压缩机研发与生产的动向有哪些？

2017-03-07 09:22分类：电工基础知识阅读：

压缩机有着极为广泛而深入的应用领域，使人们极其明显地察觉到它是无处不在、无时不在地为人类文明服务。压缩机有很多种类型，功率从数百瓦直至上万千瓦，排气压力自0.2~350MPa，运行于现代化大工业、高科技直至人们家居生活等迥异的领域。历经近60年的发展，我国的压缩机制造业和压缩机学科、科研的喜人业绩，已不容国际压缩机诸强小视，且已拥有了在世界贸易组织格局下与国外著名品牌抗衡的非凡实力。

弥足珍贵的是，在压缩机行业里，沈阳气体压缩机股份有限公司“沈气牌压缩机”，无锡压缩机股份有限公司“锡压牌压缩机”、上海佳力士机械有限公司“GAIRS佳力士牌压缩机”，皆光荣入选国家商务部“2006年最具市场竞争力品牌”！须知，获此殊荣者，全国范围内各行业总共也仅仅200余品牌。

业内人士皆深知，我国是全球为数不多的最重要的压缩机市场之一。中央关于改革开放奔小康、西部大开发、东部龙头、中部振兴、振兴东北老工业基地等战略决策的实施，给海内外压缩机制造企业以巨大的商机和技术开发的契机。

那么，已达到较高水准并在继续跃升中的中国压缩机制造业，其市场需求与技术发展动向又如何呢？
1．容积压缩机和透平压缩机各展所长

随着单系列工艺流程的兴盛及其经济生产规模的陆续扩大，以及透平压缩机高排气压力技术的突破和完善、不间断长时间连续运行可靠性有保障，国外合成气、空气分离，化工与石油化工用超大型压缩机业已由透平压缩机一统天下。国内业主的压缩机造型趋向，也是如此。毫无疑问，透平压缩机具有最适于大流量、特大容量的特性，当排气压力在中压以下时则更为方便。

不拥有透平压缩机上述优势的容积压缩机（以往复活塞压缩机和容积式回转压缩机为主流），则在超高压、甚高压领域独占鳌头，还在高压、中压以及中小流量场合具有高的性能价格比和运行节能的特色。

尽管透平压缩机和容积式压缩机所能达到的性能参数（流量、压力）范围稍有重叠和竞争，但从总体来看她们在各展所长、相辅相成。
2．透平压缩机的几项新颖技术

国外个别先进企业制造的离心压缩机，依托整体式齿轮箱作为驱动和连接的载体，内置透平膨胀机叶轮，从而构成了新颖的节能压缩机机组，如图l-12c所示。位于右侧的透平膨胀机叶轮，通过其小齿轮轴将能量传递给大齿轮，大齿轮轴接受由蒸汽轮机同轴输出的能量和由膨胀机小齿轮轴输出的能量后，再行驱动位于左侧的离心压缩机叶轮的小齿轮轴，进而驱动离心压缩机叶轮工作。实例：GT系列3级离心空气压缩机即由内置的2级透平膨胀机和蒸汽轮机共同驱动。采用了此种能量回收装置，使得流程所需能量减少55%。运行于我国化学工厂的该节能离心压缩机组，其流量为25770m3/h，进气压力0.lMPa，排气压力0.75MPa。

STC- GV/GVT系列（图l-12a），其集成整体齿轮式离心压缩机组采用不同转速的多轴布置，围绕中央大齿轮最多能构成8个压缩级，创齿轮式离心压缩机压缩级数之最，是可对多种气体进行多级压缩的高度紧凑的机组。该系列压缩机可内置膨胀机叶轮，流量800~ 480000m3/h，排气压力可达lOMPa。该系列的每一压缩级前都设有进气导流叶片装置。

