【行業(yè)趨勢】離心壓縮機發(fā)展過程與趨勢

1、【行業(yè)趨勢】離心壓縮機發(fā)展過程與趨勢中國空壓機網(wǎng) 微信號：kongyajiwang 壓縮機作為化工 行業(yè)生產(chǎn)的心臟設(shè)備，其技術(shù)的更新將直接關(guān)系到化工行業(yè) 的發(fā)展變化。而中國化工行業(yè)日新月異的技術(shù)進步，也同樣 為壓縮機制造業(yè)的技術(shù)發(fā)展提供了更加廣闊的空間。傳統(tǒng)的 壓縮機為活塞式（又稱往復式）壓縮機， 20世紀五、六十年 代占統(tǒng)治地位；近代的透平式壓縮機（離心式、軸流式壓縮 機），因易于與工藝密切配合，較充分利用能源，因而發(fā)展 迅速?；诖?，本文將針對離心壓縮機近些年的發(fā)展及未來 趨勢做由介紹。壓縮機作為化工行業(yè)生產(chǎn)的心臟設(shè)備，其技術(shù)的更新將直 接關(guān)系到化工行業(yè)的發(fā)展變化。而中國化工行業(yè)日新月異的

2、 技術(shù)進步，也同樣為壓縮機制造業(yè)的技術(shù)發(fā)展提供了更加廣 闊的空間。傳統(tǒng)的壓縮機為活塞式（又稱往復式）壓縮機， 20世紀五、六十年代占統(tǒng)治地位； 近代的透平式壓縮機 （離 心式、軸流式壓縮機），因易于與工藝密切配合，較充分利 用能源，因而發(fā)展迅速。基于此，本文將針對離心壓縮機近 些年的發(fā)展及未來趨勢做由介紹。與生產(chǎn)緊密關(guān)聯(lián)的發(fā)展歷程我國離心壓縮機有 2次大的發(fā)展過程，都與近代工業(yè)生產(chǎn) 密切有關(guān)。一次是 20世紀七、八十年代，我國從國外大規(guī)模引進石油化工成套裝置，其中最大的一次，引進化纖、乙 烯、氯乙烯、大化肥、烷基苯等20余套生產(chǎn)裝置，總計人民幣137億元（當時全年的基本建設(shè)投資約為400億元）

3、。同時，為保障引進設(shè)備的安全運行和備件供給，特地配套引 進具有世界先進水平的離心壓縮機及其配套驅(qū)動機項目。此 舉大大促進了離心壓縮機組的發(fā)展，形成了一批與工藝密切 配套的專用壓縮機。其代表性的機組是大化肥裝置中的“五大 機組”和乙烯裝置中的“三機”次際上，石油化工的產(chǎn)品很多， 因而壓縮機的品種也很多，表 1列由了部分石油化工裝置中 常用壓縮機組，圖1為相應的石油化工行業(yè)產(chǎn)品鏈。從2002年下半年開始至今已有十多年，離心壓縮機又經(jīng)歷了一次高 速、穩(wěn)定的發(fā)展時期，年平均增長在 25%以上。此次發(fā)展不 同于上次突擊性的引進，而與我國重化工業(yè)推進的速度有關(guān)。據(jù)經(jīng)濟學家分析：我國的工業(yè)化目前尚處于上升時

4、期，至少 在2020年之前，中國工業(yè)重型化的趨勢是不可避免的。因 此，原料和原材料工業(yè)仍處于快速增長期，作為關(guān)鍵設(shè)備的 機泵產(chǎn)品將長期需求。但因國際、國內(nèi)多種原因，其發(fā)展速 度不可能像前幾年那么快。如果繼續(xù)維持略高于90年代的發(fā)展速度（90年代的平均增長為10%12% ）,則平均增速 可望達到15%左右。行業(yè)現(xiàn)狀與市場需求我國離心壓縮機在經(jīng)歷了40余年的發(fā)展之后已經(jīng)進入了一個快速、穩(wěn)定的發(fā)展時期，行業(yè)的大體情況是：.離心壓縮機已成為以石化能源（煤、天然氣、石油）為 原料的化工裝置中的關(guān)鍵、節(jié)能設(shè)備，在綜合利用熱量、降 低成本中起著不可替代的作用。我國能源結(jié)構(gòu)以石化能源為 主的狀況近期內(nèi)不可能有

