空壓機(jī)容積流量是如何變化的？

空壓機(jī)容積流量是如何變化的？

談?wù)摽諌簷C(jī)離不開三大性能參數(shù)：壓力、流量（排氣量）、功率的表現(xiàn)。由于空壓機(jī)是耗能大戶，且其廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，空壓機(jī)的降耗增效意義非常重大，得到了業(yè)內(nèi)及用戶一致認(rèn)可。

筆者將從設(shè)計(jì)、制造、使用和服務(wù)（售前、中、后）來闡述壓縮空氣節(jié)能的秘密。本文先從壓力、溫度、相對濕度這三大因素入手，帶大家了解空壓機(jī)容積流量的變化。

 

一、空壓機(jī)流量的定義

 

壓縮空氣系統(tǒng)是保障用戶安全高效使用壓縮空氣的設(shè)備組合且各自分工明確。見圖1。

在客戶需要使用壓縮空氣的時(shí)候，對于壓縮空氣系統(tǒng)的選型有九個(gè)步驟，第一步就是選擇系統(tǒng)用氣量。（見圖2）

空壓機(jī)是壓縮空氣產(chǎn)生的源頭，因此空壓機(jī)的流量大小是滿足客戶使用壓縮空氣的首選目標(biāo)。

空壓機(jī)的流量指空壓機(jī)在額定排氣壓力下，單位時(shí)間內(nèi)排出的空氣量（質(zhì)量或容積），折算到進(jìn)氣狀態(tài)的空氣量（質(zhì)量或容積）。在空壓機(jī)市場中，在標(biāo)書、合同、樣本及機(jī)器銘牌上，都是指容積流量。容積流量在我國又被稱為排氣量或公稱容積流量。

在GBT 4975-2018 《容積式壓縮機(jī)術(shù)語 總則》（圖3）規(guī)范了“流量”這個(gè)術(shù)語：

標(biāo)準(zhǔn)容積流量在壓縮空氣市場需求中對于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（溫度、壓力及組份）有兩種定義：

1) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為壓力P=101.325KPa；標(biāo)準(zhǔn)溫度T=0℃；相對濕度為0% 。通常在工業(yè)氣體、化工行業(yè)或投標(biāo)標(biāo)書中經(jīng)常遇到，簡稱“標(biāo)方”，通常算式符號為“VN”，單位為Nm3/min。

2) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為壓力P=101.325KPa；標(biāo)準(zhǔn)溫度T=20℃；相對濕度為0% 。通常在壓縮空氣行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用，稱為“標(biāo)準(zhǔn)工況”，通常算式符號為“V”，單位為m3/min。

二者換算可以通過公式（1）：

V(m3/min)=1.0732VN(Nm3/min)     （1）

在JB/T 6430-2014《一般用噴油螺桿空氣壓縮機(jī)》（見圖4）和JBT 10972-2010《一般用變頻噴油螺桿空氣壓縮機(jī)》（見圖5）中有更為詳細(xì)的“流量”術(shù)語規(guī)范，為“公稱容積流量”。其規(guī)定工況就是采用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為壓力P=101.325KPa，標(biāo)準(zhǔn)溫度T=20℃，相對濕度為0%時(shí)的“標(biāo)準(zhǔn)工況”。

因此，在空壓系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、銷售和使用過程中，我們都以“標(biāo)準(zhǔn)工況”為依據(jù)來標(biāo)定空壓機(jī)的“公稱容積流量”。

空壓機(jī)的“公稱容積流量”是在一定的排氣壓力下，空壓機(jī)單位時(shí)間內(nèi)排出的氣體容積，折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（壓力P=101.325KPa，標(biāo)準(zhǔn)溫度T=20℃，相對濕度RH=0%）下從空壓機(jī)吸氣口位置吸入的空氣量，單位為m3/min。見圖6。

 

二、什么因素會影響到空壓機(jī)的容積流量？

 

就像汽車的耗油量參數(shù)一樣，每種汽車在工信部備案的耗油量參數(shù)是指汽車制造廠根據(jù)國家規(guī)定的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)由汽車行駛百公里消耗的燃油量（以L為計(jì)量單位）。但是在實(shí)際駕駛中，每輛汽車的油耗都不一樣。因?yàn)橛新窙r、天氣、駕駛員習(xí)慣等等因素的影響。

雖然每臺空壓機(jī)在出廠前都按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和測試，但使用時(shí)實(shí)際工況不同，空壓機(jī)三大性能參數(shù)（壓力﹑容積流量﹑功率）的表現(xiàn)也會不同。本文主要分析導(dǎo)致空壓機(jī)容積流量變化的因素。

空壓機(jī)的容積流量在標(biāo)準(zhǔn)工況（壓力P=101.325KPa，標(biāo)準(zhǔn)溫度T=20℃，相對濕度RH=0%）下為機(jī)器銘牌的容積流量。但對于壓縮空氣的用戶來說，使用時(shí)實(shí)際工況不可能與標(biāo)準(zhǔn)工況一致，主要受到空壓機(jī)在使用時(shí)海拔高度或進(jìn)氣壓力、環(huán)境溫度或進(jìn)氣溫度及進(jìn)氣相對濕度不同的影響。見圖7。