STC- GT系列（图l-12b），实际上是透平膨胀机，该整体齿轮式工艺气体径向透平，用于直接动力回收，可直接驱动透平压缩机或发电机。其膨胀比达4，排气量是3000—600000m3/h，其每一膨胀级都设径向进气口，其可调进气喷嘴实现了部分负荷操作的经济性。其巧妙的构思是：直接选用已经由市场认可的整体齿轮式离心压缩机的组件。

上述几项国际上透平压缩机的新颖技术，也完全可以为国人所借鉴并转化为生产力。

3．环保型燃气汽车加气站用压缩机之需求

世界面对着原油仅可开采40余年，而天然气却能再采70年以上的现实。我国正面临着：着力于能源多元化，强化西气东输、川气东送工程，大力保护环境，公交运输优先，积极开采使用蕴藏量丰富的陆／海天然气，强力多源头进口液化天然气，不远的将来还能实现天然气（进口）管路国际联网（如土库曼斯坦将供应我国天然气300亿m3／年，哈萨克斯坦将供应我国天然气一期100亿m3／年、二期300亿ni3/年）以及蕴藏量甚丰的煤层气（油气田天然气的后续天然气）开发力度大增，还有总储存当量热值远高于全球陆海天然气的深层水域里“可燃冰”获取工程业已启动等等这样的大好形势。

天然气汽车具有技术成熟、清洁、安全和经济性好等显著的环保、技术、经济综合优势。1931年，意大利北部建成世界近代首座天然气汽车加气站；1978年，重庆气体压缩机厂研发成功首台国产CNG压缩机；1988年，在四川省荣县建成首座国产装备天然气汽车加气站；1994年，重气厂首获20台V系列CNG压缩机订单。如今，国内外CNG缩机销量和技术进展渐趋活跃，并已跨出汽车加气领域而同时为极大范围的社区燃气服务。CNG压缩机已跃升为全球压缩机市场的最热卖点之一，尤以我国、东南亚和南美洲为最。

CNG压缩机单机功率并不很大，然而在近年来却高度集中了当代往复活塞式工艺流程用压缩机多项先进技术。客观上，CNG压缩机几乎成为全球工艺流程用往复活塞压缩机中唯一能够形成批量生产的门类。随着石油的更加短缺，治理城市汽车尾气污染的紧迫，以及我国西气东输源头气源陆续拓展、外输能力倍增和后续工程的分期实施，居民社区燃气能源的更大规模普及，CNG压缩机在国内外必将有更大的发展。

众所周知，由于CNG压缩机自身的技术难点，在工业发达国家里也只是少数有强技术后盾和制造实力的压缩机企业才能研发生产。但是国产CNG压缩机虽然起步甚晚，却在21世纪奇葩争艳，自不同的角度逐步地将其综合技术水准升华至不亚于舶来品的程度。它不但为国内天然气汽车加气站的建设作出了新贡献，而且拥有了在我国加入世界贸易组织之后与国外著名品牌抗衡的不凡实力，同时踏入了国际市场。由于拥有高的性能价格比和低价位，销往海外的国产CNG压缩机台数逐渐增多，乐于接受中华CNG压缩机的国家和地区也在扩大，更在CNG加气站产业大发展的东南亚地区赢得了宝贵的产业份额。

眼下，各CNG压缩机制造企业、各天然气汽车和气站成套设备供应商业务量的饱和，完全可以说我国已进入CNG压缩机产业的供销两旺平稳期。

表1-6是对CNG压缩机5家生产大户——重庆气体压缩机厂有限责任公司、无锡压缩机股份有限公司、安瑞科（蚌埠）压缩机有限公司、四川金星压缩机制造有限公司、自贡通达机器制造有限公司的统计。

