风机行业的总体发展方向(二)
三、努力实现科技发展新跨越
（一）风机行业的现状与差距
（1）现状
①主要产品及技术水平
1）水平剖分结构的离心式压缩机,接近同类产品的先进水平,少部分产品达到先进水平。
2）多轴等温离心式压缩机为国际80年代水平。
3）齿轮组装式离心压缩机为国际90年代水平。
4）单轴高速离心式鼓风机为国际90年代水平。
5）轴流式压缩机接近同类产品的先进水平,少部分产品达到先进水平。
6）一般用途的离心式鼓风机为国际80年代水平。
7）罗茨鼓风机接近同类产品的先进水平。
8）锅炉鼓引风机为国际80年代水平。
9）电站动叶可调轴流式通风机为国际80年代水平。
10）子午加速通风机为国际90年代水平。
11）斜流风机为国际90年代水平。
12）矿井轴流通风机为国际80年代水平。
②重大技术装备配套风机能力
1）可为年产52吨尿素装置配套二氧化碳离心式压缩机
2）可为年产30万吨合成氨装置配套合成气、空气和氨冷冻离心压缩机
3）可为年产30万吨乙烯装置配套裂解气、 乙烯和丙烯离心式压缩机
4）可为年产300万吨催化裂化装置配套富气离心压缩机
5）可为3万m3/h空分装置配套空气离心压缩机
6）可为1000 m3高炉配套离心式和轴流式压缩机
7）可为30~60万kW火电机组配套大型轴流或离心式通风机
8）可为100万m3/d污水处理装置配套曝气鼓风机
（2）差距
①大型技术装备配套能力需进一步提高
随着石油化工、冶金及电力装置规模的增大,风机容量也趋向大型化。如乙烯装置已达45~78万吨/年,合成氨装置已达68万吨/年,单元炼油催化裂化装置已达6000万吨/年,火力发电规模已达到60~130万千瓦。这些大容量风机都有待于风机行业各企业开发。
②产品水平有差距
风机行业引进的技术多数是七、八十年代的设计制造水平,虽然经过多年来不断地更新和发展,但某些方面仍然有差距。如现有的压缩机高效基本级系列不全、效率较低。
③制造水平的差距
目前,国外风机行业厂家制造离心式压缩机三元叶轮的工艺方法先进,如意大利新比隆公司采用开槽焊接技术,德国德马格公司采用钎焊接技术,而国内还未将这些技术应用于生产；在五座标铣制叶轮方面,国外先进厂家加工效率比国内高2~3倍；在叶轮焊接方面,国外采用数控自动焊,而国内还在沿用手工电弧焊的落后工艺方法。
④产品外观、涂装方面有差距
国外的小型通风机产品的外观质量相当于工艺品一样,压缩机的涂装质量既牢固又很漂亮；国内近几年曾有所提高,但仍有一定差距。
（二）发展目标
（1）产品发展目标
①压缩机
1）提高重大技术装备配套的能力和水平。在现有30万吨/年合成氨、52万吨/年尿素、30万吨/年乙烯、300万吨/年催化裂化装置、200万吨/年加氢裂化、2万m3/h空分及30~60万千瓦火电机组配套风机能力的基础上,为适应装置规模向大型化方向发展,进行提高风机容量和技术水平的研究,使其达到国外同类产品的先进水平。
2）对国内现有的石化、冶金行业各种装置用压缩机（包括进口和国产）进行扩容、增效的可行性分析,充分做好技术方案的论证,并对涉及到的技术难题进行攻关,做出详细的技术改造方案。
3）开发、完善组装式压缩机,形成完整的系列。
4）结合国内西部大开发西气东输的市场需求,研制长输管线离心压缩机。
5）轴流压缩机在引进技术的基础上,进行技术更新,满足高炉鼓风和催化裂化装置的需求。
6）开发轴流-离心复合式压缩机。
②鼓风机
1）更新现有的高速离心鼓风机系列,用半开式三元叶轮代替二元叶轮,提高整机效率；用焊接机壳代替铸造机壳,提高外观质量,使其达到或接近国际同类产品的先进水平。
