【行業(yè)趨勢】離心壓縮機(jī)發(fā)展過程與趨勢

1、【行業(yè)趨勢】離心壓縮機(jī)發(fā)展過程與趨勢中國空壓機(jī)網(wǎng) 微信號：kongyajiwang 壓縮機(jī)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(jìn)步，也同樣 為壓縮機(jī)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(jī)為活塞式（又稱往復(fù)式）壓縮機(jī)， 20世紀(jì)五、六十年 代占統(tǒng)治地位；近代的透平式壓縮機(jī)（離心式、軸流式壓縮 機(jī)），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(jī)近些年的發(fā)展及未來 趨勢做由介紹。壓縮機(jī)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(jìn)步，也同樣為壓縮機(jī)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(jī)為活塞式（又稱往復(fù)式）壓縮機(jī)， 20世紀(jì)五、六十年代占統(tǒng)治地位； 近代的透平式壓縮機(jī) （離 心式、軸流式壓縮機(jī)），因易于與工藝密切配合，較充分利 用能源，因而發(fā)展迅速?；诖耍疚膶⑨槍﹄x心壓縮機(jī)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(jī)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(jì)七、八十年代，我國從國外大規(guī)模引進(jìn)石油化工成套裝置，其中最大的一次，引進(jìn)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(dāng)時全年的基本建設(shè)投資約為400億元）

3、。同時，為保障引進(jìn)設(shè)備的安全運行和備件供給，特地配套引 進(jìn)具有世界先進(jìn)水平的離心壓縮機(jī)及其配套驅(qū)動機(jī)項目。此 舉大大促進(jìn)了離心壓縮機(jī)組的發(fā)展，形成了一批與工藝密切 配套的專用壓縮機(jī)。其代表性的機(jī)組是大化肥裝置中的“五大 機(jī)組”和乙烯裝置中的“三機(jī)”次際上，石油化工的產(chǎn)品很多， 因而壓縮機(jī)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(jī)組，圖1為相應(yīng)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(jī)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(jìn)，而與我國重化工業(yè)推進(jìn)的速度有關(guān)。據(jù)經(jīng)濟(jì)學(xué)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(jī)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(dá)到15%左右。行業(yè)現(xiàn)狀與市場需求我國離心壓縮機(jī)在經(jīng)歷了40余年的發(fā)展之后已經(jīng)進(jìn)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(jī)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(dāng)長一段時 間內(nèi)，對離心壓縮機(jī)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(xué)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(xué)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(qiáng)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(dá)到15000億元。根 據(jù)以往的統(tǒng)計，離心壓縮機(jī)的年均需求量明顯高于GDP的平均增速（約為1.5倍左右），預(yù)計到2015年，國內(nèi)離心壓 縮機(jī)的年均需求量將達(dá)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(jī)的產(chǎn)量 1 o.離心壓縮機(jī)國產(chǎn)化有了明顯的提高。在大型在建或改擴(kuò) 建的石化裝置中，離心壓縮機(jī)國產(chǎn)化率可達(dá)到85%90%以上。我國離心壓縮機(jī)的主要生產(chǎn)廠沈豉集團(tuán)、陜豉集團(tuán)等在 設(shè)計技術(shù)、計算手段、先進(jìn)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(jì)的高速發(fā)展和巨大需求，吸引了國際上許多著名廠商進(jìn)入市場。現(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(jī)市場已成為世界一級 市場，技術(shù)水平也達(dá)到了世界一流的技術(shù)水平。.我國離心壓縮機(jī)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(jì)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(jī)、葫蘆島西門子工廠等， 是目前我國化工離心壓縮機(jī)的主要生產(chǎn)基地。沈豉是風(fēng)機(jī)行 業(yè)“五大豉”之首，是我國離心壓縮機(jī)的主要生產(chǎn)廠，也是風(fēng) 機(jī)行業(yè)中產(chǎn)值首先過百億的企業(yè)。在長三角經(jīng)濟(jì)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(fù)盛易利達(dá)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(qiáng)，企業(yè)充滿活 力，具有很強(qiáng)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(tuán)是以生產(chǎn)軸流壓縮機(jī)、離心壓縮 機(jī)、工業(yè)流程能量回收透平等成套機(jī)組為主，擁有全新服務(wù) 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(wù)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(jī)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(jī) 制造業(yè)具有獨特的地

9、域優(yōu)勢。.我國離心壓縮機(jī)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(yīng)的一些情況，現(xiàn)將國內(nèi)外壓縮機(jī)產(chǎn)品的差距整理列于表 3。歸根結(jié)底，主導(dǎo)離心壓縮機(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)一步提高

