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現在、圧縮機は、多くの産業に普及しており、医学、薬学、自動車の保守サービス、気圧工具の圧縮空気の供給源として使用されます。圧縮気体の需要増加は、構造、動作原理や性能が異なる圧縮機の多くの種類を生じました。圧縮機は、通常、附帯設備と呼ばれ、製造過程に直接関与しないが生産ラインと様々な技術システムの一部の機能のために不可欠な一部となっています。
圧縮機は、多くの場合に製造ラインと統合せず、圧縮空気の供給だけが必要になるため、合理的な解決方法として、圧縮機とその付属品を組み合わせた単一のユニットが購入され、インストールされ、接続されることが考えられます。これにより、機器の設計と維持を簡素化することができます。圧縮気体製造用の圧縮機および他の附帯設備と共通のベースに取り付けられたエンジン、トランスミッションなどを含まれる機器組み合わせは、コンプレッサーステーションと呼ばれます。
コンプレッサーステーションは、圧縮気体の移動源を有する必要があったため開発されました。例えば、明らかに圧縮空気で供給することが不便である携帯気圧工具、または、石油やガスなどの資源を抽出するためにリモートアやクセス不能地域に配備される一時的な装置など、を供給するためです。この場合の移動性は、現場での複雑なインストールを必要とせずに輸送できるコンプレッサーを意味し、例えば、移動のためにステーション自体に車輪を取り付けることもあります。
構造
コンプレッサーステーションは、様々な個々の要素の組み合わせがあるため、非常に多くの種類があります。これらの要素の組み合わせは、場合により大きく異なりますが、主な部分は下記の通りです。
ステーションは、その主要な圧縮機なしで明らかに機能せず、駆動からの機械的エネルギーに接続しないと稼働できません。レシーバーは、圧縮気体用中間タンクとして機能し、出力流れの脈動を平滑化します。特定の場合には、レシーバーが必要なくなり、ステーションの一部として含まれません。ベースは、他の機器を配置するための基盤として機能し、圧縮機と駆動の重量や寸法的に可能であれば、その役割はレシーバーも果たせます。
コンプレッサーステーションの構成要素の数は、要求に応じて変えられます。圧縮気体は非常に汚れている、または汚染度が随時増加する場合には、継続的にまたは必要に応じて稼働する追加のフィルタが設定されたりします。コンプレッサーステーションは、修理やメンテナンスのために停止することができない、つまり長時間に順調に稼働している例もあります。この問題の解決策として、稼働圧縮機の隣に追加のバックアップユニットを配置します。この場合、圧縮機の動作を中断することなく整備サービスを行うことが可能です。作動機器の修理が必要になるとき、それは、共通フローラインから除外され、そしてその代わりにバックアップ圧縮機を接続し、ステーションの容量を変えずに保守作業を行うことができます。共通フローラインからの除外は、周期的な稼働や停止を確実にするために交代で行われます。
基本的な要素のほか、ステーションは様々な補助システムで装備されます。機器の寿命を増加させるためには、潤滑および冷却システム（オイルまたは空気）、圧縮機の前後に取り付けられる気体用の様々なフィルタが使用されます。ステーションは、可変圧力で圧縮された気体流を提供することが要求される場合、その構造には計測自動化システム、並びに管理インターフェイスが追加されます。コンプレッサーステーションは、厳しい気候条件で稼働する別個のユニットになる場合には、内部に最適な条件を維持するために、暖房および換気システムが設置されます。
分類
コンプレッサーステーションは複雑な構造があり、その部分の分類に基づいて非常に多く分類されます。もちろん、基本的なのは圧縮機の種類で、ステーションが下記の通り分類されます。
第1目のグループには、レシプロ圧縮機、ダイヤフラム圧縮機、プレート圧縮機、スクリュー圧縮機などが含まれます。このタイプのコンプレッサーステーションは、内部の圧力が増大する膨張室の容積を減少させることにより、気体を圧縮し出口に高圧力を作ります。第2目のグループは、遠心、軸流およびジェット圧縮機が含まれ、圧力上昇は、部分的に圧力の位置エネルギーに変換される気体流の運動エネルギーを増加させることにより行われます。
分類は、また、圧縮機の主な特徴に応じて行われます。これらの基本的な特徴は、下記の通りです。
圧縮機は、圧力に応じて超高圧縮（100 MPa以上）、高圧縮（10〜100 MPa）、中圧縮（1.2〜10 MPa）と低圧縮（0.15〜1.2 MPa）に分けられます。能力では、小容量（10 m3/分まで）、中容量（10〜100 m3/分）および高容量（100 m3/分以上）に分類されます。
コンプレッサーステーションにおけるの次の重要な要素は、エンジンと圧縮機シャフトにモータ軸からのトルクを伝達する機械的伝達を含む、圧縮機の駆動です。ディーゼル、ガソリン、電気などのエンジンでが区別され、圧縮機との接続の種類によりベルト、チェーン、ギアなどに分類されます。この分類は、使用場所に応じて利用可能なエネルギー源があるため、携帯型の圧縮機のために特に重要です。例えば、電力線から離れた領域では、到達できる液体または気体燃料によって作動するコンプレッサーステーションを用いることがより簡単かつ合理的です。
