JP5878973B2 - Air compressor monitoring system - Google Patents
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Description
本発明は、空気圧縮機の監視システムに係り、特に、産業設備用の空気圧縮機の消費電力を評価して、省エネルギー効果を把握し、かつ、経年劣化などの空気圧縮機設備における異常を発見するのに好適な空気圧縮機の監視システムに関する。 The present invention relates to an air compressor monitoring system, and in particular, evaluates the power consumption of an air compressor for industrial equipment, grasps the energy saving effect, and discovers abnormalities in the air compressor equipment such as aged deterioration. The present invention relates to a monitoring system for an air compressor suitable for the purpose.
空気圧縮機は、空気を圧縮する流体機械であり、工場設備においては、工作機械やプレス機などの様々な機器のエア源として用いられる。そして、大規模工場においては、空気圧縮機室に複数の空気圧縮機を設け、そこからプラントの空気配管を通して、工場内の設置機器に要求された圧力で空気を供給する。 An air compressor is a fluid machine that compresses air, and is used as an air source for various devices such as machine tools and press machines in factory facilities. In a large-scale factory, a plurality of air compressors are provided in an air compressor room, and air is supplied at a pressure required for installation equipment in the factory through the air piping of the plant.
一方、地球環境の保護や資源節約の観点から、産業界の各分野にわたり省エネルギー意識が高まっている。空気圧縮機は、生産設備における必須の機械であり、使用電力量が多いことから、低消費電力の空気圧縮機で設備を稼動することが求められている。 On the other hand, energy conservation awareness is increasing in various fields of industry from the viewpoint of protecting the global environment and saving resources. An air compressor is an essential machine in a production facility, and since the amount of electric power used is large, it is required to operate the facility with an air compressor with low power consumption.
特許文献1には、複数の電気式空気圧縮機の運転データより、消費電力量を演算して、プリンタ等に表示するシステムが開示されている。
上記従来技術では、現在、稼動している空気圧縮機の電力量を把握することはできるが、空気圧縮機をリプレースした場合の効果を把握したり、空気圧縮機を省エネルギーで運転することを支援することについては考慮されていない。 With the above-mentioned conventional technology, it is possible to grasp the amount of power of the air compressor that is currently in operation, but it is possible to grasp the effect of replacing the air compressor or to operate the air compressor with energy saving. It is not considered to do.
また、設備の経年劣化などを警告し、最適な環境で空気圧縮機を運転させることにより、省エネルギーにつなげることについても考慮されていない。 In addition, there is no consideration for energy saving by warning the facilities over time and operating the air compressor in an optimal environment.
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、空気圧縮機において、従来の空気圧縮機と新設した空気圧縮機の消費電力量の比較を、顧客が容易におこなうことができ、経済的な利点を把握できやすくし、かつ、設備の経年劣化などを警告し、最適な環境で空気圧縮機を運転させることのできる空気圧縮機の監視システムを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to make it easy for customers to compare the power consumption of a conventional air compressor and a newly installed air compressor in an air compressor. Therefore, it is possible to provide an air compressor monitoring system that makes it easy to grasp economic advantages, warns of aging deterioration of facilities, and allows the air compressor to operate in an optimum environment.
本発明の空気圧縮機の監視システムは、空気圧縮機の空気圧縮機吐出圧力と、末端機器に供給される空気の末端圧力と、空気圧縮機の消費電力を計測して、空気圧縮機の稼動状況を評価する空気圧縮機の監視システムであり、空気圧縮機の空気圧縮機吐出圧力と、末端圧力とを計測する圧力計測装置と、空気圧縮機の消費電力を計測する電力計測装置と、圧力計測装置により測定された圧力データと、前記電力計測装置により測定された電力データを受信する監視コンピュータシステムとを有している。 The air compressor monitoring system of the present invention measures the operation of the air compressor by measuring the air compressor discharge pressure of the air compressor, the terminal pressure of the air supplied to the end equipment, and the power consumption of the air compressor. An air compressor monitoring system that evaluates the situation, a pressure measuring device that measures the air compressor discharge pressure and the terminal pressure, a power measuring device that measures the power consumption of the air compressor, and a pressure Pressure data measured by the measuring device, and a monitoring computer system that receives the power data measured by the power measuring device.
