生醫製藥與IC設計空壓機首選 : 岩田無油渦卷式空壓機

未來服務工業與日本岩田空壓機不是世界最大的空壓機品牌, 但是卻是世界最大的無油渦卷式空壓機品牌. 岩田無油渦卷式空壓機每年從日本福島工場銷售超過40,000台, 累積已經在全球銷售超過600,000台. 主要的行業應用在 : 生技製藥, IC半導體, 齒科以及食品飲料行業.

將近百年的企業, 目前日本岩田福島空壓機工場已經全面自動化; 因為全球領先的研究發展與品質管理, 岩田無油渦卷式空壓機機體壽命是同業的1.5~2.0倍, 穩定可靠程度冠全球!

多模組無油渦卷式空壓機節能超越變頻式空壓機

GoUseAir長期租用服務方案

空壓機系統解決方案有賴具備專業技術與實務經驗的團隊, 未來服務工業團隊平均長達20年以上空壓機系統行業應用經驗, 提供最適化的系統規劃與建置; 搭配穩定可靠且環保節能的產品載具, 因此能夠提供客戶 " 安心 Peace of Mind" ! 未來服務工業推出以日本岩田無油渦卷式空壓機及日本ORION乾燥過濾系統 1~20馬力為解決方案載具的長期租用服務方案, 提供客戶生產競爭力與營運彈性的方案!

應用需求場合

如果客戶的公司或機構有如下的剛性需求, 深入瞭解未來服務工業的GoUseAir長期租用服務方案, 應該有機會瞭解合宜的解決方案 :

  1. 需要高品質潔淨乾燥的無油壓縮空氣.
  2. 需要相當安靜的運轉噪音; 例如 : 研發辦公室, 實驗室, 廠辦場所….
  3. 需要能夠彈性更換產氣量與空氣品質需求的場合.
  4. 需要提供穩定考靠的壓縮空氣氣源.

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熱愛我們的故鄉–上善若水

研發實驗室空壓機耐久型與商用型差在哪裡? 以無油往復式為例

許多朋友採用中小型活塞式空壓機,而且目前有不少朋友採用有油式的活塞式空壓機。請容許我們先提一下在密閉空調空間我們十分不建議採用有油式空壓機 (不管是哪一種有油式空壓機)；因為有油活塞式空壓機壓縮熱溫度會高達攝氏180度C~200度C, 潤滑油進行降溫潤滑過程，會產生相當數量的油氣，並且隨著管路在空調空間逸散影響環境空氣品質。除此之外，油垢與油氣混合冷凝水造成油乳化跑到診療或車機，對於電磁閥、主軸或氣壓缸都是致命傷。

商用型空壓機一般應用在裝潢噴漆、木工、招牌製作….等每日需要空壓機啟動運轉低於累積小於2小時的設計；也就是說, 一般商用型的設計是以每年起動運轉時數300~900小時 (中端<500小時/年; 高端<900小時/年) 為設計基準。因為是為了應付這樣的輕負荷需求，所以包括空壓機的氣缸、活塞以及連桿並不需要太精密且也不需要太堅固強壯。

商用型無油空壓機結構分析

正式進入正題，交流關於工業型空壓機與商用型空壓機的主要差異：結構耐用程度。我們將以往復式 (活塞式) 來區分比較，而且以往復式空壓機最主要的部品活塞連桿組作為最主要的範例說明；至於工業型有油式與工業型無油式活塞空壓機先歸類成同一類，暫時不區分。下圖是商用型往復式空壓機的機體解剖圖，請各位參考並注意活塞連桿的主要結構：

商用型無油活塞式空壓機機體解剖圖

商用型活塞連桿組

商用型空壓機採用的馬達娆組

鋁線或者銅包鋁線娆組

馬達純銅娆組成為行銷工具?

基本上活塞的結構類似銅板的形狀，活塞與連桿的連結是靠鉚釘卯入，活塞與氣缸壁則靠類似橡膠襯墊或鐵氟龍O型環來保持氣密。活塞與連桿的材質通常是鋁合金，汽缸或汽缸蓋也是鋁合金以傳統銑床與鑽床快速加工，精度與表面粗度較粗糙。因為活塞連桿的連結屬於硬式連結，活塞與汽缸靠類似O型的橡膠或鐵氟龍襯墊容易產生間隙或變位卡住，效率衰減會比較快。不過本來商用型的設計就不是設計用來長時間負荷運轉或提供長期使用的，因此這樣的結構設計在DIY、木工、噴漆或商業用途只要價格便宜，是可以被消費者接受的。

