压缩空气在工业领域中是仅次于电力的第二大能源。随着气压系统的应用日趋广泛，工业行业中的气压系统对于压缩空气的洁净度和干燥度有了越来越高的标准要求，以保证气压设备在操作或控制回路时的可靠性及耐久性。特别是在：电子、半层体、制药、食品、化纤等行业。虽然，气动设备或组件的构造简单，但机构精密，不允许压力空气中有微小的颗粒或水份存在并进入到气动设备或组件内，造成设备或组件故障、讯号错误、产品缺陷…….等不良后果。

气压系统中全系统的三大监测项目是：颗粒度（洁净度）、湿气（露点）、油蒸汽（残油含量）；
对气压系统中的输送管道而言，其衡量指标是：保持稳定不变的空气洁净度、空气干燥度及低压降。

此外，近年来，节能减排已成为我国经济社会发展的一项重要而紧迫的任务，也是企业提高其竞争力的必要措施。降低能耗是采用高洁净压缩空气企业降低运行费用、降低生产成本的重中之重。而气压系统的节能包括：泵与管路两大主题。在泵这一主题上，多年来已得到广泛重视，科研部门及泵生产厂家都投入巨资不断研发、改进、并推出新泵型、客户企业也积极选用高效率、低能耗的泵型，以达到节能、降低运转成本的目的！但在另一主题：气压管路上却乏人问津、无人重视，即使是在设计院，也鲜有技术人员关注过这一方面。因此，尽管投入了巨资，但在空压系统的全系统节能上仍难以达令人满意的效果，与国外相同企业的能耗水平相比差距甚远。以致于，为了弥补管路的压损，只能加大供气压力或增加空压机台数，忽视了投资与运行的成本。

 

 


 

常用压缩空气管道的特性比较

介电特性是管材输送洁净物质必须具备的要素。就材料的纯度、无二次污染的特性而言，材料分成两大类：介电质与非介电质。
介电常数, 用于衡量绝缘体储存电能的性能. 它是两块金属板之间以绝缘材料为介质时的电容量与同样的两块板之间以空气为介质或真空时的电容量之比。 介电常数代表了电介质的极化程度，也就是对电荷的束缚能力，介电常数越大，对电荷的束缚能力越强。金属管材介电常数較小，对电荷的束缚能力弱。

<固体>

压缩空气在气压管输送过程，当工作压力在5bar以上时，压缩空气的单程流速超过数十米每秒，这个气体流速在金属管内产生严重的刻痕腐蚀(erosive corrosion)效应。换言之，刻痕腐蚀效应将在气压管内持续制造固体颗粒污染源整个气压系统。
 

<液体>

压缩空气在气压管输送过程，当工作压力在2bar以上时，压缩空气的单程流速超过数十米每秒，工作压力愈大，压缩空气的单程流速愈大。压缩空气的高速度流速，与气压管的管内壁产生严重摩擦损失，而失去输送绝热效应，管内的凝结水大量被释出。这些存在于管内的水将严重腐蚀与污染气压管内壁。
 

<气体>
工业区的大气中本来就含有许化学性气体；诸如：氟氯烷气体、氯气、硫化氢气体、一氧化碳气体、二氧化碳气体、碳水化合物气体......等，这些具有腐蚀性的气体腐蚀气压管的管内壁，生成大量的碎渣残屑，阻塞气压管、阀件、气缸、˙˙˙等，同时也造成严重的系统压降，使气动机具操控失误，增加维修费用。

气压管路中的污染源：

镀锌铁管或黑铁管内。因为镀锌铁管或黑铁管在输送压缩空气的高速度条件下，使用了一段时间之后，表面的镀锌铁或铁屑会剥落，许多斑落的锌粒、铁屑粉粒、˙˙˙等，将混入压缩空气中造成极为严重的污染，除了快速降低过滤设备的有效寿命外，这个现象也导致许多机台、气动工具、仪器、或生产线的污染、阻塞等故障。此外，因为气压管内污染源不断产生污染，使得压缩空气过滤装置快速被污染。除了减少降低压缩空气过滤装置的使用寿命外，也同时增加大量的能源消耗。

