공기압축기의 종류
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공기기계로 불리는 기계는 전동기나 내연기관, 증기터어빈 등의 원동기로 피스톤이나 스크류, 로터, 치차 등 여러 형태의 액츄에이터를 구동하여 역학적인 에너지가 공기로 전달되도록 하는 구조를 가진다. 즉, 구동축에 가해지는 축 동력을 공기의 에너지로 변환 하는 기계라고 할 수 있다.
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일반적으로 공기기계는 압력상승의 정도에 따라, 팬, 블로어 그리고 압축기로 분류되며, 다음과 같이 정의되고 있다.
팬(fan) ： 토출압력이 10kPa 미만, 또는 압력비가 1.1 미만
송풍기(blower) ： 토출압력이 10kPa 이상에서 0.1MPa 미만, 또는 압력비가 1.1 이상에서 2.0미만
압축기(compressor) ： 토출압력이 0.1MPa 이상, 또는 압력비가 2.0 이상
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공기압축기에는 다양한 종류가 있다. 이중 산업계에서 주로 사용되고 있는 형식은 왕복 동식, 회전식(스크류), 터보형 공기압축기 등 3가지 형태로 구분된다.
[그림 1] 범용 공기압축기의 종류
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압축부에 해당하는 공기압축기 중 일반적으로 널리 사용되는 압축기 종류는 그림과 같으며 냉각방식에 따라 공랭식과 수냉식이 있다. 압축방법에 따라 크게 용적형(왕복동식, 회전식)과 공기역학형(터보식)으로도 분류 할 수 있다.
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공기압축기 종류별 특징을 다음 표에 비교한다.
<표 1> 공기압축기의 종류별 비교
비교 | 왕복동식 | 회전식 | 터보식 |
압축 원리 | 실린더내에 있는 피스톤의 압축작용 (왕복 용적형) | 밀폐된 케이싱내의 암,수 로타가 맞물려 회전할 때점진적 체적감소를 통한 압축(회전식 용적형) | 임펠라를 고속 회전시켜 공기의 속도를 높이고 디퓨저를 통해 속도에너지를 압력에너지로 전환시킴(원심식) |
압축 단수 | 2단 압축(20단까지 가능) | 2단 압축(8단까지 가능) | 3단 압축 |
공기량 | 일반적으로 120㎥/mim까지 생산할 수있으며,그이상은기계적인 효율, 진동이 문제가 된다. | 60㎥/mim이하인 경우 터보식보다 전력료가 저렴 | 50㎥/mim이상 한계 없이 제작할 수 있다. |
운전 특징 | 높은 압력 변화에 따른유량의 변동이 작으며, 유량의 한계가 있어 공기사용량이 많은 공정에는 부적합 | 압력은 왕복동 압축기보다 작으나, 공기 유량이 크다. | 유량을 압력변동 없이 조절할수 있으며, 다른 종류의 압축기 보다 전력당 많은 유량을 생산할 수 있다. |
용량 제어 | 현장 공기량의 소요에 따라 100,75,50,25,0%의 5단계부하조절이 가능 | Modulration방법으로 0～100%까지 무 단계적으로 흡입공기량을 조절할 수 있음. | Surging 영역이 있으므로 100～70%정도 구간의 부하운전이 가능하고 50%용량 요구시는 여분의 압축공기를 방출 |
제어 방법 | 언로더 피스톤밸브를 조작 흡입밸브를 개방상태로 하여 운전 | 흡입밸브가 없으므로 언로더 역할을 하는 드로틀 밸브로 흡입구의 압력이 일정하게 유지되도록 비례적으로 교축하여 제어 (정압제어 불가능) | 인렛 가이드 베인을 공기 사용량에 따라 연속적으로 흡입 용량을 조절 (정압제어) |
Surging | 없음 | 없음 | 70%부하운전점이 하한선 이므로 그 이하 운전시 대책 필요 |
효율 | 전부하 : 높음부분부하 : 높음 | 전부하 : 높음부분부하 : 높음 | 전부하 : 아주 높음부분부하 : 아주 높음 |
비고 | 인버터 장착된 압축기가 있음 |