工業型無油往復式空壓機

長壽穩定型或者說工業型設計因為材質選擇、加工精度，各種部品匹配、機器的運轉保護以及散熱設計均需要經過長期驗證; 因此，一般設計會以每年實際運轉時數超過2,000小時以上者為基礎。

無油往復式機體設計

岩田無油活塞機構材質分析

一般工業用活塞連桿組

一般無油活塞式的材質多為特殊鋁合金及鐵氟龍環; 但是結構類似

活塞、氣缸與氣缸蓋的材質通常是矽鋁合金 (增加耐磨度) 或球墨鑄鐵活塞 (更耐用)，連桿則多數是FC300的鑄鐵，並經過NC或CNC專用銑床做精度加工；尤其是連桿下方與軸承套入的部分更加在意精度要求。

活塞與連桿也是採用小軸承活塞內軸連結，可以順著氣缸與氣缸壁的磨耗狀況有些許彈性應對；軸承一般8,000~10,000小時必須更換，當然活塞有活塞環及刮油環 (如果是有油式) 來與氣缸壁接觸做密封與抗磨損。

下面照片中的機體馬達是實驗室或研發中心經常看到的空壓機型式，筆者以目前市場上屬於中高端的商用型無油往復式空壓機來做分析 (請參考下圖擷取自使用手冊之資料)；我們逐步來解析為何這型中高端商用型無油往復式空壓機應用在商用領域十分不錯，但是應用在工業輕中負荷就會比較辛苦….。

商用型無油往復式空壓機應用限制

操作注意事項中的2-5明確標示，這一類機體馬達的設計強力建議不要高於整個使用運轉循環的70%運轉負荷；也就是說，經常超過70%負載運轉，容易造成機體馬達燒掉。

高端商用無油活塞式機體更換

另外一方面，機體本身建議每年檢查且兩年就必須更換氣缸、活塞壓縮環及閥組；往往因為更換不容易且只換零件不划算，所以在機體馬達燒掉之後才會想到換整組的機體馬達….這樣的結果會產生極高的使用者營運機會成本！兩年到每三年就必須擔心機體馬達燒掉，每次更換的時間又不短，每次更換的費用也不低。因此，我們建議評估無油空壓機時，除了噪音與佔地空間之外，耐久可靠以及後續的維護保養成本才是關鍵！

岩田機體氣缸與整個機體散熱設計比較

為了延長各種零件部品的壽命, 日本岩田無油往復式空壓機則是採用兩段壓縮設計，為了降低壓縮腔高溫並設計他力二段式冷卻 (第二段強制他力風扇冷卻設計；氣缸與氣缸蓋的散熱鰭片深度與密度增加散熱面積，當然鋁壓鑄或鑄鐵砂模費用也相對高很多，詳見下圖比較)，陶瓷氣缸、高分子密合樹脂活塞 (可以隨著與氣缸磨損程度自然膨脹維持間隙)。

P.S. 日本岩田無油渦卷式空壓機在正常保養及環境條件下，機體壽命長達馬達啟動運轉30,000小時才需要觀察是否需要更換本體…；更何況GoUseAir方案提供使用者日本鹽田無油渦卷式空壓機不需要投入太多關心也不需要自己關注維護保養的使用權方案…。

日本岩田適合實驗室與研發中心無油空壓機

日本岩田無油式空壓機適合場域

  1. 無油渦卷式空壓機 : 特別適合住宅區、辦公區、住辦混合大樓或住商混合大樓。
  2. 靜音型無油往復式空壓機 : 適合廠辦大樓、工業區 (內部也帶桶)。
  3. 開放式無油往復式空壓機 : 適合廠辦大樓轉動設備專區、一般工業區。

三型式空壓機噪音值比較(自家比較)

工業長壽命耐久無油空壓機通常是大機體低轉速、馬達、電氣部品元件….也都有相當的差異，包括：馬達娆線銅線材質是高純銅還是鋁線材鍍銅？是否有足夠的安全或機械保護設計？…。

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有油式空壓機的潤滑油跑到哪裡去了?

過去經常聽到客戶在驚呼他們使用的空壓機系統潤滑油整個像倒的一樣衝到現場去了, 空壓機本身不是有油細分離器 (Oil Separator) 嗎? 管路不是有安裝管路過濾器 ( 多號稱含油量控制在 < 0.1mg/m3), 有安裝精密過濾器 (多號稱含油量控制在 < 0.01mg/m3), 有安裝活性碳過濾器 (多號稱含油量控制在0.003mg/m3) 嗎? 有的客戶甚至安裝了活性碳槽來增加油霧與油氣的吸附量. 一般製藥廠或者是高科技廠辦都會制定壓縮空氣品質含油量低於0.01mg/min (ISO8573-1 Class 1) 以下等級, 但是最後為了避免困擾, 還是會選用無油式空壓機. 食品飲料業則多數因為成本考量, 在台灣約有80%以上仍舊採用有油式空壓機系統; 生技廠健康食品部門則仍有60%以上採用有油式空壓機系統. 本篇將分享有油式空壓機潤滑油跑到哪裡去了? 跑掉多少量? 以及其對產品品質與管路後續處裡的種種成本影響.

