空压系统说明.docx
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空压系统说明
第一节空气及其特性
空气对于我们人类和动植物来说都是不可缺少的，如果没有空气地球上的生物就无法生存。
除了用于呼吸外，空气还有多种工业用途。
由于空气来源取之不尽，用之不竭，所以对于空气（尤其是压缩空气）的利用越来越被人们重视。
随对压缩空气利用的研究不断深入，工厂里的气动装置越来越多。
这里先简要介绍一下空气的基本特性。
1、化学成份
空气是由氧气、氮气、碳酸气、少量惰性气体及人类活动产生的无机、有机酸、亚硫酸气体等组成的。
2、固体颗粒和油份
空气中混有砂尘、尘埃、金属粉末等固体颗粒及油类的粉尘等。
3、水份
空气中通常含有水份。
一定压力、一定温度下空气溶解水份的能力是固定的。
当温度升高时空气中可以溶解更多的水份，当压力升高时空气溶解水份的能力将下降。
当空气中溶解的水份（这些水份是以水蒸气形式存在的）达到最大值时，我们说这个状态下的空气中水蒸气达到饱和。
如上所述这个饱和水蒸气量是随温度、压力变化而变化的。
空气的这个特性往往给人们使用压缩空气带来不便，当然人们也可以利用这个特性对空气中的水份加以控制（后面章节会对这个问题详细阐述）。
4、空气的压力
地球被大气层所包围，这种气体叫作大气，由于大气有重量，他对地球表面有压力，这种压力叫做“大气压”。
一个大气压的压力等于0.1013Mpa（折合1.0332㎏f/㎝2或760mmHg）。
也就是说地球上每个物体上都承受着每平方厘米1.0332㎏f的压力。
当空气的压力低于一个大气压时，单位体积内的空气分子数就会变少，当空气分子变得非常少时，我们说这是真空状态。
可见真空是相对于大气压的空气而言的，是空气非常稀薄（即空气分子少）的状态。
真空状态的空气也能被人们加以利用，这里不在累述。
在温度20℃，压力为一个大气压（760mmHg），湿度为65%时，我们可以测得空气的比重是：
1.204㎏f/m3，请记住这个值，它会让你真切的感受到身边大气的存在。
5、空气被压缩时放出热量，膨胀时吸收热量
当空气被压缩时其温度会上升，如果压缩过程被绝热处理（压缩过程没有和外界的热量交换），我们成这样的压缩为绝热压缩。
当把温度为30℃的空气进行绝热压缩到0.69Mpa（7㎏f/㎝2）时温度会升到271℃。
事实上空气的压缩过程必定有和外界的热量交换，人们在对空气进行压缩时往往会采用换热装置将压缩过程产生的热量带走，从而保证压缩后的空气温度控制在人们的使用范围内。
相反如果让已被压缩的空气膨胀时它要从周围环境中夺取它被压缩时放出的同等热量，利用这个特性人们可以利用压缩空气对周围的物体进行冷却。
6、空气的流速
将已被压缩的空气（表压0.69Mpa（7㎏f/㎝2）在大气中放出时其流速接近于音速（340m/sec），这个速度往往会产生尖锐的叫声。
所以在使用压缩空气时绝对不能把它当作身边的大气，一定要注意其危险性。
7、空气的流动性
空气有从压力高的地方向压力低的地方流动的性质。
空气不流动时在同一空间内各处的压力是相同的，但当空气进行流动时，其压力会越来越低。
空气的压力、流速和流经管路的表面光洁度是影响空气压力降的几大因素。
第二节压缩空气的用途
压缩空气有多方面的用途，可参看下面的图表：
涂漆金属、家具、汽车、木工
喷吹喷药农业、医药
喷雾农业、木工、人造雪、清洗
将物体吹起喷润滑油精密机械
喷清洗剂机械加工、清洗
①喷射力—喷粉喷灰浆土木工程
喷砂表面处理金属、木工、纤维
喷灌浆土木工程、建筑
喷墨印刷、照相
玻璃加工玻璃工业、装修
气泵牙科钻孔
气动工具、气动研磨机金属加工、加压混凝土
使物体运动钣金
超高速机床机械加工
冲模冲模厂家
清扫、切削、各行业
