Simcenterを使用して、コンプレッサーの試験時間を大幅に短縮

熱の低減

最新の冷凍プロセスは、密閉された空間から熱を除去するさまざまな先端技術で構成されています。その技術は、蒸気圧縮 / 蒸気吸収冷凍から熱電 / 磁気冷凍にまで及びます。蒸気圧縮循環冷凍は、家庭用 / 業務用冷蔵庫、空調設備、食品加工業界、冷凍トラック、およびその他の大型産業用冷凍システムで最も普及している冷凍形態です。この冷凍技術では、冷却する空間に含まれる熱を吸収することによって液体冷媒を蒸発させ、温度を低下させます。その後回路では、気体冷媒が圧縮され、再び凝縮して液体状態となり、熱が放出されます。

発生源の特定

蒸気圧縮冷凍システムは、コンプレッサー、コンデンサー、膨張弁、蒸発器の4つの主要コンポーネントで構成されています。冷凍システムでは、サイズ、騒音、効率、圧力の問題だけでなく、用途に応じてさまざまな種類のコンプレッサーを使用します。最も一般的に使用されている冷凍コンプレッサーは、レシプロコンプレッサーとロータリースクリューコンプレッサーです。他の機械装置と同様にコンプレッサーにも、メーカーの品質基準と顧客満足度を損なう騒音や振動の問題が発生する可能性があります。

振動音響の問題が発生したら、音響ホットスポットを特定して構造共振を検出することが重要です。専用の測定システムを使用して広範な実験的試験を行い、問題の発生源を明らかにして、問題が再発しないよう設計を最適化するために必要な情報を取得します。

試験を改善

オランダの産業用冷凍設備コンポーネントメーカーであるGEA Grassoは、コンプレッサー測定の試験システムの改善を検討した際に、シーメンスデジタルインダストリーズソフトウェアのサポートを受けて、より統合された柔軟なデータ収集 / 解析システムの開発を進めました。GEA Grassoは、産業用冷凍コンプレッサーの製造で1世紀以上の実績を誇る、革新的なレシプロコンプレッサー / パッケージの代表的なメーカーです。

「コンプレッサーを開発する際には、信頼性、耐久性、エネルギー効率、保守コストと減価償却費、容量制御の柔軟性とともに、騒音や振動などの重要な設計基準を考慮する必要があります。」GEA Grassoの試験部門マネージャー、Hans Vermeer氏はこのように述べています。「将来の新しい建物設計では、振動はますます重要な要素になります。例えば、柔軟な鉄骨構造の建物やオフィスの上階にある機械室は、騒音を放射し易いため、コンプレッサーの振動を最小限に抑えることが重要になります。」

GEA Grassoの製造する冷凍コンプレッサーは、毎分500〜1500回転 (rpm) で動作し、大型ピストンで8〜50ヘルツ (Hz) の比較的高い圧縮力を生成する低速ピストンコンプレッサーです。こうした低周波では、建物の基礎や鉄骨構造部品、配管などの大型コンポーネントが影響を受けやすく、さまざまな問題 (単純な問題から、配管溶接部の破れや冷媒の漏れなどの深刻な問題まで) が発生する恐れがあります。

ユーザーフレンドリーで効率的なシステムを求めて

コンプレッサーの振動の問題に対処するために、GEA Grassoは3つの異なる測定システムを使用していました。1つめのシステムで音響インテンシティを測定し、音響ホットスポットと音響パワーレベルを特定します。2つめのシステムで、衝撃試験を実行して構造共振を発見し、3つめのシステムでチャージコンディショニングを必要とするコンプレッサーのバルブ位置測定を行っていました。こうしたシステムは時代遅れとなり、1つ1つの保守コストも増加したため、GEA Grassoは、コンプレッサーの騒音と振動のあらゆる試験に対応できる、よりユーザーフレンドリーで効率的な測定システムを探しました。

GEA Grassoは、シーメンスデジタルインダストリーズソフトウェアのSimcenter TestxpressソフトウェアとSimcenter SCADAS™ Mobileハードウェアを実装して、特定のニーズを満たすことができました。Simcenter Testxpressは、従来型アナライザーの使いやすさと、先端騒音 / 振動測定システムの高速性能や測定品質を同時に達成しています。Simcenter SCADAS Mobileデータ収集フロントエンドとシームレスに統合します。

GEA Grassoは、データ収集 / 解析機能を統合した柔軟でコンパクトなSimcenter Testxpressを導入したことで、試験システムの数を3つから1つに削減できました。これにより効率が劇的に向上しただけでなく、試験時間も大幅に短縮しました。

「Simcenter Testxpressのおかげで試験効率が改善し、以前の半分以下の時間で重要なNVHサインオフポイントに到達できるようになりました。」とVermeer氏は言います。