空气压缩机行业实用手册
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2.2.13 机组比功率、效率

1.机组输入比功率

机组输入比功率(目前已更名为“机组比功率”,GB 19153—2019)。我们在比较容积式空气压缩机的能效优劣中,必须提到的一个词就是“比功率”。这也是国家“能效标识”制度所依据的主要标准。目前施行的是GB 19153—2019《容积式空气压缩机能效限定值及能效等级》,这部分在7.5节有专门讲解。

机组比功率:在规定工况下,空气压缩机机组功率与机组容积流量之比值。机组比功率是评价压缩相同气体,在相同排气压力下的压缩机性能的一种指标。单位是:kW/(m3/min)。

在一些资料中旧称“比能”“容积比能”,日常有俗称“能耗比”“能效比”。

小贴士

机组比功率相当于压缩每立方空气消耗多少功率,以此判断空气压缩机能效高低,机组比功率的值越低越好,表明能效越高。但请注意,机组比功率是在给定工况下测试出来的,并不表示一台空气压缩机在实际使用中就一定长期保持这种能效性能。

在实际工程中,尤其是在一些压缩空气系统的节能工程中,还会用到“用电单耗(气电比)”这个概念,这是衡量压缩机组长期运行的经济性的一个指标。单位为kW·h/m3,指生产单位容积压缩空气所消耗的电量。一般这是通过压缩机在实际工况下运行较长时间,记录和统计压缩机的耗电量和产气量而得出的值。但请注意,用电单耗与实际应用的工况关系很大,完全相同的机器在不同使用工况下用电单耗也会差异巨大,如在不同供气压力下运行、在气量需求平稳或波动的工况下运行等,都会造成用气单耗的明显差异。

2.压缩机的效率

压缩机的效率是指示功率与轴功率之比,它主要反映压缩机内部摩擦损失的影响。常见的有等温指示效率、等温轴效率、绝热轴效率、等温绝热效率等。

如何计算这些值是压缩机研究与设计人员必须掌握的必要知识,本书所针对的读者基本不会涉及,但在日常工作中很多资料中都大量出现了这些名词,这里仅对概念做初步的介绍。

(1)容积效率 压缩机实际的容积流量与工作腔的理论容积流量之比,称为压缩机的容积效率,用符号ηv表示。可以将其理解为容积的利用率。在一些老资料中称“排气系数”“输气系数”。一些不同类型压缩机的容积效率值参考见表2-3。

表2-3 一些不同类型压缩机的容积效率值参考

(2)等温效率 按压缩机的进气口温度,等温压缩到排气压力时的理论循环指示功或功率,与实际压缩时的轴功或轴功率之比。它可以反映压缩机中各种损失的总量,包括泄漏损失、摩擦损失、气阀损失、级间冷却不完善损失等。

(3)绝热效率 是指压缩机绝热压缩理论循环指示功或功率之和,与轴功或轴功率之比。它可以反映压缩机进、排气过程的压力损失,摩擦功耗等的影响。

3.输功效率

目前,在衡量空气压缩机机组整体效率方面,得到较为广泛应用的是“输功效率”,并应用在 T/CGMA 033001—2018《压缩空气站能效分级指南》、T/CGMA 033002—2020《压缩空气站节能设计指南》等标准中,定义为机组生产出的压缩空气的有效能与机组整机输入功之比。这方面的内容在7.6节专门讲解。