臺灣博碩士論文加值系統

長期以來壓縮空氣被廣泛使用在各產業中，舉凡工業、礦業、醫療、農業、運輸和工程業…等，應用得非常普遍。在工業廠區中，不論是生產製程或公用設施均少不了壓縮空氣，故空壓系統效率之好壞對於廠區能源之耗用有非常大的影響。
　本研究之目的為改善一般空壓系統在工廠運行時因供需控制不良，無效廢熱過大、洩漏浪費…等，形成能源浪費，造成系統能效不佳，利用現實狀況提列出主要問題，再依空壓系統運行狀況檢視，逐一分析後，並以「TRIZ理論的40項發明原則」予以對照印證，可得出：按壓力級距控制空壓機合理開機台數、空壓機廢熱回收、空壓機變頻及無耗氣自動卻水器，可使空壓系統能效整體提升，以達節能減廢且提升空壓系統整體效率之目的。

藉由蒐集分析空壓系統各項運轉參數資料，提供給設備操作人員參考或進行自動控制。經由廠務空壓機系統逐項改善並核算成效以達成節能目標。

Compressed air has been widely applied in various industries for a long time, including industrial plants, mining, medical treatment, agriculture, transportation, engineering, etc.
In industrial plants, compressed air is indispensable regardless production process or public facilities. Therefore, the efficiency of the air compressor system has very great influence on the energy consumption for the plants.
The purpose of the study is to improve the energy waste management and the efficiency of the air compressor system in factories. The defects are caused by insufficient control of supply and demand, excess waste heat, leaking waste, etc. The study listed the main problems according to the practical situation and analyzed the problems by inspecting the operation of the compressor system.
Compared with “40 inventive principles of TRIZ theory”, the analysis concluded the following result. The overall efficiency of the compressors can be enhanced to save energy and reduce waste, by proper count control of working compressors based on pressure ranges, recycling excess heat, inverter compressor, and automatically no air consumption water device
According to the collection and analysis of the operation parameters of the compressor system, the study can be the references for operating personnel and automatic control conduction. Lastly, the study can help evaluate the efficiency and the energy saving through the improvement of compressor system.

目錄
摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 VIII
第一章、緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究流程 3
第二章、文獻探討 5
2.1 空壓機歷史沿革 5
2.1.1 空壓機的基本原理及架構 5
2.1.2 空壓機的沿革 6
2.1.3 空壓機的種類及說明 7
2.1.4 空壓系統運用 8
2.2 TRIZ理論沿革 9
2.2.1 TRIZ的40項基本發明原理 10
2.2.2 TRIZ理論的應用與發展 15
第三章、空壓機系統在工業廠區的運行分析 17
3.1 空壓機系統在工業廠區的佈置 17
3.2 空壓機系統改善前的能源分析 20
3.2.1 空壓系統運行能源分析 20
3.2.2 改善前能源分析 22
第四章、空壓系統改善與40發明原則之印證 35
4.1 TRIZ發明原則在空壓系統能效改善之印證 36
4.1.1 分割原則 36
4.1.2 分離原則 36
4.1.3 局部品質原則 36
4.1.4 將有害變成有利原則 37
4.1.5 回饋原則 37
4.1.6 自助原則 37
第五章、改善成果分析 38
5.1 新系統架構 38
5.1.1 解決假性需求 38
5.1.2 解決產出廢熱 45
5.1.3 解決排放洩漏 49
5.2 新系統能效計算 51
第六章、結論與建議 53
6.1 能效比較表 53
6.2 後續探討方向 53
6.2.1 空壓系統管理智能化 53
6.2.2 改善空壓系統的過度設計 54
6.2.3 40項發明原則之應用 54
參考文獻 56
作者簡歷 57


