หลายคนรู้ดีว่าคอมเพรสเซอร์สองขั้นตอนเหมาะสำหรับการผลิตแรงดันสูง และขั้นตอนแรกเหมาะสำหรับการผลิตก๊าซขนาดใหญ่ บางครั้งจำเป็นต้องทำการบีบอัดมากกว่าสองครั้ง เหตุใดคุณจึงต้องมีการบีบอัดแบบแบ่งระดับ?
เมื่อต้องแรงดันใช้งานของแก๊สสูง การใช้การบีบอัดแบบขั้นตอนเดียวไม่เพียงแต่ไม่ประหยัดเท่านั้น แต่บางครั้งก็เป็นไปไม่ได้ด้วยซ้ำ และต้องใช้การบีบอัดแบบหลายขั้นตอน การบีบอัดแบบหลายขั้นตอนคือการเริ่มแก๊สจากการสูดดม และหลังจากเพิ่มแรงดันหลายครั้งเพื่อให้ได้แรงดันใช้งานที่ต้องการ

1. ประหยัดการใช้พลังงาน

ด้วยการบีบอัดแบบหลายขั้นตอน สามารถจัดเรียงตัวทำความเย็นระหว่างขั้นตอนต่างๆ ได้ เพื่อให้ก๊าซที่ถูกอัดได้รับการระบายความร้อนด้วยไอโซบาริกหลังจากการบีบอัดในขั้นตอนหนึ่งเพื่อลดอุณหภูมิ จากนั้นจึงเข้าสู่กระบอกสูบขั้นตอนถัดไป อุณหภูมิจะลดลงและความหนาแน่นเพิ่มขึ้น เพื่อให้ง่ายต่อการบีบอัดเพิ่มเติม ซึ่งสามารถประหยัดพลังงานได้อย่างมากเมื่อเทียบกับการบีบอัดครั้งเดียว ดังนั้นภายใต้แรงกดดันเดียวกัน พื้นที่ทำงานของการบีบอัดแบบหลายขั้นตอนจึงน้อยกว่าการบีบอัดแบบขั้นตอนเดียว ยิ่งจำนวนสเตจมากเท่าใด พลังงานก็จะยิ่งมากขึ้น และใกล้ถึงการบีบอัดอุณหภูมิคงที่มากขึ้นเท่านั้น
หมายเหตุ: เครื่องอัดอากาศของเครื่องอัดอากาศแบบสกรูฉีดน้ำมันอยู่ใกล้กับกระบวนการอุณหภูมิคงที่มาก หากคุณยังคงบีบอัดและยังคงเย็นต่อไปหลังจากถึงสถานะอิ่มตัว น้ำที่ควบแน่นจะตกตะกอน หากน้ำที่ควบแน่นเข้าสู่ตัวแยกน้ำมันและอากาศ (ถังน้ำมัน) พร้อมกับอากาศอัด มันจะแยกตัวเป็นน้ำมันหล่อเย็นและส่งผลต่อผลการหล่อลื่น เมื่อมีการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของน้ำควบแน่น ระดับน้ำมันก็จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และในที่สุดน้ำมันหล่อเย็นจะเข้าสู่ระบบพร้อมกับอากาศอัด ก่อให้เกิดมลพิษในอากาศอัดและก่อให้เกิดผลกระทบร้ายแรงต่อระบบ
ดังนั้นเพื่อป้องกันการเกิดน้ำควบแน่น อุณหภูมิในห้องอัดต้องไม่ต่ำเกินไปและต้องสูงกว่าอุณหภูมิการควบแน่น ตัวอย่างเช่น เครื่องอัดอากาศที่มีแรงดันไอเสีย 11 บาร์ (A) จะมีอุณหภูมิควบแน่นอยู่ที่ 68 °C เมื่ออุณหภูมิในห้องอัดต่ำกว่า 68 °C น้ำที่ควบแน่นจะตกตะกอน ดังนั้นอุณหภูมิไอเสียของเครื่องอัดอากาศแบบสกรูแบบฉีดน้ำมันจะต้องไม่ต่ำเกินไป กล่าวคือ การประยุกต์ใช้การบีบอัดไอโซเทอร์มอลในเครื่องอัดอากาศแบบสกรูแบบฉีดน้ำมันนั้นมีจำกัด เนื่องจากปัญหาน้ำควบแน่น

2. ปรับปรุงการใช้ปริมาณ

ด้วยเหตุผลสามประการของการผลิต การติดตั้ง และการใช้งาน ปริมาตรช่องว่างในกระบอกสูบจึงเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้เสมอ และปริมาตรช่องว่างไม่เพียงแต่จะลดปริมาตรที่มีประสิทธิภาพของกระบอกสูบโดยตรงเท่านั้น แต่ยังต้องขยายก๊าซแรงดันสูงที่ตกค้างไปยังแรงดันดูดด้วย กระบอกสูบสามารถเริ่มสูดก๊าซสดเข้าไปได้ ซึ่งเทียบเท่ากับการลดปริมาตรประสิทธิผลของกระบอกสูบลงไปอีก
ไม่ใช่เรื่องยากที่จะเข้าใจว่าหากอัตราส่วนความดันมีขนาดใหญ่ขึ้น ก๊าซที่ตกค้างในปริมาตรการกวาดล้างจะขยายตัวเร็วขึ้น และปริมาตรประสิทธิผลของกระบอกสูบก็จะน้อยลง ในกรณีที่รุนแรง แม้ว่าก๊าซในปริมาตรช่องว่างจะขยายตัวจนสุดในกระบอกสูบแล้ว ความดันก็ยังคงไม่ต่ำกว่าแรงดันในการดูด ในขณะนี้ การดูดและไอเสียไม่สามารถดำเนินต่อไปได้ และปริมาตรที่มีประสิทธิภาพของกระบอกสูบจะกลายเป็นศูนย์ หากใช้การบีบอัดแบบหลายขั้นตอน อัตราส่วนการบีบอัดของแต่ละขั้นตอนจะมีน้อยมาก และก๊าซที่ตกค้างในปริมาตรช่องว่างจะขยายออกเล็กน้อยเพื่อให้ได้แรงดันดูด ซึ่งจะเพิ่มปริมาตรที่มีประสิทธิภาพของกระบอกสูบตามธรรมชาติ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงอัตราการใช้ของ ปริมาตรกระบอกสูบ