2）改造原有大型烧结和转炉鼓风机,提高产品效率和技术水平,在结构上加以改进,简化制造工艺,降低成本。
3）在引进高速污水处理离心式鼓风机的基础上,不断更新完善；合作开发污水处理用低速多级离心鼓风机。
4）采取引进技术、合资、合作生产及自行开发相结合的原则发展罗茨鼓风机。
③通风机
通风机的技术发展方向是把节能放在重要的位置。因通风机是量大面广产品,又是耗能主要产品（约占国民经济用电总量的10%）,所以主攻方向是进一步发展节能风机产品,改造老产品,淘汰落后的通风机产品。
目前风机行业已开发出部分高效节能产品,如4-71、4-74产品,叶片为三元流动叶片,但由于技术转让费用及造价较高,制造厂及用户还不能接受。这有待于进一步降低成本,然后全面推广。
（2）技术发展目标
①气动及热力计算
1）三维粘性气体动力学分析软件开发及应用
2）半开式高效基本级系列开发
3）重介质、高马赫数模型级系列开发
4）高效率、小轮毂比压缩机模型级系列开发
5）高能头、大流量及中等流量三元叶轮系列开发
6）高效窄二元基本级开发
②转子系统稳定性及强度计算
1）挤压油膜阻尼器非线性稳定性设计软件
2）压缩机转子故障诊断系统开发应用
3）转子-轴承-密封系统非线性动力特性分析软件
4）滑动轴承特性计算及再设计应用软件开发
5）结构件分析计算软件消化与应用
③结构
1）离心式压缩机和鼓风机铸造叶轮研究与应用
2）中低压干气密封的研究与应用
3）离心式鼓风机焊接机壳系列开发
4）齿轮增速机焊接机壳开发
5）新型高速节能轴承开发
④辅机及元件
1）压缩机中间冷却器三维数值模拟软件开发
2）膜片式联轴器开发
⑤计算机应用
1）装置CAD开发应用
2）计算机编制工艺文件一体化
3）CIMS推广应用
4）现场总线仪表在压缩机控制中的应用
⑥工艺开发
1）各种数控加工软件的消化及应用
2）马氏体时效不锈钢叶轮材料及工艺研究
3）高压比轴承巴氏合金工艺研究
4）高强韧性抗硫叶轮材料及工艺研究
5）离心式压缩机和鼓风机叶轮自动焊研究
6）叶轮焊接材料及工艺的研究
7）叶轮开槽焊工艺研究及推广应用
（三）基本策略
①形成技术创新体系和有效运行机制
风机行业各企业可根据各自的具体情况,建立和完善企业的技术开发体系,形成市场、营销、生产与科研相互协调的运行机制,提高企业技术创新和市场快速反应能力。
②搞好产学研联合,提高产品的技术水平
风机行业各企业,相对来讲,较大专院校和科研院所的科研力量较弱,可借助有关的大专院校及科研院所的科研力量,对企业急需的科研课题和风机前沿课题组织攻关,解决风机设计和制造上的关键,提高企业产品的技术含量和水平。
③加速科研成果的转化应用
在加快科研开发的同时,要尽快把科研成果转化为生产力。企业的技术人员往往都有各自的生产任务,科研力量投入少；大专院校的科研力量强,生产能力弱。二者结合方能加速科研成果的转化应用。例如,沈阳鼓风机厂与西安交通大学、东北大学合作；浙江上风集团公司与上海交通大学合作；清华大学与北京西山风机厂合作,都取得了较为明显的效果。
④加大技术开发投入的力度
没有投入就不会有产出。各企业应通过各种渠道筹措资金,加大技术开发投入的力度,按照国内有关企业的经验,技术开发费用与销售收入之比不应低于1.5%,好能达到3%~5%,而且在资金使用上,应根据年度科研计划资金需求情况,列出资金使用计划,做到专款专用。
⑤贯彻好科技奖励政策,加强科技队伍建设
无论是企业还是大专院校,科研成果都是靠人创造出来的。因此,进一步建立有效地激励机制和约束机制,才能调动广大科技人员从事科研和新产品开发的积极性。创造一种"尊重知识,尊重人才"的良好氛围,为科技人员提供良好的工作和学习环境。