圖目錄
圖1- 1 華南一被動元件廠各系統用電比例圖 1
圖1- 2 研究流程圖 4
圖2- 1 空壓系統示意圖 6
圖2- 2 空氣壓縮機分類 8
圖3- 1 空壓機系統在工廠的簡易升位佈置圖 17
圖3- 2 ORION乾燥機廠商的空壓系統在工廠的運用概要圖 18
圖3- 3 東莞W電子主廠房空壓系統升位圖 19
圖3- 4 空氣系統運轉總成本分析圖 20
圖3- 5 空壓能耗比例圖 20
圖3- 6 空壓電能物理轉換比 22
圖3- 7 24小時運轉記錄圖-1截圖 25
圖3- 8 空壓機作動設定 26
圖3- 9 壓力級距設定運作 26
圖3- 10 24小時運行記錄-2截圖 27
圖3- 11 能耗差異比較 27
圖3- 12 2008年運行紀錄截圖 28
圖3- 13 2008年能耗差異比較 28
圖3- 14 漢鍾空壓機頭簡圖 29
圖3- 15 INGERSOLL RAND能源輸入輸出概圖 29
圖5- 1 空壓系統供氣整併圖 39
圖5- 2 降載機組程式圖 40
圖5- 3 加載機組程式圖 40
圖5- 4 IGV作動圖 41
圖5- 5 離心壓縮機截面圖 41
圖5- 6 #1離心機能效記錄曲線 42
圖5- 7 空壓機群體控制6.8BAR以下運行模式 42
圖5- 8 空壓機群體控制壓力達7BAR運行模式 43
圖5- 9 空壓機群體控制壓力達穩定7.2BAR運行模式 43
圖5- 10 空壓變頻概圖 44
圖5- 11 變頻機能效關係圖 44
圖5- 12 空壓系統24HRS耗電記錄 45
圖5- 13 空壓系統年度耗電記錄 45
圖5- 14 廠區簡易平面圖 46
圖5- 15 宿舍供水方式簡圖 46
圖5- 16 2011年一月份柴油用量統計 47
圖5- 17 東莞W電子空壓機熱回收架構圖 48
圖5- 18 東莞W電子空壓熱回收工程概況 48
圖5- 19 FA-SERIES電子無耗氣式自動洩水器 50
圖5- 20 FA-SERIES電子無耗氣式自動洩水器做動狀態 51


表目錄
表2- 1 40項發明原則 10
表2- 2 ISO 8573-1/JIS B 8392-1染物質及品質等級 18
表2- 3 ISO146644-1 FS2090D 19
表3- 1 電機效能值表 21
表3- 2 中油熱值表 22
表3- 3 （2008年）度東莞大朗廠電費統計 23
表3- 4 細項用電統計比例 23
表3- 5 空壓機清單明細 24
表3- 6 生產設備空壓用氣需求表 24
表3- 7 氣體壓力口徑排放計算對照表 31
表3- 8 空壓段卻水器氣體排放量計算表 31
表3- 9 一段精密過濾器卻水器氣體排放量計算表 32
表3- 10 乾燥機段卻水器氣體排放量計算表 32
表3- 11 二段精密過濾器卻水器氣體排放量計算表 33
表3- 12 三段精密過濾器卻水器氣體排放量計算表 33
表4- 1 中國國家發改委家發改委公佈2008年中國區域電網基準線排放因數 35
表4- 2 2008年空壓系統改善前效率不佳造成的浪費 35
表5- 1 各廠空壓系統主管道可接駁狀況 38
表5- 2 監控系統基本硬體需求表 39
表5- 3 熱回收成效記錄統計表 49
表5- 4 空壓系統改善後效能節約 52
表6- 1 空壓系統能效改善前後比較 53

參考文獻
[1]Compressed Air Systems Training offered by the Compressed Air Challenge™，
Compressed Air Challenge（http://www.compressedairchallenge.org）
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[5]黃茂興，空氣壓縮機與壓縮空氣零損耗解決方案，96.08
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[11]Utilities monitor system，東莞W電子公司，2008
[12]城鎮給水排水技術規範，「中國」國標GB50788-2012，2012
[13]HRS原理簡介，Ingersoll Rand，2016
[14]公佈2008年中國區域電網基準線排放因數，「中國國家發改委」，2009
[15]TRIZ 理論 MBA 智庫百科 (http://wiki.mbalib.com)
[16]沙永傑，「新經濟時代的領導者」課程講義，中原大學領導博雅與創新碩士學程，
2016
[17]中國科學報，2014年11月14日 (http://www.nature.com)
[18]搜狗百科，壓縮空氣( http://baike.sogou.com/v464129.htm)
[19]黃茂興，壓縮空氣系統節能技術與案例分析，威電綠能公司，2013
(http://www.asip.org.tw/userfiles/file/2013/Hsinchu/102_10_043.pdf)