比功率”是我們空壓機銷售人員通常的銷售俗語,如果在正式的標書和空壓機驗收單(或機器銘牌)上應該用標準的術語:“機組輸入比功率”,簡稱:SER。(見圖1)
在客戶需要使用壓縮空氣的時候,對于壓縮空氣系統(tǒng)的選型有九個步驟,第九步是選擇系統(tǒng)節(jié)能。(見圖2)
空壓機是壓縮空氣產(chǎn)生的源頭且能耗,因此空壓機的節(jié)能效果決定了客戶使用壓縮空氣時能否實現(xiàn)對節(jié)能的美好愿望。
空壓機的“機組輸入比功率”值是國家重點工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管內(nèi)容,屬于國家強制標準和監(jiān)督的范疇(見圖3)。在空壓機市場中,無論是標書、合同、樣本及機器銘牌,都必須標注“機組輸入比功率”值且需達到標準值。
在GB19153-2019 《容積式壓縮機能效限定值及能效等級》規(guī)范了“機組輸入比功率”這個術語。(圖4)
機組輸入比功率”在規(guī)定工況下,空壓機組的輸入功率與空壓機實際容積流量之比值,單位為千瓦分每立方米[kW/(m3/min)]。
計算公式如下:
空氣壓縮機機組比功率(SER):
evc(kW/(m3/min))=K14*Pcorr/qv.corr——式(1)
組比功率吸氣溫度修正系數(shù):
K14= Tk/293.2 ——式(2)(注:等號右側(cè)帶根號)
從標準公式描述,可以看見:
①空壓機的機組吸氣溫度,功率和容積流量是決定比功率大還是小的主要因數(shù);
②要想空壓機比功率小,那么吸氣溫度低,輸入功率越小越好,容積流量越大越好;
③在標準中,機組輸入比功率規(guī)定值及能效等級按規(guī)定工況就是采用標準狀態(tài)為壓力P=101.325KPa,標準溫度T=20℃,相對濕度為0%時的“標準工況”下運行測量值按式(1)計算結(jié)果。
因此,在空壓機的設計、制造、銷售和使用驗收過程中,我們都以“標準工況”為依據(jù)來標定空壓機的“機組輸入比功率”。這就是我們看到的樣本宣傳、標書方案及機器銘牌的數(shù)值。雖然說空壓機是通用設備,但由于制造和使用過程的差異,其表現(xiàn)卻不一樣。即使是同一廠家,同一型號,同一天制造的產(chǎn)品都會有差異。到底什么因素會影響到空壓機的“機組輸入比功率”呢?見圖5。
二、什么因素會影響到空壓機的機組輸入比功率?
1.機組吸氣溫度的影響
雖然國家標準規(guī)定空壓機的制造和測試按照“標準工況”(標準溫度T=20℃)。但在實際使用時工況不同,空壓機在不同的客戶現(xiàn)場表現(xiàn)也會不同。首先分析空壓機的吸氣溫度差異對空壓機機組輸入比功率的影響。
由式(1)和式(2)可以看出,當吸氣溫度=20℃時候(標準工況),K14=1,SER沒有影響。但吸氣溫度≠20℃,則K14≠1,SER值就會隨吸氣溫度增減而增減。圖7揭示了吸氣溫度為20℃和30℃時,空壓機機組比功率的變化率。
通常將吸氣溫度變化(相比標準工況20℃)分兩種情況:1. 機房的環(huán)境溫度變化;2. 主機吸氣口溫度變化。無論是哪種情況,就國內(nèi)空壓機使用情況來看,特別是長江以南地區(qū),大多數(shù)時間空壓機的吸氣溫度都會大于20℃。由圖7可以看出,如果在空壓機的制造(吸氣溫度差值=吸氣口溫度-環(huán)境溫度)和使用(吸氣溫度差值=機房溫度-環(huán)境溫度)過程中,能夠盡量減少吸氣溫度差值的上升,就可以降低SER值1~5%。
要想機組比功率小,其主機進氣氣壓損失應盡量小。因此在保障空壓機性能和安全的情況下,在制造和使用時,主機的進氣系統(tǒng)壓降越小越好。在制造時,機箱進氣開孔、空濾位置、空濾、減荷閥及進氣管的設計選用都會影響到進氣壓損。在不能改變空壓機的制造條件下,機器的維護保養(yǎng)就顯得十分重要,如空濾器的品質(zhì)、定期維護和更換等等。
3)風扇功率的影響:
水冷機型只有一個幾十到幾百瓦的換氣風扇,可以無需考慮。但風冷機型的風扇必須考慮其風量/靜壓/輸入功率/效率/極數(shù),在保障風量/靜壓的情況下,輸入功率越小越好,電機效率和極數(shù)越大越好(見圖19)。如果風扇選用或使用不當,也可能會影響機組功率0.5~1%。
4)電氣箱功率的影響:
無論水冷還是風冷機型,工頻機器的電氣箱功率的差異對機組影響不大,只需要考慮設計合理,制造安全。但是對于變頻機型來說,由于變頻器自身消耗輸入功率的5%左右,對于機組功率影響就非常大。通常在空壓機站的設計和選購時,能用工頻空壓機,就不用變頻空壓機,變頻空壓機永遠是配角。在《壓縮空氣系統(tǒng)的節(jié)能誤區(qū)》有詳細介紹。
①即使是同一檔主機,由于機器結(jié)構設計、零部件匹配及主機的調(diào)校不一樣,其比功率值也會有差異。比如制造一臺螺桿空壓機時,不同機箱的結(jié)構和大小,其比功率值肯定會有差異。
②同一品牌/型號的空壓機,由于使用環(huán)境和維護保養(yǎng)的差異,其比功率值也會有不同。比如空壓機房的規(guī)范與否(參照GB 50029-2014《壓縮空氣站設計規(guī)范》),其比功率值肯定不同。
③即使同一臺空壓機在使用過程中,由于季節(jié)變化,零部件及易耗品的品質(zhì)差異,維護及維修機器的觀念也會隨時間推移使得其比功率值變化。比如維護保養(yǎng)時,三濾和油品的品質(zhì)與匹配不一樣,其比功率值肯定不一樣。
機組輸入比功率不僅是空壓機的主要性能參數(shù),也是空壓機入市和節(jié)能的重要指標,并且是國家強制抽檢的項目。因此空壓機的售前、售中、售后的宣傳、推薦方案、標書、合同、機器銘牌及數(shù)據(jù)資料必須與空壓機實際比功率測試值一致(自檢或送檢)。
因此,在市場上絕大多數(shù)為噴油螺桿空壓機,其制造標準JB/T 6430-2014《一般用噴油螺桿空氣壓縮機》和JB/T 10972-2010《一般用變頻噴油螺桿空氣壓縮機》中規(guī)定螺桿空壓機的能效值應符合GB19153-2019的規(guī)定:空氣壓縮機能效限定值應不大于3級(即入市標準),2級和1級為節(jié)能。(見圖21)
機組輸入比功率值得測定按GB/T 3853-2017《容積式壓縮機驗收試驗》規(guī)定。如果經(jīng)過第三方有資質(zhì)的檢測機構通過的實驗室檢測認證或機器送檢檢測認證,可以通過中國能效標識網(wǎng)查詢或證明。(本文轉(zhuǎn)自壓縮機網(wǎng))