10、質(zhì)量， 增加產(chǎn)品的可信度。.全面提升服務(wù)質(zhì)量，渴望個性化服務(wù)。對用戶而言，首 先要求優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品售后服務(wù)和及時的備件供應(yīng)，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(wù)較差，備件供應(yīng)困難且價格貴；國內(nèi) 制造廠則有重主機(jī)、輕輔機(jī)的傾向，主機(jī)生了故障，維修及 時；但如果輔機(jī)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(wù)理念，實現(xiàn)全方位的服務(wù)，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(wù)，幫助用戶解決與壓縮機(jī)有關(guān)的多方面的需求。.縮短供貨期，呼喚預(yù)制時代。離心壓縮機(jī)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(yīng)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(jī)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(yù)制的過程一一即離 心壓縮機(jī)預(yù)制時代的到來。離心壓縮機(jī)的預(yù)制要求設(shè)計計算 模型化、部件的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化和整機(jī)的積木化裝 配更加成熟、可靠、嚴(yán)密和科學(xué)。.對離心壓縮機(jī)的其它需求。對離心壓縮機(jī)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(jī)廠將驅(qū) 動機(jī)的供貨包括在內(nèi)。

12、在習(xí)慣上，電機(jī)是包括在供貨范圍內(nèi) 的，但汽輪機(jī)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(yīng)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(jī)組，這也是制造商一個需要長期奮 斗的目標(biāo)。市場需求主導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新透平壓縮機(jī)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(jī)）、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(jī) 電驅(qū)壓縮機(jī)是指由變頻電機(jī)直接驅(qū)動離心 式壓縮機(jī)的機(jī)組，中間不需要齒輪傳動，因此具有體積小、 維護(hù)簡單、使用效率高、無污染等優(yōu)點。據(jù)介紹，電機(jī)的維 護(hù)費用僅為汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)維護(hù)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(jī)”，電機(jī)與壓 縮機(jī)裝在一個用螺栓連接的筒型機(jī)殼中，主機(jī)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(jī)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(jī)進(jìn)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(jìn)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(jī)組已實現(xiàn)自主化，由沈陽豉風(fēng) 機(jī)集團(tuán)、上海電氣集團(tuán)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(jī)組已在西氣東輸二線應(yīng)用。機(jī)組由管道壓縮機(jī)、高速防爆同步電 機(jī)、高壓變頻調(diào)速裝置、機(jī)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(jī)額定轉(zhuǎn)速為4800rpm ,變頻器容量2

15、5MVA ,壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá) 4740rpm。.大流量及高壓透平壓縮機(jī)離心壓縮機(jī)的壓力和流量范圍在不斷地擴(kuò)大，在去年上海第五屆國際壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)高峰 論壇會上，曼柴油機(jī)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(jī)，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(dá) 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(jī)，擁有10個軸流級和3個徑向級，壓縮比可達(dá)到21 o 這類壓縮機(jī)的特點是流量大，同時壓比高，壓縮

16、機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè) 計可以根據(jù)工藝需要調(diào)節(jié)，適應(yīng)工況性能好，可靠性高、維 修方便。除空分外，還應(yīng)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(jī)，具筒型結(jié)構(gòu)壓縮機(jī)最大吸入流量為23萬m3/h ,最高壓力可達(dá)10萬kPa ,主要應(yīng)用于石油和天然氣的上、中、 下游各生產(chǎn)部門。.離心壓縮機(jī)在天然氣儲運工程上的應(yīng)用離心壓縮機(jī)在天然氣儲運工程上的應(yīng)用是近年來最重要的應(yīng)用之一，也是 繼離心壓縮機(jī)70年代在石油化工廠廣泛應(yīng)用之后，又一個 里程碑式的發(fā)展。其特點是：一、應(yīng)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(fù)雜、要求高。由于管道壓縮機(jī)要在野外 惡劣復(fù)雜的環(huán)境下（抗震、抗風(fēng)、防沙、防雷、防腐蝕、易 燃易爆）服役，對管道壓縮機(jī)要求長周期、可靠地運行，具 有寬廣的調(diào)節(jié)范圍和適應(yīng)性及高的運行效率。因此，管道壓 縮機(jī)研制涉及多個學(xué)科和領(lǐng)域，是一項技術(shù)先進(jìn)、系統(tǒng)復(fù)雜、 橫跨多學(xué)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(jī)