气压管路的洁净度的指标：介电系数
   *  电位论
      所有的细菌之细胞膜几乎是带正电荷的结构，所以就非介电材料的SS316LEP而言，表示细菌附着在管壁的机率很高。而反观AS-ABS气
      压管是介电材料，表示细菌附着在管壁的机率很小。
   * 分子结构论
      ABS分子的聚合体由单一分子A(丙烯晴)、B(丁二烯)、与S(苯乙烯)混合而成，细菌很厌恶ABS的分子聚合体，所有的细菌都会不在ABS气
      压管管壁上附着。
      至于SS316L-EP等金属管材，所有细菌都嗜吃金属离子当做食物链，特别是一些重金属离子类。无论如何抛光或涂层，但它仍然有些微的
      金属离子释放到流体中。在SS316L-EP等金属管材的管壁上，细菌残留、淤积的可能性极高，必须经常消毒管线。
 

属于介电质材料的AS-ABS气压管，具有最高介电系数与最低內壁污染性。应用于洁净流体的输送，本身就不会污染流体，而流体内存在的不纯物质也不会藉静电力附着于管壁。反观其他(金属)气压管本身系属于非介电质材料，本身所含的物质除了会不断释放出来外，除了与流体中的不纯物质结合藉静电力附着在管壁，也与流体中的水分产生成过氧化腐蚀(rouge corrosion)作用，增加管内污染与腐蚀的风险。
 

* 当采用铁管或镀锌铁管使用为气压管时，固体杂质颗粒对管内壁的腐蚀与污染情况，

气压管内因颗粒、水气、油气等的污染情况。为了解决固体颗粒、水、油.....˙等的污染或损害，一般而言，设计者，或管理者，都会认为在管路系统中装置足量的、多个过滤器，就可以过滤掉压缩空气中的不纯物质，进而认为廉价的铁管或镀锌铁管足以担负压缩空气的输送。这是一种错误的系统设计思路。因为使用廉价的铁管或镀锌铁管输送压缩空气，对整个气压系统的能源损耗非常可观。有专业经验的气体输送系统工程师，都知道「气压管」是整个气压系统成功的关键所在。所以，气压管的选择使用应列为设计与施工的首务。
 

管材的热传导系数愈小 ，愈不容易吸热或放热，所以输送过程愈不易产生压降，因而不易有凝结水产生，故AS-ABS是气压管的最佳选择!
铝(合金) 在工业界的主要应用特性是散热，故K值极高，其管內极易因吸热或放热而产生凝结水，系统压降与耗能最大，异常现象也会较多。

气压管路中，管材的热传导系数(K值）决定了是否能保持输送气体的干燥度。

气压管路中，管材的热传导性越高，凝结水越多。导致压降越大。 压缩空气在输送过程中的温度、体积与压力变化关系如下：

首先，我们先来了解相关的热力定律：
1）热力学第一定律： 即: 能量守恒或能量不灭说)
     *  能量不会自然消失。能量若以某种能量及形式消失得同时，能量将以相同的其它能量形式出现。能量不会无中生有。能量仅以不同的形 
        式互换。
2）热力学第二定律：
     *  热的传递是从高温到低温。
     * 热的传递从低温到高温必须藉外力做功。
     * 系统的有用能量会因系统做功而损失减少。
     * 系统有用的内能称焓。
     * 系统无用的内能称熵 。当一个系统有用的内能以"热"的形式不断损失减少时，该系统无用的内能"熵"不断增加。
     * 如果该系统的有用内能保持不变，则该系统无用的内能"熵"亦保持不变。
3）波义尔定律：当气体的温度保持常数，则气体的体积和压力之关系：
      V1/V2=P2/P1
4）查理定律： 当气体的压力保持常数，则气体的温度和体积之关系：
      V1/V2=T1/T2
5） 给吕萨克定律： 当气体的体积保持常数，则气体的温度和压力之关系：
       P1/P2=T1/T2
6） 气体定理：
      将(3)，(4)及(5)三个气体方程式合并，则为
      P1V1/T1=P2V2/T2=C
7）绝热过程
     定义气体在此过程中变化其状态而没有伴随热的移转。在绝热过程中，气体的压力、体积、温度没有一个不发生变化的。
     但气压系统的输送是一个气体绝热膨胀的过程，气体需要能量对外做功，然而在绝热过程中，由于没有外在的热被转移给气体，气体必须借着
     内动的损耗来做功。所以，绝热膨胀的发生，由于气体使用本身的内能，故经常伴随着温度及压力的下降。

