鼓风机行业发展现状与市场综述<上>

　　【买空压机网】一、鼓风机技术概述

　　1.工作原理及分类

　　风机是对气体输送和气体压缩机械的习惯简称，即依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，按出口压力大小分为通风机、鼓风机和压缩机，各类风机的出口压力范围及应用场景如下表所示。

　　鼓风机是指在设计条件下风压在30kPa- 200kPa以内的风机，是工业生产中提供气体动力的重要工艺设备，在国民经济和日常生活中占有重要的地位。按照工作原理和结构进行分类，鼓风机可分为罗茨鼓风机和离心鼓风机两大类。鼓风机的具体分类如下图所示：

　　2.常见类型鼓风机介绍

　　A.罗茨鼓风机

　　罗茨鼓风机是一种容积回转式鼓风机。罗茨鼓风机的工作原理是通过一对互相啮合的等直径转子将进气口隔开，在同步齿轮的驱动下，以相同速度做反方向运动，将吸入的气体压缩并从吸气口推至排气口，当气体到达排气口的边缘，因排气侧高压气体的回流而提升压力，从而完成气体输送。

　　罗茨鼓风机的主要组成部分有转子、齿轮、轴承、密封和机壳。其中，转子是由叶轮和轴组成，叶轮分为两叶直齿叶型和三叶螺旋齿叶型；齿轮同步传递转矩，带动转子转动；轴承一般选用滚动轴承，具有检修方便、缩小尺寸的优点；轴承密封主要采用骨架式橡胶油封；机壳有整体式和水平剖分式，结构简单。

　　B.多级离心鼓风机

　　离心鼓风机工作原理为：当电机转动带动风机叶轮旋转时，叶轮中叶片之间的气体也跟着旋转，并在离心力的作用下甩出这些气体，气体流速增大，使气体在流动中把动能转换为静压能，然后随着流体的增压，使静压能又转换为动能，通过排气口排出气体，而在叶轮中间形成一定负压，使外界气体在大气压的作用下立即补入，在叶轮连续旋转作用下不断排出和补入气体，从而达到连续鼓风的目的。离心鼓风机根据叶轮数量分为多级离心鼓风机和单级离心鼓风机。多级低速离心鼓风机一般是指转子由2只或2只以上的叶轮串联在一根主轴上的离心式鼓风机。相比罗茨鼓风机，多级离心鼓风机由于具有噪声较低、运行较平稳、供气均匀等优点，20世纪80年代以来，在国外的污水处理厂中取代了罗茨鼓风机，但仍然存在体积大、质量重、流量调节性能差、效率不高、能耗大和维护不方便等缺陷。

　　C.单级齿轮增速鼓风机

　　单级齿轮增速鼓风机是进入20世纪90年代，随着“三元流动理论”在离心式压缩机和鼓风机设计上的应用而发展起来的产品。单级齿轮增速鼓风机在设计上采用了三元流动设计理论，使单级离心式鼓风机效率大幅提高，远优于多级离心鼓风机，在结构上采用了轴向进气导叶调节装置，使得在低负荷条件下运行也有较高的运行效率，这是多级鼓风机和罗茨鼓风机所没有的优点。采用组装式整体结构，电动机和鼓风机安装在共用底座上，润滑油系统紧凑安装在机组底座内，与相同流量和压力的多级离心鼓风机比较，节约消耗，重量大大减轻，占地面积大也大幅缩小。由于采用三元流动叶轮，比普通的二元流动叶轮直径要小，故转子转动惯量小，机组启动和停车时间短，无需高位油箱和蓄能器，鼓风机转速高。

　　D.空气悬浮鼓风机

　　空气悬浮鼓风机是离心式风机的一种，由离心叶轮与通流部件、空气悬浮轴承、高速永磁同步电机、控制系统组成，使用高速永磁同步电机直驱结构把离心叶轮及电机驱动一体化集成设计，实现转轴悬浮的功能。空气悬浮鼓风机采用动压式空气悬浮轴承，在主轴和轴承之间形成空气膜，空气膜产生向外的扩张力达到稳定的悬浮效果。

