螺桿空氣壓縮機(jī)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析
1、壓縮機(jī)行業(yè)概況
壓縮機(jī)是一種用于壓縮氣體借以提高氣體壓力的機(jī)械，它的種類很多、用途極廣。按壓縮氣體的原理，壓縮機(jī)可區(qū)分為容積式和動力式兩大類。容積式壓縮機(jī)是使氣體直接受到壓縮，氣體容積縮小、壓力提高的機(jī)械。按照運(yùn)動方式的不同，它又分為往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩種結(jié)構(gòu)型式，前者稱為“往復(fù)式壓縮機(jī)”，后者稱為“回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)”。動力式壓縮機(jī)是首先將氣體分子獲得很高的速度，然后讓氣體停滯下來，使動能轉(zhuǎn)化為位能，即將速度轉(zhuǎn)化為壓力。動力式壓縮機(jī)主要型式有離心式和軸流式兩種。根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《壓縮機(jī)分類》(GB4976-85)，壓縮機(jī)的分類情況如圖1。
按照工作氣體介質(zhì)不同，壓縮機(jī)可分為空氣動力用壓縮機(jī)、工藝流程用壓縮機(jī)、冷媒壓縮機(jī)。其中，空氣動力用壓縮機(jī)主要用于提供空氣動力；工藝流程用壓縮機(jī)主要用于石油、化工、冶金等行業(yè)生產(chǎn)工藝流程上壓縮各種單一或混合介質(zhì)氣體；冷媒壓縮機(jī)的工作對象是冷媒介質(zhì)，用于空調(diào)和制冷系統(tǒng)。
壓縮機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如為礦山、冶金、電力、電子、機(jī)械制造、醫(yī)藥、食品、紡織輕工以及石油化工提供動力用的空氣壓縮機(jī)和純凈、無油、無菌壓縮空氣用壓縮機(jī)；為各種大型煉油裝置提供加氫壓縮機(jī)，為天然氣工業(yè)提供多規(guī)格的集輸用天然氣壓縮機(jī)；為化肥工業(yè)提供的氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)、二氧化碳壓縮機(jī)；為核潛艇、火箭發(fā)射提供配套的壓縮機(jī)；為環(huán)保型清潔燃料汽車加氣站改良環(huán)境和能源結(jié)構(gòu)配套服務(wù)，提供多品種的CNG壓縮機(jī)、LNG壓縮機(jī)；為清潔能源的核電站配套用壓縮機(jī)。
下游行業(yè)的需求帶動了我國壓縮機(jī)行業(yè)的快速發(fā)展。目前我國應(yīng)用最為廣泛的壓縮機(jī)主要有活塞式壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)和離心式壓縮機(jī)。
(1)螺桿空氣壓縮機(jī)
螺桿壓縮機(jī)依靠一對平行排列、相互嚙合的螺桿轉(zhuǎn)子與機(jī)殼形成壓縮腔，通過螺桿轉(zhuǎn)子齒間容積的變化而提高氣體壓力，屬于容積型回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)。螺桿壓縮機(jī)通常是指雙螺桿式壓縮機(jī)，主要由螺桿主機(jī)、動力裝置、控制系統(tǒng)、壓力容器、冷卻系統(tǒng)及其它配件構(gòu)成。
螺桿壓縮機(jī)的分類方法較多，最常見的分類方法是按照被壓縮氣體介質(zhì)的種類分類，具體可分為空氣動力用螺桿壓縮機(jī)、工藝流程用螺桿壓縮機(jī)及制冷與空調(diào)用螺桿壓縮機(jī)，具體如圖2。
螺桿壓縮機(jī)相對于活塞式壓縮機(jī)具有能耗低、排氣壓力穩(wěn)定、故障率低、可靠性好、噪音低、維護(hù)簡單、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)和可實(shí)現(xiàn)自動化控制等顯著優(yōu)點(diǎn)。在中低壓和中等排氣量工況條件下，螺桿壓縮機(jī)與活塞式壓縮機(jī)的性能對比如圖3。
螺桿
空氣壓縮機(jī)由于沒有進(jìn)排氣閥片、運(yùn)動部件及易損件少，具有20000到50000小時的運(yùn)轉(zhuǎn)周期，甚至可達(dá)100000小時。螺桿壓縮機(jī)的零件數(shù)只為活塞壓縮機(jī)的1/10，在3000小時運(yùn)轉(zhuǎn)期間，活塞壓縮機(jī)的故障率為螺桿壓縮機(jī)的10倍；在12000小時運(yùn)轉(zhuǎn)期間，活塞壓縮機(jī)的故障率為螺桿壓縮機(jī)的4倍。螺桿壓縮機(jī)的振幅為活塞壓縮機(jī)的1/5，螺桿壓縮機(jī)對液擊不敏感，安全可靠。