四、风机行业国产化装备
（一）国产化的基本情况
风机行业的产品分为两大类,即一种是为重点工程项目配套的离心式或轴流式压缩机,另一种是应用于各个领域的量大面广的各类型通风机。国产化装备主要指前一类产品。
目前国产的离心式或轴流式压缩机,可为下列重大技术装备提供配套能力：
年产52万吨尿素装置用二氧化碳压缩机
年产30万吨合成氨装置用合成气、空气、原料气和氨冷冻离心压缩机
年产30万吨乙烯装置用裂解气、乙烯和丙烯离心压缩机
年产300万吨催化裂化装置用富气离心压缩机
1~3万m3/h空分装置用离心压缩机
500~1000m3高炉用轴流压缩机
对于量大面广的各类型通风机,除极特殊用途和成套装置配套进口之外,国产的通风机基本上可满足国民经济各部门的需要。
风机行业绝大多数企业只生产各类型的中小型通风机,能够生产离心 式压缩机的只有沈阳鼓风机厂、陕西鼓风机（集团）有限公司和上海鼓风机厂有限公司。其中陕西鼓风机（集团）有限公司引进了瑞士苏尔寿公司的技术,以生产轴流式压缩机为主。
以沈阳鼓风机厂为例,离心压缩机国产化的进程走过了近20年的历程。
1982年台52万吨/年尿素装置用二氧化碳压缩机试制成功。
1994年套30万吨/年合成氨装置用天然气、氨冷冻、空气及合成气离心压缩机试制成功。
1994年台80万吨/年加氢装置循环氢离心压缩机试制成功。
1998年台300万吨/年催化裂化装置用富气离心压缩机试制成功。
1998年套48万吨/年乙烯装置用裂解气和丙烯离心压缩机试制成功。
除了上述几种突出的、有典型代表意义的产品之外,还分别为镇海、燕山、齐鲁、大庆、扬子、金山及川化等多家石油化工装置提供了多台国产化离心压缩机组。 这些产品表明,它结束了我国石化重大技术装备离心压缩机,完全依赖进口的历史,打破了上只有少数几个垄断离心压缩机设计制造市场的格局,标志着我国离心压缩机设计制造技术水平已经跻身于的先进行列。
（二）国产化存在的差距
虽然风机行业的离心压缩机和轴流压缩机产品在国产化的进程中取得了可喜的成绩,但仍然存在较大差距。
全生产透平压缩机的著名厂家共19家（不包括国内厂家）,据不完全统计,国内每年从国外这些厂家进口的各类透平压缩机与国内企业生产的数量各占50%,即每年为80台左右。这就说明风机行业这类产品的国产化还有1倍的潜力,也就是说还有1倍的工作量。从而表明国产化的差距是相当大的。
其具体的主要差距有如下几点。
（1）大型技术装备配套能力的差距
随着石油化工、冶金及电力工业装置的不断增大,风机容量也必然趋向大型化。如乙烯装置的规模已不仅是30万吨/年,而是45~78万吨/年,合成氨装置已不仅是30万吨/年,而是68万吨/年,这些装置所需要配套的大容量离心压缩机,风机行业至今还未生产过。
（2）产品水平的差距
风机行业从国外引进的技术多数是七八十年代的设计制造水平,虽然经过多年的不断更新和发展,但是许多方面仍然有差距。如现有的离心压缩机高效基本级系列不全,效率较低；部分通风机技术水平落后,噪声较高。
（3）制造工艺水平的差距
国外制造离心压缩机三元叶轮采用了先进的开槽焊、钎焊等工艺,国内还是空白。在叶轮焊接方面,国外采用数控自动焊等先进工艺,国内还沿用手工电弧焊的落后工艺方法。
（4）计算机应用方面的差距
国外从报价开始直到工件的加工制造,计算机技术以得到广泛应用,而国内风机行业在少数几个厂家只是刚刚开始。
以上仅是指出了风机行业产品国产化方面存在的主要差距,其它方面还有差距。这些差距的存在,无疑阻碍了风机行业国产化装备的发展。
（三）国产化的发展目标
