很多人都知道，壓縮機兩級適合產高壓，一級適合產氣量大。有時候，還需要進行兩次以上的壓縮，為什么需要分級壓縮呢？當要求氣體的工作壓力較高時，采用單級壓縮不僅不經濟，有時甚至是不可能實現的，必須采用多級壓縮。多級壓縮就是將氣體從吸入開始，經過幾次升壓而達到所需要的工作壓力。
   節省功率消耗：通過分級壓縮，氣體首先被壓縮到一個較低的壓力水平，然后進入冷卻器進行冷卻。冷卻后的氣體密度增加，使得下一級壓縮時需要做的功減少。這種方式比單級壓縮更加節能。因此在相同的壓力下多級壓縮做功的面積就比單級壓縮要少。級數越多省的功耗就越多，越接近于等溫壓縮。
   注意：噴油螺桿空壓機已經非常接近定溫過程。如到達飽和狀態后繼續壓縮繼續冷卻的話，將有冷凝水析出。這些冷凝水如果與壓縮空氣一起進入油氣分離器（油箱）內，會使冷卻油乳化，影響潤滑效果。隨著冷凝水的不斷增加，油位也會不斷上升，最后冷卻油將會隨同壓縮空氣進入系統，污染壓縮空氣，對系統造成嚴重后果。
   因此，為了防止冷凝水的產生，壓縮腔內的溫度不能過低，必須大于冷凝溫度。如排氣壓力為11bar（A）的空壓機，冷凝溫度為68℃，當壓縮腔內溫度低于68℃時，將有冷凝水析出。因此深圳螺桿空壓機的排氣溫度不能過低，即等溫壓縮的應用在噴油螺桿機中由于冷凝水的問題受到了限制。
   提高容積利用率：在深圳空壓機的運行過程中，由于制造、安裝以及運行三方面的原因，氣缸內的余隙容積總是不可避免的。余隙容積直接減小了氣缸的有效容積，并且其中所殘留的高壓氣體還必須膨脹至吸氣壓力，氣缸才能開始吸入新鮮氣體，這樣就進一步減小了氣缸的有效容積。
   不難理解，如果壓力比愈大，則余隙容積內殘留氣體膨脹愈劇，氣缸有效容積則愈小。在極限情況下，甚至能夠出現余隙容積內的氣體在氣缸內完全膨脹后，壓力仍不低于吸氣壓力，這時就無法繼續吸、排氣，氣缸的有效容積就變成了零。如果采用多級壓縮，則每一級的壓縮比很小，余隙容積內殘留氣體稍微膨脹即可達到吸氣壓力，這樣自然就可以使氣缸有效容積增大，從而提高氣缸容積的利用率。
  降低排氣溫度：壓縮機的排氣溫度是隨壓縮比的增加而升高的，壓縮比越高排氣溫度就越高。但是過高的排氣溫度不僅會影響空壓機的運行效率，在油潤滑的壓縮機中，潤滑油溫度搞了會降低粘度，加劇磨損，當溫度升高過高時容易在缸內及閥門上形成積碳，加劇磨損，有事甚至發生爆炸，對設備造成損害。通過分級壓縮和中間冷卻，可以有效降低氣體的溫度，從而減少排氣溫度，保證空壓機的正常運行。
   注意：分級壓縮可以降低螺桿空壓機的排氣溫度，同時也可使空壓機的熱力過程盡可能地向定溫壓縮靠近，以達到節能效果，但并不是絕對的。尤其對于排氣壓力13bar以下的噴油螺桿空壓機而言，由于其在壓縮過程中噴入了低溫的冷卻油，壓縮過程已經接近了定溫過程，沒必要再進行二級壓縮。如在此噴油冷卻的基礎上再進行分級壓縮，使結構復雜，制造成本提高，還增加了氣體的流動阻力和額外的功耗，有點得不償失。此外，如溫度過低，在壓縮過程中形成冷凝水的話將導致系統狀態惡化，造成嚴重后果。
   當然，多級壓縮也不是級數越多越好。因為級數越多，壓縮機結構趨于復雜，尺寸、重量和造價都要增加；氣體通道增加，氣閥及管理的壓力損失增加等，所以有時級數越多反而時經濟性下降，級數多了運動機件增加，發生故障的機會也會增加。由于摩擦增加，機械效率也將有所降低。
   綜上所述，空壓機采用分級壓縮可以節省功率消耗、提高容積利用率、降低排氣溫度，從而提高空壓機的運行效率和穩定性。