觀油鏡 (油位計)

用過有油式空壓機的人都會被交代每天或者至少每週必須去看一下觀油鏡的油位，看看潤滑油是否太少了，以免機體燒毀或失去潤滑卡死。觀油鏡的種類不盡相同，例如：有的類似直尺狀刻劃上上下限油位 (例如下圖)，有的則是圓形的油位視窗 (通常小型的空壓機會採用)。

但是油到底跑到哪裡去了？否則潤滑油油位為甚麼會下降？下面我們舉三個最常見的可能原因, 然後做相關分析。

一、潤滑油隨著壓縮空氣跑到空氣管路、加工設備及專業人員工作現場。下表是油耗量

       (排氣含油量) 相對較少的螺旋式空壓機使用手冊資料，進行分析。

有油式空壓機含油量 01

使用手冊提到油細分離器(必須定期更換), 且隨著更換時間使用越久，排氣含油量會越高;前期排其含油量約3ppm；也就是說，假設一台50馬力有油式空壓機排氣量6,500~7,100L/分鐘，假設一年運轉6,000小時 (360,000分鐘), 就會產氣量234,000,000~255,600,000L/年 (如果以國際統計最常的負荷落在60~75%, 則約200,000,000L/年), 約略計算約有7.67L潤滑油流失 (約有超過1/3桶20L的潤滑油) 的潤滑油會跑到工作現場或積在管路當中, 所以必須經常注意油位並適時添加潤滑油。

有油式空壓機含油量

排氣含工業化學潤滑油的影響：

  1. 工業潤滑油氣隨著空氣管路跑到機器設備或者是作業現場, 第一線工作人員在噴槍或者設備真空產生器釋放的時候, 難免吸到化學潤滑油。
  2. 化學潤滑油氣隨著空氣管路跑到機器設備，冷凝水混合到潤滑油會產生油乳化，如果跑到電磁閥, 氣動閥, 氣壓缸或機器主軸軸承，容易造成設備故障。
  3. 管路中積累油垢，長期容易在管路中滋生細菌，對於空氣環境衛生與空氣品質是看不到的影響。(請見下圖靠近機器設備的冷凍式乾燥機熱交換器吸入側吸入機器設備周圍空氣積累了一堆油垢；該乾燥機已經經過清潔之後仍舊從鈑金縫不斷滲出潤滑油)。

二、工業化學潤滑油因為空壓機內部跑油路多出來的管路漏油。
有油式空壓機因為必須處理潤滑油的運作，因此多了不少油管、電磁閥、油過濾耗材…這些零件部品、耗材或者管路的連結都需要接頭或者襯墊或者O型環，有接合面就會產生洩漏的可能性且賣得越便宜的空壓機越想省成本，因此省錢的作法越容易漏油！這個部分需要特別注意的是漏油的油霧與油氣會沾附在隔音棉, 內部零件部品, 電氣部品或者甚至滲漏出來到地面; 容易引發電線短路走火與人員滑倒…等工安意外!

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三、潤滑油與冷凝水結合成劣化的油乳化冷凝水必須被排放(請參考下面實際影片)。

        有油式空壓機系統必須耗費許多人員無形的成本去關注運轉狀況，包括：油位是否正常？冷凝水中是否含有乳化的油？潤滑油與耗材是否要更換了？留意現場不要滑倒…。
許多廠商會告訴客戶後面使用濾油的過濾器就能夠克服, 實際上會有兩個問題：

  1. 管路及精密過濾器無法完全過濾掉油霧，且完全無法過濾油氣；活性碳過濾器雖然可以吸掉部分油氣，但是前期效果較佳，隨著濾材吸油的飽和程度效果會越來越差 (通常約1,000小時就必須更換); 請詳見下列影片示意。
  2. 濾材越多，維護保養的成本越高；工務或廠務人員必須隨時注意耗材是否需要更換的關注度要越高, 或者是必須利用儀器On-Line監測含油量。如果發生油跑到現場的問題，也很難去責難工務或者是工程或者是廠務的同仁, 因為有油式空壓機妥善率與過濾裝置的極限在哪裡誰也很難去掌握!

