【壓縮機網(wǎng)】一、引言
我國在1986年，國務(wù)院就頒布了《節約能源管理暫行條例》和《中國技術(shù)政策·能源》藍皮書(shū)，要求把節約能源作為在國民經(jīng)濟調整時(shí)期挖潛、革新、改造的重點(diǎn)來(lái)抓，并提出了切實(shí)加強節能研究，開(kāi)發(fā)和推廣節能新技術(shù)、新工藝、新設備和新材料，加速節能技術(shù)改造，調整高耗能工業(yè)產(chǎn)品結構，降低能源工業(yè)自耗能比重等一系列技術(shù)政策。對于空壓機而言，同樣也是任重而道遠的。國家也像對待家用電器一樣，制定了相應的能效等級標準。
本文為大家介紹一下直聯(lián)往復活塞式空壓機這類(lèi)產(chǎn)品的能量消耗模式和類(lèi)別，以及此類(lèi)產(chǎn)品的能效考核指標，不達標時(shí)的原因分析和改進(jìn)提高措施。讓大家正確和客觀(guān)的應對直聯(lián)往復活塞式空壓機的能效問(wèn)題。
二、效率的通俗含義
空壓機能效等級現行的標準為GB19153-2009，在這個(gè)標準里面可以根據電機的功率，排氣的壓力以及冷卻方式等，對應得出空壓機的效率指數。
效率（efficiency）是指有用功率對驅動(dòng)功率的比值。效率是指在給定投入和技術(shù)等條件下，最有效地使用資源以滿(mǎn)足設定的愿望和需要的評價(jià)方式。它所表達的是人類(lèi)使用最有效地社會(huì )資源以滿(mǎn)足自身需求的愿望。
以上是按照寬泛意義來(lái)說(shuō)的，是能源利用效率的一種簡(jiǎn)稱(chēng)?？諌簷C的效率同容積效率、壓縮效率和機械效率一樣，也是一種效率。但它表述的，是一種實(shí)際能量的消耗，沒(méi)有理論數值的參與。
現在我們從直接的經(jīng)濟消耗的角度來(lái)解析一下空壓機的生命周期成本?？諌簷C的生命成本由三部分組成：一是初始的購機費用；二是日常運行費用，就是電費；三是維修保養費用。通常情況下，初始購機費用和后期的維護保養費用只占總投資的很少一部分，日常的運行電費才是主要的花銷(xiāo)。并且用戶(hù)要支付的電費還不是整臺機器的輸出功耗，而是整臺機器的輸入功耗，即該臺機器的總輸入能耗。所以用戶(hù)在購買(mǎi)空壓機時(shí)，要多了解一下空壓機的比功率，好的空壓機價(jià)格是比某些便宜品牌的空壓機要貴，但是省下來(lái)的電費，基本一年就可以收回差額了。一臺空壓機少說(shuō)也得用個(gè)十年、八年，這筆賬應該要算長(cháng)遠了。雖然，大家在設計的時(shí)候會(huì )通過(guò)各種手段來(lái)提高空壓機的效率，但是有些措施要額外追加成本的。
三、空壓機效率的影響因素
參照現行的標準《GB19153容積式空氣壓縮機能效限定值及能效等級》，我們需要先為大家引入一下比功率這個(gè)概念?？諌簷C的比功率是指壓縮機壓縮單位實(shí)際容積流量氣體所消耗的總輸入功率?？諌簷C比功率是評價(jià)在壓縮相同氣體、相同排氣壓力下的壓縮機性能的一種指標，也是評價(jià)壓縮機能效的重要指標。壓縮機比功率越小，說(shuō)明壓縮機能量利用的效率就越高，單位功耗就越低。
比功率 = 輸入功率P÷容積流量Q
單位: kW/(m3/min)
容積流量在中國又被稱(chēng)為排氣量或銘牌流量，通俗的講指在所要求的排氣壓力下，空壓機單位時(shí)間內排出的氣體容積。按國家標準，空壓機的實(shí)際排氣量為標稱(chēng)流量±5% 公差范圍均為合格。容積流量是一臺空壓機的出廠(chǎng)標定流量，即m3/min。投入生產(chǎn)以后，隨著(zhù)機器的長(cháng)期使用，不可避免的會(huì )有機械磨損，流量數值會(huì )呈下降趨勢。建議按照維修保養手冊，定期更換易損件，以恢復容積流量。
輸入功率和容積流量一般都是直接寫(xiě)在機器的銘牌上的。輸入功率是通過(guò)常用的功率測試儀器（圖1）直接讀數出來(lái)的，容積流量也是通過(guò)常用的流量測試儀器（圖2）測試讀數出來(lái)的，所以這兩個(gè)數值都是在一定的排氣壓力下的實(shí)測值。
四、效率不達標空壓機的常用整改措施