国外风机产品的发展走势,也就是国内风机行业国产化的发展目标。
国外风机产品的发展走势大致有以下五个方面。
（1）大型风机容量继续增大
前面已经提及,各种装置的大型化,其中没有提及的高炉用的大型轴流压缩机功率已达60000~70000kW,火电站已达600~1300MW。各种装置的大型化迫使风机容量不断增加。
（2）发展高压小流量压缩机
随着新技术的发展,尤其是新型气体密封、磁力轴承和无润滑联轴器的出现,使得开发超高压压缩机和超小流量压缩机以满足新工业领域的需要成为风机产品的又一发展趋势。此外,蒸汽压缩机、环保用曝气鼓风机及家电工业所需的小流量通风机也在广泛的发展中。
（3）高效化
正在进一步研究三元流动理论,扩大其应用范围。在透平压缩机方面,随着计算机的迅速发展及三元气流解析的应用,三元流动叶轮理论研究,已从准三元流动叶轮发展到全三元流动叶轮。三元流动分析法不仅用于叶轮设计,还发展到叶片扩压器静止元件设计中,以期达到高的机组效率。三元流动叶轮在离心通风机中,也将得到越来越多的运用。扩大调节范围,提高变负荷条件下风机的效率,即运行效率是风机高效化的重要方面。在所有调节方法中,以离心式通风机变转速调节,轴流式通风机的动、静叶片角度调节及鼓风机、压缩机的进口导叶调节为佳方式。
（4）高速小型化
各类风机采用三元流动叶轮后,在提高效率的同时,压力也可提高,所以在同等条件下,叶轮直径可减少10%~30%,这样就取得了缩小体积和减轻重量的明显效果。提高转速也是风机小型化的重要途径之一。为了解决提高转速后给压缩机带来密封系统、轴承系统以及转子稳定性等一系列问题,出现了新研制的流体动力旋转气体密封、高速气体轴承及磁力悬浮轴承等当代新技术成果,为风机实现高速小型化创造了良好的条件。
（5）低噪声化
工业生产中广泛使用的风机是噪声的主要来源之一。风机大型化和高速化使噪声问题更加突出。风机的噪声主要是气动噪声。气动噪声包括旋转噪声和涡流噪声。所采用的降噪声方法有以下几种：
1）适当增大叶轮与蜗舌的间隙；
2）在蜗舌处安装穿孔板共振器；
3）采用加载式叶片型线叶轮；
4）采用三元流动叶轮；
5）其它方法,如离心式通风机采用倾斜蜗舌或倾斜叶轮叶片、蜗壳内设置挡流圈、蜗舌消声 器及消声蜗壳等；轴流式通风机正确选择动静叶片数、叶尖间隙值及动静叶片前倾等。
综上所述,风机行业产品的国产化,其主要难点在离心式压缩机、轴流式压缩机及轴流--离心复合压缩机。有的品种是技术水平达不到用户要求,有的品种是产品质量及可靠性使用户不放心,还有的是国内设计制造水平可以满足用户的要求,但由于其特殊的工作环境,国内没有产品业绩,无法使用户放心。如天然气长输管线离心压缩机,沈阳鼓风机厂早在70年代就引进了意大利新比隆公司的PCL系列管线离心压缩机技术,由于当时没有实施西气东输战略,也就没有生产这类压缩机。凭沈阳鼓风机厂现有的技术水平和制造能力,完全可以生产这类压缩机,就是因为没有业绩,这类压缩机又安装在野外,用户不放心,坚持进口。预计西气东输项目需要这类压缩机250台左右,完全进口,不搞国产化,显然是不合适的。
为此,建议有关部门采取相应的扶持政策,允许沈阳鼓风机厂试制样机,由用户评定；或走与国外相关公司合作生产之路,来解决这类离心压缩机的国产化问题。
风机行业产品国产化,是一个非常复杂的系统工程,既涉及相关的经济政策,又牵涉行业的总体技术水平。
建议国务院重大办牵头,组织相关的大专院校、科研院所与企业联合,分门别类地攻克各种难点,为风机行业产品的国产化水平创出新的佳绩。
五、"十五"风机行业市场预测