5、太大的轉(zhuǎn)變，因此在相當長一段時 間內(nèi)，對離心壓縮機仍將保持剛性需求。2011年12月13日，國家發(fā)布了石化和化學工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃，同時 配套發(fā)布了烯燒、危險化學品、農(nóng)藥、化肥等4個子規(guī)劃，從規(guī)劃可以看由，“十二五”期間我國石化、化工行業(yè)將 體現(xiàn)由大到強的轉(zhuǎn)變。根據(jù)行業(yè)發(fā)展的一些資料介紹23,在煉油、乙烯、合成材料、石油天然氣集輸及天然氣液化、 煤化工等行業(yè)都有一定上規(guī)模等級的發(fā)展，僅煤化工一項，5年內(nèi)將啟動104個項目，總投資可能達到15000億元。根 據(jù)以往的統(tǒng)計，離心壓縮機的年均需求量明顯高于GDP的平均增速（約為1.5倍左右），預計到2015年，國內(nèi)離心壓 縮機的年均需求量將達到

6、200億元人民幣左右。表2為近年 內(nèi)國產(chǎn)大型透平壓縮機的產(chǎn)量 1 o.離心壓縮機國產(chǎn)化有了明顯的提高。在大型在建或改擴 建的石化裝置中，離心壓縮機國產(chǎn)化率可達到85%90%以上。我國離心壓縮機的主要生產(chǎn)廠沈豉集團、陜豉集團等在 設(shè)計技術(shù)、計算手段、先進的制造設(shè)備和加工能力上并不亞 于國際上的知名企業(yè)。2000年以來，由于中國經(jīng)濟的高速發(fā)展和巨大需求，吸引了國際上許多著名廠商進入市場?，F(xiàn) 在，國外前20名的公司差不多都在中國設(shè)有分廠、代理商 或合資企業(yè)，因此，中國的離心壓縮機市場已成為世界一級 市場，技術(shù)水平也達到了世界一流的技術(shù)水平。.我國離心壓縮機制造業(yè)相對地集中在東北老工業(yè)基地、 長三角經(jīng)

7、濟開發(fā)區(qū)和西部地區(qū)三個大的范圍內(nèi)。在東北老工 業(yè)基地，以沈豉為首，還有錦西化機、葫蘆島西門子工廠等， 是目前我國化工離心壓縮機的主要生產(chǎn)基地。沈豉是風機行 業(yè)“五大豉”之首，是我國離心壓縮機的主要生產(chǎn)廠，也是風 機行業(yè)中產(chǎn)值首先過百億的企業(yè)。在長三角經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，既 有上豉、杭氧等大型國企，也有較多的外資企業(yè)，如阿特拉 斯科普柯Atlas Copco （無錫）、英格索蘭Ingersoll-Rand （上 海）、三星TurboMaster （無錫、上海）、曼透平 ManTurbo（常州）、復盛易利達Fs-Elliott （上海）、卡麥隆-庫伯 Cameron-Cooper （泉州）、神鋼 Kobe

8、lCo （無錫）、壽力 IHI-Sullair （蘇州）等等，另外還有一些新興的民族企業(yè)。這 個地區(qū)資源集中、工業(yè)配套、協(xié)作采購能力強，企業(yè)充滿活 力，具有很強的競爭力。西部地區(qū)如陜豉、交大賽爾、重慶 通用等各具特色。陜豉集團是以生產(chǎn)軸流壓縮機、離心壓縮 機、工業(yè)流程能量回收透平等成套機組為主，擁有全新服務 理念的企業(yè)；交大賽爾是以西安交大自行開發(fā)的“全可控渦” 三元流理論為核心發(fā)展起來的試驗、選型、設(shè)計、制造、工 程、服務為一體的科技型企業(yè)；重慶通用則以生產(chǎn)離心制冷 壓縮機成套裝置為主。隨著西部地區(qū)石油、天然氣資源的開 發(fā)和新疆、內(nèi)蒙地區(qū)煤化工業(yè)的發(fā)展，西部地區(qū)透平壓縮機 制造業(yè)具有獨特的地