荣获中国石油化工集团公司科技进步二等奖的2D4型CNG压缩机（江汉石油管理局第三机械厂研发）主机断面图、十字头组件与连杆组件断面图如图1-13所示。

机身承受内气压的无泄漏CNG压缩机断面图示如图1-14所示。
我国已在辽宁省、山西省建成了数座煤层气汽车加气示范站，在北京、上海各建成一座氢气汽车加气示范站，LCNG、LNG汽车加气示范站也已小试牛刀。至于LPG汽车加气站，其技术成熟度和数量众多，也早为人们所熟知。这几种类型的燃气汽车加气站，都与压缩机有着密不可分的关系。压缩机是加气站中的最关键动设备，要求其安全可靠；压缩机又占加气站运行中设备能耗的首位，还独占加气站设备费份额的鳌头。
客观地讲，压缩机服务于各种燃气汽车加气站，到目前为止也仅仅是刚开始。多种环保型燃气汽车加气站对压缩机后续的需求量无疑颇大，对压缩机品质的要求也显然在提高。做好、做大加气站这块硕大无损的蛋糕，保护环境、造福当代、福荫后世，是压缩机制造企业肩负的历史重任，责无旁贷。

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4．工艺流程用大型、超大型往复活塞压缩机之产能激增
在全球范围内，工艺流程用大型往复活塞压缩机的热卖点是石油化工行业下游炼油等深加工装置，流程所需加氢压缩机，而我国又是最热点之一，需求与竞争两旺。我国正在实施的能源安全战略的一个重要方面，就是推广大型煤液化工程。超大型氢气压缩机更是其中不可或缺的核心装备。

沈阳气体压缩机股份有限公司、无锡压缩机股份有限公司、上海压缩机有限公司、上海大隆机器有限公司、四川大川压缩机有限责任公司、山东省潍坊生建压缩机厂、杭州杭氧压缩机有限公司、沈阳远大压缩机制造有限公司等企业共同拥有国内市场份额，向石油化工、化工、石油天然气、工业气体等行业提供了众多的关键装备——多品种规格的工艺流程用大型往复活塞压缩机。

其中，沈阳气体压缩机股份有限公司（简称沈气）将自主研发与技术合作成功地有限结合，拥有了世界级水准的大型往复活塞压缩机专有技术(活塞力lOOkN~ 1250kN)，制造全系列大型对称平衡型压缩机，已面世机型最大功率5000kW，最大活塞力800kN，列数最多为6列。

沈气成功地制造出大型石化企业使用的4M80-30/22-200- BX型新氢压缩机，系200万L／年渣油脱硫加氢装置用，为对称平衡型、4列，活塞力800kN，排气压力20MPa，轴功率3250kW，质量68. 6t，冷却器等辅机质量16. 2t，电动机质量47t，外形尺寸9690mm×4680mm×1950mm。迄今为止，仅广东茂名石化一家企业，即有沈气多达20台4M80级大型压缩机在役运行，为我国石油化工行业的发展作出了重要贡献。

为配合国家大型煤制油项目上马战略性工程建设及中国石油、中石化大型炼油（1000万L／年）装置中的大型压缩机品种需求，上海压缩机有限公司着力开发超大活塞力等级的lOOOkN超大型往复活塞式压缩机(图1-15)。经过近两年的研发，首台应用于中石化南化公司制氢改造项目获得一次开车成功并网运行，且连续满负荷正常运行，创造了承受国内往复压缩机活塞力之最。达lOOOkN用的铝镁合金轴瓦等专利技术填补了国内空白，打破了欧美少数国家对该项技术的垄断局面。首台中石化南化公司制氢项目用lOOOkN压缩机技术参数如下：

型号：M-510/42
公称活塞力：lOOOkN

结构形式：6列对称平衡型

压缩介质：氢气

压缩级数：4级
一级入口状态气量：510m3/min

压缩机一级吸入压力：0. 106MPa(A)

压缩机最终排气压力：43MPa (A)

活塞行程：381mm

压缩机转速：333r/min

压缩机轴功率：4640. 67kW

首台lOOOkN活塞力压缩机的开发、运行成功，既填补了国内空白，也为市场拓展开创了新局面。

总体说来，由于我国压缩机制造业产学研各单位的齐心协力，国产工艺流程用大型往复活塞式压缩机不仅成功地替代了进口机，实际运行状况还优于某些进口机。并且由于其综合性价比的优势，业已随石化成套装备走向海外。