风机产品包括通风机、透平鼓风机、罗茨鼓风机和透平压缩机。其详细划分主要有离心式压缩机、轴流式压缩机、离心式鼓风机、罗茨鼓风机、离心式通风 机、轴流式通风机和叶氏鼓风机等7大类。
（一）国内市场预测
（1）需求特点
由风机产品的使用条件所决定,一种是使用量大面广的中小型风机,产品结构及制造工艺比较简单,成本也较低；另一种是资金、技术密集型较高,产品结构复杂,制造周期长,其成套性和系统性也强,而且是在高压、高温及高速条件下运行,有的甚至在恶劣的工况下运行。因此,用户对产品有其不同的要求。
对于量大面广的中小型风机,用户主要的追求目标是效率高、噪声低、寿命长且价格便宜；而对透平鼓风机和压缩机及大型通风机,主要追求高质量、高可靠性、运转平稳且周期长。
（2）各主要领域的需求结构
1）一般通风换气风机
该类风机一般为中小型离心通风机和轴流通风机,属于使用广泛的风机,需要量多,生产制造厂商也多。总体来讲,这类产品是供大于求。
2）特殊用途风机
特殊用途风机包括防腐风机、高温风机、耐磨风机、消防排烟风机等。这类风机需求量虽然不是很大,但因作业环境特殊,需要区别对待。该类风机主要在材质上较为特殊,如不锈钢风机、玻璃钢风机、钛合金风机、塑料风机、金属衬胶风机及叶片表面喷涂、堆焊耐磨材质等。
3）罗茨鼓风机
该类风机的大特点,当压力在允许范围内加以调节时,流量变化甚微,压力选择范围也宽,具有强制输气的特征。其主要缺点是噪声较大。近年来通过引进技术、合资及自行开发等三个渠道,开发出了噪声较低的三叶罗茨鼓风机,颇受用户欢迎,市场前景较好。
4）透平压缩机
透平压缩机包括离心压缩机、轴流压缩机和轴流--离心复合式压缩机,是装备重大工程成套装置的重要设备,这些装置都在国民经济中起着重要作用。因此,这些装置对透平压缩机的性能要求既需要压力高,又需要流量大。随着成套装置的大型化,要求透平压缩机的参数越来越高。如高炉冶炼、大型煤化工装置、大型化肥装置、大型乙烯装置、大型空分装置、天然气管线输送装置及油田注气等。这类产品的需求量,占风机总数很少,但是由于该类产品的重要性,以及结构复杂,制造周期长,技术含量高,有比较好的经济效益和社会效益。透平压缩机的制造水平代表了风机行业整体水平。
（3）用户对主要产品的要求
根据以前的统计资料,风机的主要用户是石油、化工、矿山、电力、冶金及轻纺等工业,农业用户较少,近来粮食仓储需求量较大。
用户对不同类别的产品有不同的要求,对于中小型风机产品需求量大面广,这类产品绝大部分是通用性产品,性能基本上都能满足要求,产品的结构不是很复杂,制造精度要求也不是很高,用户要求价廉质优。因此,制造厂如何降低这类产品成本,提供优质服务是市场竞争的关键。另一类透平压缩机产品,大都是重点工程项目所需要的非常重要的成套设备之一,有的是工程"心脏"设备,因而透平压缩机在大型成套装置中占有举足轻重的地位,同时大型成套装置多数是全年连续不间断生产,停产1天就要损失上百万元。用户对该类产品的质量、性能及可靠性有更高的要求。
用户对风机产品的要求主要存在如下几个方面的问题。
①透平压缩机产品有些品种的性能参数与用户的需要存在一定差距,由于风机行业新产品开发研究力度不够,满足不了用户要求。
②有的产品性能参数差距不大,或者可以满足需要,但是没有业绩或业绩不多,难以取得用户信任。
③有的产品虽然有业绩,产品质量不稳定,常见病屡屡发生,与国外产品实际运行上尚有一定差距。
④风机制造厂综合生产能力不配套,生产周期长,不能按期交货,售前售后服务态度不能使用户满意。
⑤透平压缩机的关键零部件尚未得到很好解决,特别是在高压、高转速条件下的密封及轴承等,影响整机产品的可靠性。