空壓機效率不達標的現象分兩種情況，第一種是設計初期在進(jìn)行樣機測試的時(shí)候，第二種是空壓機使用了一段時(shí)間之后出現的。要解決效率不達標的問(wèn)題，就要降低比功率的數值，根據上面比功率的計算公式得出：要么保持輸入功率不變，提高容積流量；要么保持容積流量不變，降低功率消耗。但大多情況下，我們都是在保持輸入功率不變的前提下，想辦法提高容積流量，來(lái)降低比功率數值，提高能源的利用效率。下面我們就針對上述兩種效率不達標的情況，分別作出原因分析和整改措施的制定。
第一種情況：在設計初期進(jìn)行樣機測試的時(shí)候出現比功率數值不達標。這種情況一般表現為設計的理論排氣量和樣機實(shí)測（在7公斤時(shí)）排氣量之間有差異。一般是由于參與壓縮氣體的零件的加工誤差、設計累計公差、裝配精度等原因所導致的。所以，在設計的時(shí)候一定要預留足夠的系數，來(lái)保證實(shí)測的樣機比功率數值達標。另外，這里需要給大家介紹一下，理論排氣量的簡(jiǎn)易計算公式，因為下面我們所制定的提升排氣量的措施，大都是基于這個(gè)公式推導出來(lái)的。
解決措施為：
1）減小連桿頂面與閥板之間的余隙，提高壓縮氣體的效率。
2）加大曲軸的偏心距，提高壓縮氣體的體量。
3）改善電機特性，提高電機的轉速，提高壓縮氣體的速度。
4）保持曲軸的偏心距不變，增大氣缸的直徑，提高壓縮氣體的體量。
以上幾種措施都是可以有效提高樣機實(shí)測排氣量的方式，其中第1種措施操作最為簡(jiǎn)單方便。
除了以上幾種方式還有開(kāi)源的方法，以及另外一種節流的措施，也就是提高空壓機自身的密封性，這個(gè)密封性包括多個(gè)環(huán)節、多個(gè)位置。在《小型直連往復活塞式全無(wú)油空壓機的優(yōu)化設計》一文中有提到多種的優(yōu)化設計措施，它們都是從節能、減排、提效的角度來(lái)剖析的。例如：1、合理的選擇缸體和活塞環(huán)的材質(zhì)，是為了提高二者的壽命和打氣效率，減少生命周期過(guò)程中的氣體內泄漏，能量損耗。2、合理的閥板和連桿結構形式，也是為了提高二者的壽命和打氣效率，減少生命周期過(guò)程中的氣體內泄漏，能量損耗。3、采用合理的冷卻措施，是為了降低氣體的熱膨脹系數，提高氣體的壓縮效率。4、不光要設計的好，零件的加工和裝配也要滿(mǎn)足精度要求，才能充分的發(fā)揮空壓機利用能源的能力。
第二種情況：在空壓機使用了一段時(shí)間之后出現比功率數值不達標。這種情況的原因就比較多，比較復雜了，一般常見(jiàn)的原因和解決措施如下表3所示。
“維護保養不及時(shí)”是空壓機出現比功率數值不達標的主要因素。常言道：“三分使用，七分保養”，可見(jiàn)后期的維護保養是非常重要的。至于其他的不良因素，只要購買(mǎi)的是正規廠(chǎng)家的空壓機，出現的幾率相對還是會(huì )低一些的。
五、結語(yǔ)
綜上所述，大家應該對于直聯(lián)往復活塞式空壓機的效率問(wèn)題有了進(jìn)一步的認知，對于比功率的計算有了一定的掌握，對于影響比功率數值的常見(jiàn)原因和解決措施也有了一定的了解。
但是，希望大家不要忘記了國家制定這個(gè)標準的初衷，那就是合理利用資源，提高能源的利用率。
參考文獻
[1]成大先.機械設計手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社.2007
[2]陸寧.機械原理[M].機械工業(yè)出版社.1997
[3]JB/T 8934-1999.直聯(lián)便攜式往復活塞空壓機[S].1999
[4]疏仁揚.空氣濕度對空壓機排氣量計算的影響[J].壓縮機技術(shù).1975(04) [5]溫彩霞.空壓機排氣量測量結果的不確定度分析[J].壓縮機技術(shù).2012(03) [6]金巍.空壓機排氣量與所需電機功率速算法[J].壓縮機技術(shù).2002(01)
[7]宋健,洪偉榮,吳榮仁.活塞式壓縮機排氣量的全量程無(wú)級調節[J].機械工程師.2006(09)
作者簡(jiǎn)介
吳廣忠（1980.04--），男，大學(xué)本科（工學(xué)學(xué)士），畢業(yè)于青島科技大學(xué)，中級工程師，研究方向：空氣壓縮機。
來(lái)源：本站原創(chuàng )
