（本文主要陳述螺桿空氣壓縮機的發展歷史）

 

1

薄弱的工業基礎

壓縮機行業蹣跚起步

 

眾所周知，建國初期我國工業基礎極其薄弱。

 

為了滿足工業化中對燃料和鋼鐵的需求，迅速開發我國煤炭和礦山資源，國家急需大量的礦山開采設備，尤其是對空氣壓縮機等風動工具，這促成我國空氣壓縮機制造業的興起。

 

這一時期，國內壓縮機制造只停留在簡單仿制和修理階段，設備簡陋，無一家專業的壓縮機制造廠。國家新建和轉產成立了一批壓縮機制造廠，由此才形成了中國壓縮機制造業雛形。

 

 

2

從“0”到“1”

我國螺桿壓縮機的艱辛之路

 

1934年瑞典人發明了世界上第一臺不對稱齒形的螺桿壓縮機以來，國外螺桿壓縮機技術得到較快的發展。

 

但我國因基礎差，加上國外實行技術封鎖，以及制造工藝上要求較高，進入六十年代以后，雖然國內某些企業開始了探索，但由于轉子制造工藝沒有解決，我國螺桿壓縮機技術發展緩慢，直到1965年以后才得到一定發展。

 

而同期國外，特別是上世紀70年代制造螺桿壓縮機的公司數目成倍增長，幾乎所有原來生產往復活塞壓縮機的主要公司都逐漸開始生產螺桿壓縮機。

 

1965年，上海壓縮機廠、上海第三壓縮機廠和杭州透平機廠（后改名杭州汽輪機廠）等對螺桿壓縮機進行了摸索和研究。

 

上壓老照片

 

上海第三壓縮機廠按“反廓成形法”（即按照樣機轉子端面形狀制成刀片，以加工實際轉子相反的方向）仿制完成了排氣量為40m³/min，排氣壓力為2公斤/cm²的40/2型螺桿壓縮機在衢州化工廠投入使用，成為我國螺桿壓縮機生產最早的廠家。

 

1965年，北京第一通用機械廠和無錫壓縮機廠還分別試制完成了排氣量11.5m³/min，排氣壓力20公斤/cm²的丙烷壓縮機和D6.5-10/26～36型氫氣循環壓縮機。杭州透平機廠為大慶油田天燃氣集輸工程也生產了一臺排氣量40m³/min的螺桿空氣壓縮機。

 

另外，一機部決定按首都鋼鐵廠從日本引進的冶金設備研制配套的6000m³/h空分設備，試制排氣量38200m³/h的LG63型大型螺桿空氣壓縮機，由上海壓縮機廠承擔了試制任務。于1968年3月完成了LG63C×2—63D大型螺桿壓縮機的試制任務。

西安交大老照片

 

該廠和西安交通大學合作，在一些前期工作的基礎上，于當年十月完成了《加工螺桿壓縮機轉子成形銑刀設計資料》，這對我國螺桿壓縮機的發展發揮了作用。

 

并在翌年與中國科學院華東電子計算技術研究所合作，編制了LG63型壓縮機轉子成形銑刀的計算程序，完成了刀具的截形計算。又自行設計、制造了重達30噸的大型螺桿加工機床，解決了Ф600直徑轉子的加工難題等。

 

這一系列工作為大型螺桿壓縮機制造創造了條件。雖然有某些技術問題尚未得到解決，但卻為我國大型螺桿壓縮機的制造積累了經驗。

 

1966年通用機械研究所組織上海第三壓縮機廠、上海氣閥廠、無錫壓縮機廠、天津冷氣機廠和重慶通用機械廠等單位，對瑞典PR600、PR365LD型移動螺桿壓縮機及日本產KS2370型移動式空氣壓縮機進行了性能測試、分析，在此基礎上，1966年，轉子型線為對稱圓弧型線的10m³/min螺桿壓縮機誕生，主要性能達到了進口樣機的水平。并于1967年完成移動螺桿壓縮機的設計和試制。

 

1966年，無錫壓縮機廠和上海第三壓縮機廠先后仿制成功LC20—l0/7型螺桿壓縮機和LG20—20/7型螺桿壓縮機，性能接近國外樣機水平。同年，柳州第二空壓機廠也完成了LG20-10/7型螺桿壓縮機的試制。但由于對稱型線本身的缺陷，其功率消耗較往復活塞壓縮機的同類產品高30％。

