空壓機(jī)與壓縮空氣基本原理

空壓機(jī)與壓縮空氣基本原理第1頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期一空壓機(jī)的分類三種基本類型的空壓機(jī)包括：

往復(fù)式

回轉(zhuǎn)式

離心式以上三種類型的空壓機(jī)可進(jìn)一步劃分為：

裸機(jī)和整機(jī)

風(fēng)冷和水冷

噴油和無(wú)油

第2頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期一往復(fù)式空壓機(jī)尺寸為0.7MPa(G)

--范圍的0.72Kw

和0.028M3/min

到

932

Kw和176.4M3/min往復(fù)式空壓機(jī)是變?nèi)菔綁嚎s機(jī)。這種壓縮機(jī)將封閉在一個(gè)密閉空間內(nèi)的空氣逐次壓縮（縮小其體積）從而提高其氣壓。往復(fù)式空壓機(jī)以汽缸內(nèi)的一個(gè)活塞作為壓縮位移的原件來(lái)完成以上的壓縮過(guò)程。當(dāng)壓縮過(guò)程僅靠活塞的一側(cè)來(lái)完成時(shí)，該往復(fù)式稱為單作用空壓機(jī)，如果靠活塞的二頭來(lái)完成時(shí)稱為雙作用。往復(fù)式空壓機(jī)在每一個(gè)氣缸上有許多彈簧式閥門(mén)，只有當(dāng)閥門(mén)兩側(cè)的壓差達(dá)到一定值后閥門(mén)才會(huì)打開(kāi)。

第3頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期一當(dāng)氣缸內(nèi)的壓力略低于進(jìn)氣壓力時(shí)，進(jìn)氣閥門(mén)打開(kāi)，當(dāng)氣缸內(nèi)的壓力略高于排氣壓力時(shí)排氣閥門(mén)打開(kāi)。如果壓縮過(guò)程由一個(gè)汽缸或一組單級(jí)的汽缸完成時(shí)，該空壓機(jī)稱為單級(jí)空壓機(jī)。許多實(shí)際使用工況要超過(guò)單級(jí)空壓機(jī)的能力。壓縮比大?。ㄅ艢?進(jìn)氣壓力）會(huì)引起排氣溫度過(guò)熱或其他設(shè)計(jì)上的問(wèn)題。許多功率超過(guò)75Kw的往復(fù)式空壓機(jī)被設(shè)計(jì)為多級(jí)機(jī)組，壓縮過(guò)程由雙級(jí)或多級(jí)組成，級(jí)級(jí)之間一般有冷卻功能以降低進(jìn)入下一級(jí)的氣溫。往復(fù)式空壓機(jī)有噴油和無(wú)油兩種，具有壓力和氣量的廣泛選擇余地。第4頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期一回轉(zhuǎn)式空氣壓縮機(jī)0.85M3/min

--

85M3/min回轉(zhuǎn)式空壓機(jī)是變?nèi)菔綁嚎s機(jī)，最普通的回轉(zhuǎn)式空壓機(jī)是單級(jí)噴油螺桿式空壓機(jī)，這種壓縮機(jī)在機(jī)腔內(nèi)有兩個(gè)轉(zhuǎn)子，通過(guò)轉(zhuǎn)子來(lái)壓縮空氣，內(nèi)部沒(méi)有閥門(mén)。這種空壓機(jī)一般為油冷（冷卻介質(zhì)是空氣或水），這種油起到了密封的作用。由于冷卻在空壓機(jī)內(nèi)部進(jìn)行，因此部件不會(huì)有很高的溫度，因此，回轉(zhuǎn)式空壓機(jī)是連續(xù)工作制可設(shè)計(jì)成風(fēng)冷或水冷機(jī)組。