前述8家企业中，除了抗氧压公司外，其余7家都拥有多列、公称活塞力≥500kN大型对称平衡型压缩机系列产品的设计和制造能力。眼下，还有具备多列、公称活塞≥320kN大型对称平衡型压缩机系列产品设计和制造能力的企业，拟向更大型产品跨越。那么，是否存在着我国工艺流程用大型、超大型往复活塞压缩机产能过剩的潜在问题呢？

纵观欧美、日本，在20世纪50 ~70年代，工艺流程用大型往复活塞压缩机厂居多；至80~ 90年代，兼并、转产者甚众。以德国为例，现仅有两家大型往复活塞压缩机厂。究其缘由，不外乎大型单系列流程装置蓬勃发展和透平式压缩机技术长足进步这两项。

2007年，中国石油天然气集团公司和中国石油化工集团公司都积极参大股（各占30%）入国有大型透平压缩机制造公司，还有国际顶级透平压缩机制造商姿态积极。完全可以预料，国产大型透平压缩机的技术进展与产能提高将是迅速的。例如：“十一五”期间新建、扩建的30余套100万t／年超大型乙烯装置中的关键装备之一——离心裂解气压缩机组将全部国产化，其单台售价即高达l亿元人民币（单台进口价1.7亿元人民币）。

5．迷宫压缩机大型化和多台套之紧迫要求

迷宫压缩机在工艺流程用往复活塞压缩机中独树一帜，通过精心设计和精细制造，以不接触方式实现气缸、填料处气体的密封。因此，它不只是气缸无油润滑压缩机的一种门类，在超高温或超低温工况、或压缩绝对干燥气体时，则很可能是唯一的选择。酿造及食饮品工厂在向生产车间输送直接接触食饮品的压缩气体时，采用迷宫压缩机比接触环式气缸无油润滑压缩机更卫生、合理。在制药流程及氧气装置中的安全性方面，迷宫压缩机比接触式无油润滑压缩机更胜一筹。“十一五”期间，多套100万L／年乙烯装置、30万∥年HDPE装置、4(36)万L／年环氧乙烷（乙二醇）装置、30万L／年PP装置、20万t／年LLDPE装置，还有多套聚烯烃装置、大型甲醇装置、大型制氧装置等，都提出了亟须多台套大型迷宫压缩机的新课题。

迷宫压缩机的大型化将面临更多技术难点，如：大直径活塞的迷宫密封压力气体，大行程、大质量的活塞一活塞杆系统往复运动的稳定性，多列联体气缸、多列整体机身的复杂结构及整体大质量铸造与高精度机械加工，大尺寸、承受内气压的多列整体机身设计，大直径轴主轴颈处密封机身内气缸的旋转机械密封，克服温度差值很大的零件的温度应力与密封压力气体的问题等。此外，尚需洞悉迷宫压缩机不同于一般的往复活塞压缩机的某些特殊计算，以及检测、安装、调试要点。

尽管如此，大型迷宫压缩机国产化的方向坚定不移，已启动的由无锡压缩机股份有限公司为承制方的多项措施得力且方向目标准确。

6．分体和整体燃气摩托天然气压缩机组产销两旺

在管道燃气轮机——离心天然气压缩机组的冲击下，大功率(最高曾达10067kW [13500HP)整体燃气摩托压缩机逐渐退出了历史舞台。现今的整体式燃气摩托压缩机皆为对称平衡结构，其动力缸、压缩缸水平对称卧置，动力缸活塞、压缩缸活塞相向或反向运动，惯性力平衡优良、低速、重载、经久耐用，无需值守人员，运行费用低，功率≤630kW。

这类燃气摩托压缩机组是由燃用天然气的动力缸和压缩天然气的压缩缸构成的橇装有机整体，不需外接主电源和水源，机组的冷却、润滑、点火、自控等系统亦无需外界提供动力。显而易见，它是无动力电或接电困难的分散油气田、边缘油气田和后期油气田理想的集输气装备。