螺桿壓縮機(jī)具有“節(jié)能減排”優(yōu)勢，與活塞式壓縮機(jī)相比，在相同工況下螺桿壓縮機(jī)能節(jié)省約15%-20%的能耗。國家發(fā)改委2005年12月頒布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2005年本）》中將“100立方米及以下活塞式動力壓縮機(jī)制造項(xiàng)目”列為限制類，國家發(fā)改委2011年3月頒布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2011年本）》中將“驅(qū)動電動機(jī)功率560千瓦及以下、額定排氣壓力1. 25兆帕及以下，一般用固定的往復(fù)活塞空氣壓縮機(jī)制造項(xiàng)目”列為限制類。
用可靠性高的螺桿壓縮機(jī)在適用范圍內(nèi)取代易損件多、可靠性差的活塞壓縮機(jī)，逐步成為壓縮機(jī)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在全世界范圍內(nèi)，螺桿壓縮機(jī)的銷售量己占所有容積式空氣壓縮機(jī)銷售量的80%以上，在所有正在運(yùn)行的容積式空氣壓縮機(jī)中，有50%是螺桿壓縮機(jī)，在我國，由于螺桿壓縮機(jī)發(fā)展歷程相對較短，上述比例分別為50%和25%左右。未來，螺桿壓縮機(jī)對活塞式壓縮機(jī)等傳統(tǒng)壓縮機(jī)的替代步伐將進(jìn)一步加快。
(2)螺桿主機(jī)
螺桿壓縮機(jī)的主機(jī)是由裝有轉(zhuǎn)子、支撐轉(zhuǎn)子的軸承、密封和墊片及鑄鐵澆鑄的殼體等組成，其基本結(jié)構(gòu)是在機(jī)殼內(nèi)平行配置一對互相嚙合的螺旋形陰陽螺桿轉(zhuǎn)子，兩者互相反向旋轉(zhuǎn)。陽轉(zhuǎn)子與動力裝置相連，壓縮氣體驅(qū)動陰轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，形成工作腔的容積變化，實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣過程的循環(huán)復(fù)始。
螺桿主機(jī)是螺桿壓縮機(jī)的“心臟”和關(guān)鍵部件，其性能直接影響整機(jī)的可靠性、效率、使用壽命等重要指標(biāo)，一般而言，螺桿主機(jī)占整機(jī)生產(chǎn)成本的30%左右。螺桿主機(jī)的技術(shù)主要體現(xiàn)在陰陽轉(zhuǎn)子的型線設(shè)計(jì)及加工、軸承設(shè)計(jì)、調(diào)節(jié)、潤滑技術(shù)以及密封性能等方面，其中又以轉(zhuǎn)子的型線設(shè)計(jì)及加工最為重要，型線的優(yōu)劣直接決定了螺桿主機(jī)的性能和使用壽命。
國際著名螺桿
空氣壓縮機(jī)企業(yè)自主研發(fā)設(shè)計(jì)能力較強(qiáng)，特別是螺桿轉(zhuǎn)子型線的設(shè)計(jì)開發(fā)水平較高，如阿特拉斯·科普柯(Atlas Copco)、英格素蘭(Ingersoll Rand)、美國壽力(Sullair Corporation)、臺灣復(fù)盛等。目前國內(nèi)具有螺桿主機(jī)自主研發(fā)設(shè)計(jì)能力的企業(yè)較少，大多數(shù)企業(yè)依賴外購螺桿主機(jī)進(jìn)行整機(jī)裝配。伴隨國內(nèi)螺桿壓縮機(jī)行業(yè)的迅猛發(fā)展，少數(shù)先進(jìn)企業(yè)已掌握螺桿主機(jī)的研發(fā)設(shè)計(jì)，并形成一定的生產(chǎn)規(guī)模，主要包括開山股份、寧波鮑斯能源裝備股份有限公司、漢鐘精機(jī)等企業(yè)。
隨著國內(nèi)螺桿主機(jī)自主研發(fā)設(shè)計(jì)能力的不斷成長壯大，國內(nèi)螺桿主機(jī)逐步開始替代國外進(jìn)口的螺桿主機(jī)。目前，除國際企業(yè)外的國產(chǎn)化螺桿主機(jī)在國內(nèi)的市場占有率約52%，還有較大的市場缺口需要依靠國外企業(yè)產(chǎn)品滿足，由此可見，我國國產(chǎn)化螺桿主機(jī)對國外螺桿主機(jī)產(chǎn)品的替代空間較大，市場前景較好。
上述“除國際企業(yè)外的國產(chǎn)化程度”是指除英格素蘭、阿特拉斯、美國壽力等國外企業(yè)及其在中國內(nèi)地設(shè)立的獨(dú)資企業(yè)在中國內(nèi)地銷量以外，國內(nèi)其它企業(yè)螺桿主機(jī)銷量占國內(nèi)市場螺桿主機(jī)總銷量的比例。
