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空壓機容積流量是如何變化的?

發(fā)布時間:2021-12-08 11:06人氣:

空壓機容積流量是如何變化的?談論空壓機離不開三大性能參數(shù):壓力、流量(排氣量)、功率的表現(xiàn)。由于空壓機是耗能大戶,且其廣泛應用于工業(yè)生產的各個領域,空壓機的降耗增效意義非常重大,得到了業(yè)內及......

空壓機容積流量是如何變化的?

談論空壓機離不開三大性能參數(shù):壓力、流量(排氣量)、功率的表現(xiàn)。由于空壓機是耗能大戶,且其廣泛應用于工業(yè)生產的各個領域,空壓機的降耗增效意義非常重大,得到了業(yè)內及用戶一致認可。

 

筆者將從設計、制造、使用和服務(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,帶大家了解空壓機容積流量的變化。

 

 
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一、空壓機流量的定義

 

 

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

 

壓縮空氣系統(tǒng)

 

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

 

壓縮空氣系統(tǒng)的選型

 

空壓機是壓縮空氣產生的源頭,因此空壓機的流量大小是滿足客戶使用壓縮空氣的首選目標。

 

空壓機的流量指空壓機在額定排氣壓力下,單位時間內排出的空氣量(質量或容積),折算到進氣狀態(tài)的空氣量(質量或容積)。在空壓機市場中,在標書、合同、樣本及機器銘牌上,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 《容積式壓縮機術語 總則》(圖3)規(guī)范了“流量”這個術語:

 

容積式壓縮機術語

 

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

 

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

 

2) 標準狀態(tài)為壓力P=101.325KPa;標準溫度T=20℃;相對濕度為0% 。通常在壓縮空氣行業(yè)的標準中應用,稱為“標準工況”,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》(見圖4)和JBT 10972-2010《一般用變頻噴油螺桿空氣壓縮機》(見圖5)中有更為詳細的“流量”術語規(guī)范,為“公稱容積流量”。其規(guī)定工況就是采用標準狀態(tài)為壓力P=101.325KPa,標準溫度T=20℃,相對濕度為0%時的“標準工況”。

 

一般用噴油螺桿空氣壓縮機

一般用噴油螺桿空氣壓縮機

 

因此,在空壓系統(tǒng)設備的設計、制造、銷售和使用過程中,我們都以“標準工況”為依據(jù)來標定空壓機的“公稱容積流量”。

 

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

 

公稱容積流量

 

 
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二、什么因素會影響到空壓機的容積流量?

 

 

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)定的試驗標準由汽車行駛百公里消耗的燃油量(以L為計量單位)。但是在實際駕駛中,每輛汽車的油耗都不一樣。因為有路況、天氣、駕駛員習慣等等因素的影響。

 

雖然每臺空壓機在出廠前都按照國家標準進行設計、生產和測試,但使用時實際工況不同,空壓機三大性能參數(shù)(壓力﹑容積流量﹑功率)的表現(xiàn)也會不同。本文主要分析導致空壓機容積流量變化的因素。

 

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

 

空壓機的容積流量

 

但對于用戶來說,他需要的是實實在在的壓縮空氣,空壓機在實際工況下生產的容積流量才能用來賺錢。因此對于絕大多數(shù)用戶來說:實際工況下的容積流量<公稱容積流量(標準工況)是肯定的,見圖8。

 

空壓機的容積流量

 

當空壓機的實際工況=標準工況(壓力P=101.325KPa,標準溫度T=20℃,相對濕度RH=0%)時。用戶需求容積流量才可以與空壓機的公稱容積流量匹配。除此之外,選擇和使用空壓機時都需要考慮到實際工況。

 

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

V絡筒機需求=20*0.6=12(m3/min)

 

工況1:假設在壓縮空氣系統(tǒng)中沒有壓降和損耗,當空壓機的實際工況=標準工況??諌簷C在排氣壓力0.7MPa(G)時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,選擇空壓機公稱容積流量>12m3/min/0.7MPa(G)可以滿足要求。

