未來幾年風機行業(yè)及關鍵技術的發(fā)展趨勢

從“十三五”時期經(jīng)濟環(huán)境和政策趨勢分析，“十三五”風機行業(yè)的發(fā)展應該從風機節(jié)能方面考慮，盯緊國家節(jié)能減排項目，實施風機產(chǎn)品的不斷創(chuàng)新，滿足國家節(jié)能降耗的需求，為用戶提供高效、可靠的各類風機，才能使風機行業(yè)各企業(yè)取得更好的經(jīng)濟效益。
1.節(jié)能減排技術升級與改造
通用機械產(chǎn)品中的通風機、鼓風機、壓縮機是量大面廣的耗能產(chǎn)品，大力發(fā)展高效節(jié)能通用機械產(chǎn)品，不斷提高產(chǎn)品技術水平，對我國節(jié)能降耗，提高能源利用率，為國民經(jīng)濟各部門實現(xiàn)節(jié)能減排目標都具有非常重要的現(xiàn)實和長遠意義。
（1）根據(jù)國家《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014~2020年）》的通知，煤電行業(yè)要加快燃煤發(fā)電升級與改造，努力實現(xiàn)供電煤耗、污染排放、煤炭占能源消費比重“三降低”和安全運行質(zhì)量、技術裝備水平、電煤占煤炭消費比重“三提高”。因此30萬千瓦亞臨界機組、60萬千瓦亞臨界機組、百萬千瓦超超臨界機組、燃煤電站煙氣脫硫脫硝的技術與裝備是未來煤電發(fā)展重點。研發(fā)鍋爐用送風機、引風機、一次風機、增壓風機和煙氣再循環(huán)風機等的技術升級改造，是提高煤電機組風機可靠性和降低能耗的必經(jīng)之路。我國特色大型電站對風機的要求，風機性能參數(shù)能滿足300~1200MW及以上火電發(fā)電機組需求（250~900m3/s，5.0~12kPa）；壓力系數(shù)更高；配有多種適應變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)（特別是變頻調(diào)節(jié)）的可調(diào)節(jié)自身性能的風機；適應小汽輪機驅(qū)動的動、靜調(diào)風機機組；風機最高效率不低于89%，可靠運行范圍更寬，性能調(diào)節(jié)更廣，低負荷效率更高，噪聲更低的風機產(chǎn)品。
（2）開拓余熱、余壓能量回收市場。針對水泥、玻璃、鋼鐵、石化等行業(yè)的工業(yè)用汽和余熱發(fā)電研制能量回收新產(chǎn)品。利用透平膨脹能量回收系統(tǒng)、螺桿膨脹能量回收系統(tǒng)、液力透平能量回收系統(tǒng)對過程余熱、余壓回收與余能綜合利用技術與裝備。在冶金工業(yè)過程的燒結(jié)余熱、高爐煤氣余熱余壓回收與熱能的綜合利用中，高爐、轉(zhuǎn)爐、焦爐等煤氣發(fā)電以及利用蒸汽輪機發(fā)電技術與裝備，如大型高爐用離心鼓風機。石油、石化、煤炭等行業(yè)生產(chǎn)中排放的廢氣回收再利用的高性能大型壓縮機成套技術與設備。
（3）石油、石化、煤炭等行業(yè)生產(chǎn)中排放的工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)污水、醫(yī)療污水以及城市生活污水處理需要大量使用各類新型風機研發(fā)或風機技術改造。如近年來發(fā)展起來的磁懸浮鼓風機的應用。
（4）煤層氣、頁巖氣的回收利用技術與成套機組的開發(fā)。
（5）鋼鐵燒結(jié)機煙氣脫硫、脫硝技術與裝備。
（6）石油伴生氣增壓回收技術與裝備。
（7）MVR市場中蒸汽壓縮機/鼓風機的廣泛應用。MVR工藝主要用在蒸發(fā)濃縮、蒸發(fā)結(jié)晶和低溫蒸發(fā)工藝當中，其應用領域包括環(huán)保行業(yè)中的工業(yè)廢水、垃圾滲濾液；化工行業(yè)中的化工產(chǎn)品生產(chǎn)、氯堿、部分蒸汽能源回收、海水淡化、有機添加劑的濃縮和結(jié)晶、香料提純；食品、制藥行業(yè)的蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶等。
2.以實現(xiàn)國家重大技術裝備國產(chǎn)化為目標，堅持發(fā)展高端裝備
在自主研發(fā)方面，重點開發(fā)世界級新產(chǎn)品并形成系列，開展重大技術攻關。通過自主研發(fā)、技術合作與并購整合，使風機行業(yè)主導產(chǎn)品的設計、制造、服務和成套能力達到國際先進水平。