（4）市场总容量预测
风机产品根据不同的压力和流量等要求,其差异很大。因此,风机的需求应按风机的类型、大小加以区别,按不同的行业需求情况来预测。
据不完全统计,风机行业产量从1980年到1996年,年平均增长率为13.8%。
采用移动平均法、滚动线性回归法及小二乘法分别进行外推预测（具体运算略）。
预测到第十个五年计划末的2005年,风机总产量在260~290万台之间。到2010年,风机总产量在310~325万台之间。
根据风机行业的历年分类风机高质量统计资料,预测离心式压缩机2005年的产量为160~180台,到2010年预计为200~210台。轴流压缩机2005年产量为26台左右,到2010年预计为36台左右。
（二）国外市场预测
风机行业协会会员单位2000年的出口风机产量为7969台,出口交货值为8115.7万元。1991年至2000年出口风机总台数为72876台,出口交货总值为74724.8万元。
目前经济已经进入化时期,经济一体化趋势越来越明显,各国经济将进一步互相依存,国际经济合作和交往日趋紧密,国际市场处在大幅度交叉和融洽的阶段。同时,性产业结构调整和生产国际化的步伐正在加快,国际分工的规模和深度都出现重大进展,工业发达不断将工业生产转向资本密集型和技术密集型行业,劳动密集型产品向发展中和地区转移。这为我国发挥自身优势,跻身国际市场提供了很好的机遇。
国内从70年代开始已经引进了国外离心压缩机的先进技术,经过不断消化吸收和创新,提高了档次,只要保证质量,保证交货期,利用价格方面的优势,在国际上是有一定竞争性的。特别是加入 WTO之后,只要积极开拓国际市场,加强产品售后服务,增加风机产品的出口是完全可能的。
从历史情况分析,风机产品的出口,主要出口产品是中小型通风机以及风机配件。浙江上风集团公司就是以生产中小型通风机为主的企业,他们已大量出口东南亚和港澳地区。国内生产这类风机的企业,其主要差距是表面质量达不到出口要求,若提高了外观质量又具有价格方面的优势,其国外市场前景是广阔的。
从1991年至2000年风机行业会员企业产品出口情况看,中小型通风机出口不够稳定,高的年份出现在1998年,没有明显的增长趋势。但是随着技术不断进步,风机行业又决定为提高表面质量做努力,预计这类风机的出口量会不断增加,预测在2000年基础上每年会以5%左右的数量递增。
离心式压缩机和鼓风机,从1991年到2000年的出口情况看,有较明显的增加趋势,2000年达到87台。主要出口是印度、巴基斯坦、伊朗、越南等发展中。预计这种趋势还会发展下去,每年可达到100台左右。
这类产品国内市场占有率与进口产品在国内的占有率各占50%左右。挡住进口是风机行业的当务之急。预计透平压缩机和鼓风机在"十五"末期的2005年,其市场占有率可达到70%左右。
综上所述,"十五"期间风机行业的市场会有较大的发展,其中中小型风机的国内市场需求也会相应地增长,但总体上这类产品的局面是供大于求。在宏观调控政策方面,应出台相应的经济政策,限制这类企业的进一步发展,鼓励企业扩大出口,开拓国外市场。
对于透平压缩机这类产品,由于结构复杂,技术含量高,制造周期长,国内只有沈阳鼓风机厂、陕西鼓风机（集团）有限公司、上海鼓风机厂有限公司、重庆通用（集团）有限责任公司等少数几个厂家能够生产。这类产品目前的国内市场占有率只有50%,就是说还有50%的产品需要进口。因此,这类产品不但不能限制其发展,在宏观调控的政策上还应给予一定的优惠和扶持,鼓励用户使用国产化设备。同时对这类设备的出口也应给予相应的优惠政策,来促进生产该类产品的企业更快地发展。