　　E.磁悬浮鼓风机

　　磁悬浮鼓风机的主要结构是鼓风机叶轮直接安装在电机轴延伸端上，而转子被悬浮于主动式磁性轴承控制器上，不需要增速箱及联轴器，实现由高速电动机直接驱动。磁悬浮鼓风机采用主动式磁悬浮轴承，在可控磁场吸引力的作用下实现转子的悬浮。通过位置传感器、功率放大器和控制器，实现对电机转轴实时检测、控制和故障诊断。控制器能主动有效抑制转轴的不平衡振动。

　　二、鼓风机行业发展概况

　　1.国内发展情况

　　据中国通用机械协会风机分会统计的会员企业上报数据显示，2017-2020年行业产值年均增长率保持在30%左右，离心鼓风机和罗茨鼓风机的产值年均复合增长率分别为39.05%、18.00%，产量年均复合增长率分别为41.20%、18.19%。离心鼓风机产值和产量的增速都大于罗茨鼓风机。2020年国内鼓风机产量达到90,170台，其中罗茨鼓风机产量79,855台，离心鼓风机产量10,315台，如下表所示：（单位：万元、台）

　　根据中国通用机械工业协会风机分会统计会员企业数据，截至2020年12月31日，协会会员单位中生产离心鼓风机的企业有33家；生产罗茨鼓风机的企业有29家。

　　国内鼓风机行业企业主要分布在山东、江苏、辽宁、陕西等地区，2020年，罗茨鼓风机的产值集中在华东地区，华东地区占据全国罗茨鼓风机产值86.59%的市场份额，离心鼓风机的产值主要分布在西北地区与华东地区，产值占比分别为32.69%和38.31%。

　　目前，鼓风机在下游市场主要集中在环保、化工、冶金、电力等领域，其中在环保领域占比最高，罗茨鼓风机占比达到42.18%，离心鼓风机占比达到31.99%。

　　（2）全球发展情况

　　在国外，罗茨鼓风机由于容量小、效率低、噪声大、供气不均匀等问题，基本上已经被淘汰。至20世纪90年代，国外学者创造性地将三元流理论在离心鼓风机上实现应用，部分生产厂商据此设计制造出了单级离心鼓风机产品。相较于罗茨鼓风机和多级低速离心鼓风机，单级离心鼓风机具有效率高、占地面积小、流量调节范围宽、自动化水平高等优点，现已在全球范围内得到广泛应用。

　　磁悬浮概念于19世纪中叶被提出，欧洲、美国和日本等国家在20世纪60代开始大力开展磁悬浮轴承的研究工作。自20世纪90年代中期，国外开始研究高速磁悬浮电机，相继出现了永磁同步型磁悬浮电机、开关磁阻型磁悬浮电机、感应型磁悬浮电机等各种类型，主要应用于离心压缩机。进入21世纪，随着制造工艺技术的进步、控制理论与智能信息技术的发展，磁悬浮轴承技术趋于成熟，产品的性能也得到了优化和提高。国外生产磁悬浮轴承技术相关产品的公司已有几十家，如瑞典斯凯孚（SKF）、美国沃喀莎（Waukesha）、瑞士伊贝格（IBAG）、瑞士苏尔寿（SULZER）、德国路斯特（LTIMOTION）、德国赛特勒斯（ZEITLOS）、 日本精工株式会社（NSK）等公司均有磁悬浮轴承产品在不同领域得到应用。

　　瑞士苏尔寿（SULZER）的ABSHST 高速磁悬浮鼓风机从1996 年进入市场，发展到现在已有超过3,000台设备在世界各地运行。瑞典阿特拉斯·科普柯（AtlasCopco）的ZBVSD+离心式磁悬浮鼓风机功率可达250kW，已经成功应用于食品生产和火力发电烟气脱硫。国内虽然起步较晚，发展至今也取得了一些达到国际先进水平的研究成果，并涌现出了一批具有市场地位的磁悬浮轴承制造企业。