3. ลดอุณหภูมิไอเสีย

อุณหภูมิของก๊าซไอเสียของคอมเพรสเซอร์จะเพิ่มขึ้นตามอัตราส่วนการอัดที่เพิ่มขึ้น ยิ่งอัตราส่วนการอัดสูง อุณหภูมิของก๊าซไอเสียก็จะยิ่งสูงขึ้น แต่มักจะไม่อนุญาตให้อุณหภูมิก๊าซไอเสียสูงเกินไป เนื่องจาก: ในคอมเพรสเซอร์แบบหล่อลื่นด้วยน้ำมัน อุณหภูมิของน้ำมันหล่อลื่นจะลดความหนืดและทำให้การสึกหรอรุนแรงขึ้น เมื่ออุณหภูมิสูงเกินไป จะเกิดการสะสมตัวของคาร์บอนในกระบอกสูบและบนวาล์วได้ง่าย ส่งผลให้การสึกหรอรุนแรงขึ้นและอาจระเบิดได้ ด้วยเหตุผลหลายประการ อุณหภูมิไอเสียจึงมีจำกัดอย่างมาก ดังนั้นจึงต้องใช้การบีบอัดแบบหลายขั้นตอนเพื่อลดอุณหภูมิไอเสีย
หมายเหตุ: การบีบอัดแบบทีละขั้นตอนสามารถลดอุณหภูมิไอเสียของเครื่องอัดอากาศแบบสกรูได้และในขณะเดียวกันก็สามารถทำให้กระบวนการระบายความร้อนของเครื่องอัดอากาศใกล้เคียงกับการบีบอัดอุณหภูมิคงที่มากที่สุดเพื่อให้บรรลุผลของการประหยัดพลังงาน แต่ มันไม่สมบูรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องอัดอากาศแบบสกรูแบบฉีดน้ำมันที่มีแรงดันไอเสีย 13 บาร์หรือน้อยกว่า เนื่องจากน้ำมันหล่อเย็นอุณหภูมิต่ำถูกฉีดในระหว่างกระบวนการอัด กระบวนการอัดจึงใกล้เคียงกับกระบวนการอุณหภูมิคงที่อยู่แล้ว และไม่จำเป็นต้อง การบีบอัดรอง หากการบีบอัดแบบเป็นขั้นตอนดำเนินการบนพื้นฐานของการระบายความร้อนด้วยการฉีดน้ำมัน โครงสร้างจะซับซ้อน ต้นทุนการผลิตเพิ่มขึ้น และความต้านทานการไหลของก๊าซและการใช้พลังงานพิเศษก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ซึ่งเป็นการสูญเสียเล็กน้อย . นอกจากนี้ หากอุณหภูมิต่ำเกินไป การก่อตัวของน้ำควบแน่นในระหว่างกระบวนการอัดจะทำให้สถานะของระบบเสื่อมลง ส่งผลให้เกิดผลกระทบร้ายแรง

4. ลดแรงก๊าซที่กระทำต่อก้านลูกสูบ

บนคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ เมื่ออัตราส่วนการอัดสูงและใช้การบีบอัดแบบขั้นตอนเดียว เส้นผ่านศูนย์กลางของกระบอกสูบจะมีขนาดใหญ่ขึ้น และแรงดันแก๊สขั้นสุดท้ายที่สูงขึ้นจะกระทำต่อพื้นที่ลูกสูบที่ใหญ่ขึ้น และก๊าซบนลูกสูบจะมีขนาดใหญ่ขึ้น หากใช้การบีบอัดแบบหลายขั้นตอน แรงของก๊าซที่กระทำต่อลูกสูบจะลดลงอย่างมาก ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะทำให้กลไกมีน้ำหนักเบาและปรับปรุงประสิทธิภาพทางกล
แน่นอนว่าการบีบอัดแบบหลายขั้นตอนไม่ได้ยิ่งดีเท่าไร เพราะยิ่งจำนวนขั้นตอนมากเท่าไร โครงสร้างคอมเพรสเซอร์ก็ยิ่งซับซ้อนมากขึ้น ขนาด น้ำหนัก และราคาก็เพิ่มขึ้น การเพิ่มขึ้นของทางเดินก๊าซ การสูญเสียแรงดันของวาล์วแก๊สและการจัดการเพิ่มขึ้น ฯลฯ ดังนั้นบางครั้งยิ่งจำนวนขั้นตอนมากเท่าไร การประหยัดก็ยิ่งน้อยลง จำนวนขั้นตอนก็จะมากขึ้นเท่านั้น เมื่อมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวมากขึ้น โอกาสที่จะล้มเหลวก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ประสิทธิภาพทางกลจะลดลงเนื่องจากแรงเสียดทานเพิ่มขึ้น