N2 압축기의 전력 소비량을 추정하는 방법

질소 압축기의 동력은 열역학을 이용하여 추정할 수 있지만, 유량 기준과 효율 가정이 명확할 때만 그 결과가 의미가 있습니다. 일반적인 1차 통과 계산에서는 질소를 이상 기체로 간주하고 입구 절대 압력, 실제 입구 체적 유량, 비열비 및 압력비를 이용하여 등엔트로피 압축 일을 추정합니다. 한 가지 형태는 W = [k/(k-1)] × P1 × Q1 × [(P2/P1)^((k-1)/k) – 1] / eta이며, SI 단위를 사용합니다. 여기서 eta는 선택한 추정 수준에 대한 전체 압축 효율입니다. 이 공식은 높은 압력비가 일을 증가시키는 이유와 다단 압축에서 중간단 냉각이 일을 줄일 수 있는 이유를 보여줍니다. 하지만 이 공식은 압축기 공급업체의 성능 예측을 대체할 수는 없습니다. 실제 동력은 체적 효율, 기계적 손실, 밸브 손실, 냉각, 누출, 모터 효율 및 제어 모드에 따라 달라집니다. 이 공식을 사용하여 대안을 검토하고 민감도 테스트를 수행하십시오. 모터 선택 및 계약 보증에는 공급업체 데이터를 활용하십시오.

전력 계산 변수

등엔트로피 에너지

실제 기계 손실을 고려하기 전, 가역 단열 압축에 필요한 동력에 대한 열역학적 추정치.

비열비

해당 조건에서 기체의 비율 k = cp/cv를 사용하십시오. 최종 설계에는 적절한 질소 물성치 데이터를 활용하십시오.

입구 압력

열역학적 동력 관계식에 사용되는 절대 압축기 흡입 압력.

입구 체적 유량

명시된 흡입 압력 및 온도에서 단위 시간당 압축기로 유입되는 실제 가스량.

압력비

절대 토출 압력을 절대 흡입 압력으로 나눈 값.

전반적인 효율성

이상 기체 동력을 현실적인 압축기 성능 추정치로 변환하는 데 사용되는 명확하게 정의된 효율 계수.

1. 유량을 실제 유입 상태로 변환합니다.

만약 설비에서 정규화된 유량을 제공하는 경우, 입구 조건에서의 Q1 값을 예상하는 방정식을 사용하기 전에 실제 흡입량으로 변환해야 합니다. 또는 질량에 대해 공식화된 열역학적 관계식을 사용하여 질량 유량으로부터 계산할 수도 있습니다. 수 bar의 흡입 압력에서 Nm3/h 값을 실제 m3/h 값인 것처럼 직접 입력하지 마십시오. 흡입 온도는 밀도와 계산에 사용되는 기체 물성에 영향을 미치므로 기록해야 합니다. 부스터의 경우, 양압 흡입은 대기압 흡입 방식과 비교하여 실제 흡입량과 압력비 모두에 상당한 변화를 줄 수 있습니다.

2. 절대 압력과 일관된 단위를 사용하십시오.

P1과 P2는 절대값이어야 합니다. SI 계산에서 기본 압력-유량 항은 파스칼 단위의 압력에 초당 세제곱미터 단위의 체적 유량을 곱하여 와트(W)를 구하는 것입니다. 유량이 m³/h 단위로 시작하는 경우 시간을 초로 변환해야 합니다. 공식 옆에 단위 표기를 하여 바(bar)와 파스칼(pascal) 또는 시간과 초 사이의 변환 오류가 스프레드시트 내에 숨겨지지 않도록 하십시오. 결과가 비현실적으로 작거나 크다면 효율 가정을 변경하기 전에 단위를 확인하십시오. 단위 표기의 정확성은 전력 추정치의 품질을 가장 빠르게 검증하는 방법입니다.

3. 효율성은 명시적으로 언급되어야 하는 전제 조건입니다.

효율이라는 용어는 참고 문헌에 따라 등엔트로피 효율, 폴리트로픽 효율, 기계적 효율 또는 이 둘을 합친 추정치 등 다양한 의미로 사용될 수 있습니다. 따라서 어떤 용어를 사용하고 있는지 정확하게 명시해야 합니다. 관련 없는 압축기의 유리한 효율 값을 가져와서 그 결과로 얻어지는 출력을 보장된 것처럼 제시해서는 안 됩니다. 프로젝트 초기 검토 단계에서는 보수적인 가정과 낙관적인 가정을 사용하여 범위를 계산하십시오. 공급업체의 제안서가 도착하면, 가정한 값을 공급업체가 제시한 실제 기계의 축 출력 및 모터 출력으로 대체하십시오. 원래 계산 결과는 독립적인 타당성 검증 자료로 유용하게 활용될 수 있습니다.

현장 상황을 확인한 후, 현장의 다음 사항을 검토하십시오. 질소 압축기 동력 계산 요구 사항에 맞는 현실적인 압축기 제품군을 찾기 위해 리소스를 조정합니다. 여기서 교차 검증은 n2 압축기의 예상 전력 소비량과 관련이 있습니다.

