很多人都知道，兩級(jí)壓縮機(jī)適用于高壓生產(chǎn)，一級(jí)壓縮機(jī)適用于大氣量生產(chǎn)。有時(shí)，需要兩個(gè)以上的壓縮，那么為什么需要分層壓縮呢？當(dāng)對(duì)氣體的工作壓力要求較高時(shí)，采用單級(jí)壓縮不僅不經(jīng)濟(jì)，有時(shí)甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)，就必須采用多級(jí)壓縮。多級(jí)壓縮是將氣體從吸入后，經(jīng)過(guò)多次加壓達(dá)到所需的工作壓力。
1、節(jié)省功耗
采用多級(jí)壓縮，在兩級(jí)之間設(shè)置中間冷卻器的方法，可使壓縮后的氣體經(jīng)過(guò)一級(jí)壓縮后，先進(jìn)行等壓冷卻以降低溫度，再進(jìn)入下一級(jí)鋼瓶。溫度降低，密度增加，便于進(jìn)一步壓縮，與一次壓縮相比可大大節(jié)省功耗。因此，在相同壓力下，多級(jí)壓縮的面積小于單級(jí)壓縮的面積。階段越多，節(jié)省的能量就越多，就越接近等溫壓縮。
小貼士：噴油螺桿空壓機(jī)的空壓機(jī)非常接近恒溫過(guò)程。如果在達(dá)到飽和狀態(tài)后繼續(xù)壓縮冷卻，就會(huì)析出冷凝水。如果這些冷凝水和壓縮空氣進(jìn)入油氣分離器(油箱)，就會(huì)使冷卻油乳化，影響潤(rùn)滑效果。隨著冷凝水的不斷增加，油位將不斷上升，最后冷卻油將隨壓縮空氣進(jìn)入系統(tǒng)，污染壓縮空氣，對(duì)系統(tǒng)造成嚴(yán)重后果。
因此，為了防止冷凝水的產(chǎn)生，壓縮室內(nèi)的溫度不能太低，必須大于冷凝溫度。例如，對(duì)于排氣壓力為11bar(A)的空壓機(jī)，冷凝溫度為68℃，當(dāng)壓縮室溫度低于68℃時(shí)，冷凝水會(huì)析出。因此，噴油螺桿空壓機(jī)的排氣溫度不能太低，即由于冷凝水的問(wèn)題，限制了等溫壓縮在噴油螺桿機(jī)中的應(yīng)用。
2、提高產(chǎn)能利用率
由于制造、安裝和運(yùn)行的三個(gè)原因，氣缸內(nèi)的間隙容積總是不可避免的，而間隙容積不僅直接降低了氣缸的有效容積，而且必須將剩余的高壓氣體膨脹到吸入壓力，使氣缸開(kāi)始吸入新鮮氣體，這等于進(jìn)一步降低了氣缸的有效容積。
不難理解，壓比越大，間隙容積內(nèi)殘余氣體膨脹越劇烈，氣缸有效容積越小。在極限情況下，即使間隙容積內(nèi)的氣體在氣缸內(nèi)完全膨脹后，壓力仍不低于吸氣壓力，則不能繼續(xù)吸排，氣缸的有效容積變?yōu)榱恪Ｈ绻捎枚嗉?jí)壓縮，則每一級(jí)的壓縮比很小，間隙容積中的殘余氣體可以略微膨脹，以達(dá)到吸入壓力，這樣氣缸的有效容積自然可以增加，從而提高氣缸容積的利用率。
3、降低排氣溫度
壓縮機(jī)的排氣溫度隨著壓縮比的增加而升高，壓縮比越高，排氣溫度也越高，但過(guò)高的排氣溫度往往是不允許的。這是因?yàn)?在油潤(rùn)滑的壓縮機(jī)中，潤(rùn)滑油的高溫會(huì)降低粘度，加劇磨損，而當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，很容易在氣缸和閥門(mén)上形成積碳，加劇磨損，有時(shí)甚至?xí)l(fā)生爆炸。由于各種原因，排氣溫度受到很大限制，因此必須采用多級(jí)壓縮來(lái)降低排氣溫度。
小貼士：分級(jí)壓縮可以降低螺桿空壓機(jī)的排氣溫度，同時(shí)使空壓機(jī)的熱過(guò)程盡可能接近恒溫壓縮，達(dá)到節(jié)能的目的，但也不是絕對(duì)的。特別是對(duì)于排氣壓力低于13bar的噴油螺桿空壓機(jī)，由于在壓縮過(guò)程中噴射了低溫冷卻油，使壓縮過(guò)程已接近恒溫過(guò)程，不需要二次壓縮。如果噴射冷卻是基于分層壓縮的，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本增加，而且氣體的流動(dòng)阻力增加，額外的功率消耗得不敷出。另外，如果溫度過(guò)低，在壓縮過(guò)程中形成冷凝水，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)惡化，造成嚴(yán)重后果。
4、減小作用在活塞桿上的空氣力
在活塞式壓縮機(jī)上，當(dāng)壓縮比高且采用單級(jí)壓縮時(shí)，氣缸直徑越大，作用在較大活塞面積上的氣體終壓力就越高，作用在活塞上的氣體力也越大。如果能采用多級(jí)壓縮，大大減小作用在活塞上的空氣力，就有可能使機(jī)構(gòu)輕量化，提高機(jī)械效率。
當(dāng)然，多級(jí)壓縮并不總是更好。因?yàn)榧?jí)數(shù)越多，壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜，尺寸、重量和成本都會(huì)增加;氣體通道增加，閥門(mén)的壓力損失和管理增加等，因此有時(shí)串聯(lián)越多，經(jīng)濟(jì)性降低，串聯(lián)越多，運(yùn)動(dòng)部件增加越多，故障的機(jī)會(huì)也會(huì)增加。由于摩擦增加，機(jī)械效率也會(huì)降低。
綜上所訴：影響壓縮機(jī)效率的主要是機(jī)頭的內(nèi)泄漏，多級(jí)壓縮可以降低每一級(jí)的壓比，而且壓比小，內(nèi)泄漏得到改善，所以多級(jí)壓縮有一定的節(jié)能效果。但是，如果機(jī)頭的加工精度高，則可以有效地控制內(nèi)部間隙，減少內(nèi)泄漏，并可以獲得顯著的節(jié)能效果。單級(jí)壓縮機(jī)頭的零件明顯少于多級(jí)壓縮，機(jī)器的可靠性要高得多。從可靠性的角度來(lái)看，高精度制造的單機(jī)壓縮更符合用戶(hù)的利益。