監視コンピュータシステムは、時間の変化につれての旧空気圧縮機の消費電力量の変化と、時間の変化につれての新空気圧縮機の消費電力量の変化とを対比する形式で、グラフとして、表示装置に表示したり、末端圧力を同一に保って運転したときの第一の空気圧縮機の積算消費電力量と、第二の空気圧縮機の積算消費電力量をグラフとして、表示装置に表示する。 The monitoring computer system compares the change in the power consumption of the old air compressor over time with the change in the power consumption of the new air compressor over time. The accumulated power consumption amount of the first air compressor and the accumulated power consumption amount of the second air compressor when the operation is performed with the terminal pressure kept the same are displayed on the display device as graphs.
これにより、顧客に新型の空気圧縮機のリプレースを促したり、リプレース後の省エネルギー効果を把握しやすくなる。 This facilitates the customer to replace the new air compressor and grasps the energy saving effect after the replacement.
また、監視コンピュータシステムが、一定の閾値を保持しておき、末端圧力を保つための空気圧縮機吐出圧力が、一定の閾値を超えたときには、表示装置に警告画面を表示する。 In addition, the monitoring computer system maintains a certain threshold value, and displays a warning screen on the display device when the air compressor discharge pressure for maintaining the end pressure exceeds the certain threshold value.
これにより、設備の管理者は、配管からの空気漏れなどの経年劣化による設備の不具合を把握することができる。 Thereby, the manager of facilities can grasp the malfunction of facilities by aged deterioration, such as an air leak from piping.
本発明によれば、空気圧縮機において、従来の空気圧縮機と新設した空気圧縮機の消費電力量の比較を、顧客が容易におこなうことができ、経済的な利点を把握できやすくし、かつ、設備の経年劣化などを警告し、最適な環境で空気圧縮機を運転させることのできる空気圧縮機の監視システムを提供することができる。 According to the present invention, in the air compressor, the customer can easily compare the power consumption of the conventional air compressor and the newly installed air compressor, and can easily grasp the economic advantages, and It is possible to provide a monitoring system for an air compressor that can warn of deterioration of facilities over time and operate the air compressor in an optimum environment.
以下、本発明に係る一実施形態を、図1ないし図8を用いて説明する。
先ず、図6ないし図8を用いて一般的な空気圧縮機の設備の構成について説明する。
図6は、本発明の一実施形態に係る空気圧縮機の監視システムの構成図である。
図7は、圧縮機吐出圧力と末端圧力の時刻における変化を示したグラフを示す図である。
図8は、空気圧縮機の吐出圧力と消費電力の関係を示す図である。Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the configuration of a general air compressor facility will be described with reference to FIGS.
FIG. 6 is a configuration diagram of an air compressor monitoring system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing changes in compressor discharge pressure and end pressure at time.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the discharge pressure of the air compressor and the power consumption.
空気圧縮機の設備は、用途や工場の規模により様々であるが、本実施形態では、圧縮室500を有し、工場600内に一つのプラント空気配管を分岐させて、末端の機器にエアを供給する場合について説明する。
The equipment of the air compressor varies depending on the application and the scale of the factory . In this embodiment, the air compressor has a
圧縮室500は、複数の空気圧縮機501、502、…が設置されており、空気圧縮機が供給されるエアは、一本の空気配管(メインライン)520でまとめられ、空気槽510とドライヤ、フィルタ530を介して、工場のプラント空気配管側に送られる。
In the
空気槽510は、空気を貯蔵するバッファであり、ここで、圧力計(図示しない)により、圧縮機吐出圧力Poが常時測定されている。The
ドライヤ、フィルタ530は、工場側に送る前に、空気を乾燥させ、清浄するフィルタである。
The dryer /
複数の空気圧縮機501、502、…は、圧縮機吐出圧力Poの変化に追随させて、最適な台数、空気圧の空気をおくるように台数制御と可変制御がなされている。A plurality of air compressor 501 and 502, ... are allowed to follow the change of the compressor discharge pressure P o, the optimum number, the number control and variable control to send the air pressure of the air have been made.