清扫气动压力机、气锤、金属加工
剥岩机土建、石材
打桩建筑
动力振动器土建、布袋除尘器、气动输送、药品、
食品及粉尘
点焊汽车、金属加工
②膨胀力气闸车辆、建筑
气垫压力机防震金属、纤维
提升机汽车修理、货物传送
膨胀力耐压金属加工、车间建设
压力传送石油基地、食品加工、啤酒、食品、
（酒类、饮料、牛奶）
③液体的搅拌、移动搅拌水处理、发酵
气动提升泵
排除液体中的气体
水库防冻
④补充氧气烧嘴弯管、钢铁
养鱼场
潜水员、潜水泵、矿工
防止金属加工时过热
⑤热的传递电线冷却电线生产厂
乙烯树脂、尼龙的粘结使用自动包装机的行业
洁净房间电子、医院、食品业
⑥除湿电子工业用房的干燥
保持湿度仓库行业
气体测微
⑦流量变化加热、冷却自动控制装置
可见由于对压缩空气用途的广泛开发，使用压缩空气的行业越来越多，这就给推销空气压缩机带来很大的市场空间，同时向用户提供适用的压缩机和压缩机知识就成为这方面每个营销人员的责任和义务，它将使用户和我们都从中获益。
第三节压缩机的定义
1、压缩机的定义
压缩机是对气体加压并能连续送出的机械。
按上述定义可以说压缩机是给所有气体加压的机械，如果按所压缩的气体为压缩机命名，就有氧气压缩机、氮气压缩机、空气压缩机等。
压缩空气的压缩机被称为空气压缩机。
2、压缩过程所遵循的热力学定律
气体的体积、压力和温度遵循以下热力学定律：
V：
体积
P：
压力（绝对压力）
T：
温度（绝对温度）
3、压缩的方法
a）、等温压缩：
当气体被压缩时机械能转化为热能，使温度升高，把这个热能立即从外部取走，使温度始终保持恒定的压缩方法。
P1×V1－P1×V2=定值
b）、绝热压缩：
既不从外界获取热量也不向外界散发热量的绝热状态下的压缩方法。
c）、多变曲线压缩（实际使用的压缩方法）：
它是把产生的一部分热放散、与外部有热交换的、与等温压缩及绝热压缩不同的压缩方法。
4、空气压缩机的用途
这里从空气压缩机的定义角度认识空气压缩机的用途。
空气压缩机是对大气压下的空气进行压缩并利用被压缩的空气恢复原来状态的还原力作功的一种装置。
人们是针对压缩空气的特性而对其加以利用的；
①力=利用每c㎡有0.69Mpa（7㎏f/c㎡）的推力。
②喷射力=利用被压气体向大气以音速喷出的喷射力。
③冷却=利用压缩气体一只膨胀便从周围吸收与压缩时放出热量相等的热量（空气从所接触的物体吸热即冷却）。
40℃的空气压缩到0.69MPa（7㎏f/c㎡）时温度升到289℃
30℃的空气压缩到0.69MPa（7㎏f/c㎡）时温度升到271℃。
④干燥=用干燥的压缩空气把整个房间除湿（空气压缩时能比较容易除掉所含的水份，从而成为干燥的压缩空气）。
第四节压缩机的分类
1、按压缩方法分类
无润滑式（无油）
往复式
油润滑式无润滑式
容积式单螺杆
螺旋式油冷却式
回转式可动翼式无润滑式
双叶片式双螺杆
油冷却式
轴流式
涡轮式多叶片式
离心式径向式无润滑式
离心式（无油）
2、按压力分类
压缩机出口表压在0.1Mpa（1㎏/c㎡）
鼓风机出口表压在0.01Mpa（1㎏/c㎡）到0.1Mpa（1㎏/c㎡）
风扇出口表压低于0.01Mpa（1㎏/c㎡）
备注：
鼓风机、风扇常用于使气体流动，使气体密度增加的情况，压缩机常用于要利用压缩空气的“力”的场合。
3、其它分类法
3-1、按润滑方法分类
油润滑、油冷却式在压缩机本体内注入润滑油进行润滑并冷却的压缩方法。
在压缩气体中混有润滑油。
无润滑、无油式在压缩机内完全不用润滑油的压缩方式。
在压缩气体中无润滑油混入。
3-2、按冷却方法分类
空冷式对压缩过程产生的热，用冷却器对气体进行冷却，用气把压缩机冷却的方式。
水冷式对压缩过程产生的热，用水冷式冷却器冷却气体，用冷却水冷却压缩机。
3-3、其它分类方法（为社会使用的分类方法）
