空气压缩机

维基百科，自由的百科全书

空气压缩机（英语：Air compressor），一般简称为空压机，压缩机。为一种空气压缩设备，使用能量，如：电力、柴油或汽油等，驱动马达或引擎，转动压缩机体，将空气（通常为1大气压，约为1bar）转换为压缩空气。

空压机之额定功率（HP或kW），小至1HP(0.75kW)以下，大至3000HP(约2237kW)以上，额定功率（马力）影响空压机之排气流量(体积流量，Volumetric flow rate)，随着额定功率（马力）增加，排气流量也会跟着增加，大马力空压机，可以产出大排气量流量之压缩空气。个人DIY维修使用之小型便携式活塞式空压机（约2HP以下，使用单相电源），小型维修保养厂或小型工厂使用之活塞式空压机、小型螺旋式空压机或涡卷式空压机（约3~20HP，大马力一般使用三相电源），中型工厂使用之空压机，通常为螺旋式空压机（约30～300HP），大型工厂使用之空压机，通常为离心式空压机（约250～3000HP以上）。空压机使用生命周期内之花费，包含购买、用电、保养、维修等，其中仅用电部分就占全部花费高达约70～80%左右，为工厂高耗能设备之一，占工业用电比例约10%以上。 [1]

目前，国际规范空压机效率，采用等熵效率(isentropic efficiency)，并订定合格效率标准值（最低能源效率基准），要求空压机必须通过标准，并于空压机的金属铭牌上，标示等熵效率值（如：80%）与能源效率等级（1级、2级、3级）。等熵效率越高，表示能源效率越好，越省电，越节能。能源效率等级中，1级能效为最优，其次为2级，3级最差。 [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]

实务说明[编辑]

一般常见的空压机（排气压力5~10bar以上），因为考量购置成本与保养维修的经济效益，通常为油润滑式空压机。可分为油润滑螺旋式空压机，通常为3HP至300HP以上，油润滑活塞式空压机，通常为1HP以下至15HP以上。油润滑涡卷式空压机，通常为3HP至30HP。

用气需求量大的大型工厂，通常采用无油离心式空压机，通常为250HP以下至3000HP以上。 [10]


无油式空压机，购置成本高，空气压缩过程中，不需使用油或其他介质来协助润滑、密封与冷却（原理为干式），如：无油干式螺旋式空压机（20~300HP以上），或是无油涡卷式空压机（干式，1~40HP），或改使用水来协助润滑、密封与冷却（原理为水润滑式），如：无油水润滑螺旋式空压机（20~300HP） [11] ，所以排气不含油成分（100%无油，无油最高标准为ISO 8573-1，Class 0认证），用气量极大的大规模工厂，则采用无油离心式空压机。无油式空压机，通常使用于食品业、饮料业、制药业、医疗业、电子业、纺织业等产业，严格要求生产制程、设备或产品等，不允许其使用的压缩空气含有油成分，避免造成生产制程、设备或产品，遭受污染，导致产品品质异常，造成公司重大损失。

市场趋势[编辑]

一般需求之排气压力（5~10bar以上），通常为油润滑式空压机，螺旋式空压机（3～300HP以上）、涡卷式空压机（3～30HP），逐渐取代传统的活塞式空压机（有震动大、噪音大、排气温度高、排气含油量多、供气不连续、排气压力脉动大、打气时间长、效率低、无法长时间满载连续运转、压缩过程有磨损，导致易损零件多，需经常保养等缺点，但有价格较经济的优点）。节约能源方面，新型一级能效空压机（等熵效率高，较省电），逐步取代空压机铭牌上完全无等熵效率标示，且未通过能效检验之旧型空压机（等熵效率低，较耗电）。空压机压缩机体之驱动方式，直接连结驱动（如：同轴式，或使用联轴器），逐渐取代传统之皮带式驱动（皮带会磨损，导致传动效率损失，所以需要定期校正、调整、更换，否则皮带可能会断裂。）。空压机之马达，采用高效率马达（如：IE3、IE4或IE5。IE3马达，已成为多国之最低能源效率标准，如：美国、日本、欧盟、台湾等。IE6目前为马达最高能源效率标准[12]。） [13] 采用高效率马达之新型空压机，逐渐取代马达铭牌没有标示任何能源效率认证之低效率马达之旧型空压机。 节能方面，变频螺旋式空压机，逐渐普及，利用变频器直接启动，降低空压机马达之启动电流，于低用气量或卸载时，降低压缩机体之转速，减少用电量，节约能源，并同时利用转速控制，维持空压机之排气压力恒定。涡卷式空压机，控制原理使用启动停止控制，直接启动马达控制涡卷式压缩机体打气，直接停止马达，停止压缩机体打气，完全不需要一般空压机之卸载控制，节省电费，节约能源。 空压机运转时产生的噪音问题，涡卷式空压机，运转噪音较低（一般低于60dB，市场最高技术，已可将噪音降低至45dB以下)，震动较小，适用于人口稠密地区，或没有空压机室之公司、工厂或实验室等，直接降低噪音对环境与人员之负面影响，可规划将空压机放置于生产现场，无需担心噪音问题。