工場内では、それぞれの系統に分岐して、プラント空気配管により末端機器にエアが供給される。末端機器に供給するエアの圧力である末端圧力P1,P2,…,Pnが、それぞれの系統の空気層611または配管で測定される。
末端機器は、例えば、低圧で動作する機器では、エアブロー、空気輸送機、高圧では、レーザ加工機、工作機、プレス機などがある。
In the factory, branches into each strain, the air is supplied to the terminal equipment by the plant air piping. Terminal pressures P1, P2,..., Pn, which are the pressures of air supplied to the terminal equipment, are measured in the
Examples of the terminal equipment include an air blower and an air transport machine for equipment operating at a low pressure, and a laser processing machine, a machine tool, and a press machine for high pressure.
なお、図示していないが、圧力の高い機器が設置された系統には、空気増圧機が設置されることもある。 Although not shown, an air pressure booster may be installed in a system in which high pressure equipment is installed.
生産時の工場内の圧縮機吐出圧力Poと末端圧力P1は、図7に示されるように、時々刻々と変化する。圧縮機吐出圧力Poと末端圧力P1の差分が、圧力損であり、時刻t1において、ΔP1である。 The compressor discharge pressure Po and the terminal pressure P1 in the factory at the time of production change from moment to moment as shown in FIG. The difference between the compressor discharge pressure Po and the terminal pressure P1 is the pressure loss, and is ΔP1 at time t1.
そして、この圧力損分×時間量が、圧縮機でのエネルギー損失分と等価になる。省エネルギーの観点としては、圧力損を減らし、圧縮機吐出圧力Poを末端圧力P1に接近するようにすることが好ましいが、あまりに近づけすぎると末端機器に所望の圧力が供給されなくなるので適正な差分を見出すことが必要である。 The pressure loss × time amount is equivalent to the energy loss in the compressor. From the viewpoint of energy saving, it is preferable to reduce the pressure loss and bring the compressor discharge pressure Po closer to the end pressure P1 , but if it is too close, the desired pressure will not be supplied to the end device, so an appropriate difference is obtained. It is necessary to find out.
ここで、空気圧縮機の吐出圧力と消費電力量の関係は、図8に示されるようになり、吐出圧力が高いほど、消費電力量は多くなる。 Here, the relationship between the discharge pressure of the air compressor and the power consumption is as shown in FIG. 8, and the power consumption increases as the discharge pressure increases.
なお、従来では、空気圧縮機の制御のために、圧縮機吐出圧力を計測することがあるが、ターゲットとなる末端圧力が計測されている場合に、末端圧力と圧縮機吐出圧力の時々刻々の変化を比較して、表示するものは存在しなかった。 Conventionally, the compressor discharge pressure is sometimes measured for the control of the air compressor. However, when the target end pressure is measured, the end pressure and the compressor discharge pressure are changed every moment. There was nothing to display comparing the changes.
次に、図1を用いて本発明の一実施形態に係る空気圧縮機の監視システムの構成について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る空気圧縮機の監視システムの構成を示す図である。Next, the configuration of an air compressor monitoring system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an air compressor monitoring system according to an embodiment of the present invention.
