【壓縮機(jī)網(wǎng)】壓縮空氣是與水、電和蒸汽齊名的工業(yè)第四大能源，全球工業(yè)國家總發(fā)電量的約10%被用在壓縮空氣系統(tǒng)之中。壓縮空氣系統(tǒng)主要由空氣壓縮機(jī)、儲氣罐、干燥機(jī)、過濾器、輸氣管道和閥門等組成。壓降是影響壓縮空氣系統(tǒng)效率和壓力穩(wěn)定性的眾多問題之一，也是生產(chǎn)一線經(jīng)常遇到的實(shí)際情況之一。

　　什么是壓降？

　　壓降（pressure drop）即壓力下降，一般表示流體在管道中流動時由于能量損失而引起的壓力降低。壓縮空氣系統(tǒng)中的流體即為空氣，當(dāng)然，如果壓縮介質(zhì)是其它工藝氣體也同樣適用。

　　壓縮空氣壓降是指從壓縮機(jī)排氣口到實(shí)際用氣點(diǎn)的氣壓降低，也稱為壓損、壓力差異等。當(dāng)壓縮空氣通過后處理（比如干燥機(jī)、儲氣罐、過濾器等）和分配系統(tǒng)（比如管道、閥門等）時會發(fā)生壓降。

　　壓縮空氣系統(tǒng)的壓降通常由管道系統(tǒng)自身的阻力或泄漏造成的壓降和因用氣量增大導(dǎo)致的供氣不足造成的壓降構(gòu)成。

　　壓降產(chǎn)生的原因

　　壓縮空氣系統(tǒng)中任何類型的阻塞、限制都會導(dǎo)致氣流阻力并產(chǎn)生壓降，理論上來說，壓降不可避免。系統(tǒng)壓降產(chǎn)生最為明顯的原因是供氣量不能滿足用氣需求，可能是由于需要壓縮空氣的設(shè)備太多、壓縮機(jī)選型太小或者泄露。氣壓損失最直接的原因是壓縮空氣與管道內(nèi)壁摩擦形成阻力，管道直徑越大，在管道中央集聚的空氣越多，在管內(nèi)的摩擦阻力就越??；反之，則阻力越大，壓降越大。

　　氣壓降或氣壓損失與以下因素有關(guān)：排氣量、初始?xì)鈮?、管體類型、管路長度、系統(tǒng)中的閥門、接頭和折彎的數(shù)量等。

　　在壓縮空氣系統(tǒng)的供應(yīng)側(cè)，空氣/潤滑油分離器、后冷卻器、油水分離器、干燥器和過濾器是導(dǎo)致顯著壓降的主要部件；在分配系統(tǒng)中，最高壓降通常出現(xiàn)在以下部位，包括管徑過小或有泄漏的管道、接頭、閥門、過濾器、調(diào)節(jié)器和潤滑器等處。

　　壓降過大的危害

　　業(yè)界一般認(rèn)為在0.7MPa范圍內(nèi)，排氣壓力每增加1公斤，全流量下的能耗將增加約7%。但實(shí)際上，高于需要的壓力還會產(chǎn)生更多能源浪費(fèi)。比如提高壓縮機(jī)排氣壓力會增加各種不受控制用途的額外氣體損耗，包括泄漏、排污等。囊括了以上能源浪費(fèi)之后，系統(tǒng)壓力每增加1公斤，總能耗增加可能飆升至12%左右。因此，最大限度地減少系統(tǒng)所有部件之間的氣壓差異是我們不斷追求的理想狀態(tài)。

　　壓降的計(jì)算

　　理論上，一個設(shè)計(jì)合理、狀態(tài)良好的壓縮空氣系統(tǒng)的壓降應(yīng)該遠(yuǎn)低于壓縮機(jī)排氣壓力的10%，因?yàn)檫^大的壓降會導(dǎo)致能耗過高和無法滿足用氣需求。

　　壓縮空氣系統(tǒng)中，壓降和管道長度正相關(guān)。為了計(jì)算管道長度和壓力損失，使阻力損失最小而投資最經(jīng)濟(jì)，我們可以使用以下公式進(jìn)行簡單計(jì)算：

　　△p=450q1.85L/(d5p)

　　式中：△p——壓力降(bar)；

　　q——容積流量(L/s)；

　　d——管子內(nèi)徑(mm)；

　　L——管子長度(m)；

　　p——排氣壓力(絕壓)(bar)(a)

