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空氣壓縮機發展趨勢
2021-4-23
來源:未知
點擊數: 2562          作者:未知
  • 一、前言

    壓縮機是用來提高氣體壓力和輸送氣體的機械,屬于將原動機的動力能轉變為氣體壓力能的工作機。它的種類多、用途廣,有“通用機械”之稱。目前,除了活塞式壓縮機,其他各類壓縮機機型,如離心式、雙螺桿式、滾動轉子式和渦旋式等均被有效地開發和利用,為用戶在機型的選擇上提供了更多的可能性。隨著經濟的高速發展,我國的壓縮機設計制造技術也有了長足進步,在某些方面的技術水平也已經達到國際先進水平。

    二、壓縮機的技術現狀及發展趨勢

    1. 透平壓縮機

    石化領域,目前國內離心壓縮機在高技術和特殊產品等方面還不能滿足國內的需要。另外在技術水平、質量、成套性等方面與國外還有差距。隨著我國石化生產規模的不斷擴大,離心壓縮機在大型化方面將面臨新的課題,國內在設計制造這些大型氣體壓縮機上還沒有成熟的經驗。離心式壓縮機需要向大容量發展,以滿足我國石化生產規模不斷擴大的要求,同時隨著新技術的發展、新型氣體密封、磁力軸承和無潤滑聯軸器的出現,透平壓縮機的發展趨勢主要表現為:不斷開發高壓和小流量產品;進一步研究三元流動理論,將其應用到葉輪和葉片擴壓器等元件的設計中,以期達到高效機組;低噪聲化,采用噪聲防護以改善操作環境。

    制冷空調領域,目前透平壓縮機在大冷量范圍內仍保持優勢。離心式壓縮機的運動零件少而簡單,且制造精度低,所以其制造費用相對低且可靠性高。由于受到螺桿式壓縮機和吸收式制冷機的影響,離心式制冷壓縮機的發展相對較為緩慢。在目前的技術條件下,離心式制冷壓縮機主要用于大型建筑內的空氣調節,需求量較少。近幾年由于大型基建項目紛紛上馬,離心式制冷壓縮機又成為關注的熱點。

    2. 往復式壓縮機

    在石化領域,往復式壓縮機主要是向大容量、高壓力、低噪聲、高效率、高可靠性等方向發展;不斷開發變工況條件下運行的新型氣,提高氣壽命;在產品設計上,應用熱力學、動力學理論,通過綜合模擬預測壓縮機在實際工況下的性能;強化壓縮機的機電一體化,采用計算機自動控制,實現優化節能運行和聯機運行。

    在動力領域,活塞式壓縮機目前占有主要市場。但隨著人們對使用環境及能耗、環保等方面要求的提高,螺桿和渦旋空氣壓縮機開始占有一定的市場。

    在制冷空調領域,往復式制冷壓縮機作為一種傳統的制冷壓縮機,適用于制冷量較廣范圍內的制冷系統。雖然目前它的應用還比較廣泛,但市場份額正逐漸減小。

    目前冰箱(包括小型冷凍與冷藏裝置)制冷系統的主機仍以往復式壓縮機為主。經過多年設計改進和技術進步,往復式冰箱壓縮機效率大大提高。同時在與環境保護密切相關的制冷劑替代技術上也取得了可喜的進步。進一步提高往復式冰箱壓縮機的效率、降低系統噪聲是它的主要發展方向。

    ( 1 ) 線性(直線)壓縮機 線性壓縮機是往復式壓縮機的一種型式,由于電動機的直線運動可以直接帶動活塞的往復運動,從而避免了曲柄連桿機構的復雜性和由此帶來的機械功耗。線性壓縮機關鍵技術是壓縮機油路系統的設計、電動機線性位移極限點的有效控制,以及相應的防撞技術。

    ( 2 ) 斜盤式壓縮機 斜盤式壓縮機也是往復式壓縮機的一種變型結構,主要用于車用空調系統。經過幾十年的發展,斜盤式壓縮機已經成為一種非常成熟的機型,在車用空調壓縮機市場占有 70% 以上的份額。但它的效率低于回轉式壓縮機,且體積較大。由于斜盤式汽車空調壓縮機的工藝成熟,加上技術的進一步改進,在可預見的將來,仍將保有一定的市場份額,但在一定的排量范圍內被逐漸替代是必然之路。

    3. 回轉式壓縮機

    (1) 滾動轉子壓縮機 目前滾動轉子壓縮機廣泛應用于家用空調器,在冰箱上也有一定應用。這種壓縮機不需要吸氣閥,使它適用于變速運行,從而可以通過變頻控制提高系統性能。為了確保大功率(電動機輸出功率 2.2kW ( 3P ))滾動轉子壓縮機的性能,國內于上世紀末開始研發雙轉子滾動轉子壓縮機,現已投放市場。


