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国内外无油螺杆压缩机现状趋势简议


一、市场综述

目前,欧美发达国家干式无油机占比达35%左右,国内干式无油压缩机的占比偏低,不足5%,但是随着国内产业升级和一些厂家不断的创新研究,未来国内的干式螺杆压缩机包括无油式压缩机将会成为市场主流产品之一。

随着国家政策要求及产业升级,很多行业对压缩空气的洁净度要求越来越高,这给当下无油机市场的增长带来了机遇。目前,部分外资品牌其无油式压缩机的市场销售份额以及台数每年都在呈递增状态,但随着国产无油机企业加大研发投入和技术创新,产品性能逐步稳定,他们也开始抢占无油市场。

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上图主要体现了4种无油式压缩机对应的12种应用场景。最常见的无油式压缩机就是干式螺杆压缩机和离心式压缩机,但是这几年,随着国内一些企业的投入,水润滑压缩机的市场份额也在不断增大,偏小一点的机型出现了涡旋式压缩机。

二、国内无油压缩机市场规模

下表里的统计数据可能和大家了解到的数据略微有些差异,但是它相对真实的反应出了市场实际状况。

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2022年,国内干式螺杆压缩机的销售台数不到5000台,大概在4500台左右,销售额大约为15亿,没有超过20亿,其中阿特拉斯英格索兰两家市场份额占比超过70%,占据绝对优势。国产干式压缩机占比不超5%;水润滑压缩机有2000台套,销售额不到2个亿。因为水润滑压缩机的单台金额偏低,所以台数不少但是整体销售额并不是很高;离心式压缩机的台数没有超过4000台,单台金额比较高,所以整体销售额在60亿左右;由于涡旋式压缩机是一个小型化的压缩机,所以台数比较高,超万台但不到2万台,单台金额偏低,整体销售额可能在5个亿左右。

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三、抑制干式螺杆机市场的因素

目前以开山等为代表的大型离心式压缩机的快速崛起,在一定程度上或多或少抑制了干式螺杆压缩机的发展。另外,和水润滑压缩机相比,干式螺杆压缩机的制造成本偏高。众多因素叠加,造成干式螺杆压缩机的发展较为缓慢。

国内从事干式螺杆压缩机的企业面临的困难也较多,比如发展时间偏短、业绩少、客户群体少,同时很多客户或者合作伙伴对国内干式螺杆压缩机的产品稳定性持观望态度,这几种因素综合起来,就造成了国内的干式螺杆压缩难以与外资品牌匹敌。

而与它同台竞技的产品最常见的就是喷油式螺杆压缩机。但实际上,喷油式螺杆压缩机很难做到class0,很多客户前期采购预算有限,国内的干式螺杆压缩机还没有做到普及,有很多客户可能会降低一些采购标准,会采用喷油机加上过滤器,借助三级过滤器、四级过滤器、活性炭过滤器的方式来除掉喷油式压缩机当中的含油,也会出现类似于净化装置或者叫化学反应的装置来除掉其中的一些润滑油,希望达到无油状态。

四、干式无油螺杆压缩机的性能优势

1.喷油压缩机+除油设备存在问题

·除油效果受温度影响很大;

·过滤器无法过滤气态润滑油;

·活性炭过滤器吸附饱和后基本无过滤功能;

·油分+过滤器=更高的压力损失。

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(1)过滤器的过滤精度理论上可以做到0.003ppm,经过过滤器以后可以达到class0的要求,但是实际运行中不会出现,因为过滤器的除油效果受温度影响很大。

我们平常说的过滤器的除油精度能做到0.003ppm,它是基于20℃作为一个考核点,而大多数压缩机的排气温度是要超过这个值的。我们平常说的风冷或者水冷压缩机的排气温度,最常见的是在40℃左右。拿40℃和20℃来比较,含油量有几十倍的差别,也就是说,当排气温度在40℃以上的时候,含油量就不可能达到0.003ppm了。

(2)活性炭过滤器有物理吸附过程,但是它在吸附过程中会达到饱和度。达到饱和度以后,就好比海绵吸水的道理一样,就没有吸附能力了,随着过滤器滤芯的老化,很难做到持续性的吸附过滤,所以干式无油螺杆还是有它的存在价值的,因为它可以长时间的保持相对无油状态。当然,这个无油状态不是100%或绝对无油状态,而是达到class0状态下的含油量要求。

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2.干式无油螺杆压缩机在低压领域的应用

近几年,经济快速发展,很多客户在选择压缩机时,已经开始注重压力的选择。在低压应用领域(3.5公斤以下),干螺杆压缩机拥有与喷油螺杆压缩机相当的绝热效率。喷油式螺杆压缩机在3.5公斤以下运行的时候,由于流速原因和油分桶过大,油分离芯有更高的压损,导致比功率和干式无油螺杆很接近,因为干式无油螺杆没有油分。

