活塞式空氣壓縮機專題研究報告

鼓勵環保裝備企業加強合作，采取優勢互補、強強聯合形式，積極拓展國外市場，通過技術引進、合作研發、直接投資等方式參與海外環保工程建設和運營，引導環保裝備制造業由以單機出口為主向提供成套設備和服務為主的國際設備總承包和工程總包轉變。鼓勵環保裝備企業與基礎設施建設企業聯合，積極參與一帶一路建設、國際產能合作中的環境基礎設施建設項目。充分利用雙邊、多邊合作機制和交流平臺，加強與國外企業信息、技術和項目交流合作，推動環保技術裝備專利、標準等國際互認，實現國際化對接。重點推廣軌道交通隔振技術裝備、高速鐵路聲屏障技術裝備、陣列式消聲器、低頻噪聲源頭診治裝備等關鍵技術裝備等。鼓風機行業競爭格局目前，我國鼓風機行業中大部分企業技術水平較低，重復投資現象較為嚴重，產品主要集中在低端領域，低端市場競爭日益激烈，惡性價格戰拉低了行業整體盈利水平。而高端鼓風機制造工藝較為復雜，對企業的研發能力與生產工藝要求較高，生產企業數量較少，2000年之前，我國高端鼓風機市場主要被國外廠商壟斷。國內少量企業通過引進核心技術并進行技術革新，自主研發，開發智能化機組，逐步打破了國外廠商在高端鼓風機市場的壟斷地位，核心技術的差距也在逐漸縮小，未來國內鼓風機企業將進一步占據國內鼓風機市場應用份額，下游應用市場潛力較大。截至2022年6月底，國內規模以上鼓風機制造業中有8家為公眾企業，為：山東章鼓、金通靈、盈峰環境、西瑪風機、雙劍股份、陜鼓動力、臨風股份、杰爾科技。目前，國內鼓風機競爭激烈，寡頭格局暫未形成，國內企業鼓風機主要以羅茨鼓風機、單級高速、多級離心鼓風機為主，具備空氣懸浮離心鼓風機和磁懸浮離心鼓風機研發和生產能力的企業仍然較少。隨著我國新能源產業蓬勃發展、環保力度不斷加大，我國鼓風機在新能源產業與環保行業的應用需求不斷上升，市場對鼓風機的技術含量與產品質量要求不斷提高，需求高端化成為趨勢。在此背景下，鼓風機行業中的領先企業憑借技術優勢市場份額持續攀升，其他大部分企業隨著市場競爭日益激烈，部分實力較弱的企業將逐步被淘汰出局，有利于行業長期健康發展。水污染防治裝備重點攻關厭氧氨氧化技術裝備和電解催化氧化、超臨界氧化裝等氧化技術裝備，研發生物強化和低能耗高效率的先進膜處理技術與組件，開展飲用水微量有毒污染物處理技術裝備等基礎研究。重點推廣低成本高標準、低能耗高效率污水處理裝備，燃煤電廠、煤化工等行業高鹽廢水的零排放治理和綜合利用技術，深度脫氮除磷與安全高效消毒技術裝備。推進黑臭水體修復、農村污水治理、城鎮及工業園區污水廠提標改造，以及工業及畜禽養殖、垃圾滲濾液處理等領域高濃度難降解污水治理應用示范。引導行業差異化集聚化融合發展鼓勵環保裝備龍頭企業向系統設計、設備制造、工程施工、調試維護、運營管理一體化的綜合服務商發展，中小企業向產品專一化、研發精深化、服務特色化、業態新型化的專精特新方向發展，形成一批由龍頭企業引領、中小型企業配套、產業鏈協同發展的聚集區。引導環保裝備制造與互聯網、服務業融合發展，積極探索新模式、新業態，加快提升制造型企業服務能力和投融資能力。推進，促進軍民兩用裝備在環境污染治理領域的應用推廣。鼓勵傳統制造企業利用自身技術優勢向環保裝備制造業拓展，延伸產業鏈條的深度和廣度。空氣壓縮機行業發展概況（一）我國空氣壓縮機市場已進入穩步增長階段空氣壓縮機在我國大致經歷了三個發展階段：第一階段為活塞式壓縮機時代。在1999年之前我國市場上主要的壓縮機產品為活塞式壓縮機，下游企業對螺桿式壓縮機的認識不足，需求量不大。這一階段具備螺桿式壓縮機生產能力的主要為國外企業，包括阿特拉斯、英格索蘭及美國壽力等國外品牌在螺桿式空壓機市場占據壟斷地位。