1,特点
近几十年来,对无油螺杆压缩机的研宄日趋活跃,很多国家及企业在原有的喷油螺杆压缩机机型的基础上,开始不断探索无油螺杆压缩机的道路。在用气品质要求高的领域,如纺织冶金食品化工医药石油和空分等各种需要纯净无油压缩空气的场所,无油螺杆压缩机能够提供优质的压缩气体满足各种需求,因此应用前景广阔。
无油螺杆空气压缩机的核心是出众的二级压缩主机。转子经过二十道工序的精加工,使转子线型达到无与伦比的精确度和持久性。内部装有高质量轴承和精密齿轮,来保证转子的同轴度,使转子配合精确,从而保持长久高教可靠地运行。
加大尺寸的抗磨损轴承能轻松承担所有负载,以保证主机正常地运行。同时,关键的密封环节,防气漏密封件用不锈钢材料制成,而防油漏的密封件则采用了经久耐用的迷宫式设计。这组密封件不但能避免润滑油中的杂质进入转子,而且能防止漏气,保证源源不断地产出情拮无油的压缩空气。为达到转速最优化及转子寿命最优化,无油螺杆压缩机的另一个优点是主机采用了精密齿轮,而且在驱动齿轮轴的输入端还装有改良的带唇边的密封件,以防止油渗漏到机组中去。
无油螺杆空气压缩机也有两点缺点:一是价格偏贵,二是转子际层运行一段时间后会脱落,转子暴露在空气中,晕受空气中杂质和温度变化的影响。最终,导致运行性能的降低,甚至对机器造成损坏,成本提高。
2市场分析
2007年是中国经济增长最快的年份,经济的陕速增长带动了石油化学钢铁电力等资源型企业的高速发展,2008-2010年中国石化钢铁纺织等行业自于产能过剩,国家进行调控和全球金融危机影响,发展减速(尤其是纺织),开工和在建项目大大减少,因此对无油螺杆空气压缩机的需求相应减少。
GB19153-2009《窖积式空气压缩机能效限定值及能效等级》标准,对空气压缩机的能效提出了更高的要求,提高了原来的能效限定值并作为3级能效指标,原来的节能评价值作为2级能效指标,在此基础上增加了最高能效等级1级能效。2011年自于全球能源紧张,导致能源原材料等价格持续上涨,再加上本土劳动力成本的上升,使得制造企业运营成本上升,利润空间萎缩。为了减弱利润下降幅度,制造企业未来会加速提高生产自动化水平,降低人力投入和延长设备使用寿命。在这种趋势下,具有自动化程度高节能环保和性价比高等优势的无油螺杆空气压缩机增长率攀升至顶点80%。
2012年,中国及全球宏观经济放缓,4万亿投资计划目前己近尾声,大型项目开工和在建速度也己大大下滑,中国无油螺杆空气压缩机产量达1500台,同比下滑16.7%。未来3年,中国宏观经济环境进一步回升,一些大的工程项目将陆续审批开工建设,煤制天然气领域页岩气开采回收利用领域梅洋工程等行业的陕速发展,将舍进一步拉动喷油螺杆空气压缩机的需求上升,其产量CAGR达8.7%,至2015年,中国喷油螺杆空气压缩机产量将达18万台(见图表20)。
3细分市场
在中国,无油螺杆空气压缩机需求最多的为干式螺杆空气压缩机,占88%,喷水螺杆空气压缩机及其他喷液螺杆空气压缩机仅占12%。目前在中国,干式螺杆空气压缩机的功率范围全部集中在100~600kW之间,而且以100~300kW的产品为主。这个功率范围的产品需求量占全部干式螺杆空气压缩机需求量的95%,这是因为对于600kW以下的空气压缩机来说,干式螺杆空气压缩机相对小型离心空气压缩机来说具有体积小气量调节更加灵括,操作更加简单等优势,因此用户更倾向于使用小型干式螺杆空气压缩机,特别是对于纺织电子生物制药等对排出气体品质要求较高,且用气量较低的行业,这种倾向性尤其突出。
对于钢铁石化造船等用气量较高的行业,500kW以上的干式螺杆空气压缩机和离心空气压缩机在使用动能上是完全可以代替的,而且500kW以上的离心空气压缩机相对干式螺杆空气压缩机来说具有用气量稳定排量时效率更高更加节能排气量范围大流量大时运行更加可靠长期运行费用更低等优点,用户更加倾向于使用离心空气压缩机。
4竞争格局
目前,在中国生产无油螺杆空气压缩机的有8家企业,其中生产干式螺杆空气压缩机的有AC.IR日互神钢伯格锡压等6家企业,生产水润滑无油螺杆空气压缩机的有
德蒙、复盛(单螺杆水润滑,机头为日本三井)锡压南京压缩机厂四家企业。
2012年,从无油螺杆空气压缩机国内销量来看,CR4为84%,说明此行业属于高度集中状态(CR4≤40%为低集中度,40%≤CF4≤60%为中集中度,60%≤CR4≤80%为较高集中度,CR4ⅪO%为高集中度),其中A市场份额最大,达船%,其次是
德蒙、神钢和复盛,分别为17% 15% 14%。
5未来趋势
无油螺杆