干式螺杆压缩机的排气温度更高,以3.5公斤为例,干式螺杆压缩机的排气温度在200℃左右,吸气温度20℃和40℃状态略微有差异,这么高的排气温度,就可以和压缩热结合进一步降低综合能耗。

3.干式螺杆和水润滑压缩机的比较

水润滑压缩机是近几年国内快速发展起来的一种无油式压缩机。无油式压缩机以前以日本企业为代表,一般做到20立方以下。目前国内很多企业已经突破这个界限,能做到30-40立方甚至更高水平。

但是从占比的角度分析,水润滑小机型占到水润滑压缩机销量的80%-90%以上,也就是说更大的机型,超过20立方的水润滑机型是有隐患或者存在一些不好解决的问题。所以,干式无油螺杆压缩机在大流量大机组方面,相比水润滑还是有明显的优势。比如,更容易获得压缩空气的低压力露点;大型机组拥有更高的稳定性;空气质量更为安全。因为水润滑机型做大以后,不锈钢材质的汽水分离筒就要做的更大,成本越高,星轮也要做的更大,刚性要求越高。另外,机型越大代表含水量越高,如果客户对露点有相对苛刻的要求,那么水润滑压缩机就会面临上述的种种尴尬。

目前,国内从事干螺杆压缩机的企业在不断增多,随着更多企业介入这个领域,相信干式螺杆压缩机的价格会进一步与水润滑压缩机的价格接近,目前在小型机组上已经表现出这种趋势了。

4.干式螺杆与传统离心式压缩机的比较

外企很早之前就有40、60立方这种小型离心式压缩机,而国产离心压缩机经历了一个快速的发展过程,现在有很多企业推出了80立方以下的离心式压缩机。干式螺杆压缩机一般在100立方以下,再大以后就不适合用干式螺杆压缩机了,适合用离心式压缩机。

在低压段(3bar),干螺杆在80立方以下和离心机比较,其实它们的绝热效率大体保持一致。由于干式螺杆压缩机有变容功能,也就是可以变频,而离心机在这方面还是有一些短板的。

所以现在很多稍微大一点的项目会采用离心机+螺杆机去变容。

5.干式螺杆压缩机的能效

随着国内节能型喷油式螺杆压缩机大行其道,很多客户和合作伙伴都开始关心压缩机的能效。客户在采购压缩机的过程当中已经开始关心输入比功率、气电比、能耗比这类数据。干式螺杆压缩机类似于离心式压缩机,它可以和压缩热进行结合,采用压缩热以后露点可以做到-40℃甚至更高。这样有效的结合起来以后,降低了后处理的能耗,也可以对干螺杆余热进行回收。

这样操作之下,在获得高质量气体的条件下,干式螺杆压缩机的整体能效表现和喷油式基本接近,特别是在3.5公斤以下的使用情况,其能效表现更为突出。

6.干式螺杆压缩机的保养

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干式螺杆压缩机的保养周期偏长,一般和油相关的保养间隔在8000小时以上,比如机油滤芯是8000小时;润滑油一般8000到2万小时,也就是两年左右才换一次,油的用量又特别小,60、80立方的机器,100多升润滑油就够了。这可能是一台132kW喷油式压缩机的换油量,换油周期又比较长;相比喷油螺杆维护成本更低。

7.国产干式螺杆压缩机的相对优势

提起干式螺杆压缩机,回避不了众所周知的几个外资品牌,他们在干式螺杆压缩机领域发展历史悠久,沉淀出了自己特有的技术。国产干式螺杆压缩机和进口干式螺杆压缩机相比,第一条优势一定是性价比。目前中国已经成为全球基础工业加工中心,供应链、原材料、人力、运营等一系列要素的成本比欧美发达国家的低而且稳定可靠。另外,国内干式螺杆压缩机会把配置做的足够高,通过高配置来提高产品的稳定性,提高客户的采购意愿。举例来说,国产螺杆压缩机的气路系统更多的会采用纯不锈钢材质,而一些进口品牌的气路系统包括气液分离器、室内消音器更多的会采用碳钢配置。

定制化是客户自始至终的诉求,国产压缩机在定制化方面更容易达成客户的一些要求。相比国产品牌,进口品牌在一些非标制作方面不如国产品牌。随着国内产业升级,客户对气体的要求越来越高,包括压力定制、工艺流程改进、惰性气体压缩等等,国产压缩机可能都会走在进口压缩机品牌前面。

这几年随着客户对能效的关注,变频机型的应用越来越多,变频器的价格进一步下行,这使客户选择变频机型的积极性大幅度提高。另外,一些特殊介质的压缩,比如氮气、氩气和一些惰性气体都适合使用干式螺杆压缩机。



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