空气压缩机选择及节能方法

空气压缩机选择及节能方法（3）

六、如何选择空压机以达到节能的效果

4. 如何选择适当的控制方式

在全世界均忧虑能源匮乏的今天，极为消耗能源的空压机制造商也在极力寻求节能之道。在制造商及计算者付出了大量心血之下，以目前的科技在定排量式空压机的领域中己很难突破能源效率上的瓶颈，然而离心式空压机藉助空气动力学及制造技术的发展则还有进步的空间，但也并非一蹴可及。因此在空压机的应用领域中，制造厂在控制系统部份不断的相互较劲，设法能帮助业主在使用上达到节能的效果，鉴于空压机的应用甚为广泛及多变化，截至目前为止仍然没有一种通用又有效的控制方式，因此，某一种控制方式是否是最适当旳选择完全得视操作人员的认知程度及应用是否得当而定，当然，先决条件还得视该空压机是否具备了该种控制方式。兹分述各种常见的控制方式的特性及用途作为正确的选择控制方式的参考：

(一) 卸／负载控制方式（又称两阶段式控制方式）是最基本、最传统也是最简单的控制方式。对业者来说，压缩空气都是许多不许少，

换言之，空压机的容量是许大不许小，在容量大于使用量的情形下不得不让空压机适时的卸载，如果卸载时的功率消耗不大(15%左右是较理想的设计)，卸载的频率不高以及卸载的时间不长，这种简单的控制方式仍不失为一种理想的控制方式。定排量式空压机大多采用此种设计，离心式空压机也可用此种控制方式。

(二) 多阶段式控制是每一个压缩段使用单缸双动式或多缸设计的往复式空压机的独特设计，它可以采用0-50-100％，0-25-50-75-10 0％或更多阶段的控制方式，对于用气变化量甚大而且相当频繁的压缩空气系统采用此种控制方式确实是相当理想。此外，使用感应式马达的空压机还可以尽量避免空压机完全卸载时马达的功率因素(Po wer Factor)急剧下降的困扰。

(三) 定压式控制(Constant Pressure Control)又称节流式控制(Thr ottle Control) 原本是离心式空压机的独特设计，一般可以达到大约75~100％之间的节流范围，在此范围内，能源消耗与风量成正比，低于此范围的压缩空气使用量，空压机会将多余的空气压缩后再排放形同能源的浪费，因此，只要用气变化量经常保持在此节流范围内或偶发生，短暂的少量排放，使用定量压控制可说是所有控制方式中最理想的，此外，采用此种控制方式可以保持压缩空气系统相当稳定的压力，一般状况都可控制在１～３％以内的压力波动范围，使用卸／负载控制或多阶段式控制方式至少要有5~10%甚至更高的压差范

围，因此，在相同的压缩空气系统采用定压控制方式可以将压力设定在最低限度或略高于最低限度而达到节能效果。

螺杆式空压机也发展出类似的控制方式，而节流范围更为宽广，但是在效率上会略低于离心式空压机。

(四) 自动双重控制是结合泄／负载控制方式与定压控制方式的综合设计，两者的优缺点兼而有之，但是有较为广泛的广用领域。

(五) 变速控制在早期大多使用于滑轮机驱动的空压机，而马达驱动的空压机大都使用定速控制；在变频器的研发渐趋成熟的状况下，马达驱动的变速控制空压机确实是一种非常理想的流量／压力控制方式，但是目前此种变速（变频）控制方式仍然受到下列诸项限制：

使用电压限定在600伏特以下。

离心式空压机（齿轮增速式）不得使用变速控制。

成本较高。

(六)多台空压机并联运转己有集中自动控制的趋势，确实有节省人力、节省能源的效益，但是各制造商的设计不尽相同，各名各异、功

能上也各有其优缺点，详情以接洽厂商介绍为佳。

不可否认的，每一种控制方式都有其特性及适用领域，选择正确的控制方式确实可减少很多无谓的浪费，但是如何选择正确的控制方式却没有一定的准则或公式可资运用，仍然得靠经验、观察、记录及分析比较来判断，委托富于经验的专业人士进行评定确实有其必要性。

5. 如何选择适当的外围配备

(一) 控制阀

作为最佳进气节流控制的控制阀首推进气导流叶片(Inlet Guide Va ne)，尤其是使用在离心式空压机上的进气导流叶片要比蝴蝶阀节省大约４～９％的能源，坊间有很多进气导流叶片的专业著述介绍其优越性的原因，在此不再赘述。

冷凝水排放控制阀的种类繁多，也各有其优缺点，选用的原则是要能彻底的排放出冷凝水同时压缩空气的排放量又能减到最低程度，如此简单的原则却没有任何一种冷凝水排放控制阀能臻于理想，唯有仰赖操作、保养人员经常的巡视、检查、清洁或是调整。

使用在管路中的控制阀要尽可能选用高效率、低压损的控制阀，但是

不论任何控制阀都有或多或少的压损而浪费能源，因此采用阀的原则是「有阀不如无阀」，也就是非必要尽可能不用阀或少用阀。

(二) 干燥机

压缩空气中的冷凝水确实会造成很多气动设备的困扰，因此，压缩空气不得不经过干燥处理来防止冷凝水形成，压缩空气的干燥程度一般都可以用压力露点(Pressure Dew Point)来表示，压力露点温度愈低代表压缩空气愈干燥，同时也代表了干燥过程中所消耗的能源愈高。冷冻式干燥机的最低压力露点温度可达＋３℃左右，消耗的功率大约是空压机旳1.5％。吸附式(再生式)干燥机的压力露点温度可轻易的达到－40℃，总消耗功率最高可达空压机的15％。显而易见两者的差距以十倍计算，干燥机的选择（露点温度的选择）确实需要相当慎重，以下几项原则可作为选择的参考：

˙切勿刻意的强求过低的压力露点温度，＋３℃和＋１０℃的露点温度极可能在使用上并没有明显的差异。

˙原使用冷冻式干燥机的压缩空气系统，如工厂内有过剩的冻冻水，不妨考虑改用冷冻水。

对压缩空气的温度如无特别的要求低温，一定要使用有热回收的冷冻

式干燥机。

˙一定要使用吸附式干燥机时，要优先考虑使用加热式的干燥机而非无热式的干燥机。

(一) 冷却水系统

冷却水的温度每增减５℃会影响空压机的功率大约1.5％，因此，冷却水的温度调节要尽可能的供应较低温的冷却水（并非指刻意的制造低温冷却水）。如有过剩的冷冻水不妨考虑改用冷冻水。

注：定排量式空机若使用水冷式气缸则应避免使用过低温的冷却水，使用低温冷却水的气缸应在冷却水的入／出口处装置温度控制阀以

避免冷凝水形成，在气缸中而造成液体缩现象。

(二) 管路的规划及管径的选择

理想的管路设计是否正确、良好可以用压损的高低作为衡量的标准,从空压机的排气压力到管路末端的压力以不超过5%或0.35kg/cm2为原则（两者中取其低者为标准），影响压损高低的管理系统组件包括冷却器、干燥机、过滤器、控制阀、弯头、管径及管长等。冷却器、干燥机、过滤器、控制阀等组件均可从供货商处获得较正确的压损标