9、域優(yōu)勢。.我國離心壓縮機制造業(yè)總體上與國外尚存在一些差距， 主要差距在研究開發(fā)投入和產(chǎn)品質(zhì)量等方面。根據(jù)產(chǎn)品制造、 供應的一些情況，現(xiàn)將國內(nèi)外壓縮機產(chǎn)品的差距整理列于表 3。歸根結(jié)底，主導離心壓縮機發(fā)展的是市場的需求，即用 戶的各種顯性需求和隱性需求。歸納起來，大體有以下幾個 方面：.提高設(shè)備的質(zhì)量和可信度。離心壓縮機的產(chǎn)品質(zhì)量還存 在多種多樣的不足，包括國外的離心壓縮機在內(nèi)，在使用過 程中或多或少都由現(xiàn)過一些問題，總體評價脫離不了 “總體運 行情況良好”、“基本滿足生產(chǎn)需求”等評語，離“優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品”、“放 心產(chǎn)品”還有一些距離；對國內(nèi)產(chǎn)品， 則更有些差距。用戶是 贊同國產(chǎn)化的，但希望進一步提高

10、質(zhì)量， 增加產(chǎn)品的可信度。.全面提升服務質(zhì)量，渴望個性化服務。對用戶而言，首 先要求優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品售后服務和及時的備件供應，希望在設(shè)備 運行由現(xiàn)問題時，供貨商能快速地到現(xiàn)場處理解決問題。用 戶反映，外商售后服務較差，備件供應困難且價格貴；國內(nèi) 制造廠則有重主機、輕輔機的傾向，主機生了故障，維修及 時；但如果輔機由現(xiàn)問題，如潤滑油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等故障 往往處理不力。其次，用戶可能還有各種生產(chǎn)過程中的需求， 希望制造商改變服務理念，實現(xiàn)全方位的服務，滿足用戶的 特殊需要。用戶不僅僅是購買一種產(chǎn)品，而是渴望個性化服 務，幫助用戶解決與壓縮機有關(guān)的多方面的需求。.縮短供貨期，呼喚預制時代。離心壓縮機的正常

11、供貨周 期一般在2025個月左右。由于建設(shè)單位投資周期長，希 望盡量壓縮建設(shè)周期。在買方市場的條件下，設(shè)備供應商為 得到訂單往往被迫將設(shè)計、制造周期壓縮在一個畸形的、不 正常的短期內(nèi)，其結(jié)果往往不是供貨拖延就是設(shè)備質(zhì)量由現(xiàn) 疏漏。因此，市場呼喚在單機研制的條件下 （包括設(shè)計計算、 制造、試驗的全過程）,實現(xiàn)部分部件預制的過程一一即離 心壓縮機預制時代的到來。離心壓縮機的預制要求設(shè)計計算 模型化、部件的標準化、通用化、模塊化和整機的積木化裝 配更加成熟、可靠、嚴密和科學。.對離心壓縮機的其它需求。對離心壓縮機的需求是多方 面的，例如在設(shè)備成套供貨方面，用戶一般希望主機廠將驅(qū) 動機的供貨包括在內(nèi)。

12、在習慣上，電機是包括在供貨范圍內(nèi) 的，但汽輪機由另一家廠商供貨，其油路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、 基礎(chǔ)、管路等自成體系，因此，如何提高設(shè)備成套能力有待 多方面的合作努力。又如，工藝、設(shè)備并重也是用戶的一貫 追求。在化工生產(chǎn)中，由于溫度（高溫、低溫）、密封（有毒、易漏、易燃、易爆）、工藝特性（腐蝕、沖刷、結(jié)焦）生產(chǎn)環(huán)境、環(huán)保要求等的特殊性，希望設(shè)備性能適應工藝的 要求，制造商必須深入了解工藝特點，設(shè)計由結(jié)構(gòu)合理、性 能能夠滿足生產(chǎn)需要的機組，這也是制造商一個需要長期奮 斗的目標。市場需求主導技術(shù)創(chuàng)新透平壓縮機目前正向著大型化、高效節(jié)能、個性化（針對 工藝特點的專用壓縮機）、提高綜合性能（穩(wěn)定性、可靠性、