コンプレッサーステーションの重要な特徴は、それらの携帯性で、そのために下記のタイプに分けられます。
携帯型は、小ローラから自動車用のワゴンに至るまで、非常に異なる移動基盤を用います。最終的な選択は、ステーションが使用される現場や目的の用途によります。自動車のサービスには、圧縮機と必要な要素を移動できる台に設置し、手動で十分に移動できます。空気構築ツールに圧縮空気を供給するために使用される強力かつ大型の圧縮機は、貨物トレーラーおよび自動車フレームに配置することが好ましいです。
コンプレッサーステーションが配置される台の種類に応じ下記のタイプに分類されます。
レシーバーに直接コンプレッサー、エンジンとトランスミッションの配置は、ステーションがコンパクトになり、検査や修理のために部品へのアクセスが容易になるため、非常に普及しています。レシーバーに車輪を取り付ければ、移動することもできます。最大かつ最も複雑な圧縮機は土台の上に搭載されたラック上に配置されます。全体の構造は、内蔵の換気と暖房を備えた単一のモジュールで、車両で移動され、すべての気象や気候条件の中で使用することがあります。
用途分野
コンプレッサーステーションの様々な用途の中で、いくつかの重要な分野が区別されます。そのうちの一つは様々な気圧工具への圧縮空気の供給です。この分野では、道路や建設サービスで使用される携帯ステーションが最も需要が多いです。また、携帯または固定のスプレーガンおよびサンドブラストもあります。
次の大きな分野は、工場や生産ラインでの様々な装置の（空気を含む）圧縮気体の供給です。それは、空気圧プレス、空気圧エンジン、クレーン設備、調整と止めバルブ等です。これらの圧縮空気の消費設備は、主に土台の上に確立された大規模な機器ですので、対応するコンプレッサーステーションが、特定の機器と連動され、固定設置されます。
化学分野では、コンプレッサーステーションが化学合成装置に圧縮気体を供給するために使用されます。そのため、追加の注入される気体に対する化学的および耐食性の要件だけでなく、シールや爆発のレベルの要件の対象となります。同時に、ほぼすべての企業では、機械やパイプラインをパージするために使用される窒素ラインが普及します。窒素の利点は、その不活性、可用性および膜分離または分別蒸留によって空気から得られる可能性です。圧力下の大気または純酸素は、酸化剤として化学合成反応のために使用されます。この用途は、冶金で広く使用され、この分野でコンプレッサーステーションが普及されています。
ガス田開発は、プロセスの運営に追加の要件を課す特徴に関連します。成長、一定、低下生産という３つの主要な段階があります。開発は成長生産、いわゆる掘削し、フィールド開発の段階で始まります。この過程が完了した時に、一定の生産の段階に対応する実行可能性計算によって設定された動作モードに切り替わります。この期間、約2/3のすべてガス埋蔵量が取り上げられます。次は低下生産段階に入り、洪水や収益性のレベル以下のガスリターンが減った井戸の廃止に伴う生産性の低下という特徴があります。このような状況では、さらに埋蔵量の10％まで吸い上げられます。中小ガス田の開発のときに、成長段階と一定段階が完全にないこともあります。
ガス田開発の開始時は、通常、十分な既存の地層圧力があるため、圧縮機を使用することなく、気体を坑口から中間施設およびパイプラインまで輸送します。しかし、全体生産工程を通して、一定の生産の段階でも地層圧力が徐々に低下し、特に減少生産の段階で、圧力がパイプラインに供給するために不十分になるという問題が発生することがあります。この点で、技術的観点からの開発は、圧縮機および圧縮なしの2つの段階に分けられます。名前が示すように、生成されるガスの圧力を増大させるために圧縮機の使用によります。そのようなコンプレッサーステーションは、ブースターコンプレッサーステーション（BCS）と呼ばれます。これらは、下記の用途で使われます。
フィールド開発の圧縮機段階は、全体の生産プロセスの重要な一部です。圧縮機なしの段階では、全ガス埋蔵量の50〜60％が取り上げられ、圧縮機稼働モードで重要な価値を持つ総埋蔵量の追加の20〜30％を抽出することができます。ガスの生産用の機器は、一定の圧力のために設計され、ガス特定高圧でガスパイプラインに供給されなければなりません。地層圧が落ちると、BCSは必要な値に追加の増加によって一定の出力圧力を維持します。これらの要因のため、ブースターステーションがガス生産の最も重要な要素の一つとされます。
BCSは、また、井戸で直接設置されるだけではなく、地下ガス貯蔵施設にインストールすることもあり、その場合にガス貯蔵からガスが抽出され、パイプラインへ必要な圧力の下で供給されます。同じコンプレッサーステーションが、ガスがパイプラインから貯蔵施設に圧送される逆の作業でも使用されます。このBCSは、出口で高圧を作らなければなりません。そうでなければ利用可能な貯蔵容量は、非効率的となります。ハード岩に配置された地下貯蔵タンクは、0.8〜1 MPaの高圧でガスを貯蔵することができます。
