、さらに、高圧・高温の状態の圧縮空気を冷却するために大量の冷却水も無駄に消費されています。現在、最も省エネ効果に優れたクリアランス無段階調整式ASSV1.0の空気量無段階調整システムを採用すれば、大幅な電力消費と水の使用量を削減でき、かなりの経済的メリットが得られる。概算によると、実際の出力流量の31％として計算した場合、軸動力を約496kW削減できる。年間運転時間が8000時間とすると、年間で約396.8万kWhの電力を節約でき、電気料金が1kWhあたり0.70元であることを考慮すると、年間で約277.76万元の電気代を節約できることになる。ASSV1.0を搭載した場合の、さまざまな負荷条件下での省エネ効果を以下の表に示します。
圧縮機負荷（％）：100、90、80、70、71、60
軸出力（KW）：1600、1440、1280、1120、1104、960
軸出力の削減量（KW）：0、160、320、480、496、640
節約される電気代（万円）：0、89.6、179.2、268.8、277.76、358.4
この圧縮機の実際の運転状況を考慮し、軸出力を31％削減したと仮定すると、年間で約277.76万円の電気代が節約でき、装置の投資コストは短期間で回収可能です。引き続き、調整可能な余剰容積は60％として設計し、各段階のシリンダー駆動機構の容積もこれに基づいて設計計算を行います。上記は理論計算の結果であり、この機械に余裕調整システムを搭載した場合、現場の圧縮機の生産量、圧力変動、ガスバルブの漏れ、モーターの動力損失など、さまざまな要因を考慮して、軸出力の69％を予算目標とすると、年間で少なくとも277.76万元以上の電気代を節約できる見込みです。圧縮機の設計が比較的保守的であり、非線形で大きな圧縮比の条件下での運転を考慮すると、当社のクリアランス調整範囲は60～100％となります。現在稼働中の各工場における各種多段圧縮機のクリアランス調整の使用状況を踏まえ、貴社の圧縮機の型番に応じて3段階・3つのクリアランスシリンダーを用いた設計を行い、最適な設計構成をご提案いたします。 7 市場での利用状況
ASSV1.0制御システムは2008年の導入以来、中国石化、中国石油、中国海油、および地方の石油精製企業など、多くの石油化学業界の圧縮機に当社のクリアランス調整システムが搭載されてきました。主なユーザーとしては、中国石化荊門支社、中国石化湛江東興石化、中国石油錦西支社、中国石化天津支社、中国石化中原油田支社、齊魯石化、山東匯豊石化、山東昌邑石化、山東京博化工などの各メーカーの多数のプラントで利用されており、省エネ効果は非常に顕著です。電力消費量の多い企業において、当社のASSV1.0制御システムという高効率かつ省エネな製品を採用すれば、ある程度**企業自身の不必要な電気代の支出を削減するだけでなく、**省エネ・排出削減にも適切な貢献を果たすことができるのです。最後に、山東海化工有限公司の経営陣および専門家の皆様が当社を視察し、ご指導いただき、また当社のASSV1.0型ガス流量無段階調節制御システムを採用していただき、心より歓迎いたします！ ご検討いただき、ありがとうございます！貴重なご意見をどうぞお寄せください！