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研發實驗室用岩田無油渦卷式空壓機有哪些特點?

研發實驗室, 品質設計中心與研發測試中心通常需要相對潔淨的廠辦空間, 除了符合國際認證的壓縮空氣品質要求之外, 低噪音與不佔空間是十分重要的設計.

我們深刻體會到這樣的需求, 因此導入日本在研發實驗室與品質測試中心採用率最高的日本岩田無油渦卷式空壓機來對應滿足客戶的需求; 日本岩田一馬力到五馬力無油渦卷式空壓機是最受客戶青睞的機型. 能夠滿足這類客戶的特點到底在哪裡?

佔地面積十分小

如果以常見的 60 x 60 cm 地磚來比較, 佔地面積從1馬力到5馬力都小於一塊標準地磚的面積; 這樣的設計, 讓動輒每坪數十萬元或數百萬元的廠辦或商辦獲得極大的舒緩.

世界最小噪音設計

日本岩田的SLP Premium系列 (2馬力與3馬力) 噪音值分別為41dB與44dB, 是全球噪音值最低的機型; 而標準型的噪音值分別為–

  1. 一馬力SLP07EE(D) 噪音值為45dB.
  2. 二馬力SLP15EF(D) 噪音值為45dB.
  3. 三馬力SLP22EF(D) 噪音值為49dB.
  4. 五馬力SLP37EF(D) 噪音值為49dB.
SLP15EF噪音實際量測

低噪音的需求通常只有30%來自內部人員無法忍受噪音所產生的身心壓力的需求, 而實際上有70%則是鄰近的企業或人員無法忍受噪音導致的身心壓力抗議而產生的.

0級無油國際認證證書取得

日本岩田無油渦卷式空壓機是 ISO8573-1 Class0 百分之百無油國際認證的機型, 確保產出的潔淨無油的壓縮空氣; Oil Free, Trouble Free. 有油式空壓機除了空氣品質的含油量影響產品或製程品質之外, 油氣逸散在密閉空調空間對於人員的健康也是不好的!

潔淨無汙染的環境

研發實驗室與品質測試中心合適機型

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GoUseAir無油式空壓機系統為何獲得生醫製藥與IC設計岩公司認同?

生技製藥與IC半導體是台灣目前產業發展的兩個極為重要的產業, 涉及到前瞻技術開發, 各類重要專業人才與具眼光的投資資金量能. 初期光是項目與產品研發每年就必須持續投入甚至營業額的數倍, 幾年深蹲之後才能夠有回饋, 再過幾年才能夠以驚人的速度Payback! 當然, 許多外商公司在台灣設立台灣研發中心吸引人才與技術分工, 大多採取專案形式, 當目前的研發專案結束而啟動另一個新的研發專案時, 需要的設備或壓縮空氣氣量/乾燥潔淨程度的需求也不會相同; 因此, 支持研發實驗測試或試量產打樣的Utility System就產生要能夠更彈性地應對的需求!

研發設計部門從巨觀的趨勢來看, 軟硬體環境涉及吸引人才, 因此多座落於都會區的廠辦大樓或者是科技產業廊道, 藉以留才; 從微觀的角度來說, 又必須符合國際規範或者是行業經驗規範, 所以潔淨度等級相對高很多. 以生醫製藥觀察, 主要座落於南港汐止, 新竹科學園區與竹北生醫園區, 竹南生醫園區三大區域形成的產業廊道; 以IC設計而言, 則主要區域在於南港, 新竹台元科技園區, 新竹科學園區幾個區域形成的產業廊道.

新創科技企業的CDA需求

我們接觸過許多生醫製藥公司與IC設計公司, 客戶都有深切的認知 " 要的是乾燥潔淨的壓縮空氣 而不是 空壓機系統設備 " ; 但是過去一直受限於沒有公司提供無油空壓機系統的使用權服務. 為什麼會產生無油空壓機系統的產品服務化需求? 我們利用草根性研究歸納需求來自於 :