本実施形態の空気圧縮機の設備は、複数の空気圧縮機101、102…の各々の配管をまとめた空気配管160から、末端機器201、202…に、プラント空気配管170を介してエアを供給する。空気配管160には、空気槽130が接続され、プラント空気配管170から分岐した各々の空気配管には、末端機器用として空気槽131、132、…が配置されている。
Equipment of the air compressor of the present embodiment, supplied from the
複数の空気圧縮機101、102…は、必要な空気圧縮機吐出圧力を生成するために、台数や、出力する空気圧の空気をおくるように群制御装置150に制御されている。
The plurality of
一方、空気槽130での空気圧縮機吐出圧力と、空気槽131、132、…(または、末端における配管)での末端圧力は、常時、圧力計測装置140により収集されている。そして、測定された圧力データは、転送ユニット141を介して、データ収集装置300に送られる。
On the other hand, the air compressor discharge pressure in the
複数の空気圧縮機101、102…には、交流電源110により電力が供給されるが、電源線上で電流、電圧などの電力データが、常時、電力計測装置120により、計測されている。そして、測定された電力データは、転送ユニット121を介して、データ収集装置300に送られる。
Power is supplied to the plurality of
データ収集装置300は、専用のハードウェア装置でもよいし、汎用のコンピュータに必要なソフトウェアを実装し、データ収集と管理の機能を持たせるようにしてもよい。
The
そして、データ収集装置300で収集された電力データと、圧力データは、LANやインターネットを介して、監視コンピュータシステム400に送られる。
The power data and pressure data collected by the
監視コンピュータシステム400は、表示装置401、本体制御装置410、HDD(Hard Disk Drive)420、キーボード431、マウス432からなる。
The
本体制御装置410は、CPU(Central Processing Unit)412、ネットワークIF411、主記憶415、グラフィックIF413、入出力IF414、補助記憶装置IF416が、バスにより結合された形態になっている。
The main
CPU412は、本体制御装置410の各部を制御し、主記憶装置415に圧縮機監視プログラム423をロードして実行する。
The
主記憶415は、通常、RAMなどの揮発メモリで構成され、CPU412が実行するプログラム、参照するデータが記憶される。
The
グラフィックIF413は、LCD(Liquid Crystal Display)などの表示装置401を接続するためのインタフェースである。
The graphic IF 413 is an interface for connecting a
ネットワークIF411は、データ収集装置300と接続するためのインタフェースである。データ収集装置300と本体制御装置410のネットワークは、LAN(Local Area Network)でもよいし、インターネットでもよい。
The network IF 411 is an interface for connecting to the
入出力IF414は、入出力装置を接続するためのインタフェースである。図1の例では、キーボード431とポインティングデバイスのマウス432が接続されている。
The input / output IF 414 is an interface for connecting an input / output device. In the example of FIG. 1, a
補助記憶装置IF416は、HDD(Hard Disk Drive)420やDVDドライブ(Digital Versatile Disk)(図示せず)などの補助記憶装置を接続するためのインタフェースである。 The auxiliary storage device IF 416 is an interface for connecting an auxiliary storage device such as an HDD (Hard Disk Drive) 420 or a DVD drive (Digital Versatile Disk) (not shown).
HDD420は、大容量の記憶容量を有しており、本実施形態を実行するための圧縮機監視プログラム423と、データ収集装置300よりネットワークを介して送られてくる圧力データ421と、電力データ422が格納されている。
HDD420 has a storage capacity of the large capacity, the
圧縮機監視プログラム423は、収集した圧力データ421と、電力データ422に基づき、集計・加工をし、それをグラフ化して出力したり、評価するためのプログラムである。
The
次に、図2ないし図5を用いて本発明の一実施形態に係る空気圧縮機の監視システムの空気圧縮機の稼動の評価について説明する。
図2は、時間の変化による消費電力と空気負荷の変化を示すグラフである。
図3は、圧縮機吐出圧力の改良を示したグラフを示す図である。
図4は、時間の変化による空気圧縮機吐出圧力の上昇を示すグラフである。
図5は、時間の変化による積算電力量の変化を示すグラフである。Next, the evaluation of the operation of the air compressor of the air compressor monitoring system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a graph showing changes in power consumption and air load due to changes in time.
