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空氣壓縮機基礎知識

►採購時應考慮的項目:壓力、排氣量、噪音值、電力、其他細項!

一、壓力

  空氣壓縮機的排氣壓力(Kg/Cm²),除了以實際使用的壓力為基準外,還必須加上空氣在輸送管路及清淨化系統中的壓力損失。管路壓力降:壓縮空氣在管路中的損失,就如同交通工具在道路上行駛,當路寬、筆直且距離短、少彎路,便能減少在交通時間上的消耗。一般管路的損失約為0.5kg/Cm²,如果處理壓力降:壓縮空氣通常須經清淨化系統處理,透過管路進行熱交換的乾燥,或透過過濾器,進行清淨的程序,都會產生壓力降,大概是 0.3~0.5kg/Cm²(過濾器+乾燥機)。所需要的工作壓力,一般使用7kg/Cm^2即足夠,16kg/Cm^2多用於修配廠或特殊用途。

二、排氣量

  欲了解排氣量之前,首先要區分實際排氣量和活塞變位量(理論排氣量)兩者間的不同。實際排氣量:利用儀器以標準測試法,測得空氣壓縮機經過壓縮程序後,所輸出的空氣量。活塞變位量:即理論排氣量,亦即為不計任何機械能的損失和效率因素,依學理上的推論,經過公式的計算而導出來的結果。一般而言,單段壓縮乘以0.65、雙段壓縮乘以0.8則似於實際排氣量。

  (A)目前的需求量 (100%)
  (B)可能的管路洩漏量 (10%)
  (C)將來的擴充計畫 (20%~50%)
  (D)使用的裕度 (10%~30%)

  也就是,排氣量的選擇 = (A+B+C) X (1+D),當C值愈大的時候,D值可以適當的降低。要特別注意,衡量的標準是按照「實際排氣量」。 注意有些廠牌會標注理論值,也就是實際排氣將低於此數值。

三、噪音值

空壓機的噪音通常來自下列各處:

機體的運轉►
壓縮過程中,快速的運轉作動產生機械的聲音,空氣吸進、排出的聲音,氣流的聲音,摩擦的聲音,及散熱風扇運轉的噪音。

動力源產生►
電動機〈馬達〉或引擎帶動空壓機運轉,本身產生的運轉噪音。

機體不平衡►
平衡校正不佳或安裝未重視水平皆會使機體及鈑金產生震動而發出噪音。

排氣的洩露►
排氣管路的洩漏及高壓氣體的流動皆會產生噪音。各機種由於其作動方式及結構不同,所產生的噪音程度也有差異:

開放型往復式►
來自活塞往復式運動產生的噪音未做任何阻隔,隨聲波向環境散播。小馬力噪音小,不影響環境,大馬力噪音大,必須做適當處理。

箱型往復式►
雖箱型內部機體與開放式機種相同,但因箱型鈑金經特殊設計,採用高級吸音材料,防震材料及阻隔音源的設計,降低了相當的震動及噪音。

螺旋式►
由於螺旋式的作動方式不同,所產生的音頻與往復式不同。螺旋式通常為箱型設計且其鈑金使用高級吸音材料,防震材料及阻隔音源的設計,因此噪音值通常較往復式低。噪音的防止並非達到絕對無音的狀態,而是希望將過高的音量降至工作環境可接受、或與環境相對,一般皆要求在75分貝以下。由於使用以及經濟性的考量下,當環境上並無太大限制及需求下,開放式機型 即是通常的選擇,在要求生活品質及工作品質環境又受限的情況下,箱型是適當的選擇。

四、電力

空壓機所使用的馬達依照電源的不同,可分為單相或三相:

單相►
通常的電壓為110V、220V,為方便及安全性而言,1HP以下可使用110V,1HP以上可使用220V,5HP或以上馬力不適用單相電源。

三相►
常見的電壓數為220V、380V、440V,三相馬達通常使用在較大馬力的機種上。世界各國及各地區有不同的供應電源,不同的電壓,不同的頻率,不同的電氣法規,在選購空壓機時,必須說明使用的電壓,頻率及相數,以便使廠商正確裝配空壓機的電氣控制配備。在使用空壓機前,需先確認電壓與空壓機馬達的名牌相符。馬達的大小需符合壓縮核心(即空氣壓縮機大小),在一般選擇上常以馬達的馬力數作為簡單的選購指南;HP即是馬力,速算以0.75kw換算為1HP。