a）按被压缩的气体进行分类
空气压缩机、氮气压缩机、氧气压缩机等。
b）按出口的表压大小分类
高压、中压、低压压缩机等。
c）按使用的场所分类
室内、室外压缩机等。
第五节压力
1、表压力和绝对压力
在空压系统中，压力是一个常用的概念。
压力的大小通常用压力表进行显示，这个通过压力表显示出来的压力值通常被称为“表压力”，值得注意的是这个表压力是一个相对值，他把大气压力作为零基准，通常我们用的压力就是表压力，当然也可以把完全真空的状态定义为零基准，这样测量出来的压力被称为绝对压力，绝对压力常用于理论研究，在热力学中通常是把绝对压力写进方程式的。
表压力：
以大气压力为零基准所表示的压力。
绝对压力：
以完全真空为零基准所表示的压力。
2、表压力的单位及符号
表压力单位及符号可以用：
㎏f/c㎡G，“G”用来说明所表示的为表压力。
表压力单位及符号也可用：
Pa（帕/帕斯卡），用“帕”为单位时不加“G”。
●由于 Pa是一个很小的单位，人们更常用103Pa（Kpa）或106Pa（Mpa）这两个单位及符号。
●尽管㎏f/c㎡和pa都是常用单位及符号，但现在的SI国际单位制只使用pa这个单位及符号。
3、单位换算
1、1MPa（1兆帕）………………………………………….…….1,000,000Pa
2、1KPa（1千帕）………………………………………………...…..1,000Pa
3、1hPa（1百帕）………………………………………………………..100Pa（1mbar）
绝对压力
表压力
Pa
SI单位
Torr
㎏f/c㎡
旧单位
㎏f/c㎡
旧单位
MmHg
汞柱
Pa
SI单位
9.5332
8.5
0.833Mpa
9.0332
8.0
0.784Mpa
8.0332
7.0
0.686Mpa
7.0332
6.0
0.588Mpa
6.0332
5.0
0.490Mpa
5.0332
4.0
0.392Mpa
4.0332
3.0
0.294Mpa
3.0332
2.0
0.196Mpa
2.0332
1.0
0.098Mpa
1,013hPa
760
1.0332
0
0
0
0
0
0
-1.0332
-760
-101.3kPa
大气压力状态
完全真空状态
第六节空压机的排气量
1、空压机排气量定义
在压缩机排气端测得的单位时间内排出的气体容积，换算到压缩机进气条件（压力、温度、湿度）下的数值称排气量。
2、空压机排气量定义的具体解释
在所有品牌空压机的产品样本中通常都会标有空压机的排气量，客户在选择空压机时往往首先会将排气量加以比较，有时排气量会成为客户判断空压机效率的一个重要参数，所以应该准确理解这个概念。
热力学定律告诉我们：
特定数量的空气如果温度升高了其体积会膨胀，如果压力升高了其体积会收缩，如果空气中混入的水蒸汽的含量增加了其体积也会增加，所以我们在引用空气体积这个概念时，一定要指明这个体积下的空气的温度、压力和所含的水份。
举例说明：
当一个1m3的储气罐装满了空气时，如果不指明罐内空气的压力、温度和水份含量，我们就无法确定有多少空气分子在里面。
同样的道理，如果不统一空压机排出空气的压力、温度和水份含量时，排出空气的体积（或者说排气量）就没有可比性，为了解决这个问题可以将排出的空气换算到同样的条件（相同的温度、压力和水份含量）而去描述排出空气的体积（或者说排气量）。
以上的换算条件通常有三种：
序号
压力
温度
水份含量（用相对湿度表示）
1
大气压状态
0℃
0%
2
大气压状态
20℃
0%
3
大气压状态
30℃
75%
由于以上的几种换算条件（实际上就是压缩机的几种设计条件）非常接近于空压机的吸气状态，所以有时也说空压机的排气量是换算到吸气状态的容积流量。
那产品样本中的排气量是怎样得到的呢？