  • 有油式：
    • 油润滑螺旋式空压机（3~300HP以上）
    • 油润滑涡卷式空压机（3~30HP）
    • 油润滑活塞式空压机（1HP以下～15HP以上）
  • 无油式：
    • 无油干式螺旋式空压机（20~300HP以上）
    • 无油水润滑螺旋式空压机（20~300HP）
    • 无油涡卷式空压机（1~40HP）
    • 无油活塞式空压机（1HP以下～15HP以上）
    • 无油离心式空压机（250HP以下～3000HP以上）

单位[编辑]

  • 排气压力：bar，kg/cm2，MPa，kPa，psi
  • 排气流量：l/min，M3/min，CFM
  • 额定功率：HP，kW
  • 等熵效率：%

换算[编辑]

  • 1 bar = 0.1 MPa = 100 kPa ≈ 1.0197 kg/cm2 ≈ 14.504 psi
  • 1 psi ≈ 0.0689 bar ≈ 0.00689 MPa ≈ 0.0703 kg/cm2
  • 1 M3/min = 1000 l/min ≈ 35.315 CFM
  • 1 CFM ≈ 0.0283 M3/min = 28.3 l/min
  • 1 HP = 0.7457 kW

空气压缩机等熵效率[编辑]

空压机等熵效率越高，表示能源效率越好，越省电，越节能。根据美国CAGI空压机效能检测报告，目前(2022年)市场技术，大马力油润滑螺旋式空压机，双段压缩螺旋式空压机之等熵效率，最高已达到95%以上。单段压缩螺旋式空压机之等熵效率，最高已达到86%以上。 [14]

实例说明：某用户厂内有多台不同品牌之50HP空压机（如：A牌、B牌、C牌），于相同排气压力（如：7bar），相同排气量（如：6M3/min）之条件下，等熵效率较高之空压机，实际消耗功率较少，较省电，较节能。（如：A牌等熵效率77%，B牌等熵效率72%，C牌等熵效率67%，A牌等熵效率最高，最省电，C牌等熵效率最低，最耗电。）

空气压缩机容许耗用能源基准之计算公式中，d值称为比例损失因子(Proportional loss factor)，d值越大，表示要求之等熵效率之合格标准越高，符合此标准之空压机，等熵效率更高，更省电。（如：d=30为目前空压机1级能效要求之最高标准。依法规，符合d=5以上，即为1级能效，其中又可分为d=30、d=25、d=15和d=5。其中，d=30之要求标准，比d=25之要求标准高。d=25之要求标准，比d=15之要求标准高。d=15之要求标准，比d=5之要求标准高。）

空压机强制性管制措施实施后将为工业节电带来显著效益，以一台使用20年的100hp空压机为例，符合目前一级(d=5)能效规定的新机，效率较旧型机种提升8%，以每年运转5,800小时来计算，一年可省下约22万元电费。 [4]

应用[编辑]

  • 风枪吹气、静电消除吹气
  • 轮胎打气、橡皮艇充气
  • 宝特瓶吹瓶
  • 喷漆、喷砂
  • 气动工具驱动（如：工地现场施工、牙医补牙、修车厂车辆维修等）
  • 工厂压缩空气供给（如：生产设备之气压缸推动或制程用气与吹气等）
  • 空气制动
  • 铁路制动
  • 医疗用气
  • 食品制造用气
  • 饮料生产用气

空压机节能[编辑]

  • 1.关闭空压机电源，如果不使用时。
  • 2.维修管路漏气处。
  • 3.防止发生漏气。
  • 4.降低排气压力设定值，排气压力并非越高越好，须设定于合适压力值。排气压力调降1kg/cm2约可减少6～8%耗电量。（如：从8kg/cm2调降成7kg/cm2）
  • 5.检查冷凝水泄水阀，确认是否有故障，导致无法关闭。
  • 6.检查并优化管路配置。许多压缩空气系统，并非最优化。
  • 7.系统性检查并更换滤心，而不只是隔一段时间才更换。
  • 8.热能回收，压缩过程会产生大量的热能。
  • 9.注重并确实保养，不要只在意保养很花钱。
  • 10.确认并避免压缩空气被误用。

[15] [16]

  • 11.汰旧换新，使用新型高效率空压机（等熵效率越高，越省电，越节能，如：一级能效空压机，且d值越高越好，如：d=30或更高）

[16] [17]


  • 12.使用一级能效之变频空压机（适合高用气变动率之用户，如：高峰时段平均用气量90%或以上，离峰时段平均用气量30%或以下（新型变频空压机，可以持续保持低转速，维持低排气量连续供气。马达转速越低，压缩机体转速越低，排气量越低，越节能越省电，并同时维持排气压力恒压，维持压力稳定。），用气变动率越高越频繁，变频节能效益越好。目前市场技术，变频空压机节能，最高可以节省能源约65%。其比较方式为，新型高效率变频空压机，相对于没有通过能效检验之传统旧型定频空压机（金属铭牌没有任何等熵效率标示，等熵效率可能极差）。