第5頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期一由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易損件少，回旋式螺桿空壓機(jī)很容易維護(hù)，操作，并具有安裝靈活的特點(diǎn)?；剞D(zhuǎn)式空壓機(jī)可安裝在任何能支撐重量的地面。兩級(jí)噴油回轉(zhuǎn)式螺桿空壓機(jī)在主機(jī)部件里帶有兩對(duì)轉(zhuǎn)子，壓縮過(guò)程由第一級(jí)和第二級(jí)串接壓縮完成。兩級(jí)回轉(zhuǎn)式空壓機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和靈活性以及高效率的特點(diǎn)，兩級(jí)回轉(zhuǎn)式螺桿式空壓機(jī)可是風(fēng)冷和水冷以及全封裝式。第6頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期一無(wú)油回轉(zhuǎn)式螺桿空壓機(jī)使用特別設(shè)計(jì)的主機(jī)無(wú)需噴油就可進(jìn)行壓縮，從而產(chǎn)生無(wú)油壓縮空氣。無(wú)油回旋螺桿式空壓機(jī)有風(fēng)冷和水冷兩種，并具有和噴油一樣的靈活性。如你所看到的，回轉(zhuǎn)式螺桿空壓機(jī)有風(fēng)冷、水冷、噴油、無(wú)油、單級(jí)和兩級(jí)、在壓力、氣量、結(jié)構(gòu)上有廣泛的適用性。

第7頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

離心式空氣壓縮機(jī)11.2M3/min

--

420M3/min離心式空壓機(jī)是一動(dòng)力型空壓機(jī)，他通過(guò)旋轉(zhuǎn)的渦輪完成能量的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)子通過(guò)改變空氣的動(dòng)能和壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)以上的轉(zhuǎn)換。由靜止的擴(kuò)壓器降低空氣的流速來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)能向壓力的變換。離心式空壓機(jī)是無(wú)油空壓機(jī)，運(yùn)動(dòng)齒輪的潤(rùn)滑油由軸密封和空氣隔離。離心式是連續(xù)工況式壓縮機(jī)，移動(dòng)件很少，特別適用于大氣量無(wú)油的要求。離心式空壓機(jī)是水冷式的，典型機(jī)組包括后冷卻器和所有的控制裝置。第8頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期一用氣量的確定確定一個(gè)新廠的壓縮空氣要求的傳統(tǒng)方法是將所有用氣設(shè)備的用氣量（m3/min）加起來(lái)，再考慮增加一個(gè)安全、泄漏和發(fā)展系數(shù)。在一個(gè)現(xiàn)有工廠里，你只要作一些簡(jiǎn)單的測(cè)試便可知道壓縮空氣供給量是否足夠。如不能，則可估算出還需增加多少。一般工業(yè)上空氣壓縮機(jī)的輸出壓力為0.69MPa(G)，而送到設(shè)備使用點(diǎn)的壓力至少0.62MPa。這說(shuō)明我們所用的典型空氣壓縮機(jī)有0.69MPa(G)的卸載壓力和0.62MPa(G)的筒體加載壓力或叫系統(tǒng)壓力。有了這些數(shù)字（或某一系統(tǒng)的卸載和加載值）我們便可確定。第9頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期一如果筒體壓力低于名義加載點(diǎn)(0.62MPa(G))或沒(méi)有逐漸上升到卸載壓力(0.69MPa(G))，就可能需要更多的空氣。當(dāng)然始終要檢查，確信沒(méi)有大的泄漏，并且壓縮機(jī)的卸載和控制系統(tǒng)都運(yùn)行正常。如果壓縮機(jī)必須以高于0.69MPa(G)的壓力工作才能提供0.62MPa(G)的系統(tǒng)壓力，就要檢查分配系統(tǒng)的管道尺寸也許太小，或是阻塞點(diǎn)對(duì)于用氣量還需增加多少氣量，系統(tǒng)漏氣產(chǎn)生什么影響以及如何確定儲(chǔ)氣罐的尺寸以滿足間歇的用氣量峰值要求。第10頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、測(cè)試法——檢查現(xiàn)有空氣壓縮機(jī)氣量

定時(shí)泵氣試驗(yàn)是一種比較容易精確的檢查現(xiàn)有空氣壓縮機(jī)氣量或輸出的方法，這將有助于判斷壓縮空氣的短缺不是由于機(jī)器的磨損或故障所造成的。