第二階段為常規螺桿式壓縮機時代（2000-2010年）。2000年之后，隨著我國經濟進入高速增長期，螺桿式壓縮機下游行業的飛速發展帶動國內螺桿式空壓機市場需求猛增，螺桿式壓縮機銷量進入井噴狀態，市場上一時間出現大量的螺桿式壓縮機生產企業，螺桿式壓縮機生產企業進入高速發展期。第三階段為螺桿式壓縮機的高端機型時代（2011年至今）。2011年之后，我國經濟增速放緩，螺桿式壓縮機市場增速相對放緩，大量小型壓縮機生產企業的存在使市場競爭日趨白熱化。在前期發展過程中注重技術積累的企業在競爭中的優勢逐步顯現，永磁變頻螺桿式空壓機、兩級壓縮螺桿式空壓機、無油螺桿式空壓機等提倡節能減耗、綠色環保的機型，在市場競爭中脫穎而出。我國空氣壓縮機行業經過多年的發展，目前已處于比較成熟的階段，品牌型號多樣，國內同類型產品與國際知名品牌在生產能力、制造水平、產品質量、可靠性上已經日趨接近，并且與國際品牌相比具有較高的性價比優勢，市場實現充分競爭。國內石化、機械、鋼鐵、電力和冶金等空氣壓縮機主要下游行業的快速發展，拉動了國內市場對空氣壓縮機的需求。此外，隨著全球壓縮機產業向中國的轉移，受出口市場需求的推動，中國國內空氣壓縮機的產量也隨之高速增長。2012-2020年，中國空氣壓縮機行業市場規模呈逐年上升態勢。2020年，我國空氣壓縮機行業規模以上企業實現銷售收入583．36億元，同比增長3．95%。考慮到國內節能環保相關政策日趨嚴格，行業節能改造需求將持續提升，未來我國空氣壓縮機市場規模將進一步擴大。（二）空氣壓縮機行業分產品領域發展各種類型的空壓機由于自身優劣勢不同，逐漸出現應用領域細分，大、中、小型壓縮機同步發展的趨勢。螺桿機以其性能穩定、易損件少、高能效、環境污染小、噪音少的優點，在大型工業領域有逐步替代活塞機的趨勢；微型活塞機將以其體積小，價格低的優點應用于家庭作業、汽車維修等領域，在北美、歐洲、日本等區域市場需求增量顯著。離心式空壓機是無油壓縮機，安全、衛生性能方面都具有比較優勢，可以運用于食品、制藥以及采礦、空氣分離等對作業環境要求較高的行業。渦旋機具有結構新穎、體積小、重量輕、噪音低，壽命長，輸氣平穩連續，操作簡便，維護費用少等一系列優異的技術性能，是20HP以下空氣壓縮機理想機型，目前渦旋壓縮機仍主要運用在制冷領域。（三）螺桿機發展迅速，已占據市場發展主導地位20世紀30年代，瑞典皇家理工學院的A．Lysholm首次實現螺桿式空壓機SRM設計技術并建立了螺桿主機轉子齒形的設計理念，開啟了螺桿機的應用。20世紀50年代，螺桿式空壓機由于其性能穩定、易損件少，有良好的輸氣量調節性等特性，很快占據了市場，廣泛地應用在空氣動力、制冷和氣體分離等領域。我國螺桿式空壓機市場起步較晚。1999年之前我國市場上主要的壓縮機產品為活塞機，下游企業對螺桿機的認識不足，需求量不大。1999年，內資螺桿機生產企業開始起步，自2000年后螺桿式空壓機銷量快速增長。近年來，隨著國家節能環保政策趨嚴以及行業產品結構不斷優化并向高端市場發展，一批技術更為先進、自動化水平更高、能效更佳的新興機型開始陸續被推向市場，并快速受到用戶的青睞，其中就包括螺桿空壓機中的永磁變頻單級螺桿式空壓機和兩級螺桿式空壓機。壓縮機網統計數據顯示，2018年我國永磁變頻螺桿空壓機銷售量接近16萬臺，增長近60%；兩級壓縮螺桿空壓機銷售量為2萬臺，增長幅度近100%。得益于下游快速發展以及下游行業對螺桿機的接受度提高以及國內企業逐步掌握轉子型線設計等核心技術，我國螺桿機市場快速發展并逐漸成為全球壓縮機的生產制造基地，國產產品品質已達到或接近國際水平。