但對于用戶來說，他需要的是實(shí)實(shí)在在的壓縮空氣，空壓機(jī)在實(shí)際工況下生產(chǎn)的容積流量才能用來賺錢。因此對于絕大多數(shù)用戶來說：實(shí)際工況下的容積流量<公稱容積流量（標(biāo)準(zhǔn)工況）是肯定的，見圖8。

當(dāng)空壓機(jī)的實(shí)際工況=標(biāo)準(zhǔn)工況（壓力P=101.325KPa，標(biāo)準(zhǔn)溫度T=20℃，相對濕度RH=0%）時(shí)。用戶需求容積流量才可以與空壓機(jī)的公稱容積流量匹配。除此之外，選擇和使用空壓機(jī)時(shí)都需要考慮到實(shí)際工況。

舉例：某紡織廠有20臺絡(luò)筒機(jī)，每臺機(jī)器工作壓力為：0.7MPa（G），需求氣量為：0.6m3/min。工廠實(shí)際需求氣量：

V絡(luò)筒機(jī)需求=20*0.6=12（m3/min）

工況1：假設(shè)在壓縮空氣系統(tǒng)中沒有壓降和損耗，當(dāng)空壓機(jī)的實(shí)際工況=標(biāo)準(zhǔn)工況?？諌簷C(jī)在排氣壓力0.7MPa（G）時(shí)的公稱容積流量選擇：

V公稱容積流量=1.013*12*293/293*1.013 =12（m3/min）

此時(shí)，選擇空壓機(jī)公稱容積流量>12m3/min/0.7MPa（G）可以滿足要求。

當(dāng)空壓機(jī)的實(shí)際工況≠標(biāo)準(zhǔn)工況（壓力P=101.325KPa，標(biāo)準(zhǔn)溫度T=20℃，相對濕度RH=0%）時(shí)。用戶需求容積流量將如何匹配空壓機(jī)的公稱容積流量呢？下面我們通過三大因數(shù)（進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度及相對濕度）的影響來討論空壓機(jī)容積流量的變化。

(一) 空壓機(jī)環(huán)境或進(jìn)氣溫度的差異影響空壓機(jī)的容積流量。

工況2：還用上面的舉例，某紡織廠有20臺絡(luò)筒機(jī)。假設(shè)在壓縮空氣系統(tǒng)中沒有壓降和損耗，當(dāng)空壓機(jī)房的實(shí)際工況=標(biāo)準(zhǔn)工況（壓力P=101.325KPa，標(biāo)準(zhǔn)溫度T=20℃，相對濕度RH=0%）時(shí)。客戶購買某空壓機(jī)公稱容積流量為12m3/min/0.7MPa（G）。但由于該空壓機(jī)空濾吸氣口位置設(shè)計(jì)遠(yuǎn)離機(jī)器的進(jìn)風(fēng)口（見圖9）。使得空濾吸氣口溫度高于環(huán)境溫度5℃（T進(jìn)氣溫度-T環(huán)境溫度=5℃）。

V實(shí)際容積流量=1-V公稱容積流量*（293+5）/293 =98.3%V公稱容積流量（m3/min）

經(jīng)過上式計(jì)算，空壓機(jī)的實(shí)際容積流量減少1.7%左右。溫度差值越大，容積流量減少越多。見圖10。

意味著，該客戶應(yīng)該選擇更大公稱容積流量的空壓機(jī)。圖11表示空濾入口溫度高于環(huán)境溫度1～10℃所需公稱容積流量的增加值。

因此，當(dāng)環(huán)境溫度適宜時(shí)，還需要看空濾入口溫度。同樣，如果空壓機(jī)的環(huán)境溫度>標(biāo)準(zhǔn)工況，對于絡(luò)筒機(jī)進(jìn)氣端而言，也會存在壓縮空氣量不足的現(xiàn)象。見圖12。

(二) 空壓機(jī)所處的環(huán)境由于海拔高度或進(jìn)氣壓力的差異影響空壓機(jī)的容積流量。

世界上絕大部分空壓機(jī)使用都是在海平面之上，所以空壓機(jī)的容積流量隨海拔的增加而減少。

即使使用同樣的機(jī)頭，由于空壓機(jī)設(shè)計(jì)制造的差異，造成機(jī)頭進(jìn)氣壓損（機(jī)箱開孔面積不夠、空濾壓損大、減荷閥及進(jìn)氣管路小等等），也會導(dǎo)致空壓機(jī)的容積流量減少。見圖13。

工況3：還用上面舉例，某紡織廠有20臺絡(luò)筒機(jī)。假設(shè)在壓縮空氣系統(tǒng)中沒有壓降和損耗， 當(dāng)空壓機(jī)的實(shí)際工況為環(huán)境溫度T=20℃，相對濕度RH=0%，海拔高度2000米時(shí)。由于海拔高度2000米的環(huán)境大氣壓：P1=77.6KPa。見圖14。