下面是進(jìn)行定時(shí)泵氣試驗(yàn)的程序：

A．儲(chǔ)氣罐容積，立方米

B．壓縮機(jī)儲(chǔ)氣罐之間管道的容積立方米

C．（A和B）總?cè)莘e，立方米

D．壓縮機(jī)全載運(yùn)行

E．關(guān)閉儲(chǔ)氣罐與工廠空氣系統(tǒng)之間的氣閥

F．儲(chǔ)氣罐放氣，將壓力降至0.48MPa(G)

G．很快關(guān)閉放氣閥

H．儲(chǔ)氣罐泵氣至0.69MPa(G)所需要的時(shí)間，秒

第11頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

現(xiàn)在你已有了確定現(xiàn)有壓縮機(jī)實(shí)際氣量所需要的數(shù)據(jù)，公式是：

V（P2-P1）60

C=---------------------------

（T）PA

式中，

C=壓縮機(jī)氣量，m3/min

V=儲(chǔ)氣罐和管道容積，m3

（C項(xiàng)）

P2=最終卸載壓力，MPa(A)（H項(xiàng)＋PA）

P1=最初壓力，MPa(A)

（F項(xiàng)＋PA）

PA=大氣壓力，MPa(A)（海平面上為0.1MPa）

T=

時(shí)間，

s

如果試驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果與你廠空氣壓縮機(jī)的額定氣量接近，你可以較為肯定，你廠空氣系統(tǒng)的負(fù)荷太高，從而需要增加供氣量。

第12頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、估算法

V=V現(xiàn)有設(shè)備用氣量＋V后處理設(shè)備用氣量＋V泄漏量＋V儲(chǔ)備量三、確定所需的增加壓縮空氣

根據(jù)將系統(tǒng)壓力提高到所需要壓力的空氣量，就能確定需要增加的壓縮空氣供氣量，

P2

需要的m3/min=現(xiàn)有的m3/min---------

P1

式中，需要的m3/min=需要的壓縮空氣供氣量

現(xiàn)有的m3/min=現(xiàn)有的壓縮空氣供氣量

P2=需要的系統(tǒng)壓力，MPa(A)

P1=現(xiàn)有的系統(tǒng)壓力，MPa(A)

需增加的m3/min=需要的m3/min－現(xiàn)有的m3/min

結(jié)果就告訴你為滿足現(xiàn)有的用氣需求所要增加多少氣量。建議增加足夠的氣量以便不僅滿足目前的用氣要求，還把將來(lái)的需求和泄漏因素考慮進(jìn)去。

第13頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、系統(tǒng)漏氣的影響

供氣量不足經(jīng)常是由于或肯定是由于系統(tǒng)的泄漏，空氣系統(tǒng)漏氣是損失動(dòng)力的一個(gè)連續(xù)根源，所以最好應(yīng)當(dāng)使其盡量少一些。幾個(gè)相當(dāng)于1/4英寸小孔的小漏點(diǎn)，在0.69MPa壓力下可能漏掉多至2.8M3的壓縮空氣，這等于你損失一臺(tái)18.75Kw的空氣壓縮機(jī)的氣量，以電力每度0.4元，每年運(yùn)行8000小時(shí)（三班制）計(jì)算，這些漏掉的空氣使你白白損失60000元。

大多數(shù)工廠都會(huì)提供維護(hù)人員和零件來(lái)筑漏。損壞的工具。閥、填料、接頭、滴管和軟管應(yīng)及時(shí)檢查和修理。

第14頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

工廠整個(gè)系統(tǒng)的泄漏可通過(guò)在不供氣情況下測(cè)定系統(tǒng)壓力(在儲(chǔ)氣筒體上側(cè))從0.69MPa(G)降到0.62MPa(G)所需要的時(shí)間來(lái)診斷。利用泵氣試驗(yàn)我們就可以算出整個(gè)系統(tǒng)的泄漏量：

