压缩空气系统中压力和流量之间的关系|压缩空气最佳实践manbetx王者荣耀

Chris Downs，美国凯山压缩机公司区域经理

在压缩空气行业工作超过25年之后，它仍然让我感到惊讶，许多工厂人员，甚至那些以销售压缩空气产品为生的人，都不完全了解流量或体积(cfm)和压力(psig)之间的关系。走进许多车身车间或小型制造工厂，你会发现压缩机在一个较高的压力下运行，以满足“需求”。如果一个工厂的生产车间空气压力很低，维修专业人员做的第一件事是什么?你猜对了:他(她)把压缩机上的压力“抬高”了，却没有意识到他(她)让问题变得更糟。此外，大多数生产人员并不知道压缩空气不是免费的。多年来已经有许多关于这个主题的文章，但其中许多都是非常技术性的，对于一个行业外的人来说很难理解。在本文中，我试图以一种非工程类型能够理解的方式来处理这个主题。

压缩空气不是免费的

我记得多年前在美国一家大型压缩机分销商工作时的一次经历。在彻底检查了压缩空气系统后，我把一台200马力的旋转螺杆压缩机卖给了东乔治亚州的一家花岗岩采矿厂。开采花岗岩的一种方法是使用高温焊炬熔化岩石，以便移除石板。这一过程在地下几百英尺的垂直方向上进行了多次。在这个过程中需要一台空气压缩机来投射火焰。正如你所能想象的，对于火炬手工作的员工来说，这是一个炎热的环境。

安装了压缩机几周后，我接到了业主的电话，他抱怨说，由于一整天环境温度不断升高，压缩机无法保持所需的压力。作为一个有工程师学位的人，我知道他所描述的是不可能的。我也知道解决这个问题的唯一方法就是访问网站收集数据。我第二天早上到达，压缩机设置在115 psig排气压力，就在它应该在的地方。然而，随着天气越来越热，我见证了业主所说的——排放压力开始下降。我知道这一定是一个“系统”问题，而不是一个“压缩机”问题，所以我开始在采石场周围走，看看我能找到什么。经过几分钟的调查，我找到了罪魁祸首，一个采石场工人打开了两个1/8英寸的球阀，把一些压缩空气喷在他的脸上，试图在这种闷热的环境中给自己降温。我让船主把那两个阀门关了。当我们回到压缩机时，机器的压力是最大的。

这个故事的寓意是，采石场工人不知道，在100 psig排放压力下打开两个1/8英寸的阀门，系统将损失约100 cfm，这相当于25 hp旋转螺杆空气压缩机（经验法则是旋转螺杆压缩机每1 hp输送4到5 cfm）。因此，在这两个相对较小的泄漏中，200 hp压缩机基本上损失了其总容量的十分之一。要记住的一条简便的经验法则是，1/4英寸的开口/孔口在100 psig时会泄漏大约100 cfm。记住，压缩空气是“愚蠢的”（即，它将沿着阻力最小的路径）。在进行全厂空气审计（供应侧和需求侧）时，一个可笑的事实是，在许多情况下，使系统达到峰值的最大事件是换班。你为什么问？因为生产工人通常在换班期间关闭工作站。有趣但真实！

可视化KPI：特定功率、流量、压力、露点-网络研讨会记录

下载幻灯片并观看免费网络广播的录制，以了解：

如何测量和可视化压缩空气系统内的关键性能指标
如何根据工厂的规范和需求对测量进行适当的基准测试
改善压缩空气质量、能源管理和压缩空气系统可靠性的机会
如何在一段时间内保持KPI与利益相关者的相关性
如何将重点放在正确的KPI上

带我去网络研讨会

流量和压力之间的关系是什么？

从终端用户的角度来看，另一个鲜为人知的关于压缩空气的事实是，排放压力对流量有直接影响。事实上，我们从波义耳定律中知道：

P1 x V1=P2 x V2

其中P1为初始压力，V1为初始体积，P2为最终压力，V2为最终体积。

让我们看一个如何在真实场景中使用波义耳定律的示例：

电厂有一台25 hp旋转螺杆压缩机，额定压力为100 acfm，压力为100 psig。
但是，它们只能在生产区域维持80 psig。
工厂需要多少压缩机hp才能在工厂总管中维持所需的100 psig？