具体的做法是先在压缩机排气口测出该条件下的容积流量，然后把测定时的压力、温度和气候条件换算成设计条件，得到设计条件下的容积流量，这个设计条件下的容积流量将出现在产品样本中。
3、排气量的单位及符号
排气的单位及符号为：
m3/min（立方米/分钟）或L/S（升/秒）
4、单位换算
1m3=1,000,000,000mm3
第七节空气中的水份
空气中含有水份、用户在使用压缩空气时往往需要将水份除掉，所以有必要研究空气中水份的性质和去处方法。
1、空气中含有水份
空气中含有水蒸汽，水蒸汽的含量会随季节和气候的变化而变化。
当大气压状态的空气被压缩后，压力变为P，那末其体积将变为原来的1/（P+1）。
由于这个变化会造成空气中水蒸汽的密度变为原来的（P+1倍）。
可见空气压缩过程也是空气中水份密度迅速变大的过程。
当空气中溶解不了这个密度的水份时，就会有液态的水凝结出来，而留下来的水份是以饱和状态存在于压缩空气中的。
这种状态的压缩空气在使用时是非常危险的，因为一旦使用环境的温度降低，就会继续有水份凝结出来。
2、干燥空气的获得
如果用户的生产线在使用压缩空气时要求不能有水份析出，那末就得使用相应的方法避免水份的凝结。
怎样作到这一点呢？
就是要将压缩空气中的饱和状态的水蒸汽先行凝结出来（如果凝结出的水份越多，我们说这样的空气越干燥），使之变成不饱和状态，再将这样的空气输送到生产线使用。
人们通常使用两种方法获得干燥的压缩空气，即冷冻干燥法和吸附干燥法。
冷冻干燥法就是强行降低压缩空气的温度，使里面的水份先行凝结出来，再将这部分空气加热到使用温度进行使用。
吸附干燥法就是让压缩空气流过填充有吸附剂的干燥筒，吸附剂会夺走压缩空气中的水份。
3、“露点”的概念
描述压缩空气的干燥程度常用“露点”这个概念，“露点”是描述空气中开始有冷凝水析出时的状态（这个状态和压力和温度有关），所以露点的概念常常和饱和水蒸汽的概念有所联系，在研究和使用这个概念时，人们常借助冷凝水析出时的温度值描述“露点”（这时需要把压力进行固定从而可以绘制出一条连续曲线），所以人们常用的露点值就是这个露点温度值。
可见“露点”虽然是一个温度值，但所描述的是空气的一种干燥程度，换句话说就是描述空气中含有水份的多少。
露点值随空气压力的提高而升高，所以露点又分为常压露点（大气压状态下的露点）和压力露点（当压力高于一个大气压时的露点）。
常压露点和压力露点有固定的对应关系，人们为了使用方便已经把这个对应关系制成了图表或表格（见下页）。
这是一个非常重要而客户又经常不太熟悉的概念。
当你给客户讲明白这个概念后，他就有可能考虑买一台干燥机作为空压机的配套设备了。
4、用户需要怎样的空气
对于一般用户，经冷冻式干燥机处理的压缩空气就能满足其使用要求。
冷冻式干燥机能获得3℃-10℃左右的压力露点（常指7㎏f/c㎡时的压力露点）。
而有的用户需要更低压力露点的压缩空气，这时就需要吸附式干燥机对压缩空气进行除水处理。
吸附式干燥机能达-70℃的压力露点。
压缩空气中所含的水份对用气设备造成的危害往往是不易被察觉或不易被重视的，但越来越多的用户正在纠正这种观点。
那末掌握这方面的知识会使你和用户之间有更多的交流内容。
第八节空气中的油份和固体颗粒
空气中还含有油份和固体颗粒等杂质，用户往往也会要求将这两种杂质的含量控制在允许的范围之内。
1、空气中的油份
注油润滑压缩机因空气在压缩过程中与油接触而含有油，即使经过油雾分离器的分离也不会将油全部除掉，常用的油雾分离器可以把空气中的含油量控制在3ppm-6ppm之间，如果需要更小的含油量就得借助管道过滤器对压缩空气中的油份进一步过滤，这样可以获得0.001ppm的含油量。
无油润滑压缩机排出的压缩空气不会含有油份，但如果吸入的空气中或输送压缩空气的管道中含有油份就不能保证这一点了。