V（P2-P1）60

泄漏量m3/min=------------------------------

90（PA）

如漏氣率超過(guò)整個(gè)系統(tǒng)氣量的百分之五，就必須筑漏。

第15頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期一選擇壓縮機(jī)的規(guī)格

你一旦確定工廠用氣的氣量（m3/min）和壓力（MPa(G)）要求，便可選擇空氣壓縮機(jī)的規(guī)格。在選擇時(shí)你可能要考慮的因素包括：目前的用氣量是多少？工廠擴(kuò)建后的用氣量要求是多少？一般來(lái)說(shuō),用氣量的年增長(zhǎng)率為10％。是否考慮將來(lái)要用特殊的制造工藝和工具？理想的做法是回轉(zhuǎn)螺桿式壓縮機(jī)和離心式壓縮機(jī)所定的規(guī)格應(yīng)保證在調(diào)制和調(diào)節(jié)控制范圍正常工作。單作用風(fēng)冷往復(fù)式空氣壓縮機(jī)所確定的規(guī)格應(yīng)保證在恒速控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上有30~40％的卸載時(shí)間。第16頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期一水冷往復(fù)式空氣壓縮機(jī)可以連續(xù)工作，但選規(guī)格時(shí)最好考慮有20~25％緩沖或卸載時(shí)間。研究各種型號(hào)的空氣壓縮機(jī)性能特點(diǎn)以估算動(dòng)力成本，從而確定哪一種是滿足你廠目前和將來(lái)要求要求的最佳選擇。工廠漏氣嚴(yán)重嗎？是否要筑漏計(jì)劃以便最終能減輕壓縮空氣系統(tǒng)的負(fù)荷？你對(duì)所選空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行、維護(hù)、安裝和性能特點(diǎn)感到滿意嗎？在選擇空氣壓縮機(jī)及其附加設(shè)備（如干燥機(jī)和過(guò)濾器）你是否已考慮到壓縮空氣的質(zhì)量要求？

附加設(shè)備對(duì)你選擇空氣壓縮機(jī)有何影響？

第17頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期一你是否考慮過(guò)萬(wàn)一主空氣壓縮機(jī)故障時(shí)的備用氣量？各個(gè)班次是否需要用同樣氣量的壓縮空氣？所選用的空氣壓縮機(jī)在用氣量較低時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)情況怎樣？可能要考慮用一臺(tái)較小的空氣壓縮機(jī)以便節(jié)約能源，避免主空氣壓縮機(jī)過(guò)多的循環(huán)和磨損。工廠是否有需加一考慮的不尋常間歇峰值要求載荷？第18頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期一壓縮空氣系統(tǒng)

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耗電大戶

根據(jù)美國(guó)能源部的統(tǒng)計(jì),

在美國(guó)，空壓機(jī)是工業(yè)中耗電最多的設(shè)備之一。

盡管美國(guó)能源部一度認(rèn)為電動(dòng)機(jī)是耗電最多的設(shè)備,

改進(jìn)壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行所得到的節(jié)能大大超過(guò)電動(dòng)機(jī)效率提高所產(chǎn)生的節(jié)能。通過(guò)改進(jìn)壓縮空氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行可節(jié)能20-50%。

許多企業(yè)將壓縮空氣視為等同于煤,

電,

水的實(shí)用品。它與其它實(shí)用品不同,

很少有人知道每立方米/分壓縮空氣的成本。

第19頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期一每立方米/分壓縮空氣的成本

通過(guò)下列計(jì)算可得到，假定:

電機(jī)服務(wù)系數(shù)

=

110%

功率因子

=

0.9

·一臺(tái)典型的空壓機(jī)每1

HP可產(chǎn)生4CFM

·1

HP

=

110%x0.746kW/0.9

=

0.912kW

·所以

產(chǎn)生1CFM壓縮空氣需0.228kW

·如果每度電費(fèi)為0.65元:

1CFM

=

0.1482元/小時(shí)

·1立方米/分=

35.315CFM

·所以

1立方米/分

=

5.23元/小時(shí)

·所以

一臺(tái)10立方米/分的空壓機(jī)運(yùn)行8,000小時(shí)將耗電:

10

x

8,000

x

5.23

=

418,694元

第20頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期一何處可節(jié)約你的電費(fèi)?在一個(gè)典型的工廠,

壓縮空氣泄漏占總需求量的20%.

假定一個(gè)工廠的壓縮空氣系統(tǒng)

·每年運(yùn)行8,000小時(shí)

·