 

右边压缩空气的压力露点温度含水量曲线图，压降越小，冷凝水越少。在正常的压缩空气输送系统，系统压力降低于
0.2 bar 时，系统的冷凝水量极为微小，可以忽略不计。
当系统压力降低大于0.4 bar时，系统的冷凝水量随着系统的压力
降的增加，系统内的冷凝水也随之大幅增加。
配合AS-ABS气压管特性，以
及正确的计算与设计，可以让
气压管系统压降小于0.2 bar 。
( 6).管

此外，介电材料的耐腐蚀特性远高于非介电材料。AS-ABS气压管的耐蚀特性远高于304L等金属(含铝合金钢管)气压管。下表是耐蚀性的比较。
在长期运行时，非介电材料的易腐蚀性及在压力下会导致管材的原有缺陷恶化，有造成漏气的可能。
 

304L 的耐蚀特性在压缩空气输送系统非常不稳定，因素有二；
( 1 ) 压缩空气中的冷凝水与304L 表面很容易产生过氧化(rouge)腐蚀效应。
( 2 ) 压缩空气中的氯与冷凝水的反应，产生氯离子Cl- ，对304L 产生针孔腐蚀。
( 3 ) 在用电量大的工厂内，工厂的接地电流对304L产生严重的电位腐蚀，即所谓的针孔腐蚀( pitting) 。
 

压缩气体的密度因压力而变化，气体分子的动能(kinetic and momentum energy)极大，气压管材质的组织是否细腻紧密，影响压缩空气经过时的
压缩空气的泄露率。根据材料组织的特性，分类如下。

基于上述各定律，我们可以知道：
(a)  若管路的传导系数极小，则 T2=T1，所以 V2=V1；
      气的体积、温度、压力均未改变，则空气的物理特性即未改变，管路中的压缩空气就不会在输送过程中大量产生凝结水，压缩空气的干度可
      以维持。
(b)  若管路的热传导系数极大，则 T2<T1，所以 V2<V1
       管路中只要压缩空气的体积改变，空气的相对湿度和比体积亦马上改变。当管路内的压缩空气体积变小，相对温度降低，管路中的压缩空气在
       输送过程中，将有大量的凝结水释放出来。
(c)  条件与(b)相同，但T2>T1，则 V2>V1
      此时，管路中的压缩空气体积膨胀相对湿度减少，管路中的压缩空气在输送中，不会有凝结水生成。在一般的使用环境，该状况较少存在。
 

从右边压缩空气的压力露点温度含水量曲线图可以看出，压降越小，冷凝水越少。在正常的压缩空气输送系统，系统压力降低于
0.2 bar 时，系统的冷凝水量极为微小，可以忽略不计。当系统
压力降低大于0.4 bar时，系统的冷凝水量随着系统的压力降的增加而大幅增加。

气压管路中影响压降的主要因素，除管路中管件的固有阻力（如弯头、三通、变径等）造成的机械压降外，还有以下因素的存在：

管内壁的光滑系数愈低，表示流体经过的阻力愈小，管内压力损失愈小，整体空压机容量可减少，输出压力可调降，减少耗电及运行成本。下表是管材的内壁光滑系数的比較。

材料组织缺陷是金属管材普遍存在的问题，所以金属材料的管材本体加上接头是气压管漏气的主因。金属管道在压缩空气的输送应用，平均漏气率在30%以上。
 

1). 气压管系统的压力降，每上升0.15bar(2psi)，则压缩机需要增加1%的运转电力及能量的消耗。
2). 空压机在7bar的出气压力条件下，1 HP输出的压缩空气量为0.14CMM ( 5CFM )。
3). 在工作压力7bar下，每1CMM的漏汽量即相当于7HP的能源损失。
4). 空压机运转作功的热损失，每1HP空压机在运转中，每1hr排出630Kcal ( 或2520BTU ) 废热。
5). 依据气压系统的大小，气压的成本约0.07～0.11元RMB/ CMM。
6) .空气压缩机连续运转一年，若每度(KWH)电费0.8元时(RMB)，
     1HP (=0.746kW) 空气压缩机全年的运转费用约相当于: RMB5,228元 (=0.746x24x365x0.8)。

