一文讲透：是什么影响了空压机的比功率？

谈论空压机离不开三大性能参数：压力、流量（排气量）、功率的表现。

“比功率”是我们空压机销售人员通常的销售俗语，如果在正式的标书和空压机验收单（或机器铭牌）上应该用标准的术语：“机组输入比功率”，简称：SER。（见图1）

在客户需要使用压缩空气的时候，对于压缩空气系统的选型有九个步骤，第九步是选择系统节能。（见图2）

空压机是压缩空气产生的源头且能耗最大，因此空压机的节能效果决定了客户使用压缩空气时能否实现对节能的美好愿望。

空压机的“机组输入比功率”值是国家重点工业产品质量安全监管内容，属于国家强制标准和监督的范畴（见图3）。在空压机市场中，无论是标书、合同、样本及机器铭牌，都必须标注“机组输入比功率”值且需达到标准值。

在GB19153-2019 《容积式压缩机能效限定值及能效等级》规范了“机组输入比功率”这个术语。（图4）

“机组输入比功率”在规定工况下，空压机组的输入功率与空压机实际容积流量之比值，单位为千瓦分每立方米[kW／(m3／min)]。

计算公式如下：

空气压缩机机组比功率（SER）：

evc(kW/(m3/min))=K14*Pcorr/qv.corr——式(1)

组比功率吸气温度修正系数：

K14= Tk/293.2 ——式(2)（注：等号右侧带根号）

从标准公式描述，可以看见:

①空压机的机组吸气温度，功率和容积流量是决定比功率大还是小的主要因数；

②要想空压机比功率小，那么吸气温度低，输入功率越小越好，容积流量越大越好；

③在标准中，机组输入比功率规定值及能效等级按规定工况就是采用标准状态为压力P=101.325KPa，标准温度T=20℃，相对湿度为0%时的“标准工况”下运行测量值按式(1)计算结果。

因此，在空压机的设计、制造、销售和使用验收过程中，我们都以“标准工况”为依据来标定空压机的“机组输入比功率”。这就是我们看到的样本宣传、标书方案及机器铭牌的数值。

虽然说空压机是通用设备，但由于制造和使用过程的差异，其表现却不一样。即使是同一厂家，同一型号，同一天制造的产品都会有差异。到底什么因素会影响到空压机的“机组输入比功率”呢？见图5。

1.机组吸气温度的影响

虽然国家标准规定空压机的制造和测试按照“标准工况”（标准温度T=20℃）。但在实际使用时工况不同，空压机在不同的客户现场表现也会不同。首先分析空压机的吸气温度差异对空压机机组输入比功率的影响。

图6的横坐标为吸气温度，红色曲线为SER。当吸气温度增加时，SER曲线也同步增加。

由式(1)和式(2)可以看出，当吸气温度=20℃时候（标准工况），K14=1，SER没有影响。但吸气温度≠20℃，则K14≠1，SER值就会随吸气温度增减而增减。图7揭示了吸气温度为20℃和30℃时，空压机机组比功率的变化率。

通常将吸气温度变化（相比标准工况20℃）分两种情况：1. 机房的环境温度变化；2. 主机吸气口温度变化。无论是哪种情况，就国内空压机使用情况来看，特别是长江以南地区，大多数时间空压机的吸气温度都会大于20℃。由图7可以看出，如果在空压机的制造（吸气温度差值=吸气口温度-环境温度）和使用（吸气温度差值=机房温度-环境温度）过程中，能够尽量减少吸气温度差值的上升，就可以降低SER值1～5%。

举例1：某用户空压机房升级改造（见图8上图），空压机设备不变，按空压机站规范将导风装置和换气系统升级，使得空压机站房温度降低5℃（假如改造前是40℃）：

机组比功率吸气温度修正系数变化：

机组容积流量变化：

qv后/qv前=313.2/308.2=101.6%

空气压缩机机组比功率（SER）变化：

evc后/evc前=99.2%/101.6%=97.6%

空压机的比功率值可以下降2.4%！

举例2：某品牌空压机技术部在空压机性能测试时发现，空滤吸气口的位置不是在空压机的冷风区（见图8下图）：吸气温度差值（吸气口温度-环境温度）=5℃，在空压机设计和零部件不变的情况下，将空滤吸口置于冷风区，可以将空压机进气温度降低5℃（假如改造前是40℃）：

机组比功率吸气温度修正系数变化，机组容积流量变化，空气压缩机机组比功率（SER）变化与可参考举例1计算方法和结果，空压机的比功率值同样可以下降2.4%！

2.机组容积流量的影响

在《什么因素会影响到空压机的容积流量？》文章中已经详细介绍了以下三个因素对空压机机组容积流量的影响（见图9），在本文就不再熬述了。由式(1)可以看出，我们希望空压机机组容积流量qv.corr值越大越好！

3.机组功率的影响

首先，我们先了解机组功率的构成：

从图10可以看出，电机功率是影响机组功率的最大因素，在《轴功率对喷油螺杆空压机节能影响》中会从空压机主机（单级/两级）及电机对轴功率的影响进行阐述，这里不作介绍。本文主要从空压机主机外部的空气系统阐述对机组功率的影响。

1)排气压力变化的影响：

同一机头相同转数（流量）下，排气压力越高，轴功率越高，机组功率越高。见图11，横坐标为排气压力，纵坐标为轴功率。

如何能在保障用户使用压力的条件下降低机头的排气压力从而减少轴功率呢？我们来看看下面某螺杆空压机的系统图，见图12。

如何能在保障用户使用压力的条件下降低机头的排气压力从而减少轴功率呢？我们来看看下面某螺杆空压机的系统图，见图12。

假设机组出口压力0.8MPa，那么主机排气压力则需要0.858MPa。见图14。

按理论计算，其主机轴功率率值由于系统排气压力损失为580mbar而将增加4.5%（见图15）根据式(1)可以算出，其机组比功率值同样增加4.5%。

要想机组比功率小，其主机排气压力应尽量接近机组排气压力才能使得主机轴功率越小。因此在保障空压机性能和安全的情况下，在制造和使用过程中，主机后的气路系统压降越小越好。在制造时，管路的管径和长度、油分系统的设计和选用、最小压力阀的压损、冷却系统的压损等等都会影响到轴功率变化。在不能改变空压机的制造条件下，机器的维护保养就显得十分重要。如精分和润滑油的品质、定期保养和更换等等。

2)进气压力变化的影响：

主机进气压降越大，气量和轴功率越小，比功率越大（因为轴功率下降斜率比气量下降小）见图16。