使用波义耳定律：

100 acfm x 100 psig=（x）acfm x 80 psig

使用一点代数：

100 acfm x 100 psig/80 psig=125 acfm

125–100=25 acfm

25/4.5 = 5.5 hp(我假设4.5 cfm每1 hp)

在这个简单的例子中，我建议在系统中添加一个7.5马力的压缩机，以增加体积，从而将排放压力稳定到所需的水平。

系统过压的成本是多少？

近年来，一个行业术语被用来描述向系统提供超过所需压力的情况，即“人为需求”。例如，如果生产车间仅需要75 psig来维持稳定的生产，为什么要将压缩空气集管保持在100 psig？这种情况下的人工需求为25 psig。要记住的一条经验法则是，排放压力每增加2-psi，能量（在压缩机处测量）就会增加1%。

为了确定生产过程中的“临界压力”，您必须离开舒适的压缩机房，冒险进入生产车间。生产设备上安装的压力调节器很常见，有时设置的压力远低于系统/集管压力。我个人曾在工厂工作过，在那里，绝大多数生产设备只需要75 psig就可以正常工作，但工厂空气集管保持在100 psig。显然，清洁设备（干燥器和过滤器）上存在压降，可能相当于10至15 psig或更大。但是，如果系统的尺寸和维护适当，则应将此因素轻松考虑到设置压缩机排放压力的因素中。假设清洁设备和管道分配系统的尺寸和维护不当，相当于20 psig的压降，您仍然可以将压缩机上的压力降低到125 psig至100 psig，并在生产车间上保持所需的75 psig。将压力降低25 psig，该工厂每年可节省12.5%的能源。要计算节能，请使用以下能量方程：

必和必拓x.746 x#h/年x$/kWh

电机效率

请注意，压缩机的额定功率为hp，而不是kW。要计算kW，将BHP乘以常数（.746）。还要注意的是，旋转螺杆式空气压缩机的马力比电机铭牌上的额定功率要大。通常，压缩机制造商使用1.15工作系数电机，这意味着电机可以在其铭牌额定值之外安全运行10%至15%。因此，根据制造商的不同，200马力的旋转螺杆式空气压缩机在满载时的平均拉力为220 BHP。确切的BHP可从制造商的技术数据表中获得，或通过联系该品牌的代表获得。让我们看一个简单的例子：

在125 psig（220 BHP）下运行的200 hp压缩机
每年运行8000小时
每千瓦时0.10美元（在大多数情况下，可以通过获取最终用户的电费单副本来计算能源成本。在本练习中，我们可以通过将电费单的总美元金额除以总千瓦使用量来计算“混合”费率）。对于本例，我使用$0.01/kWh
电机效率为95%
降低放电压力25psig可以节省多少电能?

220必和必拓x.746 x 8000小时x$0.1千瓦时= 138206美元

.95

131924美元x 12.5%=每年节约能源17276.00美元！

请记住，本示例适用于调制或负载/空载控制的压缩机，可能没有足够的存储空间。如果压缩空气系统在供应和需求方面进行了适当的审计，从而增加了适当的存储量、压力流量控制器等，那么这些节约可能会大得多。关于确定临界压力的一点提示，如果不清楚，只需将压缩机上的压力开关调低2 psig，然后等待是否有人抱怨工厂空气压力不足。持续这样做一段时间，你最终会有人对你尖叫。然后把压力调大2 psig，别管它。

降低系统/集管压力的另一个主要好处是，压缩空气分配中的任何泄漏都将减少。另一种减少泄漏的方法是执行泄漏审计。但是，请记住，您可以有效地减少泄漏，但您永远无法完全消除它们。