4. 다단계 압축은 계산 방식을 변경합니다.

다단식 시스템의 경우, 전체 비율에 걸쳐 단일 단계 방정식을 적용하는 대신 각 단계의 입구 압력과 온도를 사용하여 단계별로 일량을 계산해야 합니다. 중간 냉각은 다음 단계로 들어가는 온도를 낮추어 총 일량을 줄일 수 있습니다. 냉각기 및 분리기를 통과하는 압력 강하는 다음 단계에서 손실된 압력을 회복해야 하므로 일량을 증가시킵니다. 이상적인 동일 비율, 완벽한 중간 냉각 조건에서의 계산은 유용한 하한 비교 기준이 될 수 있지만, 실제 시스템은 비이상적인 압력 분배와 유한한 냉각기 접근 온도를 가지고 있습니다. 상업적으로 중요한 출력이라면 각 단계의 조건을 문의해야 합니다.

5. 모터 입력은 가스 압축 동력과 동일하지 않습니다.

공정 가스는 모터 단자에서 소모되는 전력의 일부만 공급받습니다. 기계적 마찰, 보조 장치, 모터 손실, 팬, 펌프 및 제어 장치는 현장의 전기 부하를 증가시킵니다. 반대로 제조업체는 축 동력을 제시할 수 있지만 전기 엔지니어는 모터 입력 또는 정격 부하 전류가 필요할 수 있습니다. 입찰서의 모든 수치에 대한 범위를 명확히 해야 합니다. 에너지 비용 추정 시에는 예상 작동 부하에서 측정되었거나 공급업체가 예측한 전기 입력값을 사용하고, 별도로 공급되는 보조 냉각 전력을 포함해야 합니다.

6. 부분 부하 운전이 연간 에너지 소비량의 대부분을 차지할 수 있습니다.

최대 수요에 맞춰 설계된 압축기는 연중 대부분을 부분 부하로 작동할 수 있습니다. 연간 에너지 모델은 가변 속도, 언로드, 재순환, 시동-정지 또는 다중 장치 순차 작동과 같은 기계의 용량 제어 방식을 반영해야 합니다. 재순환 밸브는 공정에 필요하지 않은 가스를 이동시키는 데 상당한 전력을 소비하면서도 압축기의 기계적 안정성을 유지할 수 있습니다. 가변 속도 압축기는 처리량을 감소시킬 수 있지만, 이는 승인된 속도 범위 내에서만 가능합니다. 간단한 부하-지속 시간 프로파일을 구축하고 각 상태에서의 예상 입력 전력에 연간 작동 시간을 곱하십시오. 이는 최대 부하 시의 kW만 비교하는 것보다 더 유용합니다.

전력 추정 감사

프로젝트 검증 워크시트

"공정 유량을 실제 유입량으로 변환하거나 질량 유량 공식을 사용하십시오."라는 질문에 대한 답변, 대응 및 결과 확인을 문서화하여 점검 과정을 완료하십시오. "열역학적 근거 정의"부터 시작하여 등엔트로피 동력의 예상 동작을 파악하고, 동일한 결론을 독립적으로 확인할 수 있는 유입 압력 관련 두 번째 관측값을 선택하십시오. 보호 장치를 우회하거나 승인된 작동 범위를 초과하지 않고 점검을 수행하십시오. 두 신호가 일치하지 않으면 계측기 정확도, 밸브 상태, 압력 손실, 오염, 누출 또는 제어 로직을 조사한 후 어떤 구성 요소에 대한 수리가 필요한지 결정하십시오. 가동 중단이나 교체 비용이 많이 드는 경우 독립적인 확인은 매우 중요합니다.

관련 장비 벤치마크는 해당 사이트를 참조하십시오. 질소 가스 압축기 이 섹션에서 작동 가정을 확인하는 동안 옵션을 검토합니다. 여기서의 교차 검증은 n2 압축기의 예상 전력 소비량과 관련이 있습니다.

검토 항목인 "이상적인 동력 계산"을 기록된 승인 단계로 전환하십시오. 비열비가 관찰되는 위치, 해당 시점의 작동 상태, 그리고 유입 유량에 영향을 줄 수 있는 상류 또는 하류 조건을 파악하십시오. 근거를 마련하는 데 사용된 계측기, 도면, 데이터시트 또는 현장 검사를 기록하십시오. 그런 다음 반복 가능한 조건에서 "절대 흡입 및 토출 압력 사용" 작업을 수행하십시오. 결과가 예상과 다를 경우, 불일치가 설명될 때까지 다음 설계 또는 유지보수 결정을 보류하십시오. 이렇게 하면 다른 엔지니어가 기억이나 문서화되지 않은 가정에 의존하지 않고도 검사를 재현할 수 있는 충분한 맥락을 제공할 수 있습니다.

