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寿力节能方案
如何选择适当的空压机设计压力及压缩段数

定排量式空压机又称之为等容变压式(Constant Volume, Variable Pressure)空压机,顾名思义,此类型的空压机具有相当广泛的排气压力范围。对定排量式空压机而言,设计压力仅指制造空压机材料的耐压程度,只要在设计压力以下运行应可确保安全无虑,因此,选择此类型空压机的设计压力较为单纯,只要设计压力高于使用压力加上必要的管损及负载/卸载压差即可,甚至选择较高的设计压力也无妨(对制造成本可能会有影响),只要实际使用的压力相同,高/低设计压力的空压机在理论上对能源的消耗并无显著的差异。因此,在设计压力对能源的消耗无甚影响而售价又相近的情形下,业者往往会选择较高设计压力的定排量式空压机。

将上述观念延用到离心式空压机就完全错误了。不同设计压力的离心式空压机所使用的叶轮大小、叶轮转速、叶轮形状或叶片的角度都不尽相同,空压机上所标示的设计压力必定是最佳效率的排气压力运转点,任何偏离设计压力的运转点都不是最佳的运转效率,偏离愈大则影响愈大,换言之,在排气压力相同的情形下,设计压力较高的效率会低于设计压力较低者。此外,一般离心式空压机的最高排气压力会高于设计压力大约10~20%即会产生气窒现象(Surge),因此,要提升排气压力到超过设计压力会有一定的限制,降低排气压力到设计压力的60%左右又会碰到阻墙现象(Stonewall),离心式空压机的压力变化范围确实不若定排量式空压机的广泛。在选择离心式空压机的设计压力时确实需要慎重的考虑。根据热力学原理,空压机的压缩段数影响能源效率甚巨,理论上压缩段数愈多则愈好,反之亦然,事实上整体效率尚需计算器械损失、阀损及压损等因素,因此,压缩段数愈多并不是绝对的代表整体效率会愈好;但是,压缩段数愈多绝对会代表支出成本增加。

纯探对压缩段数与能源效率之间的关系,以常用的100PSIG(7kg/cm2G)压缩空气系统为例,两段式压缩要比一段式压缩节省大约15%的能源,三段式压缩要比两段式压缩节省大约6%的能源,四段式压缩又要比三段式压缩节省大约2.5%的能源。(注:不同设计、类型的空压机,以上数字会略有出入)

综合各种因素来探讨,定排量式空压机以两段式压缩为比较正确的选择,离心式空压机则以三段式压缩机为较正确的选择。从节能的观点来衡量,不妨多比较并考虑多增加一个压缩段所能获得的实际利益。



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