 

為提高產品精度，各壓縮機企業相繼開展了銑刀精度提升和制造專用銑床的工作。柳州第二空壓機廠首先采田靠模加工銑刀獲得成功，無錫壓縮機廠又將靠模放在光學曲線磨床上，用五十倍放大圖成形磨削，并且用大型工具顯微鏡檢查磨削結果，使銑刀精度得到提高。

錫壓老廠址

 

與此同時，通用機械研究所、上海第三壓縮機廠、上海壓縮機廠和天津冷氣機廠組成聯合設計組，對無錫壓縮機廠設計制造的銑刀磨床再次加以改進，經過一系列的提高發展后，到上世紀七十年代已使銑刀精度達到最大誤差在±0.005毫米以內（出現在曲線接點處），刃磨工時也從過去的手工操作40～50分鐘，縮短到20～30分鐘。

 

七十年代以后，國外生產的螺桿壓縮機轉子型線已經迭代，使比功率大幅度下降。

 

為了趕上國際先進水平，1973年，根據一機部下達的“螺桿壓縮機降低比功率的試驗研究”課題，由通用機械研究所、無錫壓縮機廠聯合，針對直接影響壓縮機比功率的轉子型線壓出側存在“漏氣三角型”問題，進行了一系列試驗研究，這項成果在LG20—10/7型空氣壓縮機上應用獲得成功，是我國螺桿壓縮機發展史上的一次進步。

 

1974年，通用機械研究所和天津冷氣機廠聯合設計試制了LG20D一40/7、LG20D一9/16型螺桿壓縮機，并進行了最佳園周速度，特長導程和允許壓力試驗，給制訂螺桿壓縮機導程長徑比、氣量系列標準提供了實驗依據。

 

七十年代后期，無錫壓縮機廠先后設計試驗了立式筒體內安裝臥式精分離器濾芯，臥式筒體上方安裝立式精分離器濾芯，臥式筒體上方并列粗、精分離器濾芯等三種結構形式的油分離系統。油分離技術上的突破，使螺桿壓縮機的整體水平有所提高，耗油量由150～250mg/m³下降到30mg/m³左右。

曾經的“北一通”編寫出版的《機械工人切削手冊》

 

單螺桿的情況：單螺桿壓縮機主要是由螺桿、星輪葉片和機殼三部分組成，具有結構簡單，運轉可靠，振動小，噪聲低等特點。這種機器是法國人辛麥恩（Zimmern）1960年發明，上世紀七十年代開始正式投產。

 

七十年代中期，北京第一通用機械廠通過樣本和一些資料的介紹，開始單螺桿壓縮機的探索，終于在1976年11月試制成功我國首臺單螺桿空氣壓縮機OG一9/7型，其比功率為6.3kW/(m³/min)。之后，又試制了OG23—9/7型低噪聲全罩式噴油單螺桿壓縮機。這種機型在我國還僅是剛剛開始研究，在性能穩定特性等方面尚存在許多不足。

 

這一時期，我國螺桿壓縮機主要以仿制為主，在設計、制造水平上與國際先進水平相比尚存在較大的差距。

 

 

3

“改開”快車道

引進吸收，變化與變革

 

改開之后，壓縮機制造業進入轉型升級、進步和壯大時期。在規模、技術水平和所有制等方面發生了巨大變化與深刻的變革。產業升級、產品結構先后經歷了二次重大轉型。

 

第一次是始于上世紀80年代中至90年代中期完成的，以活塞壓縮機為主單一產品結構向多種機型的產品結構轉型升級，并由此造就了90年代以來往復活塞式、隔膜式、螺桿式壓縮機三分天下的局面。

 

第二次是始于90年代未至21世紀初，壓縮機從以中、小型為主的產品開始向以大型為主的產品結構的轉型升級，其后開創了新世紀壓縮機市場的空前繁榮期。

 

80年代中期開始，壓縮機制造業以引進技術為突破口，通過消化吸收，極大地推動了全行業的技術進步，有力地促進了產品的升級換代。

 

