已安装空压机的性能测量

测量空压机的自由空气输送(FAD)具有挑战性。有了合适的流量计和一些数学计算，这个任务是可以完成的。本文阐述了如何选择流量计，总结了FAD测量任务中需要考虑的参数。

空压机的最终工作是通过吸入周围的空气，加压或压缩，然后排放到压缩空气网络中来产生压缩空气。空压机功率由其额定功率和制造商在新产品时所规定的FAD规范定义。然而，随着时间的推移，现场测量可能非常有用。有几个简单的问题，最终解释了空压机的性能:

• 我的空压机消耗多少电力?
• 我的空压机能输送多少压缩空气?
• 我的压力状况如何?

要回答这些问题，您可能需要自行测量您的空压机。绩效评估通常分为两类:

• 作为系统评估的一部分，或在投资新空压机之前进行临时性能测量。
• 永久性的性能度量，用于在任何时候监视性能，以便及时触发服务或检修。

FAD是如何定义的?

流量是用单位时间的体积来测量的。但是空气很容易被压缩，它的体积随温度而变化。同时，空气压缩机吸入的空气中含有湿度(水蒸气)，空气密度(每立方米空气)随海拔、温度和天气模式的变化而变化。为了确保每个人都在谈论同样的事情，制定了行业和国际标准。例如，ISO 1217涉及置换空压机的性能测试。本标准还包括盒装旋转螺杆空气压缩机。

ISO1217第3.4.1条规定:

压缩机的实际体积流量是指在标准排放点压缩和输送的气体的实际体积，参照标准进口点的总温度、总压力和组分情况。

这是空压机输送的实际空气量，指回压缩机进口自由空气的情况。FAD是吸入压缩机的自由空气量，实际上是由空气压缩机的压缩空气出口输出的。

FAD采用m3/min、l/s等体积流量单位。ISO 1217所允许的流量计类型首先计算空气的质量流量，然后根据空气压缩机进气口的空气密度值转换为进气体积流量。理想情况下，这些是实际条件，但为了方便，ISO 1217建议下列条件，只要实际条件在允许的公差范围内:

• 压力= 1bar绝对压力
• 温度= 20℃
• 相对湿度= 0%

因为空压机制造商可能会在不同的进口条件下声明他们的FADs，所以建议查看空压机数据表，而不是只取铭牌号码!

然后对进气湿度和流量计上游冷凝水的量以及与电机额定转速比较的速度进行修正。

因为空压机制造商可能会在不同的进口条件下声明他们的FADs，所以建议查看空压机数据表，而不是只取铭牌号码!

典型空压机铭牌。

把空气压缩到更高的压力需要更多的动力。此外，空气损失和控制空气的使用增加空气压缩机内的压力，因此压缩机电机在更高的压力下不会超载。例如，8杆旋转螺杆压缩机的压缩模块与10杆压缩机的压缩模块运行速度不同。

从空压机数据表中提取的数据显示了FAD对压力的依赖性。注意，不同压力下的功率消耗是相同的。

什么会影响空压机的效率?

有几个参数会影响空压机的效率。下表列出了这些参数及其对两种常见的空压机类型-旋转螺杆和离心空压机的影响。进气温度对旋转螺杆和离心式空压机的影响是不同的，但本文不涉及这些细节。

空压机制造商根据国际标准(即离心式空压机ISO 5389)测量空压机的性能，并在其数据表中描述结果。然而，这些测量是在工厂条件下进行的，而不是实际的现场条件。

此外，空压机的性能可能会在其使用寿命期间下降，可能需要大修。为了判断空压机的性能，建议进行现场测量。此外，主动测量，如实时监测是非常重要的实时性能估计空压机。

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测量排放流量的方法

空压机的排出流量包括空气、水、油和颗粒。一些测量方法失败了，因为它们不能处理流动中的水和油。其他的则不合适，因为它们会导致压力下降，而这反过来又会导致精力和金钱的浪费。压缩机排气处使用的流量计要求包括:

• 对粒子。
• 耐水、油滴。
• 能够处理高速和高达70°C的温度。
• 压降最小，最好无压降。
• 插入式流量计适用于临时测量。

下表提供了最常见的流量计原理与上述要求的比较。

根据比较，皮托管流量传感器是测量压缩机排气的最佳选择。该方法在工业应用中证明了其鲁棒性。它也是航空工业测量空气速度的标准方法。

用于出口测量的现代皮托管流量计。

在进气侧测量流量

最近，一些厂家，特别是中国的厂家，引进了热质量流量计，安装在空压机的进气侧，以确定空压机的性能。在许多方面，这些流量计美化/夸大的表现，因为他们没有考虑:

• 空压机内部的损失，无法测量。
• 空气用于“泵”(增压)空气压缩机的内部体积是测量空气输送，但它只存储在空气压缩机。当空压机卸载时，它被排到大气中。
• 对于空压机的运行负荷/卸载，这种排空空气可能很快成为一个大错误，特别是在低平均负荷时。
• 安装时有时需要拆卸进气过滤器，因此显示流速过高。空气过滤器上的压降可以使进气压力降低1%到3%。
• 空气压缩机性能测试标准要求在出口测量流量，而不是在进口。
• 安装复杂，设备笨重。
• 适用于短期试验，无需永久安装。

空压机用户应坚持在出口进行测量，以确定性能。重要的是出来的东西，而不是进去的东西!

典型的带连接套筒的进气流量计。

如何从排放流量计算FAD

由皮托管流量传感器测量的流量必须通过附加的工作温度和工作压力的测量计算到FAD中。

重要的是要了解空压机排气时的工作流量是由两部分组成的:

• 气流，这是你要测量的。
• 水流，稍后在空气处理部分去除。

为了精确测量水的含量，需要测量管道内的湿度。这不是一件容易的事，你必须考虑到高温下几乎饱和湿度的条件。许多湿度传感器无法在这样的条件下工作。有趣的是，当湿度设置在80% ~ 99%之间时，测量误差不超过±0.3%。

基于这个发现，你可以使用一个恒定的相对湿度设置。因此，您可以从气流中扣除水分含量，并在标准条件(即，20°C, 1000 hPA)下计算“干燥空气流量”。

进气湿度会影响送出的干风量，但误差小于其他因素。例如，在32℃、75% RH的热带炎热天气，干风量比进风量少3.5%。

随着天气的变化，气压的变化可能是这个数字的两倍。一个肮脏的进气过滤器也可以使进气气流变化2%到3%。

通过使用气体法和遵循空气压缩机制造商指定的进气口条件，您最终得到计算的FAD。

所谓的FAD是空压机“真正”提供的。如果要与空压机数据表进行比较，一定要使用相同的进气口条件。

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如何衡量功率

通常，安培被认为是千瓦(kW)的精确测量值，然后用它来计算满载比功率(m3/min/kW)或估计空压机的流量(m3/min)。这是不正确的!

如果你只测量安培，你无法知道功率因素和三相之间的不平衡。这将导致10%到30%的错误。

而且，要准确地使用这个估计的kW来计算容量控制周期中满负荷的百分比也是非常困难的。这些复杂的计算只能使用短期数据，因为空压机及其控制的条件随时间而变化。

正确的功率测量需要使用功率计测量空气压缩机所有三个阶段的安培和电压，以计算功率因数。幂方程为:

kW = (A x V x 1.732 x PF) / 1000

关键:

• kW =输入千瓦
• A =电机电流(安培)V =线路电压
• 功率因数

结论

空压机的性能测量非常重要。通过对压缩空气系统进行永久监控，您将实现更多的好处。

关键是执行预测性维护，以便在组件出现故障之前对其进行维护。同时，跟踪能源消耗，以确保投资将在很短的时间内得到回报。结合定期的泄漏调查，这些因素将使您享受一个健康和高效的压缩空气系统。

所有照片由SUTO iTEC提供。欲了解更多信息，请访问www.suto-itec.com．

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