　　需要注意的是，由管道各部件（供氣管、分配管和豎管）統(tǒng)計(jì)出的管道長度，必須加上閥門、彎管、接頭等的當(dāng)量長度進(jìn)行修正（修正系數(shù)見上表）。計(jì)算時已知容積流量、壓力、許可壓力降和管道修正長度，然后根據(jù)最近的數(shù)值，為輸氣系統(tǒng)選用一個較大的標(biāo)準(zhǔn)管道。

　　如何應(yīng)對壓降問題？

　　由于壓降將導(dǎo)致能源成本增加和系統(tǒng)壓力變化，對生產(chǎn)活動產(chǎn)生不利影響，因此我們需要積極解決壓降問題。

　　1.重視系統(tǒng)整體性

　　壓降產(chǎn)生的原因多種多樣，壓降過大往往是數(shù)個原因相互糾纏，互相影響。因此需要對壓縮空氣系統(tǒng)的整體性加以考慮。比如要重視空氣過濾和干燥設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，以減少水分對管道腐蝕；選擇額定條件下壓降盡可能低的后冷卻器、分離器、干燥器和過濾器；

　　選用在最低壓差下仍然具有最佳性能特征的壓力調(diào)節(jié)器、潤滑器、軟管和連接件等，這些組件的大小必須根據(jù)實(shí)際流量而不是平均流量來確定。通過正確選型，盡量減少減壓閥的使用。

　　2.關(guān)注輸氣管道

　　（1）管道尺寸選擇

　　眾所周知，壓縮空氣流速越大，阻力越大，能量損失就越大。當(dāng)壓力一定的情況下，流速與管徑成反比。所以，為了降低氣體阻力和壓降，管徑選擇就非常重要。

　　一般建議連接空壓機(jī)排氣口與總管的管徑尺寸應(yīng)使管內(nèi)的空氣速度不超過6m/s，以便將來擴(kuò)展；總管尺寸應(yīng)控制空氣速度不超過9m/s，以最大限度地減少壓降。

　　避免來自壓縮機(jī)的空氣以90度的角度進(jìn)入總管，而應(yīng)以與流動方向成45度角的方式進(jìn)入總管，并且盡量使用寬半徑彎頭。

　?。?）合理選擇配件

　　從壓縮空氣供氣點(diǎn)到用氣點(diǎn)的最大壓降出現(xiàn)在流量和溫度最高時，因此應(yīng)根據(jù)這些條件選擇系統(tǒng)組件。選擇過濾器時，不可一味貪圖便宜，除了規(guī)格符合之外，也要根據(jù)所用工況考慮濾芯的負(fù)載能力。如果污物過多或負(fù)載能力不匹配，會導(dǎo)致濾芯結(jié)構(gòu)破壞，壓差過大或者過濾質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。

　?。?）合理設(shè)置壓力監(jiān)測點(diǎn)

　　壓降存在于壓縮空氣系統(tǒng)的每個重要流程之中，因此，我們不可能只通過一組壓力檢測點(diǎn)就一勞永逸的監(jiān)測到所有關(guān)鍵點(diǎn)的壓降值。正確的診斷需要在系統(tǒng)的不同點(diǎn)進(jìn)行壓力測量，以識別導(dǎo)致過度壓降的組件。這可以避免在應(yīng)更換濾芯或增加過濾調(diào)節(jié)器尺寸時而換管道。

　　空氣壓縮機(jī)的壓力信號通常位于壓縮機(jī)組的排放口，當(dāng)信號位置移動到壓縮空氣干燥器和過濾器的下游以實(shí)現(xiàn)整個壓縮系統(tǒng)的通用信號時，必須降低控制范圍的壓力設(shè)置，以允許干燥器和過濾器中存在的實(shí)際和可能增加的壓降；多機(jī)組時還必須采取措施防止超過系統(tǒng)中每個壓縮機(jī)的最大允許排氣壓力。

　?。?）提高排氣壓力

　　通過增加輸入來糾正壓力差異是終極選項(xiàng)，但也是最后的選項(xiàng)。提高系統(tǒng)壓力會增加額外氣耗，例如泄漏、排污處的壓縮氣體損失，大大增加了能源消耗。與其增加壓縮機(jī)排氣壓力，不如尋求替代解決方案，例如優(yōu)化管路、勤做保養(yǎng)來降低壓降。

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