我國第一代和第二代螺桿壓縮機，其型線分屬對稱圓弧型和單邊不對稱型，功率消耗較大，螺桿壓縮機優點得不到充分發揮。而與此同時，國外的型線不斷迭代，使螺桿壓縮機在某些方面接近往復活塞壓縮機的水平。

 

80年代初，無錫壓縮機廠根據國外資料，總結了國內螺桿壓縮機的發展經驗，認真分析了螺桿壓縮機的多種型線，決定從5:6齒比的“星型”線入手（原螺桿壓縮機齒比為4:6），通過變轉速試驗來選定其最佳轉速。

 

1982年測試改型的LGⅢ20—10/7型螺桿壓縮機，比功率達6.06kW/（m³/min），和LGⅡ20型壓縮機相比，比功率約下降5.3％，使我國螺桿壓縮機的研究又進了一步。

 

上海壓縮機廠也在1982年試制成功LG63C-430/3.8型二氧化碳螺桿壓縮機，該機采用噴水內冷、汽輪機驅動等新技術，通過空氣部分負荷和噴水冷卻，進行性能模擬試驗，試車功率達800千瓦，為大型螺桿壓縮機性能試驗研究工作打下了基礎。

 

1983年，通用機械設計技術成套公司和天津冷氣機廠合作研制成功LGl6-5/3.5型螺桿負壓壓縮機，在中原油田投入使用。

 

這期間，無錫壓縮機廠、上海壓縮機廠、柳州第二空壓機廠等單位也研制成功一大批產品，使螺桿壓縮機的應用領域逐年得到擴大。

 

在往復活塞機方面，在引進國外先進技術、消化吸收的基礎上，通過自主創新，攻克了不少難關，取得了重大突破，實現了煉油加氫、合成氨、煤化工裝置中大中型往復式壓縮機國產化，也不斷發展了自有技術，使我國往復活塞式壓縮機技術處于國際先進水平。

 

民營企業自80年代異軍突起。企業苛求每一個零件成本的降低，追求外觀、裝潢及外形分別符合不同歐美澳客戶的喜好，扣緊產品運行壽命周期，使我國江、浙地區成為全球最大的微型往復壓縮機制造基地。

 

80年代未，憑借市場容量，勞動力成本和產業基礎優勢，我國成為承接國際壓縮機產業轉移的首選。正是這次大轉移，國外許多知名的壓縮機制造商紛紛來我國落戶，有力地促進了我國壓縮機制造業的轉型升級。

 

??1983年無錫壓縮機廠簽約引進了瑞典阿特拉斯公司螺桿壓縮機制造技術。

??1983年，北京第一通用機械廠則引進了芝加哥風動工具（CP）公司的單螺桿壓縮機的設計制造技術。

??1987年，英格索蘭在中國設立全資子公司。是第一家進駐中國大陸地區的國外一線壓縮機品牌，同時也是首個將螺桿壓縮機技術引進中國的外資企業。

??阿特拉斯•科普柯公司1984年開始在中國設立辦事處，之后，在中國相繼成立了七個合資企業。1995年在無錫高新技術開發區成立了無錫阿特拉斯•科普柯公司。

??壽力公司的亞洲總部于1994年成立美國壽力亞洲公司，位于蛇口，由中國南山開發(集團)股份有限公司和美國壽力公司合資組建。

 

在技術引進的同時，壓縮機制造廠也開始了引進先進機械加工設備，以便從根本上改變壓縮機工業制造水平低、工藝水平落后的狀態，如上海壓縮機廠的螺桿轉子加工銑床。

 

同樣源于市場的推動，催發行業第二次產品轉型升級，即從中小型向大型和高端產品升級。

 

 

4

進入新世紀

蓬勃發展、高歌猛進

 

進入2000年以后，國企改制重組，企業退市進園、加大技改投入，企業的自主創新能力不斷提高，壓縮機制造業得到快速發展，涌現一批進入世界壓縮機制造業先進行列的企業。

 

如上海大隆機器廠有限公司研制的2700KW大功率大氣量螺桿壓縮機2009年通過了上海市經濟和信息化委員會鑒定驗收。ф816mm大型轉子螺桿壓縮機 ,是國際上目前最大轉子直徑的螺桿壓縮機，目前也只有德國曼、日本神戶制鋼公司等少數公司有此生產能力和技術。