控制方式[编辑]

  • 启动停止控制
  • 加载卸载控制
  • 容调控制
  • 变频控制

分类[编辑]

1.依工作原理分类:

  • 容积式空压机(Positive displacement)
    • 往复式空压机
      • 活塞式空压机
    • 回转式空压机 [18]
      • 螺旋式空压机(Screw air compressor)
      • 涡卷式空压机(Scroll air compressor)
  • 动力式空压机(Dynamic)
    • 离心式空压机(Centrifugal air compressor)[10]
    • 轴流式空压机(Axial air compressor)

2.依排气含油分类：

  • 有油式空压机（油润滑式空压机）
  • 无油式空压机（无油最高标准为ISO 8573-1，Class 0认证）
    • 无油干式空压机
    • 无油水润滑式空压机

3.依冷却方式分类：

  • 气冷式空压机
  • 水冷式空压机

4.依移动方式分类：

  • 固定式空压机
  • 移动式空压机

5.依可变转速分类：

  • 定频式空压机（固定转速空压机）
  • 变频式空压机（可变转速空压机）

法规管制[编辑]

  • 依据中华民国法规，自民国110年（公元2021年）1月1日起，管制规定范围(微油、由5~270hp三相电动机驱动、出口压力在7~14±0.5kgf/cm2)内的固定转速回转式、可变转速回转式与活塞式空压机，能源效率必须达三级(d=-5)以上，且于中华民国能源效率管理系统(中华民国能源效率管理系统 （页面存档备份，存于互联网档案馆）)申请取得登录编号，不符合能源效率规定的机种将禁止制造、进口与陈列销售予国内使用。
  • 承上，厂商制造、进口空气压缩机时，应于设备明显处以金属铭牌标示：
    • 1.产品名称
    • 2.产品型号
    • 3.额定功率(kW)
    • 4.额定电压(V)
    • 5.满载消耗电功率(kW)
    • 6.满载入口体积流量 (立方米/分钟)
    • 7.出口压力 (kgf/cm²)
    • 8.效率（%）（等熵效率）及能效等级（1级、2级、3级）
    • 9.产品登录编号
    • 10.制造年份及制造号码
    • 11.生产国别或地区
    • 12.制造或委制厂商名称

[2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]

能效合格登录查询[编辑]

空压机制造商[编辑]

  • 阿特拉斯·科普柯(世界空压机大厂之一，欧洲第一大厂，有150年的空压机制造历史，开发出世界第一台螺旋式空压机。)
  • 英格索兰(世界空压机大厂之一，美国第一大厂。)
  • 神户制钢(世界空压机大厂之一，日本第一大厂。)
  • 德国凯撒(世界空压机大厂之一，欧洲第一大厂，1919年成立，以超高品质的空压机闻名于世界。)

参见[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ 台湾电力公司_能源技术服务 （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
  2. ^ 2.0 2.1 订定“空气压缩机容许耗用能源基准与能源效率分级标示事项、方法及检查方式”自110年1月1日起生效 （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
  3. ^ 3.0 3.1 空气压缩机容许耗用能源基准与能源效率分级标示事项、方法及检查方式(110年1月1日生效) （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 空压机能源效率与分级管制 110年正式上路 （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
  5. ^ 5.0 5.1 动力与公用设备补助作业要点(110年)[失效链接].
  6. ^ 6.0 6.1 动力与公用设备补助作业要点(110年版) （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
  7. ^ 7.0 7.1 空压机国际管制现况 （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
  8. ^ 8.0 8.1 国内动力与公用设备MEPS推动，建议以技术能力较佳之空压机优先实施 （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
  9. ^ 9.0 9.1 空压机检测服务(工研院机械所新竹中兴院区) （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
  10. ^ 10.0 10.1 CAGI, Sections: Centrifugal Compressors （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
  11. ^ CAGI Rotary Air Compressor Selection Guide （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
  12. ^ https://www.energyefficiencymovement.com/wp-content/uploads/2023/01/ABB_EE_2022-03-WhitePaper_Top-Industrial-Efficiency.pdf
  13. ^ 低壓三相鼠籠型感應電動機(含安裝於特定設備之一部者)能源效率基準、效率標示及檢查方式. [2022-03-05]. （原始内容存档于2022-06-28）. 
  14. ^ CAGI Performance Verification Data Sheets （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
  15. ^ 10 Steps to Savings （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
  16. ^ 16.0 16.1 制造业节约用电（台湾电力公司） （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
  17. ^ https://money.udn.com/money/story/5635/7160990
  18. ^ CAGI, Sections: Rotary Positive Compressors （页面存档备份，存于互联网档案馆）.

外部链接[编辑]

（页面存档备份，存于互联网档案馆）

取自“https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=空氣壓縮機&oldid=82580249”