13、環(huán)保性）等方向發(fā)展。一款新產(chǎn)品往往綜合了許多新技術(shù)， 以下介紹幾種高新技術(shù)產(chǎn)品。.電驅(qū)壓縮機 電驅(qū)壓縮機是指由變頻電機直接驅(qū)動離心 式壓縮機的機組，中間不需要齒輪傳動，因此具有體積小、 維護簡單、使用效率高、無污染等優(yōu)點。據(jù)介紹，電機的維 護費用僅為汽輪機或燃氣輪機維護費用的四分之一，噪聲能 減少20分貝以上，且無污染物排放（CO、NO、SO、污水、 污油等），符合近代環(huán)保的要求，目前主要用于天然氣輸送 等。圖2為GE公司研制的一種“集成式電驅(qū)壓縮機”，電機與壓 縮機裝在一個用螺栓連接的筒型機殼中，主機可以安裝多個 葉輪。關(guān)鍵技術(shù)之一是使用磁力軸承，省略了潤滑系統(tǒng)，并 且由于工藝氣體在密閉的筒

14、型機殼中內(nèi)部流動，不會泄漏到 外界，因此不需要密封系統(tǒng)。同時，該工藝氣又可作為載冷 劑，對電機進行冷卻，不需要外界冷卻。磁力軸承分為徑向磁力軸承和軸向磁力軸承二種，是依靠磁力將轉(zhuǎn)軸懸浮起來 進行高速旋轉(zhuǎn)或產(chǎn)生止推作用。這樣，以氣體摩擦代替油膜 摩擦，減少了摩擦損失。國產(chǎn)的20MW級電驅(qū)壓縮機組已實現(xiàn)自主化，由沈陽豉風 機集團、上海電氣集團以及廣電電氣研制的國家重大專項科 研項目一一首批國產(chǎn)天然氣管道20MW級電驅(qū)壓縮機組已在西氣東輸二線應用。機組由管道壓縮機、高速防爆同步電 機、高壓變頻調(diào)速裝置、機組綜合控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、集 成聯(lián)調(diào)試驗等部分組成。電機額定轉(zhuǎn)速為4800rpm ,變頻器容量2

15、5MVA ,壓縮機轉(zhuǎn)速達 4740rpm。.大流量及高壓透平壓縮機離心壓縮機的壓力和流量范圍在不斷地擴大，在去年上海第五屆國際壓縮機、風機高峰 論壇會上，曼柴油機和透平股份公司介紹了一種為大型空分 研制的徑向加軸流 MAX1型壓縮機，七級軸流式葉片加兩級 離心葉輪安裝在同一根軸上（中間帶級間冷卻器），由口壓力0.80.9MPa，氣量可達 70150萬m3/h，如圖3所示。 根據(jù)氣量和壓力不同，軸流組和離心組的級數(shù)是可以增減的。 例如，日產(chǎn)5512t氧氣（氧流量約為 16萬m3/h）的MAX1 空壓機，擁有10個軸流級和3個徑向級，壓縮比可達到21 o 這類壓縮機的特點是流量大，同時壓比高，壓縮

16、機結(jié)構(gòu)的設(shè) 計可以根據(jù)工藝需要調(diào)節(jié)，適應工況性能好，可靠性高、維 修方便。除空分外，還應用于鋼鐵、化肥、石油和天然氣的下游加工裝置中。除了大流量高壓之外，曼透平還開發(fā)了一種超高壓離心壓 縮機，具筒型結(jié)構(gòu)壓縮機最大吸入流量為23萬m3/h ,最高壓力可達10萬kPa ,主要應用于石油和天然氣的上、中、 下游各生產(chǎn)部門。.離心壓縮機在天然氣儲運工程上的應用離心壓縮機在天然氣儲運工程上的應用是近年來最重要的應用之一，也是 繼離心壓縮機70年代在石油化工廠廣泛應用之后，又一個 里程碑式的發(fā)展。其特點是：一、應用的范圍廣、市場大。天然氣作為高效、 優(yōu)質(zhì)、清潔能源和石油化工原料，其用途越來越廣，需求量 不斷增加，天然氣管道輸送及液化儲運是一個長期剛性需求 的項目。二是技術(shù)復雜、要求高。由于管道壓縮機要在野外 惡劣復雜的環(huán)境下（抗震、抗風、防沙、防雷、防腐蝕、易 燃易爆）服役，對管道壓縮機要求長周期、可靠地運行，具 有寬廣的調(diào)節(jié)范圍和適應性及高的運行效率。因此，管道壓 縮機研制涉及多個學科和領(lǐng)域，是一項技術(shù)先進、系統(tǒng)復雜、 橫跨多學科多專業(yè)的高度集成化系統(tǒng)工程。天然氣液化則主 要是制冷用壓縮機