自動化が進むほど圧縮空気が必要になる理由

自動化の進展と圧縮空気需要の増加との技術的相関

産業オートメーションの過程では、圧縮空気の需要とオートメーションレベルは正の相関関係を示しています。これは、オートメーションシステムの動的特性、制御ロジック、エネルギー効率構造の深い相関関係に起因しています。技術的側面から内部ロジックを分析します。

（1）代替電源の効果

1. 空気圧エレメントの普及
   • オートメーション機器では、空気圧アクチュエータ（シリンダ、空気圧モータなど）が60%以上を占めており、単位電力密度は電動部品の1.5~2倍です。
   • 典型的な6軸ロボットの単軸駆動には0.1-0.3 m3/minの圧縮空気が必要で、自動化率は10%増加し、単一機器のガス消費量は15%増加します。
2. 精度要件の制御
   • 精密位置決めシステム（空気圧サーボ位置決めなど）には0.2-0.5 MPaの安定圧力が必要で、圧力変動は± 0.0 1 MPa以内に制御する必要があります。
   • 高速選別機構は毎分120回動作し、瞬時ガス消費量は平均流量の3倍に達します。

2.システム結合特性

1. パイプネットワークの負荷プロパティぱてぃ
   • 自動生産ラインのガスは“高周波パルス”特性を示し、パイプネットワークの圧力変動は非自動ステーションの2-3倍です。
   • システムの安定性を維持するためには、30 ~ 50%の冗長供給が必要で、総需要が増加しました。
2. 補助システムの消費電力
   • 自動機器冷却システム：1kW あたり0.0 5 m3/minの圧縮空気
   • 真空吸着システム：単一のサクションカップは0.0 0 2 m3/分の連続ガス供給を必要とし、自動ハンドリングユニットは通常50-200サクションカップで構成されます。

3.エネルギー効率構造変化

1. 単位当たりのエネルギー消費量
   • 生産ラインの自動化率は70%で、圧縮空気消費量は非自動化ラインの1.8倍です。
   • しかし、空気圧システムの応答時間（<0.1秒）が油圧システム（>0.5秒）よりもはるかに低いため、総合エネルギー効率は30 ~ 40%向上します。
2. ピーク·バレー調整能力
   • 自動化生産ラインのガスピークと谷の差は4：1に達することができ、バッファリング用に大型の貯蔵タンク（≥10 m3）を装備する必要があります。
   • 圧力予測アルゴリズムにより、ピーク需要を15 ~ 20%削減するスマートガス供給システム

IV.技術進化の動向

1. 空力技術革新
   • 新空気圧サーボシステムは、従来のシリンダに比べてエネルギー効率が40%向上し、0.6- 0.8 MPaの高圧ガス供給が必要です。
   • クローズドループ制御を採用したインテリジェントガス爪、単一製品のガス消費量は20%削減されますが、制御周波数は3倍に増加します。
2. システム統合の最適化
   • デジタルツイン技術は、配管網の圧力分布をシミュレートし、機器の起動と停止のタイミングを最適化し、10 ~ 15%の非効率ガス供給を削減します。
   • エネルギー回収装置は、排気圧力エネルギーを電気エネルギーに変換し、回収効率は20%~ 30%です。

V.業界の実務データ
典型的な自動車部品企業の自動化アップグレード事例：

• アップグレード前。手動ライン、自動化率30%、単位製品消費量0.2 m 3
• アップグレード後。：自動化率85%、単位製品消費量0.45 m3
• エネルギー効率の比較単一製品のエネルギー消費量は125%増加したが、総合生産効率は300%増加し、単位出力あたりのエネルギー消費量は40%減少した。

企業は、自動生産ラインの圧縮空気需要予測モデルを確立し、機器の動作周波数、パイプネットワークの抵抗特性、ガスピークと谷の差などのパラメータを組み合わせて、正確なガス供給計画を策定する必要があります。圧力帯域幅制御、廃熱回収、インテリジェントスタートストップなどの省エネ技術の実装を通じて、自動化生産需要を確保しながら、圧縮空気システムのエネルギー効率を25%~ 35%向上させ、生産能力拡大とエネルギー消費制御のバランスのとれた発展を達成することができます。