空壓機的種類與形式 產生壓縮空氣的機器即為壓縮機,或稱空壓機。

一般種類很多,可依其作動 原理可區分為兩大類,一為排量式壓縮機是將空氣引導到一個封閉的空間中,爾後利用機件的移動,使封閉空間由大變小而使空氣之壓力上升,此類型的空壓機 以往復式 (Reciprocating) 螺旋式 (Rotory Screw) 最具代表性及普及性。

氣流式 壓縮機(dynamic compressor)則是利用轉動的輪葉使空氣快速流動,通過升壓環 (diffuser)使空氣的動能轉變為壓力能而將空氣之靜壓力提高,市場上所常見的機種當首推離心式(徑流式)空壓機為動能式空壓機的代表。

工業界上則以往復式壓縮機螺旋式壓縮機較為常用

無油式空壓機                往復式空壓機-低壓    

 

往復式空壓機-高壓      螺旋空壓機

 

壓縮空氣系統單元概述

一般而言,壓縮空氣供應系統包括壓縮空氣的產生與貯存、壓縮空氣的乾燥 處理、壓縮空氣之調理與整廠配氣管路設計,

其細部單元有壓縮機(油氣桶冷卻器 自動洩水器)、驅動機、

容量控制裝置、安全裝置、穩壓空氣桶(自動洩水器)、過 濾器、乾燥機、儲氣空氣桶、管路、排放管(透明軟管)、空氣系統、油系統、控制壓縮機各系統單元有其不同之目的,

例如,冷卻器之功能係為當壓縮機進行 空氣壓縮時,因為高壓作用下,使得進氣溫度至出口壓縮後空氣有相當程度的溫 差,亦即設備上有高溫現象,

因此需要一些冷卻設備,來避免設備高溫而無法潤 滑,也避免機器結構的高熱壓產生;空氣儲存槽主要針對空氣中一部份水不容易 在後冷卻器蒸發凝結,

透過其產生冷凝水以便接收。

而排水閥之作用為當水進入 排水閥時,其內之浮球升高打開主閥門,水排完時浮球跟著降低,使主閥門關閉 。

 

壓縮空氣系統總成本分析

由壓縮空氣系統運轉總成本分析圖(如圖 3)得知,若以 5 年×8,000 小時/年= 40,000 小時為分析基礎,運轉能源費用約佔總成本 70%~80%、初期購置費用佔總 成本 10%~20%、正常保養佔總成本 5%~10%、異常修理佔總成本 2%~5%。另由 壓縮空氣系統能源費用分析圖(如圖 4)顯示,運轉能源費用中約 40%~50%係起因 於「洩漏」與「假性需求」。此處「洩漏」,根據美國能源部(US Department of Energy) 統計資料指出,一般工廠之壓縮空氣洩漏量達 30%~50%,管理較佳工廠或新廠則 控制在 10%~30%;5%~10%則是較可接受的範圍,因此「洩漏」為壓縮空氣系統 運轉能源費用之主要來源。「假性需求」亦即不需要或過度膨脹且對生產毫無助 益的壓縮空氣需求。多半起因於規劃選用不當及控制不良所致。

壓縮空氣系統節能技術

空氣壓縮機的電力使用最高可達整個工廠電力的 35%,壓縮機從數匹馬力到 一萬匹馬力都有,因此,如何選擇空壓機以達到節能的效果。以下幾點為選購時 須注意之處:

(一) 選用空壓機以達較高的能源效率,包括有大/小型空壓機的搭配選擇。

(二) 選擇適當的空壓機設計壓力及壓縮段數。

(三) 選擇適當的控制方式。

(四) 選擇馬達的大小。

(五) 選擇適當的周邊配備等。

綜上所述,壓縮空氣系統在節能上,可以採用幾個方向著手,茲分別介紹如 下。

(一) 空壓機的選用 國內往復式壓縮機為業界最常見到的形式,其形式又有一段或多段壓縮的 區分,選擇一段或多段壓縮機,沒有固定不變的原則。

在定量空氣時,多段壓 縮機使用較少的電力,當壓力升高時,電力也幾乎成比例減少,但購買多段壓 環保簡訊

■ 空壓機節能技術應用介紹 2-6 縮機的成本較高,因此在最初的購置成本與操作成本之間,必須仔細考慮。

一 段壓縮機設備簡單,費用低廉,可用於負荷量較小的設備上,壓力可高達 7kg/cm2 (100psi),若工作量較大或壓力較高的設備則使用兩段或多段壓縮機較 適當。

評估整個空壓系統所需之壓力並確切核算,但工廠在設計上經常將空壓機 容量提升,以致耗損量更多。尤其在較高的壓力下,空壓系統洩漏率易增加,

而設備會需要更多的空氣但卻很少實際運用,並且造成提升壓力所需之額外能 源增加電力消耗。

一部單段螺旋式空壓機每升高 1psi(0.07kg/cm2 )壓力需要增 加 0.5%之功率消耗,若從 100psig 提升至 125psig,功率的增加(即電力成本) 為 12.5%。

因此,在選擇壓縮機大小時,必需注意幾個要點: 1.將來擴展需要 2.系統內所需最大與最小壓力 3.冷卻器型式 4.壓縮機型式 5.運轉成本 6.最初購置成本 7.設備裝置空間 8.控制型式以符合 (二)如何選擇高效率空壓機 選擇高效率空壓機主要考量因素包括: 1.壓力 使用的排氣壓力(Kg/cm2 )應為真正使用的壓力約高 2 Kg/cm2 ,且通常必須 注意實際使壓力、管路之配置及淨化系統的降壓。

2.排氣量 排氣量的多寡,為選擇空氣壓縮機時之主要重點,須考量的因素有:目前 需求量、將來擴充量、管路洩露量,一般可比實際用量多 30%左右為宜。

其他考量因素包括電源(110V/220V)、環保(有油式/無油式)、安裝方式(移 環保簡訊 / 第 27 期 ■ 空壓機節能技術應用介紹 2-7 動式/固定式)、冷卻方式(水冷式/氣冷式)、

噪音要求(開放式/箱型)、控制方式、 效率要求(通常效率高與省能源呈現正相關之關係)。

 

參考資料 : http://setsg.ev.ncu.edu.tw/Portals/0/niki/%E7%92%B0%E4%BF%9D%E7%B0%A1%E8%A8%8A/27%E6%9C%9F-2.%E7%A9%BA%E5%A3%93%E6%A9%9F%E7%AF%80%E8%83%BD%E6%8A%80%E8%A1%93%E6%87%89%E7%94%A8%E4%BB%8B%E7%B4%B9.pdf

 

 

 

 

 

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