  1. 研發會隨著專案項目內容的不同, 產生不同的 Clean Dry Air (CDA) 的需要; 包括 : 需求氣量 (Air Delivery) 以及 壓縮空氣品質 (Air Quality), 因此需要有專門提供應對這樣彈性應對的服務方案與專業廠商.
  2. 產品開發或工程開發往往在嘗試階段, 嘗試過後可能就不需要, 機器設備變成閒置; 採購的時候資本支出可能不少, 想要活化資產或轉售時價值變成很低, 甚至閒置沒用.
  3. 研發中心核心業務在於產品開發, 不想花太多資源在非核心事務上; 研發中心或實驗室組織要需要用的設備或系統十分多元化, 能夠盡量聚焦各種人力或資金或空間的資源在核心業務上是能夠快速突破的關鍵.
  4. 實驗室與研發辦公室十分在意噪音的干擾, 七成來自鄰居抗議, 三成來自內部的抱怨; 我們經常被客戶要求協助解決目前客戶使用的空壓機或真空幫浦的噪音困擾, 因為科技廠辦或商辦鄰居來自左右同樓層與上下樓層, 內部人員可能會隱忍, 但是鄰居通常不會願意持續被干擾.
  5. 辦公室租金或每坪價格寸土寸金, 節省非核心設備系統的佔地空間十分重要; 在台北市往往每坪的價格高達上百萬元, 租金每坪每個月超過上千元者也時有所聞, 節省空間也是實驗室與研發辦公室的重要需求.
  6. 密閉空調工作空間需要更在意空氣品質; 行業規範需求的壓縮空氣品質會影響項目結果, 設備逸散出來到潔淨室或辦公工作場所的空氣品質會影響人員健康. 許多實驗室與研發辦公室使用有油式空壓機, 化學潤滑油氣在密閉空調工作所所空氣中也造成空氣品質的惡化. 依據一份醫學研究指出, 轉動工具或氣動元件釋放出來的壓縮空氣在空間飄散約30~35分鐘才會沉澱下來.

GoUseAir無油渦卷式空壓機系統服務方案

未來服務工業(股)公司 瞭解 客戶要的是合乎需求的壓縮空氣而不是空壓機或乾燥機, 多年前參與國外循環經濟的場合, 以及循環台灣經濟基金會近年的推廣; 我們選擇產品服務化 (Product as a Service; PaaS) 的模式, 讓客戶安心輕鬆地使用好的產品系統服務方案! 我們想要透過提供GoUseAir的服務, 讓客戶提升生產力以及增加營運彈性 達成雙贏!

GoUseAir無油空壓機系統服務方案內容
  1. 提供日本岩田無油渦卷式空壓機系統 1~5馬力單模組, 7.5~20馬力多模組的長期租用服務方案.
  2. 乾燥過濾系統依據客戶行業規範壓縮空氣品質要求或ISO8573-1國際壓縮空氣品質標準要求, 採用日本ORION乾燥機, Parker DH或BEKO過濾器, 日本CKD自動排水器….
  3. 服務合約期間客戶可以應對選擇更換較大或較小的排氣量機型與設備的彈性換機方案, 租金則依據設備機型重新核算.
  4. 服務合約期滿, 客戶原機續租, 租金得以享有新機85折的優惠費率.
  5. 租約期間客戶可以選擇由租轉購, 轉購方式與價格預算於合約簽訂時註明於合約內.
  6. 原先採用買斷上述範圍空壓機且簽訂年度服務保養合約的客戶, 可以再買斷合約加註未來服務工業售後買回的條款, 也可以加註客戶售後租回的條款! 採用分期付款客戶也能夠主張上述條款.
  7. 採用買斷合約的客戶上述空壓機系統設備因故閒置時, 得由雙方簽訂合約, 委託未來服務工業執行設備委託轉租服務, 協助買斷客戶活化資產.

要執行上述服務合約方案的任何一項 (或者說上述模式可以有效被落實) 必須有幾個先決條件, 那就是 具有專業解決方案系統服務及極穩, 極省, 極簡的解決方案產品載具. 兩個環節沒有具備, 不但無法滿足客戶需要, 反而會讓企業經營落入頻頻需要解決問題的窘境!

0級百分之百無油國際認證

全系列無油渦卷式空壓機取得TUV認證機構ISO8573-1 Class 0 百分之百無油認證證書, 整台空壓機不用任何空壓機潤滑油, 也沒有齒輪箱油; 大大節省簡化保養項目確保壓縮空氣潔淨無油!

渦卷機體壽命世界最長

機體驗證長達40,000小時以上壽命, 商轉宣告30,000小時以上機體壽命, 是世界最長壽的無油渦卷式空壓機!

極低噪音讓辦公室運轉成為可能

** 日本岩田無油渦卷式空壓機系列最低噪音值41dB. 敬提醒噪音dB值的數值是log值, 也就是說相差1dB, 人體音感就會有將近10倍的差異感受. 41~45dB相當於宛如在圖書館的音量, 49dB為一般辦公室正常說話的音量.

節省蛋黃區辦公室的佔地面積

寸土寸金的蛋黃區或產業專區辦公室, 每一坪的樓板面積或材積都需要被珍惜, 實驗室與研發辦公室採用日本岩田無油渦卷式空壓機內置不銹鋼空氣桶與內置冷凍式乾燥機的機型, 可以大大節省佔地空間.

