공기 압축기의 제어에 대해서 알아보자.

 

 

 

2.1.2 공기 압축기의 제어

공기 압축기를 운전할 때는 적정 압력 범위 내에서 작동하도록 제어하지 않으면 고압으로 되어 공기 압축기에 무리한 부하가 걸리거나 또는 낮은 압력으로 되어 액추에이터의 힘의 저하나 작동 불량의 원인이 되기도 한다. 공기 압축기의 압력을 제어하는 방법에는 크게 무부하 조절방식과 ON-OFF 조절 방식으로 나누어지며 각각의 제어 원리는 다음과 같다.

 

 

 

(1) 무부하 조절

A. 배기 조절

가장 간단한 조절 방법으로, 랭크 내의 압력이 설정된 압력에 도달하면 안전 밸브가 열려서 압축 공기를 대기 중으로 방출시켜 설정 압력으로 조절하는 방법이며, 연속 사용하는 도장용 스프레이 건,공압 구동 공구, 샌드블라스트 등 7kgf/ cm$^2$ 이하의 압력으로 많은 공기량이 사용될 때 사용된다. 그림 2-6의 배기 조절 방식 예에서 압축기와 탱크 사이의체크 밸브는 랭크가 완전히 비는 것을 방지해준다.

 

B. 차단 조절

이 조절 방식은 그림 2-7에 그 일례를 나타낸 것과 같이 압축기의 흡입구를 차단하여 압력을 낮추는 방법으로써, 흡입구를 닫음으로써 공기를 흡입하지 못하게 하여 대기압보다 낮은 진공 범위의 압력에서 계속 운전하게 된다.

이 형태의 조절은 회전 피스톤 압축기와 왕복 피스톤 압축기에 많이 사용된다.

 

C. 그립 암(grip arm) 조절

이 방식은 피스톤 압축기와 같이 흡입, 토출 밸브가 있는 형식에만 이용되는 방식으로, 압력이 상승하면 피스톤이 상승시에도 흡입 밸브가 그립 - 암에 의해 열려 있으므로 공기를 압축할 수 없어, 압축 공기를 생산할 수 없게 하는 조절 방법이다.

 

(2) ON-OFF 제어

이 제어 방식은 압축기의 운전과 정지를 반복시키며 압력을 조절하는 방식으로, 압축기의 구동 모터는 최대 설정 압력에도달되면 압력 스위치에 의해 정지하고, 최소 설정 압력까지 떨어지면 다시 작동되는 원리이다.

공기 압축기를 ON-OFF 제어하려면 기본적으로 압력 스위치와 공기 탱크가

필요하며 스위칭 횟수를 줄이기 위해서는 비교적 대용량의 공기 탱크가 필요하다. 공장 내의 공기 압축기는 대부분이 ON-OFF 제어 방식에 의해 운전되며, 높은 압력을 사용하는 경우나 단속 작업 등에 적당한 조절 방법이다.

 

 

 

2.1.3 공기 압축기의 선정

공기 압축기는 토출 공기량, 사용 압력, 부하 변동 여부 등을 기초로 압축기의 형식, 용량, 제어 방법, 수량 등을 결정한다.

 

 

 

(1) 공기 압력과 토출 공기량에 따른 기종 선정

사용 공기 압력과 토출량은 그 시스템의 종류와 규모 등을 고려하여 설계자가 결정하는 것이며, 그 결과를 참고하여 적용범위 내의 공기 압축기 형식을 결정한다. 공압 액추에이터나, 공압 기기의 작동 압력은 주로 4~6kgf/cm$^2$의 압력이 사용되고, 프레스 기계용이나 계장용으로도 7~8kgf/cm$^2$ 정도이다. 그러나 공기 압축기에서 토출되는 압력이나 유량은 배관과 공압기기 등에서의 압력 강하를 고려하여 20% 정도의 여유를 주어야 한다. 사용하는 공기 압력과 필요 공기량이 결정되면 그림2-8에 나타낸 적용 범위에서 공기 압축기의 형식을 결정한다. 통상적으로 공압 시스템에서의 사용공기 압력의 상한치는 10kgf/cm$^2$ 정도이므로 압축기의 기종은 왕복식이나 회전식 압축기가 적당하다. 압축기를사용할 때 필요 이상의 고압으로 토출시켜 감압한 후 사용하기보다는 적정 토출 압력으로 운전하는 것이 에너지 효율상좋다.

 

 

 

(2) 공기 압축기의 용량

기종이 결정되고 공압 시스템에서 필요로 하는 공기의 소모량이 계산되면, 이에 따른 토출 공기량을 선정하여야 한다.

 

 

 

(3) 공기 압축기의 수량

1. 불시 고장 시의 작업 중지에 따른 손해 방지

2. 부하 변동에 대한 대처

3. 보전 및 사용 효율 면에서 대형기의 집중 관리냐, 소형기 분산 관리냐의 결정 등을 고려한다.

 

 

 

(4) 급유식, 무급유식의 선정

일반적인 압축기는 마찰하는 면에 급유하는 급유식이며, 무급유식은 토출 공기 속에 기름이 함유되지 않은 것으로서 도장, 계장, 식품 공업 등 압축 공기 속에 기름이 있으면 작업에 영향이 있는 분야에서는 무급유식이 사용된다.

무급유식 공기 압축기의 특징은

 

 

 

1. 토출 공기 속에 기름이 함유되어 있지 않으므로 비교적 청정한 압축 공기가 얻어진다.

2. 내부 윤활유가 필요 없다.

3. 드레인에는 수분뿐이므로 자동 배수 밸브가 막히는 경우가 별로 없다.

4. 급유식에 비하여 비싸다.

5. 급유식에 비하여 수명이 짧다.

 

 

 

(5) 공기 탱크의 용량 결정

공기 저장 탱크는 공기 소모량이 많아도 압축 공기의 공급을 안정화하고 공기 소비 시 발생하는 압력 변화를 최소화하며, 정전 때에도 탱크에 저장된 유량에 의해 짧은 시간 동안 운전이 가능하며 공기 압력의 맥동 현상을 없애는 역할을 한다. 또한 탱크의 넓은 표면적에 의해 압축 공기를 냉각시켜 압축 공기 중의 수분을 드레인으로 배출시키므로 그 크기와 용량의 결정은 매우 중요하다. 공기 저장 탱크의 선정 요소로서는 압축기의 공급 체적, 압축기의 압력비, 시간당 스위칭 수 등에 의해 결정된다.