構造と動作原理
ブースターステーションは、設計および構成により大幅に異なることがありますが、重要な要素は下記の通りです。
BCSの基本的な要素は、圧縮機自体または流れる気体を圧縮させる圧縮機の組み合わせです。圧縮機は、それに接続されたドライブを介して駆動されます。補助設備は、ステーションが正しく動作するために必要な追加の機器を意味します。例えば、潤滑油循環システム、冷却システム、計測自動化システム機器などです。BCSは、独立したモジュールとして設計される場合、追加の機器は、加熱、照明、換気、などの補助システムを含むことがあります。
分類
ブースターコンプレッサーステーションは、圧縮機が重要な要素である気体を移動させ、圧送させる複雑なユニットです。したがって、BCSの分類は、使用される圧縮機の種類に応じて行われます。
レシプロ圧縮機は容積圧縮機で、シリンダと可動ピストンにより形成される膨張室の容積を減少させることによって稼働します。このような機器の利点は、比較的に簡単な構造、容易なメンテナンスや修理、または非常に取り扱いやすくて安全ということです。レシプロ圧縮機は、気体圧をかなり発生し、そして他の型と比較すれば低い値を有します。しかし、これらの利点から、ピストンの往復運動によるチャンバの作業容積の周期的変化が原因となる、不均一なガスの流れという欠点が生じます。さらに、運転中に騒々しく振動も大きいです。レシプロ圧縮機を搭載したブースターコンプレッサーステーションは、主にその特性を用います。これらは、非常に安価で取り扱いやすいですが、高圧力にガスを圧縮することができます。小寸法のレシプロ圧縮機は、レシーバーでも設置ができ、大規模な機器の場合より安定したプラットフォームが必要なときもあります。
スクリュー圧縮機はまた容積型ですが、膨張室は、圧縮機ハウジング空間が1つまたは1つ以上の噛み合ったスクリュにより切断され形成されます。このような機器は、かなりの圧力を供給し、レシプロ圧縮機の場合、同じ気圧を達成するため多段圧縮方式の仕組みを使用しなければなりません。スクリュー圧縮機に基づいたブースタステーションは、同様の機器に比べてより困難で高価ですが、レシプロ圧縮機のように高い信頼性と操作性を持ち、作動の厳しい基準を守る必要があります。低騒音とコンパクトな寸法は、スクリュー圧縮機が様々な携帯BCSに広く使用されます。ならびに、企業における大きなコンプレッサーステーションおよびガス産業、特にハイテクでそれらが使用されます。スクリュー圧縮機はレシプロステーションのような動脈なしで圧縮ガス流を供給することができるためです。
遠心圧縮機は、部分的に圧力の位置エネルギーに変換され、その運動エネルギーを伝達ことによりガス流の圧力を増加させます。運動エネルギーは回転羽根車から伝達され、運動エネルギーの位置エネルギーに変換することは圧縮機出口のディフューザで行われます。このガス圧縮原理は、動的と呼ばれます。遠心圧縮機は同じ状況の下でレシプロ圧縮機やスクリュー圧縮機などの同様な高圧を発生できないため、多くの場合、必要な圧力を達成するために多段圧縮機にされます。同時に、このタイプのコンプレッサーステーションは容量が大きいため、圧縮空気が大量に必要な現場だけでなくガス生産で普及されています。さらに、遠心圧縮機の稼働中に圧送されるガスが脈動なしに均一に発生されます。
ブースターコンプレッサーステーションの次の重要な分類は、ドライブ型による分類です。これによって、BCSが使用する燃料の種類が異なります。このような機器は、多くの場合、搬送経路からのかなりの距離で遠隔地に配置されるため、燃料の種類を供給する可能性は機器の決定的な特徴になります。ほとんどの場合、駆動の下記のタイプが使用されます。
ガスエンジン駆動の基本は、安価でアクセスしやすいエネルギー源の気体燃料で動作する内燃機関です。このような機器は、信頼性が高く操作しやすいです。アクチュエータは、圧縮空気を用いて起動され、回転数の制御は、シリンダに供給されるガスにより変化されます。
ガスタービン駆動は、燃料と空気が供給される燃焼室で発生する高温ガスの膨張が行われるタービンにより機械エネルギーを生産します。空気が圧縮機に吸引されるため、ガスタービンの始動には個別の電源（スターター）が必要です。圧縮機、燃焼器およびタービンは、ガスタービンユニットの主要構成要素です。外部からの燃料供給に依存しないため、BCSが圧送する同じガスで稼働し、そして過剰エネルギーは、加熱と電気や近くの別の用途に使えるため、このタイプは、広く普及しています。
電力駆動のBCSは電力の必要性にもかかわらず、ガスモーターとガスタービンに比べて多くの利点を有します。まず、第１に電気の使用は圧送される燃料自体を保存するだけでなく、大気中への有害物質の排出を減少させます。第2の利点は、電気モーターの制御および自動化が簡単にでき、必要な作職員を削減しステーションの全体的な管理が簡素化できることです。そして第3の利点は、騒音、振動、ほこりを大幅に減らすことにより、BCSにおける労働条件が改善できることです。
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