 

新世紀前10年行業主要經濟指標基本都是以兩位數增長速度發展，后5年保持適中增長水平，特別在“十一五”期間，壓縮機行業平均增長18.6％，螺桿壓縮機更是平均增長47.1％。

 

大型、高附加值的工藝壓縮機、螺桿壓縮機生產量不斷提高。國產工藝螺桿壓縮機在煉油、石化裝置上得到廣泛使用。如：常減壓裝置常頂氣、減頂氣壓縮機；煉油、化工裝置火炬氣壓縮機；制氫裝置原料氣壓縮機；PSA原料氣、尾氣壓縮機；苯乙烯壓縮機；丁二烯抽提壓縮機；氯乙烯壓縮機等。螺桿式膨脹機能量回收機組已在蒸汽余熱、余壓回收；天然氣余壓回收；熱水ORC循環工程中推廣應用。

 

2002年之前，國內螺桿壓縮機制造行業由于設備陳舊，機器性能差，沒有形成規模化生產，螺桿壓縮機市場幾乎被國外企業壟斷。

 

國內螺桿壓縮機制造企業通過引進國外先進技術，吸收消化再創新，涌現出一批能與國外廠商同臺競爭的企業，逐步形成了多個產業集群，如：上海、江蘇、浙江、廣東等，螺桿壓縮機制造業和市場需求同步進入快速發展階段。

 

在我國國民經濟快速穩步發展的大環境下，國內螺桿壓縮機行業生產制造技術愈加成熟，經過多年的發展，行業逐步實現由進口機頭組裝為主向自主設計制造為主的發展歷程。

 

經過多年的技術攻關和制造經驗積累，通過螺桿型線的不斷改進和購買先進的螺桿轉子專用加工機床，我國螺桿主機核心技術水平得到明顯提高，在螺桿主機轉子型線、結構設計方面都有了長足進步，主機設計、制造已全面實現國產化。

 

尤其是隨著生產設備精密化、數控化發展，信息化技術和模擬仿真技術的推廣和應用，螺桿主機制造業的加工手段(如螺桿轉子專用銑床，特別是磨床的應用)的提高，使主機性能都得到有效保證。形成了一批螺桿主機的制造企業，尤其是空氣動力用螺桿壓縮機主機制造取得了長足的進步，產品技術也基本達到同外同類產品的水平，部分機型能效高于國外產品。

 

目前，國內具備螺桿轉子的自主設計、制造能力的主要有：無錫壓縮機股份有限公司、上海大隆機器廠有限公司、浙江開山壓縮機股份有限公司、上海漢鐘精機股份有限公司、寧波鮑斯能源裝備股份有限公司、鑫磊壓縮機股份有限公司、江蘇通潤機械有限公司、廈門東亞機械工業股份有限公司等十多家企業。有力的推動了國內螺桿壓縮機國產化進程。到2015年國內螺桿壓縮機占據了70%的以上市場份額。

 

隨著國內螺桿壓縮機制造技術的日益成熟，國內企業通過自主創新，采用永磁變頻和2級壓縮技術，使螺桿壓縮機的耗能大幅降低，許多產品達到和超過國家一級能效標準。

 

在技術方面，經過多年的技術發展，國內螺桿壓縮機在研發設計水平、加工工藝水平等方面也日趨成熟，特別是高精度的數控轉子加工銑床（磨床）等先進生產設備的應用，使多種型線的加工變得更為容易實現，主機轉子型線開發成果得到不斷推廣，并在應用中取得良好的市場反應。

 

行業制造水平的提高，也使產品能夠達到較高精度并被市場認同，特別在中低端市場具有明顯優勢，并逐步在高端領域與國際品牌競爭。

 

隨著行業技術的穩步發展，國內自主生產能力的逐步提高，其產能的提升已超過市場需求的提升。

 

目前，國內螺桿壓縮機制造行業已形成外購主機（螺桿機頭）組裝型企業和自主生產整機型企業并存的局面。到2018年，國內螺桿壓縮機的產能已超過45萬臺。