瞭解 多模組無油渦卷式空壓機 如何運作–>

現場實際照片 (3hp)

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空壓機系統如何在停線風險損失與建置成本之間取得平衡?

空壓機系統雖然一直被強調是第四動力, 但是經常會隱身於工廠角落或不容易被留意到, 只有在空壓機系統造成停線引起損失, 許多工廠才會意識到空壓機系統的重要性對於生醫製藥工廠或IC科技廠辦不亞於電力. 對於如何降低因為空壓機系統的問題造成停線風險, 一般的做法是設計備援的設備或系統來因應, 也的確備機或備援系統是避免停線風險的舉措. 但是備援的作法確有不同的方式可以考慮 (姑且不考慮業界也發生過的多台同時故障停擺的情境).

降低停線風險的常見作法

考量到空壓機設備停擺可能造成製程停線, 最應該優先考慮的是選擇妥善率評價較佳的空壓機系統設備品牌. 除此之外, 最常見的作法是預想最大排氣量的空壓機 (以空壓機停擺造成停線為例) 為思考主軸, 另外準備一套相同排氣量的空壓機作為備援設備. 假設某生技製藥GMP工廠的無油式空壓機耗氣最大總需求為3,800l/min @ 0.7MPa, 通常會考慮基礎負載是多少 L/min (假設是2,400L/min) 然後就會考慮下列的方案進行 :

  1. 第一種方案 : 選擇一台超過3,800L/min的變頻空壓機再搭配一台相同排氣量規格的變頻空壓機作為備機.
  2. 第二種方案 : 選擇一台略高於2,400L/min的定頻空壓機, 搭配一台略高於1.400L/min的變頻空壓機, 然後再選擇另一台與略高於2,400L/min相同規格的定頻空壓機作為備機.
  3. 第三種方案 : 依據負載變化的可能區間, 選擇多台更小排氣量的無油式空壓機加上另外一台備機.

多模組無油渦卷式空壓機方案

由於取得ISO8573-1 Class 0無油認證的日本岩田渦卷式空壓機首家設計多模組整機, 調和降低空壓機系統導致生產停線的損失風險與建置備機多出來的設備工程成本取得了平衡.

多模組降低生產停線風險

以上述生醫製藥廠的案例繼續來分析, 由於一個模組需要維護保養或者是產生異常, 並不會影響其他模組的運轉產氣, 所以只要在規劃的時候選型多出一個模組或兩個模組的氣量, 就能夠應付並降低生產停線的風險.

在本案例中, 選擇多模組無油渦卷式空壓機可以選擇下列方案 :

多模組 4,200L/min 具有10個模組的設計的無油渦卷式空壓機 (佔地1,400×1,140×2,00mm; 噪音值62dB); 如此, 可以省下空間, 工程費用, 多一台空壓機的資本支出 以及 獲得ISO8573-1 Class 0百分之百無油的空壓機系統.

節省資本支出與工程費用

多段式起停控制節能模式

多模組無油渦卷式空壓機系統適合的行業應用

生醫製藥GMP工廠

IC設計產業

科技廠辦

生技化妝品GMP工廠

食品飲料GMP工廠

實驗室與研發中心

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無油空壓機系統在農產品色選機如何應用?

色選機在茶葉產業以及穀類產業作為茶葉或穀物分級的重要機器設備, 經過篩選, 秤重將農產品區分為較大顆, 形狀以及比重先進行分類; 然後經過智慧檢測的工業攝影機依據茶葉或穀物的顏色判定, 區分為良品與不良品.

由於色選機在經過工業攝影機快速比對合格色澤之後, 在發現色澤有問題的茶葉或穀物, 會啟動壓縮空氣噴槍將不良品直接分開隔離到不良品的管道. 因為這個程序讓壓縮空氣會直接在機器內部與農產品直接接觸, 所以特別在意是否有潤滑油, 水分以及異物的汙染. 由於有油式空壓機使用潤滑油 (即使是H1食品級潤滑油, 也有限定不能超過10ppm檢出的規定), 壓縮空氣中會有油氣, 空氣管路中會有油垢, 也容易因此讓空氣管路中產生微生物; 因此建議採用無油式空壓機系統.

搭配色選機的無油空壓機選項

無油渦卷式空壓機

無油渦卷式空壓機在食品飲料行業的應用契合度極高, 一般食品飲料行業大多數採用30hp以下的機種; 而日本岩田無油渦卷式空壓機除了有單模組 (1~5馬力), 另外也有多模組 (7.5~40馬力). 渦卷式空壓機在20馬力(含)以下是效率最高的機型, 多模組節能效果更勝單機體的變頻螺旋式空壓機!

