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如何选择合适的空压机及压缩空气管网系统

对于维修车间、商业场所及工业生产设施而言,选择合适的空压机并合理设计压缩空气管网系统非常重要。合理的系统配置有助于提升能源利用效率,保持稳定的压缩空气供应,降低非计划停机风险,并支持设备和系统的长期稳定运行。本文将系统介绍空压机的主要类型、设备选型时需要考虑的关键因素,以及压缩空气管网设计的常见实践,帮助您根据实际应用需求规划压缩空气系统。

Selecting the right air compressor and compressed air network

压缩空气系统的主要组成部分

一个经过合理设计的压缩空气系统通常包括以下组成部分:

  1. 往复式(活塞式)压缩机
  2. 旋转式螺杆压缩机
  3. 储气罐
  4. 空气过滤器
  5. 冷冻式干燥机
  6. 吸附式干燥机
  7. 油水分离器
  8. 冷凝液排放装置

这些设备和组件相互配合运行,有助于保持系统压力稳定,减少对用气设备的影响,并满足不同应用场景对压缩空气质量的要求。

是否需要配置上述所有组件?

并非所有压缩空气系统都需要配置上述全部设备。具体需要哪些组件,应根据以下因素进行评估:

  • 压缩空气用量
  • 空气质量要求
  • 连续运行还是间歇运行
  • 环境条件
  • 预算和能效 - 目标

对于一般维修车间而言,系统通常只需配置空压机、储气罐和基础过滤设备;而在工业生产环境中,则可能需要配备更完善的干燥、过滤以及冷凝液处理设备,以满足工艺和空气质量要求。

活塞式空压机和螺杆式空压机该如何选择

没有通用规则规定您应该选择哪种类型,但以下几个问题可作为选型时的参考:

  • 活塞式压缩机适用于间歇性运行工况,其运行负载率通常不宜长期超过 70%。
  • 螺杆压缩机适用于连续运行工况,可满足 100% 占空比运行需求,因此常用于需要全天候运行的工业应用环境。

如果您的应用需要超过 13 bar 的压力,活塞式空压机通常是较为常见的选择,因为其能够满足更高压力等级的供气需求。

机械车间需要什么压缩机?

车间的需求取决于:

  • 所用气动工具的类型
  • 多台气动工具同时运行
  • 所需的压力和流速
  • 操作是连续的还是间歇的

通过合理评估系统需求,有助于选择符合应用要求的压缩空气系统,并减少因设备选型过大或能源使用不合理带来的影响。

活塞式压缩机和螺杆式压缩机之间的区别

涡旋式压缩机

  • 适用于低至中等流量需求的应用场景
  • 经济且机械结构简单
  • 适用于间歇性运行工况
  • 可提供多种配置形式,包括皮带传动型、铸铁机型、静音型及独立式机组等

螺杆压缩机

  • 适用于工业领域的连续运行工况
  • 高能效
  • 低噪声级别
  • 适用于中高流量需求

您需要什么规格的空气压缩机?

正确的规格对于效率和可靠性至关重要。在此应考虑以下几点:

  1. 项目要求
    重载应用通常需要选用容量更大的空压机,或能够满足连续运行工况的机型。压缩空气流量(CFM、L/s 或 m³/h)则决定了空压机持续供气的能力。
  2. 工具要求
    对于需要持续供气的气动工具,通常需要配置容量更大的储气罐,并选择能够满足较高占空比运行要求的空压机。对于钉枪等短时脉冲式用气工具,较小容量的储气罐通常也能够满足使用需求,但空压机频繁启停或加载/卸载循环,可能会对设备使用寿命产生影响。
    由于电力占压缩机总运营成本的 80% 左右,因此选择合适的规格可降低因设备选型不匹配而产生的能耗和运行管理成本。
  3. 电源条件
    • 小型空压机通常可使用标准家用电源供电。
    • 功率较大的空压机可能需要高电压电源或三相电源供电。

压缩机类别和使用案例

以下是一些常见功能:

  • 单级或多级设计
  • 集成式储气罐
  • 可提供多种配置形式,包括铸铁机体、皮带传动机组、静音机罩设计以及便携式机型

性能特点:

  • 100 l/min 及以上
  • 5-13 bar 压力范围
  • 适用于间歇性或轻型应用

主要功能包括:

  • 集成式或独立式储气罐
  • 功率范围覆盖从小型车间用机到大型工业设备的多种规格

性能特点:

  • 连续运行能力
  • 高能效
  • 适用于对供气稳定性要求较高的工业应用

其他压缩空气解决方案

常用于对污染物控制要求较高的应用场景,例如:

  • 牙科设施
  • 实验室
  • 食品和饮料加工行业
  • 电子产品制造

完整的压缩空气后处理系统通常包括:

  • 冷冻式干燥机或吸附式干燥机
  • 颗粒过滤器和聚结过滤器
  • 压缩空气管网
  • 冷凝液排放装置
  • 油水分离器

适用范围:

  • 工业环境
  • 连续使用和高强度使用
  • 需要高可靠性和稳定压力的应用

适用于:

  • 工作站
  • 小型工业企业
  • 间歇性应用

常见问题

压力表测量相对于大气压的压力(0 bar (g) )。
绝压测量相对于真空的压力(0 bar (a) )。
在选择安全设备、评估露点和计算系统负载时,了解这一区别至关重要。

排量反映了理论吸入量。
FAD 反映了压缩机提供的实际可用空气 ,并考虑了损失。
根据排量选择设备通常会造成设备容量选型偏小。

压力损失会导致空压机需要输出更高压力以满足用气需求,从而增加能耗。一般情况下,系统压力每额外提高 1 bar,能耗可能增加约 7%。。
通过适当的管道设计和设备选择有助于减少压力损失,从而降低成本并优化性能。

露点反映了水分何时会在压缩空气系统内部发生冷凝。
低露点对于以下情况必不可少:

  • 食品生产
  • 仪表
  • 电子产品制造
  • 寒冷环境

对于对水分较为敏感的应用场景,吸附式干燥机能够提供较低的压力露点。

较高的环境温度:

  • 降低进气口的空气密度
  • 压缩机输出功率降低
  • 提高排气温度
  • 降低干燥机和过滤器效率

适当的通风和冷却对于保持性能至关重要。

泄漏通常发生在:

  • 装置
  • 接头
  • 阀
  • 密封
  • 螺纹连接处

即使是较小的压缩空气泄漏,也可能在长期运行过程中造成额外的电力消耗。定期开展泄漏检测,有助于发现并减少压缩空气损失,从而降低能源浪费和相关运行成本。

管道尺寸不足会增加摩擦,导致:

  • 较高的压降
  • 提高能耗
  • 用气点性能不稳定

合理的管路选型应综合考虑流量、管路总长度、管件数量以及允许的压力损失等因素。

对于大多数系统:

  • 在压缩机下游安装主储气罐,以实现压力稳定和冷却。
  • 可在用气需求较大的区域增设辅助储气罐,以减少空压机频繁启停(或加载/卸载循环)以及系统压力波动。

只有在对油分污染有严格控制要求的应用场景中,才通常需要采用无油设备。对于大多数工业生产和车间应用,通过喷油空压机配合适当的过滤及后处理设备,通常能够满足相应的压缩空气质量要求。

冷冻式干燥机适用于需要露点约为 +3°C 的一般工业应用。
对于露点低至 -20°C 至 -70°C 的苛刻环境, 请使用吸附式干燥机。

对于大多数压缩空气系统,定期开展年度评估有助于了解系统运行状况,并发现潜在的优化空间。
对于用气需求较高或对供气可靠性要求较高的压缩空气系统,可考虑每六个月进行一次系统审核或评估。
压缩空气系统评估的一个重要目的,是识别系统中的能源浪费环节。根据系统现状和优化措施的不同,部分项目可能存在约 10%~40% 的节能改善空间。

柳泰克(上海)压缩空气系统有限公司-

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