所以用户的压缩空气管道中往往要配备各种需要精度的过滤器。
2、含油量和含尘量的表示方法
含油量可以用重量比表示，即每单位重量的压缩空气中含有的油份重量，但这样表示的含油量将是一个很小的数值，所以为方便使用我们可以把这个数值放大一百万倍（106），即用一个是百万分率（PartsPcrMillion）ppm值进行表示，例如3ppm。
含油量还可以用体积比进行表示，即每立方米的压缩空气中含有的油份的毫升数，例如0.005cc/m3。
上述的两个单位是可以进行换算的，举例说明，我们可以把0.005cc/m3换算为百万分率ppm值：
0.005cc的油份重量是0.005cc×0.85g/cc（油的比重）=0.00425g
1m3的空气重量是1,000,000cc×0.001204g/cc（空气的比重）=1,204g
百万分率ppm值为
0.00452g/1,204g=0.0000035293ppm
3、空气中的固体颗粒
空气中混有砂尘、尘埃、金属粉末等固体颗粒，这些固体颗粒在压缩过程会划伤压缩腔金属表面，同时这些固体颗粒如果混入用气设备也会对设备本身造成损害。
为防止这一点空压机的进气口都会设置吸气过滤器。
注油润滑压缩机一般会在进气口设置5um精度的过滤器，无油润滑压缩机一般会在进气口设置1um精度的过滤器。
但只在进气口设置过滤器是不够的，因为空气在压穷乡僻壤过程中会产生积碳，输送压缩空气的管路中会有氧化物脱落，所以还需在空压机排气管路中设置灰尘过滤器。
灰尘过滤器能使压缩空气中的固体颗粒粒径小于0.01um。
4、含尘量的表示方法
含尘量通常用压缩空气中含有的固体颗粒的最大粒径表示:
例如:
0.1um
1μm（微米）=10-6m
第九节气量调节
1、气量调节的方法
由于用户生产线的用气量并不是一个固定值，那末制造压缩空气的空气压缩机就应该能配合用户的用气变化。
调节气量的目的是在空气压缩机的出口端保证排气量与使用量相同，把压力的变动稳定在一定范围内。
一方面这样可以保持管线压力的恒定，另一方面可以达到节能的目的。
气量调节有多种方法，常用的有压力开闭法和进气节流法两种。
●压力开闭法：
是使用压力开关控制空气压缩机的开机和停机。
当空压机的产气量大于生产线用气量时管线压力会升高，当达到压力开关所设定的上限值时，空压机停止运行，当管线的压力随着生产线的用气而降低到压力开关所设定的下限值时，空压机马上开机运行。
这样通过空压机开/停时间的平衡使压力变动稳定在一定范围内（当用气量多，动转时间就长，停的时间就短，空压机将100%送气或完全不送气）。
这种方法的节电效果比较明显，但会使管线有一定的压力波动。
●进气节流法
这种方法通过调节进气调节阀的开启度来调节进气口气量，调节信号是管线压力的反馈信号。
当用气量少时管线压力会提高，这时反馈信号会使进气调节阀的开启度变小，当用气量为零时进气口完全关闭；相反当用气量变大时农牧民线压力会降低，这时反馈信号会使进气调节阀的开启度变大，当用气量大于空压机的产气能力时进气口完全打开。
当使用这种方法调节气量时，空压机不能停机，所以虽然能获得非常小的压力波动，但与压力开闭法相比要消耗更多的电能。
2、储气罐的作用
当用户从你这里购买了一台空压机时，他往往还需要购买一台储气罐。
即使他不从你这里购买储气罐，也会问你应该配备多大的储气罐。
所以必须了解有关储气罐方面的知识。
●储气罐有三方面的用途：
a）冲空压机排气的压力波动。
b）空压机故障停机后可以作为一段时间的应急气源。
c）以将压缩空气中的一部分冷凝水排放出来。
●储气罐的选取原则
如果用途不同，储气罐可以有不同的选取原则，这里不详述各种计算方法，只介绍一个经验公式：
空压机排气量Q（m3/min）
储气罐容积V（m3）