無油靜音型往復式空壓機

噪音值雖然比無油渦卷式空壓機高, 但是以五馬力空壓機為例, 相對於其他品牌的靜音型往復式空壓機噪音差異高達20dB以上; 即使與岩田標準型帶桶無油往復式空壓機也安靜19dBA左右! (適合的馬力數範圍 : 1~15馬力)

乾式雙段無油(變頻)螺旋式空壓機

日本神鋼乾式無油螺旋式是亞洲第一以及世界前三大的無油螺旋式空壓機品牌, 耐久可靠與環保節能是最大的特色; 除了取得國際ISO 8573-1 Class 0百分之百無油認證之外, 更榮獲日本泛用機械省能源大賞殊榮! (50~535hp)

乾式雙段無油(變頻)旋齒式空壓機

日本岩田乾式雙段無油(變頻)旋齒式空壓機採用世界目前極先進的IE4高效率 (變頻) 馬達, 搭配智慧控制模式, 高校節能且穩定可靠! ( 30 / 40 / 50 馬力)

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空壓機系統合理配置

空壓機系統配置是否合理，涉及影響到：

  1. 壓縮空氣品質是否符合法規規範或行業規範要求
  2. 壓力供應的穩定程度（震盪否）
  3. 備援系統設計調度的有效性
  4. 設備妥善率與耗材的使用壽命
  5. 空壓機系統空壓機, 乾燥機單機與系統整體能效的好壞

壓縮空氣品質規範

通常我們規劃空壓機系統時會依據法規或者行業需求規範或者是業者自己對於壓縮空氣品質影響良率(從投入到運輸送到使用者手上)制定的規範進行規劃; 共同的語言經常會使用ISO 8573-1的Class等級來溝通.

ISO 8573-1 壓縮空氣品質等級:2020年版

誠如先前所言, 許多行業並沒有明確的壓縮空氣品質規範; 但是在生醫製藥的無塵室中因為依據無塵室的等級對應要求, 壓縮空氣品質是有相當明確的定義的。依據FDA指引, 無菌生產製程的壓縮空氣品質必須對應必須高於或至少等於無塵室A, B, C, D四個等級環境空氣的品質要求。當然, 也會因為不同的應用需求而對於壓縮空氣品質要求有所不同, 例如: 一般儀控用壓縮空氣通常採用無油空壓機系統並以較高等級乾燥過濾系統處理成為CDA (Clean Dry Air), 製程用壓縮空氣則需要更高於儀控用壓縮空氣品質, 醫療用或呼吸用壓縮空氣則會有更高的壓縮空氣品質要求。

空壓機系統的穩定與節能考量

我們嘗試逐項舉例來說明影響空壓機系統供氣穩定與節能的情境有哪些, 這樣的例子可以被延伸在設計空壓機系統時可以在整個系統考慮的其他項目。

空壓機出口管之後安裝逆止閥：

每一台空壓機出口管後設計逆止閥，阻礙隔離了空氣壓縮機 ( 空壓機出口安裝設定的User Pressure Transmitter ) 與使用端系統壓力，容易造成壓縮機頻繁加卸載。

空壓機系統配置的合理程度 :

1.三套各自獨立的空壓機與乾燥過濾系統–

上圖是簡化的系統配置, 並不考慮壓縮空氣品質, 單純是討論空壓機房設備的合理配置所示意; 當過濾器濾芯壓差上升不一時，經過過濾設備後之出口壓力不均等，將造成空壓機無法及時針對使用端負載波動產生反應，或者造成耗能情形。另外，不同子系統設備之間無法彈性調度使用。當然, 較值得注意的是容易造成分流不均及負荷集中接近出口系統空氣桶附近的空壓機; 另外, 冷凍式乾燥機直接承接來自空壓機的壓縮空氣, 與我們建議空壓機出口先接入濕空氣桶以達到降溫除水的建議不同, 我們還是建議有濕桶降溫除水再進入乾燥機。

2.三套空壓機子系統離使用端遠近不一–

距離使用端最近的空壓機、冷乾機與過濾器因為管路壓損低，主要負載會集中於距離使用端最近的子系統，產生分流不均。

3. 未來服務工業建議的配置做法 (若採用集中式空壓機房設計)

任何一處產生的壓縮空氣從空壓機到使用端距離均一致，設備可以相互彈性調度、空壓機與系統融合可以即時反應使用端負載波動….。另外，空壓機可以依據負載工況設計大小配；但是乾燥機與過濾器規格最好都一樣，以避免大小不同的壓降問題而影響空氣流動的流暢性，影響了機器系統營運的最適化設計。

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壓縮空氣中的污染物來源有哪些?