　　空气悬浮鼓风机从90年代末期开始在韩国萌芽，随着美国航空民用化的开始，航空上的空气叶轮就被引进到空气悬浮鼓风机上来。韩国研究院一批专门研究空气悬浮技术的专家团队，参与了纽若斯空气悬浮鼓风机的技术研发，对风机的变频稳定性、整机散热性以及工况点效率都进行了提升，将空气悬浮鼓风机带到了新的高度。随着磁悬浮鼓风机的加入以及中国国内大量空气悬浮鼓风机的涌入，国内出现磁谷科技、海拓滨、亿昇、鑫磊、金士顿、章鼓风机等品牌。

　　总体来说，罗茨鼓风机因为结构简单，技术门槛低，早些年广泛应用于诸多需要供气的场合，但此类风机运行能耗高，导致运营成本较高；之后出现了离心叶轮技术，但在未能解决高速驱动的情况下，鼓风机厂商开始采用多级压缩的方式，来提高风机的效率，这类风机广泛地应用于中等以上规模的污水处理厂；随着高速齿轮箱技术的发展，出现了齿轮增速单级离心鼓风机，进一步提高了风机的效率，但齿轮箱造价高，结构复杂，维护成本高，导致这类风机应用并不普遍；此后出现了磁悬浮/空气悬浮离心式鼓风机，彻底解决了高速驱动、传动、摩擦损耗、流体效率优化等若干问题，实现了离心式鼓风机效率的最大化；得益于高效流体部件，高速永磁同步电机以及高频变频器，磁悬浮/空气悬浮离心式鼓风机调节范围广。

　　三、行业监管和行业政策

　　1.行业监管体制和行业主管部门

　　我国对鼓风机制造行业采取国家宏观调控和行业自律相结合的监管模式。国家工业和信息化部是行业行政主管部门，主要负责制定并组织实施行业规划、计划和产业政策，推进产业结构战略性调整和优化升级；起草相关法律法规草案，制定规章，拟订行业技术规范和标准并组织实施，指导行业质量管理工作；统计并发布相关信息；推动重大技术装备发展和自主创新等工作。

　　全国风机标准化技术委员会是行业标准化技术归口单位，主要负责全国透平式风机、通风机、鼓风机、压缩机和罗茨鼓风机等工业风机方面专业领域标准化工作。

　　中国通用机械工业协会风机分会是行业自律管理机构，在制定行业规划、经济技术政策和行业技术标准、经济立法等方面向政府部门提出建议，开展国内外市场调研，推动结构调整，协调企业之间生产经营、技术合作、信息共享及行业自律等工作。

　　目前，政府部门和行业协会对行业的管理仅限于宏观管理，各企业的生产经营完全基于市场化的方式进行，行业内已形成较为完善的市场化的竞争机制。

　　2.行业主要法律、法规及政策

　　在国家日益重视节能环保产业发展的背景下，高效节能型风机产品受到国家政策的支持和鼓励，磁悬浮离心式鼓风机产品及技术多次被国家相关部委列为高效节能产品和节能低碳技术。具体而言，目前主要的法律、法规及政策如上表所示。

　　节能减排作为“十四五”期间我国产业发展的重要战略目标，随着“碳达峰”、“碳中和”时间表的提出，各行业对于产业升级改造，淘汰落后产能，提高能源利用效率，实现经济的绿色可持续发展已提上议事日程。鼓风机作为工业通用设备，在各行业中被广泛应用，因此鼓风机的能耗效率对于该行业的节能减排目标具有重大意义。

　　新型鼓风机作为新一代节能高效的先进设备，在国家大力提倡节能减排，绿色发展的政策环境之下必然会有广泛的应用。一方面在新增的建设项目中，大量企业为了达到节能环保的目标将优先采用能耗低、效率高的设备，磁浮/空浮离心式鼓风机将在市场竞争中获得优势地位；另一方面，我国原有的传统风机市场在节能环保的政策压力之下面临着升级改造，存量设备改造市场为发行人的产品应用提供了广阔的市场空间。

　　<注：本文未完待续，更多精彩见下期——>