小于6m3/min
V=Q×0.2
小于30m3/min
V=Q×0.15
大于30m3/min
V=Q×0.1
●储气罐对气量调节的作用
如果空压机采用压力开闭法进行气量调节，为了减少管线的压力波动从而减少电机的起停频率，在空压机的排气端串联一个储气罐是非常有效的。
如果空压机采用气节流法进行气量调节，有时可以不加储气罐。
第十节电气
空气压缩机一般是用电力进行驱动的，也有用其他方法（如柴油机驱动）进行驱动的，我们这里讨论的仅仅是用电力驱动的空压机。
1、常用的电气符号和读法
应该能熟练使用下列符号和它的读法
电压：
V（伏特）
电阻：
Ω（欧姆）
电流：
A（安培）
功率：
W（瓦特）
频率：
Hz（赫兹）
功：
KWH（千瓦时）
2、空压机主电机
空压机的机头（进行空气压缩的部分）是靠电动机带动的。
空压机所用的电动机一般都为三相鼠笼式电动机，电网提供的电压一般都为：
380W三相/50Hz。
3、电动机起动方法
电动机起动方法一般有如下两种：
a）全压起动：
或称直接起动
是直接把380V的电压加在电动机的定子绕组上而起动电动机的方法。
全压起动的优点是：
可以获得比较大的起动转矩，简化电气设备和机械设备。
全压起动的缺点是：
起动电流大，会造成电网电压的下降。
所以小功率的电动机（例如15KW及以下的电动机）一般采用直接起动。
b）降压起动：
有星三角起动、电抗器起动等
降压起动是指通过电路的设置使低于380V的电压先加在电动机的定子绕组上而起动电动机，当电动机起动后再换回正常的380V电压继续维持电动机的运转。
降压起动的典型用法为星三角起动，星三角起动将用220V的电压起动电动机。
降压起动的优点是：
起动电流小（星三角起动时起动电流只有全压起动时的三分之一）。
降压起动的缺点是：
起动转矩小，电气设备等结构复杂。
所以大功率的电动机（例如22KW及以上的电动机）一般采用降压起动。
4、空压机耗电量的估算
可以用下面的公式估算空压机的年耗电量：
年耗电量=电机功率×（运转小时/天）×（运转天数/年）
用年耗电量乘以电价就能算出年电费
举例说明：
22KW的空压机每天运转12小时，每年动转300天，电价为1.0无/KWH，计算一年的电费。
年电费=22KW×（12小时/天）×（300天/年）×1.0元/KWH－79,200元
当用户看到这个计算结果后，可能就不会总抱怨空压机的价格太高了。
第十一节空压系统的通风
不管用户使用的是无油机还是注油机，也不管用户用的是空气冷却式压缩机还是水冷却式压缩机，都必须解决好空压房的通风问题。
根据我们以往的经验，空压机50%以上的故障原因都是由于对这方面的忽视或错误理解。
空气在被压缩的过程中会有大量的热量散发出来，这些热量如果不能及时地排出空压房会造成空压房的室温逐步升高，这样空压机吸气口的温度就会越来越高，如此恶性循环会造成空压机排气温度高而报警，同时因为高温空气的密度小而会造成产气量的减少。
对于水冷却式压缩机来讲，大部分热量通过热交换器传递给了冷却水，由冷却水将热量带走，这时只需要设置较小的通风扇把主电机发出的一小部分热量带走就行了，而对于空气冷却式压缩机来讲，需要有大量的新鲜风对压缩过程产生的热量进行交换，那末必须考虑新鲜风的入口，该入口最好能靠近空压机冷却风吸入口（用于压缩部分的空气入口最好也能靠近新鲜风入口）。
如果有必要可以设置单独的风道来引入新鲜空气，这样可以避免空压房的热风影响冷却过程，当然这要视空压房的构造和客户的情况而定。
一般来说要设置风道将经过热量交换的热风导出空压房，如果有必要还要在导出口设置风扇或风机加强热风的导出效果。
上面提到的新鲜空气入口需要设置在
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