GMP或HACCP對於風險可能產生危害分成兩個層級，如果屬於低風險但是可能發生的部分希望透過設計方案來避免；如果是屬於極有可能讓風險變成危害時，則必須設置CCP管制點制點控制列入重點標準作業程序SOP來在於預防或防止物理性、化學性及生物性危害入侵防止。

壓縮空氣品質國際標準主要依ISO8573-1 (2010)，包括德國VDMA也在15329指令說明依ISO 8573.1至ISO 8573.9來進行實務、也包括英國BRC的BCAS 102指南也明確依據GMP/HACCP精神與ISO 8573.1來引導業者針對直接接觸(Class 2.2.1壓縮空氣品質等級)、間接接觸(Class 2.2.1壓縮空氣品質等級)及非接觸產品(Class 2.4.2壓縮空氣品質等級)三種分類，建議採用無油式空壓機。食品飲料廠則允許有油式空壓機但是以H1等級的食品級潤滑油 (食材允許含有食品級潤滑油汙染物的標準<10ppm)。

當然, 生技製藥GMP工廠則依據歐洲藥典或美國藥典, 以無菌生產製程空間Grade A, B, C, D等級規範的空氣品質作為制定壓縮空氣品質的標準, 並且特別在意微生物菌落數的檢測與控制。

壓縮空氣中潛在汙染物來源可區分為四大部分(請參考下圖），其中不管是否採用無油式或有油式空壓機，皆可能由含汙染物環境大氣中吸入空氣進行壓縮；只是有油式空壓機潤滑油與零件部品加深汙染食品安全的風險，非不銹鋼空氣桶、管路及閥件五金的鐵屑及洩漏加深影響製程安全污染的來源項目與數量多寡。

生技製藥廠、高科技廠房、化妝品工廠與食品飲料廠都十分在意油氣與壓力露點；因為控制不佳傳了影響直接影響品質，更可能在儲存與運輸過程孳生微生物，造成安全疑慮。掌握影響壓縮空氣品質的污染物來源，在廠房設計建造過程，設計空壓機系統與選配設備就可以注意到環境特性與符合行業要求的空氣品質。

我們還是想要一再強調空壓機系統建置時的四大面向考量 :

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操作壓力與環境溫度如何影響空壓機系統能效?

服務一些朋友空壓機系統時，經常會發現空壓機都會被設定到操作壓力（系統壓力）7.0 ~ 8.0kg/cm2G，甚至更高設定到9.0kg/cm2G；主要原因是因為使用者擔心壓力不夠或管路壓降，當然部分是因為廠商為了要將競爭對手區隔掉而提出更高壓力的機型 (如果原來不需要這麼高壓力且沒有改變製程設備影響使用壓力的情況，新廠或汰換卻需要更高操作壓力時，建議深入瞭解，因為系統壓力影響電費還蠻多的)。

事實上，系統壓力如果由8kg/cm2G調降至7kg/cm2G，大概可以節省7～8%的電費；由7kg/cm2G調降至6kg/cm2G，大概可以節省9%的電費。壓力調降越低，節省的電費越高。

以一家使用空壓機20馬力每年運轉5,000小時的生醫製藥GMP廠來看，嘗試調降空壓機系統壓力1kg/cm2G一年約可以節省新台幣20,000元至25,000元的電費。

下圖是空壓機的性能曲線，可以發現系統操作壓力與排氣量成反比；也與空壓機位置所在的環境溫度成反比。也就是說，環境溫度越低，空壓機排氣量越高。基本上，環境溫度做好通風每降低攝氏3度C，空壓機能效可提高1%。

操作壓力與環境溫度對空壓機能效影響

因爲噴槍的操作壓力通常在4.5～5.0kg/cm2G、而其他設備的壓力也通常在5.5～6.5kg/cm2G。以空壓機系統管路合理的系統設計壓降應小於0.2kg/cm2G以下。因此，設備供氣不穩定應該從降低壓降著手，而非從調高系統操作壓力著手。

從降低管路壓降，調降系統操作壓力及改善空壓機環境溫度著手；空壓機系統在實務上，能效往往能夠提升25%～35%，大大節省電費。

如果空壓機系統本身效能較佳，加上新建置時考慮設計進去而舊系統針對以上的進行改善，節省下來的電費來購置或以租代購長期租用高品質空壓機系統，等於台電在幫忙支付半數以上費用。

GoUseAir方案用節能省電費用支付租金

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