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空气压缩机(英语:Air compressor),一般简称为空压机,压缩机。为一种空气压缩设备,使用电动机或发动机(由电力、柴油或汽油等驱动),转动压缩机,将空气(其压强通常为1大气压(atm),约为1巴(bar))转换为压缩空气。
空气压缩机的用途很多。常见的用途是将压缩空气充入空气储罐内,以便后续使用。若压力超过设定上限值,会关闭空气压缩机,或是由过压阀释放过多的空气[1]。压缩空气中储存的压力能可以用在许多的应用中,
例如作为气动工具的能量来源。若空气储罐的压力低于下限值时,会再开启空气压缩机,将空气储罐内的空气加压。空压机是工厂常见设备,也是高耗能设备之一,占工业用电比例约10%以上[2]。
空气压缩机可以依其输送气体压力分类:
空气压缩的方式有许多种,可以分为容积式(positive-displacement)或旋转动力式(roto-dynamic type)[4]
另一种分类方式是以其润滑方式分类,油润滑式空压机以及无油式空压机。无油式空压机系统是较新技术的系统,不需要油以进润滑,重量比油润滑式空压机要轻,也更容易携带,但需要更勤保养。油润滑式空压机是比较传统的空压机,需要用油润滑马达,以延长压缩机寿命。其优点是比较耐用,而且不像无油式空压机那么需要保养。有些无油式空压机是用水代替油作为润滑用,也有些是无油无水式空压机。
容积式压缩机会使空气进入一个体积缩小的腔室中,以此压缩空气。只要其压力大于排出阀外的压力,排出阀会开启,使压缩腔室中的空气排出[6]。
单段压缩机及二段压缩机的容量一般会用每分钟标准立方英尺(SCFM)及磅力每平方英寸(PSI)来表示,或是用每分钟标准公升以及巴(bar)来表示。有些压缩机的标示会用每分钟实际立方英尺(ACFM),但较少见[需要解释][来源请求],也有些仍标示立方英尺每分钟(CFM)[需要解释][来源请求]。只标示CFM是比较模糊的作法,因为没有对应的参考压力。
旋转动力式压缩机(Roto-dynamic compressors)包括了离心式压缩机及轴流式压缩机。离心式压缩机是用旋转叶片使气体增加动能,再用固定通道使动能转换为气体的压力,轴流式压缩机是用旋转叶片使气体增加动能,再用固定叶片使气体动能转换为气体的压力。
由于气体的绝热压缩会使机体产生废热,压缩机需要冷却散热。一般而言会透过风冷或水冷散热,不过有些空压机(特别是旋转型空压机)会用油冷散热(之后再用风冷或水冷来为油散热)[7]。冷却方式可以透过入口温度、环境温度、压缩机功率以及应用领域决定。没有一种压缩机是可以适用在所有场合的。
空气压缩机的用途很多,像是提供纯净的高压空气填充气瓶,提供纯净的中压空气供水面供给潜水者使用,提供中压空气给办公室以及学校建筑中的气动力HVAC控制系统装置,供应大量的中压压缩空气作为气动工具动力来源,像是手提钻,填充高压压力容器,轮胎充气,也可以提供大量的中压压缩空气供大规模的工业制程(例如石化厂石油焦的氧化等)[8]。
空气压缩机也常用在石油及天然气采集、采矿以及钻井应用中,作为欠平衡钻井的冲洗介质,以及管道中的清洗用气体。
大部份的空气压缩机是活塞往复式压缩机、旋片泵或是螺旋式压缩机。非常大型的应用中会用到离心式压缩机,不过中小型的应用较常使用螺旋式、涡卷式[9]及往复式空压机。
空气压缩机可以使用不同的动力来源。一般最常会用汽油引擎、柴油引擎或是电动机驱动压缩机,不过在一些应用中也会用汽车引擎、能量撷取系统或是液压元件来驱动压缩机[10]。
压缩机的功率是由HP(马力)以及CFM(立方英呎每分钟,进气量)来计算[11]。压力容器的体积以及储存气体的压力即表示储存压缩空气的量。
在一些不易取得电力的应用,会使用汽油引擎或柴油引擎作为动力来源。引擎的缺点是噪音,以及需要通风将废气排出。若压缩空气是要供作呼吸用,驱动压缩机的引擎更需要通风。电动压缩机常用在生产线,店铺或是车库等可以持续供电的场合。常见的压缩机电源是110-120伏特或是230-240伏特。
为了确保空气压缩机正常运作,没有泄漏空气情形,需要定期进行维护保养。在空压机的整生命周期成本中,维护保养只占了8%[12]。
空压机等熵效率(air compressor isentropic efficiency)越高,表示能源效率越好,越省电,越节能。根据美国CAGI空压机效能检测报告,目前(2022年)市场技术,大马力油润滑螺旋式空压机,双段压缩螺旋式空压机之等熵效率,最高已达到95%以上。单段压缩螺旋式空压机之等熵效率,最高已达到86%以上。[13]
空压机的整生命周期成本中,约有70~80%是在能源消耗上,因此使用高效率的空压机可以有效的节约能源。
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