可滿足150萬噸/年大型乙烯三機、110萬噸/年PTA、2000萬噸級煉油、天然氣管網(wǎng)加壓、輸送用20MW及以上的大型天然氣長輸管線（長輸管線3萬kW燃氣輪機驅(qū)動的壓縮機組、2萬kW以上電機驅(qū)動的壓縮機組）、2×180萬噸/年甲醇、10~15萬m3/h等級空分設備(軸流 離心空壓機、高壓氧氣壓縮機、膨脹機等、7~8萬m3/h空分多軸空壓機、多軸增壓機等)；大型液化天然氣LNG（550萬噸/年LNG裝置用MR1混合冷劑離心壓縮機、MR2混合冷劑離心壓縮機、設計壓力10~14MPa高壓板翅式換熱器)、浮式液化天然氣（FLNG）等裝置的需要。
3.重點發(fā)展能源領域重要產(chǎn)品
天然氣發(fā)電機或天然氣鍋爐增壓；油田石油催化裂解；輕烴氣回收及煉化中氣體分餾裝置中的各類壓縮機；加氫精制，潤滑油脫臘，丙烷脫瀝青的各類壓縮機；化工流程中的增壓、輸送、回收的各類壓縮機；煤層氣(瓦斯氣)的回收的各類壓縮機；頁巖氣的開采與利用等所需的各類壓縮機。研制合成橡膠中的三元乙丙、丁基橡膠/溴化丁基橡膠、ABS橡膠等工藝所需的壓縮機。EO/EG（環(huán)氧乙烷/乙二醇）、丙烯酸及VAM（氯乙烯）用壓縮機。
高溫氣冷堆核電主氦風機和氦氣壓縮機關鍵技術開發(fā)。包括高效基本級；機殼結(jié)構(gòu)靜動力強度分析及抗地震優(yōu)化技術，壓縮機通流部分設計技術；熱停堆技術研究；密封性研究。
滿足第三代核電技術的關鍵核級、非核級風機及核電暖通空調(diào)系統(tǒng)的自主研發(fā)。
海洋工程用氣體分離設備技術研究（海洋環(huán)境下的低溫空氣分離設備、常溫氣體分離設備研發(fā)）。
4.突破大型透平壓縮機關鍵技術攻關
（1）大型壓縮機組(1000kW以上)減振降噪關鍵技術研究。
（2）空分設備核心技術和產(chǎn)品的研究：空分設備節(jié)能降耗技術研究、能效評估技術研究、工程成套設計技術研究、精準性設計、建立仿真模型、精細化設計技術研究與標準化、空分設備及系統(tǒng)安全性設計研究。
（3）風洞系統(tǒng)及核心部件壓縮機系統(tǒng)關鍵技術研究。在0.3m低溫跨聲速風洞壓縮機研制成功的基礎上結(jié)合低溫跨聲速風洞進行深入模型級試驗研究、樣機各種工況的綜合性能試驗研究。建設大型力矩秤、高精度轉(zhuǎn)子高速動平衡試驗臺、真空超速試驗臺等用于轉(zhuǎn)子動力學研究、風洞系統(tǒng)、低溫及風機結(jié)構(gòu)研究、低溫材料應用研究、壓縮機氣動性能研究和大型軸流壓縮機制造技術研究，用以保證研制的大型風洞壓縮機滿足各種工況的運行需要。
（4）離心壓縮機技術發(fā)展難點包括：高壓比超臨界二氧化碳或硫化氫之類工質(zhì)的壓縮機；寬高效區(qū)離心壓縮機系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化運行技術研究；高密度氣體離心壓縮機的研究；融合軸流和離心壓縮機技術；為應用于每個領域的離心壓縮機配置一個合適的擴壓器。
一體機將是未來我國透平壓縮機企業(yè)努力的重點方向。一體機采用了高速電機和磁力軸承，用于管線輸送和海底等特殊場合。國際上著名壓縮機生產(chǎn)企業(yè)如GE、曼透平、西門子、德萊賽蘭公司都先后推出了一體機。一體機機型結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，高可靠性，維護簡單，零泄漏，低噪聲。如GE的ICL一體機功率達到15MW，壓力高達103bar，流量30000m3/h。曼透平HOFIM型一體機最高流量達230000m3/h，最高壓力達300bar。
（5）隨著石化、空分等裝置的大型化以及重型燃氣輪機技術開發(fā)與應用，軸流壓縮機朝著大型、高效、高負荷的方向發(fā)展。對內(nèi)流機理的研究不斷深入，基于非定常流動理論的設計方法越來越多的應用。為了使機組小型化，單級壓比不斷提高，航空工業(yè)中使用的跨音速、超音速葉柵設計技術正應用在固定式軸流壓縮機中。此外，為了拓寬壓縮機穩(wěn)定工作范圍，進行旋轉(zhuǎn)失速、喘振機理的研究，使用機匣處理技術來擴大軸流壓縮機穩(wěn)定工作裕度。
（6）高端壓縮機高效可靠及智能化控制研究。高端壓縮機能源消耗在中國流程工業(yè)能源總消耗的比重非常高，高端壓縮機的高效、可靠運行對于節(jié)能減排、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展意義重大。
綠色化、智能化、信息化是高端壓縮機發(fā)展方向。研究重點包括：高端壓縮機自動故障預測與健康管理；高端壓縮機效率監(jiān)測；高端壓縮機故障自愈化調(diào)控技術；高端壓縮機與過程匹配適應智能調(diào)控技術；智能高端壓縮機技術；高端壓縮機在役再制造關鍵技術。