 

當空壓機的實際工況≠標準工況(壓力P=101.325KPa,標準溫度T=20℃,相對濕度RH=0%)時。用戶需求容積流量將如何匹配空壓機的公稱容積流量呢?下面我們通過三大因數(shù)(進氣壓力、進氣溫度及相對濕度)的影響來討論空壓機容積流量的變化。

 

(一) 空壓機環(huán)境或進氣溫度的差異影響空壓機的容積流量。

 

工況2:還用上面的舉例,某紡織廠有20臺絡筒機。假設在壓縮空氣系統(tǒng)中沒有壓降和損耗,當空壓機房的實際工況=標準工況(壓力P=101.325KPa,標準溫度T=20℃,相對濕度RH=0%)時。客戶購買某空壓機公稱容積流量為12m3/min/0.7MPa(G)。但由于該空壓機空濾吸氣口位置設計遠離機器的進風口(見圖9)。使得空濾吸氣口溫度高于環(huán)境溫度5℃(T進氣溫度-T環(huán)境溫度=5℃)。

 

空壓機的容積流量

 

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

 

經過上式計算,空壓機的實際容積流量減少1.7%左右。溫度差值越大,容積流量減少越多。見圖10。

 

實際容積流量

 

意味著,該客戶應該選擇更大公稱容積流量的空壓機。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。

 

實際容積流量

 

因此,當環(huán)境溫度適宜時,還需要看空濾入口溫度。同樣,如果空壓機的環(huán)境溫度>標準工況,對于絡筒機進氣端而言,也會存在壓縮空氣量不足的現(xiàn)象。見圖12。

 

實際容積流量

 

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

 

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

 

即使使用同樣的機頭,由于空壓機設計制造的差異,造成機頭進氣壓損(機箱開孔面積不夠、空濾壓損大、減荷閥及進氣管路小等等),也會導致空壓機的容積流量減少。見圖13。

 

空壓機的容積流量

 

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

 

空壓機的容積流量

 

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

 

通過上式計算,空壓機的實際容積流量減少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臺絡筒機。假設在壓縮空氣系統(tǒng)中沒有壓降和損耗, 當空壓機的實際工況為環(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。

 

空壓機的容積流量

 

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

 

從上式計算可以知道,如果把空濾更新或拿掉,空壓機的實際容積流量將增加3.46%。

 

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

 

空壓機的容積流量

 

(三) 空壓機使用環(huán)境相對濕度的差異影響空壓機的容積流量。

 

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臺絡筒機。假設在壓縮空氣系統(tǒng)中沒有壓降和損耗,當空壓機的實際工況為環(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

 

通過上式計算,空壓機的實際容積流量減少了1.38%。相對濕度越大的地方,空壓機的容積流量減少得越多!如果在35℃環(huán)境溫度80%相對濕度,相比標準工況下,絡筒機進氣端壓縮空氣量減少4.44%。見圖17。

 

空壓機的容積流量

 

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

 

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

 

如果空壓機的實際工況為環(huán)境溫度T=20℃,環(huán)境壓力P=101.325KPa,當相對濕度RH>0%時,相對濕度變化時不會對V公稱容積流量發(fā)生變化,但供給制氧機的壓縮空氣量卻因為空氣中水蒸氣含量占比發(fā)生變化。

 

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

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

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

4)當環(huán)境溫度=35℃時,供制氧機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,壓縮空氣量減少5%,就意味著有5%的病人得不到救治,人命關天?。?/span>

 

所以,環(huán)境溫度或進氣溫度差異﹑環(huán)境壓力或進氣壓力變化﹑相對濕度不同是影響空壓機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。當然,還有空壓機系統(tǒng)壓力及主機轉數(shù)也會影響到空壓機的容積流量。
文章來源:http://m.tdwygdjj.com/bkzs/364.html

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