我國在1986年，國務(wù)院就頒布了《節約能源管理暫行條例》和《中國技術(shù)政策·能源》藍皮書(shū)，要求把節約能源作為在國民經(jīng)濟調整時(shí)期挖潛、革新、改造的重點(diǎn)來(lái)抓，并提出了切實(shí)加強節能研究，開(kāi)發(fā)和推廣節能新技術(shù)、新工藝、新設備和新材料，加速節能技術(shù)改造，調整高耗能工業(yè)產(chǎn)品結構，降低能源工業(yè)自耗能比重等一系列技術(shù)政策。對于空壓機而言，同樣也是任重而道遠的。國家也像對待家用電器一樣，制定了相應的能效等級標準。
本文為大家介紹一下直聯(lián)往復活塞式空壓機這類(lèi)產(chǎn)品的能量消耗模式和類(lèi)別，以及此類(lèi)產(chǎn)品的能效考核指標，不達標時(shí)的原因分析和改進(jìn)提高措施。讓大家正確和客觀(guān)的應對直聯(lián)往復活塞式空壓機的能效問(wèn)題。
二、效率的通俗含義
空壓機能效等級現行的標準為GB19153-2009，在這個(gè)標準里面可以根據電機的功率，排氣的壓力以及冷卻方式等，對應得出空壓機的效率指數。
效率（efficiency）是指有用功率對驅動(dòng)功率的比值。效率是指在給定投入和技術(shù)等條件下，最有效地使用資源以滿(mǎn)足設定的愿望和需要的評價(jià)方式。它所表達的是人類(lèi)使用最有效地社會(huì )資源以滿(mǎn)足自身需求的愿望。
以上是按照寬泛意義來(lái)說(shuō)的，是能源利用效率的一種簡(jiǎn)稱(chēng)?？諌簷C的效率同容積效率、壓縮效率和機械效率一樣，也是一種效率。但它表述的，是一種實(shí)際能量的消耗，沒(méi)有理論數值的參與。
現在我們從直接的經(jīng)濟消耗的角度來(lái)解析一下空壓機的生命周期成本?？諌簷C的生命成本由三部分組成：一是初始的購機費用；二是日常運行費用，就是電費；三是維修保養費用。通常情況下，初始購機費用和后期的維護保養費用只占總投資的很少一部分，日常的運行電費才是主要的花銷(xiāo)。并且用戶(hù)要支付的電費還不是整臺機器的輸出功耗，而是整臺機器的輸入功耗，即該臺機器的總輸入能耗。所以用戶(hù)在購買(mǎi)空壓機時(shí)，要多了解一下空壓機的比功率，好的空壓機價(jià)格是比某些便宜品牌的空壓機要貴，但是省下來(lái)的電費，基本一年就可以收回差額了。一臺空壓機少說(shuō)也得用個(gè)十年、八年，這筆賬應該要算長(cháng)遠了。雖然，大家在設計的時(shí)候會(huì )通過(guò)各種手段來(lái)提高空壓機的效率，但是有些措施要額外追加成本的。
三、空壓機效率的影響因素
參照現行的標準《GB19153容積式空氣壓縮機能效限定值及能效等級》，我們需要先為大家引入一下比功率這個(gè)概念?？諌簷C的比功率是指壓縮機壓縮單位實(shí)際容積流量氣體所消耗的總輸入功率?？諌簷C比功率是評價(jià)在壓縮相同氣體、相同排氣壓力下的壓縮機性能的一種指標，也是評價(jià)壓縮機能效的重要指標。壓縮機比功率越小，說(shuō)明壓縮機能量利用的效率就越高，單位功耗就越低。
比功率 = 輸入功率P÷容積流量Q
單位: kW/(m3/min)
容積流量在中國又被稱(chēng)為排氣量或銘牌流量，通俗的講指在所要求的排氣壓力下，空壓機單位時(shí)間內排出的氣體容積。按國家標準，空壓機的實(shí)際排氣量為標稱(chēng)流量±5% 公差范圍均為合格。容積流量是一臺空壓機的出廠(chǎng)標定流量，即m3/min。投入生產(chǎn)以后，隨著(zhù)機器的長(cháng)期使用，不可避免的會(huì )有機械磨損，流量數值會(huì )呈下降趨勢。建議按照維修保養手冊，定期更換易損件，以恢復容積流量。
輸入功率和容積流量一般都是直接寫(xiě)在機器的銘牌上的。輸入功率是通過(guò)常用的功率測試儀器（圖1）直接讀數出來(lái)的，容積流量也是通過(guò)常用的流量測試儀器（圖2）測試讀數出來(lái)的，所以這兩個(gè)數值都是在一定的排氣壓力下的實(shí)測值。
四、效率不達標空壓機的常用整改措施