    在 2.2kW(3P) 以下的空調器中,暫時沒有可以替代滾動轉子壓縮機的較好機型。所以提高壓縮過程的效率、降低噪聲、電動機變速控制,以及采用 R410A 等新制冷工質后的相關技術問題等,是滾動轉子壓縮機的研究方向。

    (2) 滑片式壓縮機 滑片式壓縮機屬于回轉式壓縮機的一種,主要用來提供壓縮空氣,排氣量一般在 0.3 ~ 3 m 3 /min ,市場占有率較低。旋葉式壓縮機是滑片式壓縮機的一種改型結構,由于它的起動性能較好,壓縮過程力矩變化亦不大,目前主要用于微型轎車和一些排量較小的工具車的空調系統。高速下的動力特性是這種壓縮機的主要技術研究方向。

    (3) 渦旋壓縮機 渦旋式壓縮機在過去十年中得到了快速發展,構成了壓縮機技術發展的新亮點。目前渦旋壓縮機已在柜式空調領域占有絕對優勢。在車用空調領域,渦旋壓縮機的制冷系數已達 2.0 ,顯示出較強的競爭力。渦旋壓縮機的發展在于擴大其制冷量范圍,進一步提高效率,使用替代工質和降低制造成本等方面。

    (4) 螺桿壓縮機 螺桿式壓縮機具有尺寸小,重量輕,易維護等特點,是制冷壓縮機中發展較快的一種機型。一方面,螺桿型線、結構設計有了長足的進步。另一方面,螺桿轉子專用銑床特別是磨床的引進,提高了這對關鍵零件的加工精度與加工效率,使得螺桿壓縮機的性能得到了有效提高。目前,螺桿壓縮機主要應用于壓縮空氣和中型制冷熱空調系統。由于螺桿式壓縮機工作可靠性的不斷提高,使之在中等制冷量范圍內已逐漸替代往復式壓縮機,并占據了離心式壓縮機的部分市場。

    三、壓縮機的初步市場分析

    1. 氣體壓縮機

    常用的氣體壓縮機有離心式氣體壓縮機和往復式氣體壓縮機。多年來,我國壓縮機制造業攻克不少難關,取得重大突破。但我國離心壓縮機在高技術、高參數、高質量和特殊產品等方面還不能滿足國內需要, 50% 左右產品需要進口。國內中小型往復式壓縮機已經能夠基本滿足國內石化行業需求,但大型往復式壓縮機還不能滿足市場需要,特別是技術含量高和特殊要求的產品還滿足不了國內需求。預計“十一五”期間對大中型壓縮機的總量需求會比“九五”“十五”期間的需求增幅較大,尤其是超大型及特種工藝壓縮機更是如此。根據目前形勢預測,今后五年的壓縮機市場基本是穩中有升。

    2. 家用空調壓縮機

    目前,我國房間空調器的生產總量已經超過美國,居世界第一位。 2004 全年壓縮機的表觀消費量 ( 即銷量+進口量-出口量 ) 為 4 200 萬臺,而同期空調的產量高達 4 746 萬臺,兩者之間有近 550 萬臺的缺口。據估計, 2005 年全年將出現 600 萬臺的缺口空調壓縮機的供給局面較為緊張。但隨著空調壓縮機企業的擴容和制冷空調企業的加入,我國空調壓縮機產銷量將在 2006 年達到 7 000 萬臺,屆時國內空調壓縮機或將出現供大于求的局面。

    3. 汽車空調壓縮機

    目前汽車空調壓縮機雖然型式多樣,但仍以斜盤壓縮機產量z*多,回轉式產量z*少。回轉式壓縮機零件少、效率高,是汽車空調壓縮機一個重要的發展方向。回轉式汽車空調壓縮機主要有旋葉壓縮機和渦旋壓縮機。旋葉壓縮機主要以日本松下株式會社和日本精工精機株式會社為主,日本電裝公司和杰克賽爾公司也都生產旋轉葉片式壓縮機。渦旋壓縮機主要以日本三電公司,三菱重工公司和電裝公司為主要生產廠。國內也有企業開始涉足回轉式汽車空調壓縮機。

    四、 總結

    隨著我國經濟的發展,我國的壓縮機設計制造技術也有了長足發展,在某些方面的技術水平也已經達到國際先進水平。但在一些方面與國際先進水平還存在一定差距。預計我國“十一五”期間的壓縮機需求增幅較大,這對我們既是機遇也是挑戰,需要廣大壓縮機工作者共同努力,推動我國壓縮機技術的進步。

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