SS304L/316L: 氩焊工法，若未依标准工法施工，接头气密的可靠性有严重隐患。
ABS气压管: 冷胶融合工法，快速安全，接头气密的可靠性、有保障。
*  管配件之契型角愈小，接头愈紧密，愈不易漏。
*  Dr 及 Di 在ABS管套接接头的定义，严格定义管套接接头的契型角在30’以内。 仅AS3518-2,1988 及
   AS3518-  2004有直管套接接头契型角的定义。
*  ABS 塑钢管接头以冷胶接合法，施工快速，接头配件的契形角在30′以内。一般塑料管为3° ~ 5°，所以
   AS规范的ABS 塑钢管胶合后100%气密，绝无渗漏问题。
*  铝合金钢管使用的接合法，以金属的特性分析：長期仍然会有泄漏。

气压管的系统压降对整个空压系统的节能效益：
          压降从0.6 bar → 0.2 bar 系统节能 40% 以上
          压降从0.8 bar → 0.2 bar 系统节能 50% 以上
          压降从1.0 bar → 0.2 bar 系统节能 60% 以上
 

注意：压缩空气输送管线是动态的，这是因为压缩空气是可压缩流体之故。所以，在实际操作中，输送的压缩空气压力降必须以系统压力降计算，而不是以每米直管的压力降计算。
 

目前，气压系统内的压缩空气，平均只有50~60%的气量用于产线的生产；而将近50~40%的气量因泄漏或其它隐性因素而损失、浪费掉了。
若能避免压缩空气系统的泄露损失，所节省的能源成本将极为可观。
除了空压机、 干燥机、冷干机等正确选用外，压缩空气输送管材的正确选用更是节能与减少异常的关键因素
 

压缩空气管道的正确选择顺序应该为：
 

*  AS-ABS 气压管 ＞ SS316L-EP不锈钢管 ＞ SS316L-BA不锈钢管＞ SS304不锈钢管＞铝合金管 > 铜管 > 镀锌管 > 铸铁管
*  PVC管材属于脆性材料，破坏前无征兆警告，无法事前预防或准备。破坏发生会造成公共伤害意外。
*  同为韧性材料的PE、PP管材，在压力破坏时，会出现条纹状的巨大裂缝，而ABS管只会出现变形，而不会出现裂缝。
*  AS规范的ABS管材可以承受各种水锤压力的变化及可靠的耐久性，满足高压力PN15等级全口径尺寸要求（全球唯一）。除了满足ISO8573 – 1 
   空气质量标准Class 1˙1˙1的条件外，更能满足压缩空气输送过程的Adiabtic Process 绝热条件。因此，AS 规范的ABS气压管可以确保整个压缩
、空气管路系统的压力降在0.2bar以下，满足气动设备高效率、准确达成产能目标。

AS规范的ABS管材作为空压管道的特点：
* 比重最低，介电值最大，無材料組織缺陷，無腐蚀性
* 光洁度高
* 热传导率最低
* 管材及管件气密性高
* 运输与搬运成本最低
* 安装程序最简单
* 安装成本最低
* 运行问题最少
* 最为符合压缩空气输送管材的施工要求
* 不仅提供产品，还能提供管道设计及优化的技术咨询服务

 

* AS规范的ABS气压管一直使用于欧、美、台湾的高科技半导体、电子/微电子、光电行业，完全可以取代目前的ASTMA312 SS 316L EP/BA  
  不锈钢管道。
* AS规范的ABS气压管相较于ASTM A312 SS 316L EP/BA等气压管有30%以上的整体价格优势 (包含较低的气压管材料成本、较低的运输及安  
   装成本、以及较高的长期运转的能源节能费用)。
* 本公司可以在规划、设计、安装、运行等各阶段配合进行培训、现场指导与效益确认。