五、其他

環保要求

空壓機依照其結構的不同,可區分為有油式空壓機及無油式空壓機兩種,使用者可依照工作上的實際需求來做選擇。

有油式►
凡必須以潤滑油潤滑機體內部及壓 縮部者稱為有油式,其產生的壓力空氣含有微量的油氣,雖含有微量的油份但仍適合一般工業使用,對某些工業使用而言,則可裝置過濾器以除去過多的含油量,通常新機在運轉若干小時後,就須更換一次潤滑油,之後須定期更換,若不定期更換或者是選用了不當的潤滑油,則會對空壓機內部零件造成損害,正確的潤滑油選擇 和定期更換的間隔,請參考使用說書。適用對象:鋼鐵、塑膠、模具、加工業……及一般製造業使用。

無油式►
無油式的零件採用特殊自潤性材質製作,不須藉由潤滑油,即可達到壓縮部的潤滑效果。所以產生的使用空氣中不帶油份,可滿足某些行業需要無油空氣的要求。適用對象:精密工業、醫療、食品、半導體、塗裝等產業。基本上有油式空壓機有廢油的問題,油污的問題,以及洩放水中含有油份這些都必須依照環保法規的要求妥善處理。

安裝方式

依照使用情況可選擇:

移動式►
小型的空壓機皆採用移動式,採用二輪或四輪以方便使用者的機動性要求。

固定式►
較大型的空壓機,因其體積重量已不適合移動,及其配管固定的需求,再加上為減少震動,降低噪音,大部份皆採用固定方式安裝,安裝時需注意固定強度及水平問題。

控制方式
  空氣壓縮機的控制方法應依不同的使用狀況及使用量作適當的安排,方能使壓縮效能及機械壽命達到最高。目前所使用的操作方式分為半自動操作與全自動操作二種。

半自動式►
利用自動釋荷閥(Automatic Unloading System)來控制空壓機的空車、重車。其作動原理為當系統氣壓力超過設定上限時,自動釋荷閥驅動溢氣活塞使進氣閥保持開啟而呈現。

全自動式►
利用壓力開關(Pressure Switch System)來控制馬達的運轉。當系統氣壓超過壓力開關設定壓力上限時,繼電開關離開,中斷馬達電源,空壓機停止運轉;當系統壓力降至設定下限,繼電開關接通馬達,空壓機繼續運轉恢復壓縮空氣。此方式適用供氣不頻繁之間續使用及較小馬力。在實際運轉的控制應用上,下列選擇方式可提供更彈性的運用。建議全/半自動選擇控制~建立控制系統視實際狀況來選擇控制方式。 全/半自動自動轉換控制~由微電腦控制系統視操作狀況機動選擇控制方式。

效率要求

不同型式的空氣壓縮機因其結構設計,使用壓力,排氣量,壓縮段數的不同,各有其較有利的效率區段,基本上:較低壓力,較小馬力;以選用往復式為主。10HP以下機種,而又需兼顧靜音時,可選擇箱式靜音型或育承滑片式。20HP(馬力)以上:以選用容積型之滑片式或螺旋式為主。12kg以上的較高壓力(汽車業):以選用兩段式高壓往復式為主。

  除以上對於氣量及壓力的考量外,另由於空氣壓縮機型式的不同,在操作上、效率上、乃至於未來的保養上,亦有相當程度的差異,以下為型式選用時必須注意之事項:

  1. 以全負載狀態下而言,離心式空氣壓縮機效率較高,因此極適於做為基載機台或負載變化不大之場合。
  2. 在負載變化大的使用場合,為達高效率運轉,可利用多部機台調度運轉,避免空氣壓縮機處於低效率之低負載運轉。
  3. 空氣壓縮機的運轉成本極高,一全年運轉4000小時以上之空氣壓縮機,所耗用之電力費用,可能已足夠新購一機台,為此購買空氣壓縮機時,必須特別注意其運轉效率。
  4. 有油式空氣壓縮機不但購買成本低,保養費用一般也較低。
  5. 具進氣閥門容量調節控制之機台,雖能提供較為穩定壓力的壓縮空氣輸出,但使用此類機台時應使其能在高負載下運轉即使其實際供氣量儘量接近額定供氣量。