中国石油天然气集团公司四川石油管理局成都天然气压缩机厂和四川大川压缩机有限责任公司，是我国广大油气田整体式燃气摩托压缩机组的最主要供应者。其中，仅成都天然气压缩机厂制造的ZTY系列产品已逾300台，运行情况良好。

“分体式”大型天然气压缩机组是油气田集输气用主力机种，多由大功率、高转速天然气发动机直接驱动（或由电动机直接驱动），并和大型风冷式冷却器共同构成为独立橇装机组，为油气田所不可或缺。

中国石油化工集团江汉石油管理局第三机械厂（武汉市吴家山）生产的RDS系列大中功率(达3000kW)压缩机组即属此类，系技术合作与独立创新相结合的结晶。

7．特种高压压缩机的多品种与更高压力、更大排量之需求
作为压缩机中的特殊群体的特种高压压缩机，都具有高参数、高性能的技术特征。功率和外形尺寸并不很大的特种高压压缩机，以其高科技含量而屹立于压缩机设计制造技术为数不多的几个巅峰之一。如：高水准LHC- 8/400型大排量高压空气压缩机组，系螺杆一活塞式串联，功率160kW，容积流量8m3/min，排气压力40MPa，振动烈度8mm/s。其排气温度、噪声、振动均远低于进口发达国家同类产品。

目前，国产特种高压、高参数、高性能压缩机的总体水准已不亚于国外机。毫无疑问，它们已是我国载人宇宙飞行等高科技领域，以及保卫国土、捍卫海疆和领空的优秀保障装备。

8．隔膜压缩机向大排量、双作用的重大技术进展与火旺的市场

历经40余年的发展，我国隔膜压缩机制造企业的生产能力和产品所达到的技术水准已不容欧美诸强小视。目前，国产隔膜压缩机不仅完全可以替代进口产品，还拥有了在世界贸易组织规则中竞争的可观实力。

隔膜压缩机拥有金属隔膜压缩机的极高气密性和高工作压力两大优势，它适宜在军民核能技术、纳米技术、防化、国防、化工、石油化工、气体工业、医疗、医药工业、超临界二氧化碳萃取领域压缩、输送气体，尤其适于压缩剧毒、强腐蚀、放射性、珍稀、极纯净、极干燥、可燃易爆气体。此种特殊功能是其他结构类型的容积式或动力式压缩机所不具备的。其膜腔型线优化、膜片寿命过关、多层膜片在一片破裂报警的同时还能确保安全、远传膜头与气动膜头技术、膜腔气压与液压缸油压差值保持技术等，也都促进了近年国产隔膜压缩机需求量的飙升。
毫无疑问，国产隔膜压缩机在国际市场上拥有优异的性价比及低价位优势，其出口业绩持续看好。

北京地区的高新技术隔膜压缩机制造企业主导了向大排量的重大技术进展与火旺的市场需求量。其中，北京汇知机电设备有限责任公司独立研发的具有双作用超大直径气缸、功率75kW、对称平衡型隔膜压缩机（专利技术），实现了重大技术突破；北京京城环保产业发展有限责任公司持续占有我国核电领域内隔膜压缩机的主要份额；北京天高隔膜压缩机有限公司亦属佼佼者。

9．容积回转压缩机市场持续旺盛，少数制造巨头正在逐步形成
国内压缩机业主的选型观念，已由非常看重压缩机运行电耗转向更客观、更综合性地通盘考虑。操作人员日常劳务费、维修所需劳务、配件与耗材费、事故停机的直接和间接经济损失等多方面的因素，促进了业主选用螺杆压缩机。

