压缩空气系统中压力和流量之间的关系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年后，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）与压力（psig）之间的关系，这仍然让我感到惊讶。走进许多车身车间或小型制造厂，你会发现压缩机在高压下工作以满足“需求”。如果工厂生产车间的气压较低，维修专业人员首先要做的是什么？你猜对了：他或她“顶起”压缩机上的压力，却没有意识到他或她让问题变得更糟。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，已经有很多关于这个主题的文章，但其中很多都是技术性的，对于行业外的人来说很难理解。在本文中，我试图以非工程类型可以理解的方式来解决这个问题。

压缩空气不是免费的

我记得多年前我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个花岗岩采矿设施。开采花岗岩的一种方法是使用高温火炬熔化岩石，使一块板被移走。这个过程要在地面下几百英尺的垂直位置进行多次。在这个过程中需要一个空气压缩机来投射火焰。你可以想象，对于拿火炬的员工来说，这是一个很热的环境。

压缩机安装几周后，我接到了业主的电话，他抱怨压缩机无法保持理想的压力，因为一整天的环境温度都在升高。作为一名有学位的工程师，我知道他所描述的是不可能的。我也知道，我解决这一现象的唯一办法是访问网站收集数据。第二天一大早我就到了，压缩机的排气压力设置为115 psig，正好是它应该达到的水平。然而，随着天气越来越热，我亲眼目睹了业主所说的——排放压力开始下降。我知道这一定是一个“系统”问题，而不是“压缩机”问题，所以我开始在采石场周围走动，看看能找到什么。经过几分钟的调查，我发现了罪犯，一名采石场工人打开了两个1/8英寸的球阀，将一些压缩空气吹到他的脸上，试图在这种闷热的环境中降温。我指示业主关闭这两个阀门。当我们回到压缩机旁时，机器处于全压状态。

这个故事的寓意是,采石场工人不知道通过打开两个发散阀压力100 psig放电系统将失去约100 cfm,相当于一个25-hp旋转螺杆空气压缩机(经验法则是,旋转螺杆压缩机提供4 - 5每1惠普cfm)。因此，在这两个相对较小的泄漏中，200马力的压缩机基本上损失了其总容量的十分之一。要记住的一个简便的经验法则是，1/4英寸的开口/孔在100 psig时泄漏约为100 cfm。记住，压缩空气是“愚蠢的”(即它会沿着阻力最小的路径前进)。在进行全厂空气审计(包括供方和需求方)时，一个滑稽的事实是，在许多情况下，使系统峰值上升的最大事件是换岗变化。为什么你问?因为生产工人通常会在换班期间离开他们的工作站。有趣的但真的!

可视化KPI:比功率，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直播的录音，学习:

如何测量和可视化压缩空气系统的关键性能指标
如何根据工厂的规格和需求对测量进行适当的基准
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
如何关注正确的KPI

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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

P1是初始压强，V1是初始体积，P2是最终压强，V2是最终体积。

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。
然而，他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马力（我假设每1马力4.5立方英尺）

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”，你必须离开舒适的压缩机室，冒险到生产车间。在生产设备上安装压力调节器是很常见的，有时设置的压力远低于系统/集管压力。我个人曾经在工厂，那里的绝大多数生产设备只需要75 psig功能正常，但工厂空气集箱被维护在100 psig。显然，清理设备(干燥器和过滤器)的压力下降，相当于10到15 psig或更多。但是，如果系统的尺寸和维护得当，这应该很容易被考虑到压缩机排气压力的设置。假设清理设备和管道分配系统的尺寸和维护都很差，这相当于20 psig的压力下降，你仍然可以将压缩机的压力从125 psig降低到100 psig，并且在生产车间仍然保持75 psig。将压力降低25 psig，工厂每年可以节省12.5%的能源。为了计算节能，可以使用下面的能量方程:

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，能源成本可以通过获得终端用户的电费单副本来计算。对于这个练习，我们可以计算“混合”比率，方法是将账单的总美元金额除以总kW使用量)。对于本例，我使用$0.01/kWh
电机效率95%
将排放压力降低25 psig可节省多少电能？

220必和必拓x.746 x 8000小时x$0.1千瓦时= $138,206.00

.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，压缩空气分布中的任何泄漏都将减少。另一种减少泄漏的方法是执行并实现泄漏审计。然而，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。