(2) ある工場の送風設備 (送風機定格出力3030kWにおいて、現状では吐き出しダンパの開度制御
によって風量調節を行っている。 これから、この設備に汎用インバータによる速度制御を導入する
ことで、省エネルギー化を図ることを考える。現状の運用では、1日のうち1010時間は定格風量の80%80%で、1414時間は定格風量の50%50%で運転しており、この設備の更新後も同じ運用を行う。
現状の設備では、送風機の定格動作点での効率 (実際値) が 80%80%であり、 電動機 (誘導電動機)の効率は85%85% (動作点によらず一定) である。電動機を三相交流電源に直接接続して定格速度で運転しており、吐き出しダンパ制御によって必要な風量 (80%80%又は50%50%)を得ている。この送風設備の風圧-風量特性、風道の送風抵抗曲線及び送風機効率は、それぞれ以下の式で表される。
h=1.2n2+0.5nq−0.7q2・・・①
r=q2・・・②
η=2.0(qn)−(qn)2・・・③
ここで、hは風圧、nは回転速度、qは風量、r は送風抵抗、ηは送風機効率であり、いずれも送風機定格点での値で正規化した (p.u.で表した)ものである。 図2に、1式及び2式で与えられる送風機の風圧-風量特性、及び送風抵抗曲線を表す。
1)現状の設備における1日の消費電力量について考える。吐き出しダンパを開度制御して定格風量の80%で運転する 10 時間においては、図2中の動作点 6 で運転している。このとき、 h=1.15 [p.u]、η=A×10−1[p.u.]、送風機軸入力p=0.960[p.u.]となる。また、定格風量の50%で運転する 14時間においては、図中の動作点このとき、h=B[p.u]、η=0.75 [p.u.] 送風機軸入力p=C×10−1[p.u]となる。送風機の定格出力が30kW、 送風機効率が80%、電動機効率が85% なので、風量80%の10 時間における消費電力量は424 [kWh] となり、風量 50%の 14 時間における消費電力量はD[kWh] となる。
2) 汎用インバータによる速度制御を導入した場合の消費電力量について考える。
電動機は更新せずに、汎用インバータ(インバータ効率95%) による速度制御を導入し、吐き出しダンパは全開して、 速度制御によって必要な風量 (80% 又は 50%) を得ることとする。なお、速度制御の導入後も ①～③式は成り立つものとする。
定格風量の80%で運転する 10時間においては、図中の動作点Gで運転している。 このとき、h=E×10−1[p.u]、η=1.0[p.u.]、 送風機軸入力p=F×10−1[p.u.] となる。また、定格出力の50%で運転する14時間においては、図中の動作点8で運転しており、p=G×10−1[p.u]となる。
設備の更新前と同様に、 送風機の定格出力が30kWで、送風機効率が80%、 電動機効率が85%として、更にインバータ効率が95%なので、 1日の消費電力量はH[kWh]となる。
以上を踏まえると、汎用インバータによる速度制御を導入することにより、 1日当たりの消費電力量は、現状のおよそ3分の1まで低減されることが分かる。
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