继先进工业国家之后，国内喷油螺杆压缩机的设计、制造技术日趋成熟，而干式（无油）螺杆压缩机则尚显逊色。

工艺流程用螺杆压缩机，特别适用于压缩中低压力的强腐蚀、剧毒、含液滴、易液化气体，其国内外市场占有率仍将有所上涨。

国产工艺流程用螺杆压缩机，依然由上海压缩机有限公司独占鳌头，不仅产销两旺并且出口增幅大。

螺杆压缩机的技术进展，除了型线（齿形）这一重要方面，油、气、冷却、自控系统的改进，变电频运行和机组各单无配置优化、模块化，以及降、隔噪声措施所起的作用不容小觑。

我国压缩机、制冷机、工业泵、减变速机4个行业以及铁路系统的制造企业都拥有多台螺杆转子专用铣床、磨床，且皆为国际顶尖级品牌，其数量总和多得惊人。据估计，转子专用机床总台数雄踞世界首位（按国家计），可谓制造潜能巨大。

中国螺杆压缩机制造企业拥有很强的制造能力且产销两旺。一方面，数百家企业（包括早已拥有进口的双螺杆转子专用机床的企业）以舶来品组装双螺杆压缩机；另一方面，决意振兴民族压缩机制造业的强力民企（如浙江开山集团）将以大批量质优价廉的民族品牌替代进口。

与国外将单螺杆压缩机基本都用于压缩制冷介质迥然不同，独具中国特色的单螺杆压缩机技术业已造就成了以喷油单螺杆压缩机为主体的强力生产基地，如上海佳力士机械有限公司、广东正力精密机械有限公司、阜新金吴空压机有限公司、上海飞和实业集团有限公司等。这些企业已荣获多项单螺杆压缩机和相关技术的国家专利证书和外国专利证书，并已转化为生产力。这样，不但使单螺杆压缩机实测技术经济指标雄踞世界前列，而且品种规格繁多，能满足各方需求，同时实现了产销两旺出口。喷油单螺杆压缩机自身噪声特低的突出环保优势，以及水润滑单螺杆压缩机供气无油的品质，使其应用性能胜过（双）螺杆压缩机等。至于单螺杆压缩机转子的径向力、轴向力皆基本平衡的特点，更是（双）螺杆压缩机所不具备的。单螺杆压缩机也比（双）螺杆压缩机更易实现级的压力比提高。显然，单螺杆压缩机的技术发展前景和市场比较好。

10．中小型工业用往复活塞压缩机需求品种极其繁多，市场甚为辽阔公称活塞力55—lOkN的工业用中小型往复活塞压缩机，就其产量台数而言，以空气介质者居绝对主导地位。

空气压缩机的先进性、经济性取决于设计、制造成本（原材料费、设备折旧费、劳务费等）和运行成本（电耗、水耗、劳务费、零件更换费等）的综合结果。我国电费高而劳务费低，这样的特定国情与国外差异很大。因此，单位气量能耗（比功率）低、售价也低的中小型工业用往复活塞压缩机拥有更为广阔的市场，并且也是长盛不衰。尽管其市场占有比率有所下降，但是统计数据表明，其年销售台数是增长的。

中小型工业用往复活塞压缩机还有着在相同的传动部件基础上，通过变换压缩级数和气缸直径，迅速派生出多种变型号产品的便利条件。不仅其容积流量、排气压力变化多端，通过适当调整部分零部件材质，还可压缩多种气体，大大扩展了服务领域。在构成中高压力产品方面，中小型往复活塞压缩机比其他类型压缩机拥有独到的优势。

在国外，螺杆动力用空气压缩机占有的份额是压倒性的，但同时还有往复活塞压缩机在生产并供应其变形产品。这就从另一方面印证了中小型往复活塞压缩机是现代文明社会所必需的。

毋庸讳言，目前中小型往复活塞压缩机的大多数品种确有必要洗心革面、更新换代了！其节能、节材的潜能极大，社会和经济效益极为可观！

图1-16为中型工业用往复活塞压缩机的变型产品断面图。我国压缩机制造业的志士仁人，自当决意继续奋力打造压缩机制造业科技、经贸日趋兴盛的崭新局面，以性能价格比优异的适用产品服务于业内，从而屹立于世界压缩机强林！