입구 압력을 현장 점검 지점으로 사용하고, "방정식 옆에 비열비와 효율 가정을 기록하십시오."라는 지침에 따라 점검하십시오. 측정 또는 점검 위치, 가스 상태, 압축기 부하, 관련 밸브 위치, 그리고 합격 기준이 명시된 문서를 기록하십시오. 압력비도 동시에 교차 점검하여 국소적인 증상이 전체 시스템 문제로 오인되지 않도록 하십시오. "효율 적용" 개념은 관찰 결과를 바탕으로 합격, 수정 또는 공급업체 검토 요청과 같은 명확한 결정을 내릴 때 비로소 완료됩니다. 수정 후에는 점검을 반복하고 수정 전후 값을 시운전 또는 유지보수 기록과 함께 보관하십시오.

"중간 냉각 고려" 항목을 검증하려면 입구 체적 유량과 전체 효율을 함께 해석할 수 있는 제어된 조건을 하나 만드십시오. 시스템을 안정화하고 관련 압력, 온도, 유량 또는 기계 상태를 기록하며, 지정된 위치에서 교정된 계측기를 사용하거나 직접 검사하십시오. "중간 냉각이 중요한 경우 단계별로 계산"을 수행하고 예상 응답과 관찰된 응답을 모두 기록하십시오. 모델별 제한값이 필요한 경우 일반적인 값을 입력하는 대신 선택한 압축기, 용기, 배관, 발전기 또는 공정 문서에서 해당 값을 얻으십시오. 기록에는 최종 결정이 기술적으로 타당한 이유가 명시되어야 합니다.

작업 지시서를 마감하기 전에 "가스 동력, 축 동력, 모터 입력 및 보조 동력을 구분"하는 내용이 증거와 연관되도록 하십시오. 압력비의 경우 기준점과 단위 또는 물리적 상태를 기록하고, 등엔트로피 동력의 경우 시스템이 일관되게 작동하는지 확인하는 비교점을 기록하십시오. 두 관찰 결과를 "축 동력과 전기 동력 분리" 및 실제 부하 또는 작동 모드와 연관시키십시오. 위치와 상태 정보가 없는 값은 나중에 재사용하기 어렵습니다. 점검 결과 불일치가 발견되면, 불일치를 유발한 제한 사항, 제어 상태, 구성 요소 상태 또는 설계 가정을 수정하고 동일한 관찰을 반복하여 수리가 추정이 아닌 입증되도록 하십시오.

"벤더 데이터와의 유효성 검증"을 소규모 시운전 실험으로 간주하십시오. 초기 상태를 정의하고, 전반적인 효율을 관찰하고, 승인된 테스트에 필요한 변수만 변경한 다음, 비열비의 변화를 살펴보십시오. "예상 부하-지속 시간 프로파일을 기반으로 연간 에너지 추정" 작업은 초기 상태, 개입, 최종 상태, 그리고 경보 또는 제어 응답을 기록해야 합니다. 이는 여러 구성 요소가 동일한 증상을 유발할 수 있는 경우에 유용합니다. 한 번에 하나의 요소만 변경하고 압축기를 승인된 범위 내에 유지함으로써, 팀은 원인과 우연을 구분하고 원인이 아닌 하드웨어 교체를 방지할 수 있습니다.

사이트의 기능을 이용하세요 공기 분리용 질소 압축기 이 요구사항을 압축기 사양으로 변환할 때 두 번째 확인 절차로 리소스를 활용합니다. 여기서의 교차 검증은 n2 압축기의 예상 전력 소비량과 관련이 있습니다.

안전 및 검증 경계

출력 계산을 근거로 승인된 압축기 설계의 모터, 전기 보호 장치 또는 기계적 정격을 절대 무시해서는 안 됩니다. 모터 시동기, 케이블 및 보호 장치는 공급업체의 전기 데이터와 해당 전기 표준을 참조하여 선택해야 합니다. 높은 출력은 상당한 열 방출을 의미하므로, 모든 전기 입력이 배출 가스를 통해 방출된다고 가정하기보다는 냉각 시스템과 실내 환기 시스템을 확인해야 합니다.

전력 계산 워크플로

1. 공정 유량을 실제 유입량으로 변환하거나 질량 유량 공식을 사용하십시오.
2. 절대 흡입 및 토출 압력을 사용하십시오.
3. 방정식 옆에 비열비와 효율 가정을 적으십시오.
4. 중간 냉각이 중요한 경우, 각 단계를 별도로 계산하십시오.
5. 가스 동력, 축 동력, 모터 입력 및 보조 동력을 구분하십시오.
6. 예상 부하-지속 시간 프로파일을 이용하여 연간 에너지 소비량을 추정합니다.

검정력 추정 질문

전력 추정 규칙

질소 압축기의 동력을 명확한 열역학적 기준(실제 유입 가스 조건, 절대 압력비, 질소 특성 및 명시된 효율)에 따라 추정합니다. 그런 다음 이상 기체 동력과 축, 모터 및 보조 장치 소비량을 구분합니다. 추정치는 스크리닝 및 타당성 검토에 사용하고, 최종 전기 설계는 공급업체의 실제 성능을 기준으로 합니다.