空气压缩机具有独特的优点,随着对其研宄的不断深化和设计技术的持续提高,无油螺杆空气压缩机的性能将进一步完善,其应用领域舍越来越广泛:如在一些医疗等领域(如齿科领域)目前多采用无油括塞式等机型,但将来也可能采用无油螺杆空气压缩机,此外,在化工,航天,航空等其它诸步“安全清洁”要求较高的行业,也将更广泛地应用无油螺杆空气压缩机。
另外,未来中国基础建设页岩气高铣(修筑,机车刹车)建筑梅洋工作平台(制氮)凿山矿山LNG(双螺杆天然气)煤化工等这些行业的节能改造和服务,新资源开发等,也将更广泛地应用无油螺杆空气压缩机,因此未来3年,中国无油螺杆空气压缩机产量将保持CAGR9 1%的增速发展,至2015年接近2000台(见图表21)。
中国干式螺杆空气压缩机目前存在两大技术难点:
(1)转子变形
干式螺杆空气压缩机的性能,很大程度上取决于转子啮合时的密封间隙。在转子间转子与机壳间存在多条泄漏通道,流体通过间隙的泄漏直接影响容积效率和总效率。在实际运转过程中,转子在热力边界条件的作用下发生热力弹性变形,这就使得实际运行间隙与设计间隙差别较大。间隙过大会造成泄漏增加,容积效率下降,间隙过小又容易发生烧伤咬死事故。虽然整个转子的温差不大,但是转子径向变形沿长度方向依然存在差别。这主要是因为整个转子外形复杂,齿槽均为螺旋彤,而非严格的轴对称结构。对阴阳转子沿接触线径向变形的分析发现,虽然沿轴向长度方向变形量存在差别,但两转子的总变形量基本不变,而且总变形量随温度呈线性变化趋势。干式压缩机排气温度往往较高,为了防止发生转子咬死甚至转子齿的严重损坏的情况,应考虑加大设计间隙或者采取适当的冷却措施。
(2)涂层失效
低劣的转子涂层运行一段时间后会脱落,转子暴露在空气中,承受空气中杂质和温度变化的影响。最终,导致运行性能的降低,甚至对机器造成损坏。喷际防腐际层的工艺是难点之一。如今采用较多的是二硫化钼,聚四氟乙烯,以及钼石磨涂层。所以很少厂家能够生产此类空气压缩机,目前国内仅有上梅斯可络空气压缩机有限公司,历时8年时间攻克无油螺杆空气压缩机的生产技术难题,作为民族企业,在世界无油螺杆空气压缩机市场中分得了一杯羹。
未来,中国干式螺杆空气压缩机技术研发将趋于阵噪和提高压缩机性能:
(1)阵噪
噪声作为螺杆压缩机一个比较明显的问题被多次提出,在无油螺杆压缩机中表现的尤为突出。因此,对于降低噪声的研宄将成为一个热点。伴随着其它机型的噪声研宄,噪声研究技术将会不断的发展进步,给无油螺杆噪声研宄提供充足的理论依据和经验指导。
(2)提高压缩杌性能
改进无油螺杆压缩机转子的型线是提高压缩机性能的关键。螺杆压缩机性能的不断提高及其市场份额的不断扩大,是与转子型线的发展密不可分的。优化型线的设计方法,将成为研宄热点。
6细分应用行业情况
目前,在中国,纤维钢铁石油化学汽车造船这5大行业是干式螺杆空气压缩机的主要应用行业。这5个行业的需求量可占干式螺杆空气压缩机总体需求量的70%。
食品制造及包装行业。采用喷油螺杆压缩机制备压缩气体时,生产过程经过多次高温氧化和冷凝乳化,压缩机中润滑油的性能己大幅度降低,且呈酸性,对后续设备不仅起不到润滑作用,反而会破坏正常润滑,所以,使用无油螺杆压缩机可以避免失效的润滑油对设备的负面影响。在制药生物工程中,压缩气体中含有细菌和噬菌体的污染是不容忽视的,无油螺杆压缩机提供的纯净压缩气体,可避免细菌和噬菌体在气体中滋生。
电镀行业。生产过程中存在镀层表面发花烧焦针孔裂纹等问题,人们采用搅拌来解决此类问题,搅拌需要压缩空气的支持。压缩空气质量对电镀光亮镍的沉积速度以及电镀效率影响很大。应用无油螺杆压缩机,可以有效的避免镀层表面发花烧焦针孔裂纹等问题的发生。因此,如今已经开始应用无油螺杆压缩机制备纯净的气体进行电镀。
汽车喷际行业。不纯的气体往往造成劣质的涂层。如果压缩空气中含有油,涂层表面出现一些分散或集中的小隆起,这些水泡一般在面薄下的某一际层中产生,水泡是自于际层下面有水汽或污物而产生的。此外,含油的压缩空气也有可能导致湿涂层表面出现点状分布的小坑洞,形成火山口状的矽坑,在坑底有时可见底材,惜称鱼眼。如今汽车喷涂行业已经开始应用无油螺杆压缩机,以制备用于喷涂的纯净气体,使得国产汽车的喷涂水平得到提高。
纺织行业。喷气织机需要干燥且无油的压缩空气。在生产过程中,精细喷嘴舍将压缩空气吹到线束上,形成涡流,从而喊予纱线形状弹力和弹性,无油螺杆压缩机提供的纯净压缩空气可以保证布匹成品的质量。
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