FIG. 3 is a graph showing an improvement in compressor discharge pressure.
FIG. 4 is a graph showing an increase in discharge pressure of the air compressor due to a change in time.
FIG. 5 is a graph showing changes in the integrated power amount due to changes in time.
ここで、既設の空気圧縮機(以下、旧空気圧縮機)を、より高性能で省エネルギータイプの空気圧縮機(以下、新空気圧縮機)でリプレースする場合に、評価する場合を考える。 Here, consider a case where an existing air compressor (hereinafter referred to as an old air compressor) is evaluated when it is replaced with a higher performance and energy saving type air compressor (hereinafter referred to as a new air compressor).
上記に述べた空気圧縮機の監視システムにより、電力データを収集し、図2に示されるような結果を得たものとする。ここで、グラフW1が、旧空気圧縮機の消費電力で、グラフW2が、新空気圧縮機の消費電力であり、末端圧力Pは同一に保っているものとする。グラフL1は、分ごとの空気負荷を同じ時間軸上に、とったものである。 It is assumed that the power data is collected by the air compressor monitoring system described above and the result shown in FIG. 2 is obtained. Here, the graph W1 is the power consumption of the old air compressor, the graph W2 is the power consumption of the new air compressor, and the terminal pressure P is kept the same. The graph L1 is obtained by taking the air load every minute on the same time axis.
ここで、空気圧縮機設備において、図3に示したように、末端圧力をPterm、旧空気圧縮機の空気圧縮機吐出圧力をPold、新空気圧縮機の空気圧縮機吐出圧力をPnewとしたときに、旧空気圧縮機の空気圧縮機吐出圧力Poldと新空気圧縮機の空気圧縮機吐出圧力Pnewの差分が圧力損失の減少分であり、この差分が省エネルギーの効果分であることを意味する。Here, in the air compressor facility, as shown in FIG. 3, the end pressure is P term , the air compressor discharge pressure of the old air compressor is P old , and the air compressor discharge pressure of the new air compressor is P new. , The difference between the air compressor discharge pressure P old of the old air compressor and the air compressor discharge pressure P new of the new air compressor is the decrease in pressure loss, and this difference is the energy saving effect. Means that.
このように消費電力の低減量と、旧空気圧縮機の空気圧縮機吐出圧力と新空気圧縮機の空気圧縮機吐出圧力の比較を、表示装置401に表示してやれば、空気圧縮機のリプレースによる効果を視覚的に分かりやすくする効果がある。
Thus, if the reduction amount of power consumption and the comparison between the air compressor discharge pressure of the old air compressor and the air compressor discharge pressure of the new air compressor are displayed on the
これは、図5に示されるように、時間につれての積算電力量を表示装置401に表示してやってもよい。ここで、TW1が旧空気圧縮機の積算消費電力量で、TW2が、新空気圧縮機の積算消費電力量である。ここで、時間軸は、十分大きく、日単位、月単位でとれば、省エネルギーの経済的効果が理解しやすくなる。そして、TW1とTW2の差分が、点線で示された省エネ改善量となる。
As shown in FIG. 5, this may be performed by displaying the integrated power amount over time on the
一般に、空気圧縮機設備は、経年劣化して、エネルギー効率が悪くなる。それは、図6に示したドライヤ、フィルタ530が目詰まりをおこしたり、空気配管の継ぎ手などにより、空気漏れが生じ、損失が大きくなるなどの様々な要因が考えられる。また、経年劣化ではないが、作業員のバルブの操作ミスなどにより、空気漏れがおこる場合が考えられる。 In general, the air compressor equipment deteriorates with age and becomes less energy efficient. This may be due to various factors such as clogging of the dryer and filter 530 shown in FIG. 6 or air leakage due to the coupling of the air piping, resulting in a large loss. Moreover, although it is not aged deterioration, the case where an air leak arises by the operator's valve operation mistake etc. can be considered.