空壓機效率不達標的現象分兩種情況，第一種是設計初期在進(jìn)行樣機測試的時(shí)候，第二種是空壓機使用了一段時(shí)間之后出現的。要解決效率不達標的問(wèn)題，就要降低比功率的數值，根據上面比功率的計算公式得出：要么保持輸入功率不變，提高容積流量；要么保持容積流量不變，降低功率消耗。但大多情況下，我們都是在保持輸入功率不變的前提下，想辦法提高容積流量，來(lái)降低比功率數值，提高能源的利用效率。下面我們就針對上述兩種效率不達標的情況，分別作出原因分析和整改措施的制定。
第一種情況：在設計初期進(jìn)行樣機測試的時(shí)候出現比功率數值不達標。這種情況一般表現為設計的理論排氣量和樣機實(shí)測（在7公斤時(shí)）排氣量之間有差異。一般是由于參與壓縮氣體的零件的加工誤差、設計累計公差、裝配精度等原因所導致的。所以，在設計的時(shí)候一定要預留足夠的系數，來(lái)保證實(shí)測的樣機比功率數值達標。另外，這里需要給大家介紹一下，理論排氣量的簡(jiǎn)易計算公式，因為下面我們所制定的提升排氣量的措施，大都是基于這個(gè)公式推導出來(lái)的。
解決措施為：
1）減小連桿頂面與閥板之間的余隙，提高壓縮氣體的效率。
2）加大曲軸的偏心距，提高壓縮氣體的體量。
3）改善電機特性，提高電機的轉速，提高壓縮氣體的速度。
4）保持曲軸的偏心距不變，增大氣缸的直徑，提高壓縮氣體的體量。
以上幾種措施都是可以有效提高樣機實(shí)測排氣量的方式，其中第1種措施操作最為簡(jiǎn)單方便。
除了以上幾種方式還有開(kāi)源的方法，以及另外一種節流的措施，也就是提高空壓機自身的密封性，這個(gè)密封性包括多個(gè)環(huán)節、多個(gè)位置。在《小型直連往復活塞式全無(wú)油空壓機的優(yōu)化設計》一文中有提到多種的優(yōu)化設計措施，它們都是從節能、減排、提效的角度來(lái)剖析的。例如：1、合理的選擇缸體和活塞環(huán)的材質(zhì)，是為了提高二者的壽命和打氣效率，減少生命周期過(guò)程中的氣體內泄漏，能量損耗。2、合理的閥板和連桿結構形式，也是為了提高二者的壽命和打氣效率，減少生命周期過(guò)程中的氣體內泄漏，能量損耗。3、采用合理的冷卻措施，是為了降低氣體的熱膨脹系數，提高氣體的壓縮效率。4、不光要設計的好，零件的加工和裝配也要滿(mǎn)足精度要求，才能充分的發(fā)揮空壓機利用能源的能力。
第二種情況：在空壓機使用了一段時(shí)間之后出現比功率數值不達標。這種情況的原因就比較多，比較復雜了，一般常見(jiàn)的原因和解決措施如下表3所示。
“維護保養不及時(shí)”是空壓機出現比功率數值不達標的主要因素。常言道：“三分使用，七分保養”，可見(jiàn)后期的維護保養是非常重要的。至于其他的不良因素，只要購買(mǎi)的是正規廠(chǎng)家的空壓機，出現的幾率相對還是會(huì )低一些的。
五、結語(yǔ)
綜上所述，大家應該對于直聯(lián)往復活塞式空壓機的效率問(wèn)題有了進(jìn)一步的認知，對于比功率的計算有了一定的掌握，對于影響比功率數值的常見(jiàn)原因和解決措施也有了一定的了解。
但是，希望大家不要忘記了國家制定這個(gè)標準的初衷，那就是合理利用資源，提高能源的利用率。
參考文獻
[1]成大先.機械設計手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社.2007
[2]陸寧.機械原理[M].機械工業(yè)出版社.1997
[3]JB/T 8934-1999.直聯(lián)便攜式往復活塞空壓機[S].1999
[4]疏仁揚.空氣濕度對空壓機排氣量計算的影響[J].壓縮機技術(shù).1975(04) [5]溫彩霞.空壓機排氣量測量結果的不確定度分析[J].壓縮機技術(shù).2012(03) [6]金巍.空壓機排氣量與所需電機功率速算法[J].壓縮機技術(shù).2002(01)
[7]宋健,洪偉榮,吳榮仁.活塞式壓縮機排氣量的全量程無(wú)級調節[J].機械工程師.2006(09)
作者簡(jiǎn)介
吳廣忠（1980.04--），男，大學(xué)本科（工學(xué)學(xué)士），畢業(yè)于青島科技大學(xué)，中級工程師，研究方向：空氣壓縮機。
來(lái)源：本站原創(chuàng )
網(wǎng)友評論
條評論
最新評論