V實(shí)際容積流量=1-V公稱容積流量*（77.6/101.3）=76.6%V公稱容積流量（m3/min）

通過上式計(jì)算，空壓機(jī)的實(shí)際容積流量減少23.4%。海拔高度越高，容積流量減少越多。

工況4：還用上面舉例，某紡織廠有20臺絡(luò)筒機(jī)。假設(shè)在壓縮空氣系統(tǒng)中沒有壓降和損耗， 當(dāng)空壓機(jī)的實(shí)際工況為環(huán)境溫度T=20℃，相對濕度RH=0%，環(huán)境壓力P=101.325KPa。如果，空濾使用到2000h以上，空濾壓損35mbar。見圖15。

V實(shí)際容積流量=1-V公稱容積流量*（35/1013）=96.54% V公稱容積流量（m3/min）

從上式計(jì)算可以知道，如果把空濾更新或拿掉，空壓機(jī)的實(shí)際容積流量將增加3.46%。

由此可以知道，空壓機(jī)機(jī)頭入口壓力很重要！同樣，如果空壓機(jī)由于機(jī)箱進(jìn)氣口或空濾管有壓差，對于絡(luò)筒機(jī)進(jìn)氣端而言，也會存在壓縮空氣量不足的現(xiàn)象。見圖16。

(三) 空壓機(jī)使用環(huán)境相對濕度的差異影響空壓機(jī)的容積流量。

空氣相對濕度的影響也非同小可，世界上絕大部分空壓機(jī)使用都不可能在環(huán)境相對濕度為0%的地方。

工況5：還用上面舉例，某紡織廠有20臺絡(luò)筒機(jī)。假設(shè)在壓縮空氣系統(tǒng)中沒有壓降和損耗，當(dāng)空壓機(jī)的實(shí)際工況為環(huán)境溫度T=20℃，相對濕度RH=60%，環(huán)境壓力P=101.325KPa。

V實(shí)際容積流量=1-V公稱容積流量*（14/1013）=98.61% 

V——公稱容積流量（m3/min）

水蒸氣在20℃時(shí)的飽和壓力PVS= 23.37mbar

對濕度60%意味水蒸氣的壓力為: Pv=0.6X23.37 =14.022mbar

通過上式計(jì)算，空壓機(jī)的實(shí)際容積流量減少了1.38%。相對濕度越大的地方，空壓機(jī)的容積流量減少得越多！如果在35℃環(huán)境溫度80%相對濕度，相比標(biāo)準(zhǔn)工況下，絡(luò)筒機(jī)進(jìn)氣端壓縮空氣量減少4.44%。見圖17。

以上我們以某紡織廠為例，可能不足以震撼用戶。再來舉一個(gè)極端一點(diǎn)的例子來闡述相對濕度的重要性。

工況6：某醫(yī)院制氧機(jī)，壓縮空氣需求為10m3/min-0.7MPa（G），壓力露點(diǎn)3℃。假設(shè)在壓縮空氣系統(tǒng)中沒有壓降和損耗，在標(biāo)準(zhǔn)工況下，空壓機(jī)剛剛合適。

如果空壓機(jī)的實(shí)際工況為環(huán)境溫度T=20℃，環(huán)境壓力P=101.325KPa，當(dāng)相對濕度RH>0%時(shí)，相對濕度變化時(shí)不會對V公稱容積流量發(fā)生變化，但供給制氧機(jī)的壓縮空氣量卻因?yàn)榭諝庵兴魵夂空急劝l(fā)生變化。

1)當(dāng)環(huán)境溫度=20℃時(shí)，供制氧機(jī)壓縮空氣量隨相對濕度增加而減少0～2%；

2)當(dāng)環(huán)境溫度=25℃時(shí)，供制氧機(jī)壓縮空氣量隨相對濕度增加而減少0～2.8%；

3)當(dāng)環(huán)境溫度=30℃時(shí)，供制氧機(jī)壓縮空氣量隨相對濕度增加而減少0～3.8%；

4)當(dāng)環(huán)境溫度=35℃時(shí)，供制氧機(jī)壓縮空氣量隨相對濕度增加而減少0～5%；

如果在病床不住滿的情況下，看不出相對濕度的影響。但是遇上去年的疫情，病人大量增加，醫(yī)院需要氧氣量大增時(shí)，壓縮空氣量減少5%，就意味著有5%的病人得不到救治，人命關(guān)天啊！

所以，環(huán)境溫度或進(jìn)氣溫度差異﹑環(huán)境壓力或進(jìn)氣壓力變化﹑相對濕度不同是影響空壓機(jī)容積流量的三大因數(shù)，對于銷售員或客戶來說必須予以考慮。當(dāng)然，還有空壓機(jī)系統(tǒng)壓力及主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)也會影響到空壓機(jī)的容積流量。
文章來源：http://krconn.cn/bkzs/364.html