このときには、図4に示されるように、末端圧力を一定に保つために、時間とともに、空気圧縮機吐出圧力が徐々に増加していく。 At this time, as shown in FIG. 4, in order to keep the terminal pressure constant, the air compressor discharge pressure gradually increases with time.
このとき、空気圧縮機吐出圧力を監視コンピュータシステム400で監視しておき、監視コンピュータシステム400で保持する一定の閾値を超えたときに、警告画面を表示装置401に表示するようにすればよい。図4では、保持すべき末端圧力を0.49[MPa]、警告の閾値を0.62[MPa]としている。
At this time, the discharge pressure of the air compressor is monitored by the
管理者は、それにより設備に異常がおこったことを知り、設備の点検などの対策をとることができる。 As a result, the administrator knows that an abnormality has occurred in the equipment, and can take measures such as inspection of the equipment.
101,102…空気圧縮機、110…交流電源、120…電力計測装置、121…転送ユニット、130,131,132…空気槽、140…圧力計測装置、141…転送ユニット、150…群制御装置、160…空気配管、170…プラント空気配管、201,202…末端機器、
300…データ収集装置、400…監視コンピュータシステム、401…表示装置、410…本体制御装置、420…HDD(Hard Disk Drive)、431…キーボード、432…マウス。DESCRIPTION OF SYMBOLS 101,102 ... Air compressor, 110 ... AC power supply, 120 ... Electric power measuring device, 121 ... Transfer unit, 130, 131, 132 ... Air tank, 140 ... Pressure measuring device, 141 ... Transfer unit, 150 ... Group control device, 160 ... air piping, 170 ... plant air piping, 201, 202 ... end equipment,
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記空気圧縮機の空気圧縮機吐出圧力と、末端圧力とを計測する圧力計測装置と、
前記空気圧縮機の消費電力を計測する電力計測装置と、
前記圧力計測装置により測定された圧力データと、前記電力計測装置により測定された電力データを受信する監視コンピュータシステムとを有し、
前記監視コンピュータシステムは、時間の変化につれての旧空気圧縮機の消費電力量の変化と、時間の変化につれての新空気圧縮機の消費電力量の変化とを対比する形式で、グラフとして、表示装置に表示し、末端圧力を同一に保つための前記旧空気圧縮機の空気圧縮機吐出圧力と、前記新空気圧縮機の空気圧縮機吐出圧力をグラフとして、表示装置に表示することを特徴とする空気圧縮機の監視システム。 In an air compressor monitoring system that evaluates the operating status of an air compressor by measuring the air compressor discharge pressure of the air compressor, the end pressure of the air supplied to the end equipment, and the power consumption of the air compressor ,
A pressure measuring device for measuring an air compressor discharge pressure and a terminal pressure of the air compressor;
A power measuring device for measuring power consumption of the air compressor;
Pressure data measured by the pressure measuring device, and a monitoring computer system that receives the power data measured by the power measuring device,
The monitoring computer system compares the change in the power consumption of the old air compressor with the change of time with the change of the power consumption of the new air compressor with the change of time, as a graph, as a display device The air compressor discharge pressure of the old air compressor and the air compressor discharge pressure of the new air compressor for maintaining the same end pressure are displayed as a graph on a display device. Air compressor monitoring system.
末端圧力を一定に保つために前記新旧いずれかの空気圧縮機の空気圧縮機吐出圧力が前記閾値を超えたときに、
表示装置に警告画面を表示することを特徴とする請求項1記載の空気圧縮機の監視システム。 The monitoring computer system maintains a certain threshold value,
When the air compressor discharge pressure of either the old or new air compressor exceeds the threshold value in order to keep the end pressure constant,
2. The air compressor monitoring system according to claim 1, wherein a warning screen is displayed on the display device.
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