高端壓縮機綠色化、智能化發(fā)展需要創(chuàng)新設計，首先面臨的設計規(guī)范方面的挑戰(zhàn)；再者，對于創(chuàng)新設計高端壓縮機產(chǎn)品，用戶的選型應用也面臨著挑戰(zhàn)。
5.基礎理論學科的發(fā)展重點
流體機械內(nèi)部損失機理和非穩(wěn)態(tài)流動的數(shù)值、理論及試驗研究；壓縮系統(tǒng)動力學特性及穩(wěn)定性、檢測與診斷的分析研究；流體機械的噪聲及氣動聲學的模擬分析；用大渦模擬方法來預測、分析和解決風機噪聲；壓縮機反設計方法；壓縮機風機旋轉(zhuǎn)失速和喘振的控制方法；壓縮機試驗方面，未來將深入研發(fā)提高整機的效率，大量采用探針測量壓縮機內(nèi)部流場，分析壓縮機內(nèi)部葉輪的匹配性能，定子與轉(zhuǎn)子的匹配性能，達到提高整機的最高效率。來進一步對壓縮機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。未來壓縮機一體機的發(fā)展成為主流，所有壓縮機的測量技術也相應要求提高，如要增加對電能參數(shù)的測量。
6.智能制造、新工藝技術的發(fā)展方向
未來風機的制造將迎來智能制造時代，數(shù)字化、電子自動化、信息化、機器人是智能制造的基本元素，這些技術的應用必將促進風機制造水平的提升，穩(wěn)定可靠地提高產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率，并能大大降低操作工人的勞動強度。
隨著新一代信息技術、智能制造、新材料、新工藝等技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的數(shù)控加工將獲得突破性的發(fā)展。高效、高精、智能，制造方法的多樣性將是葉輪、葉片這些流體機械心臟部件的未來加工的常態(tài)。針對復雜葉輪葉片的數(shù)控電加工技術、葉輪自動焊接技術以及基于增材制造的3D打印技術將得到更廣泛的應用。為了適應這種科技變革，隨之對應的材料研究會成為將來制約制造加工效率和技術關鍵所在，對其研究刻不容緩。
7.通風機發(fā)展方向是由中低端向高端發(fā)展
一要加強通風機的系統(tǒng)優(yōu)化設計，進一步提升整體性能（達到或超過國家一級能效標準），在保證可靠性的前提下降低成本。二要在耐高溫、防粘附、防腐、耐磨、降噪、新材料應用等方面突出產(chǎn)品特色。三要加強對用戶系統(tǒng)的運行分析，提高風機設計選型的準確性，提升用戶系統(tǒng)運行能效。在運行中的調(diào)節(jié)節(jié)能方面，除了采用較先進的動葉可調(diào)、雙速電動機、液力耦合器及交流電動機的各種方法調(diào)速外，對大型通風機又出現(xiàn)了調(diào)速節(jié)能的新裝置——多級液力變速傳動裝置。
8.鼓風機重點發(fā)展單級高速鼓風機全系列產(chǎn)品
單級高速鼓風機向高、中、低各種壓比的全系列產(chǎn)品目標發(fā)展。以高效、可靠、無油、寬覆蓋為目標，以系列化、模塊化、標準化為抓手，提高產(chǎn)品綜合性能。未來將會大力開展節(jié)能型鼓風機的研制工作。通過改進葉輪型線、通流部件、進口導葉調(diào)節(jié)來提高產(chǎn)品效率。并且在鼓風機主軸的另一端設有尾氣透平，回收尾氣排放時的膨脹功，也是一種節(jié)能趨勢。
9.實現(xiàn)中央空調(diào)風機傳統(tǒng)產(chǎn)品的升級換代
要求風機能效更高、體積更小、質(zhì)量更輕、噪聲更低、外觀更美。很多空調(diào)廠家將靜音風機設為一項重要研發(fā)課題，從電機和風機整體提高機組效率。
10.羅茨鼓風機
國內(nèi)外羅茨風機技術的主要發(fā)展方向：一是利用先進的設計制造技術優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及性能，特別是葉輪結(jié)構(gòu)和葉型的優(yōu)化，以提高鼓風機效率，同時提升產(chǎn)品可靠性；二是羅茨鼓風機的高速小型化、集成化、配套件的優(yōu)化、監(jiān)控智能化等，并輔以先進的隔聲、降噪設計，開發(fā)出運行維護周期長的節(jié)能輕便型羅茨機組，使鼓風機操作維護更簡便、快捷；三是羅茨風機應用技術的發(fā)展，如以各種工業(yè)氣體增壓輸送為主的特型羅茨技術以及MVR用羅茨式壓縮機的發(fā)展。

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