相對于活塞式空壓機，螺桿機運行成本較低，從機器整個生命周期看，投資回報率較高、節能效果明顯，尤其在低碳環保節能趨勢下，空壓機將由低附加值向高附加值轉變，螺桿式空壓機將迎來更大的發展契機，在一定范圍內替代大型活塞式空壓機。空氣壓縮機行業面臨的機遇與挑戰（一）空氣壓縮機行業面臨的機遇1、下游行業轉型升級需求推動空壓機和風機行業持續發展我國現在正處于工業升級關鍵階段，《國民經濟和社會發展第十四個五年規劃綱要》具體提出，我國經濟發展目標正在由高速增長向高質量增長轉換，必須加強工業節能管理，持續提高能源利用效率，以推動綠色低碳循環發展。空壓機、風機行業作為我國工業生產提供基礎動力的重要行業，是產業結構調整和工業升級的先導產業，新一輪的產業調整升級將為空氣動力設備行業帶來新的需求，為我國節能、高效空壓機和風機行業的持續發展提供強有力支撐。2、空氣壓縮機行業國內外新興市場開發帶來新需求國家層面政策及戰略實施將推動國內空壓機進入國內外新興市場。自從中國加入WTO后，壓縮機出口量開始穩步上升，國家一帶一路、走出去等經濟戰略又進一步為國內壓縮機出口提供了良好機遇，尤其對于基建動能需求較高的沿線發展中國家，包括印度、泰國等。國內市場方面，國家對西部經濟發展的扶持政策將推動西部地區出現新的經濟發展增長期，相對于已經趨于穩定的華北、華東、華南市場，西南、西北在基建、化工、交通等產業的建設需求較高，空氣動力等基礎能源設備的需求量將加大。3、節能政策推動空壓機行業轉型升級近年來，國家陸續出臺一系列節能環保政策。如國家發改委、工信部在《重大節能技術與裝備產業化工程實施方案》提出，強化科技創新體系建設，研發、示范30項以上重大節能技術，支持、引導節能關鍵材料、裝備和產品制造業做大做強；推廣重大節能技術與裝備，到2017年，高效節能技術與裝備市場占有率提高至45%左右，產值超過7，500．00億元。根據國家發改委發布的《綠色技術推廣目錄》（2020）以及工信部發布的《國家工業節能技術裝備推薦目錄》（2020），磁懸浮離心式鼓風機和空氣懸浮離心式鼓風機被列入高節能裝備推薦目錄。從中長期看來，節能政策也有利于空氣動力領域調整生產結構，促進國內空氣動力行業的綠色轉型升級。（二）空氣壓縮機行業面臨的挑戰1、空氣壓縮機行業國內企業規模小，抗風險能力不足空壓機和鼓風機行業企業數量較多，但多數規模較小，產品技術含量較低。國內企業無論在技術儲備、生產裝備、人才儲備以及生產規模上都相對較小，面對激烈的競爭環境，其抗風險能力不足。2、空氣壓縮機行業自主研發投入不足高效節能空氣壓縮機和離心鼓風機屬于技術密集型產品，從螺桿轉子的型線、三元流葉輪、高速永磁電機的研發設計到生產實踐的過程中，企業都需要投入大量的人力、物力成本，前期資金投入較大。少數具備螺桿主機、電機自主研發能力的企業，在后續深入研發階段，也由于受到融資渠道比較單一的影響而制約了其進一步的快速發展。自主研發費用投入的不足制約了國內螺桿壓縮機行業的可持續快速發展。空氣壓縮機行業主要經營模式及技術特點（一）空氣壓縮機行業主要經營模式目前，我國空氣壓縮機和鼓風機行業形成三種主要經營模式，包括原始品牌制造商（OBM）、原始設計制造商（ODM）與原始設備制造商（OEM）三種模式。目前，國內具有豐富行業經驗、具備產品自主開發能力的生產商已經實現了從OEM到ODM的轉型；部分優勢企業已開始向OBM方式過渡。行業采用OBM與ODM相結合的經營模式，自主品牌銷售占比逐年增加。行業采用的經營模式與行業經營模式不存在較大差異。目前，我國鼓風機行業具備自主生產羅茨鼓風機、單級高速、多級離心鼓風機的企業較多。但對于高端產品，如空氣懸浮離心鼓風機、磁懸浮離心鼓風機等主要采用進口國外品牌產品直接銷售或利用國外具備生產能力的企業進行ODM生產后銷售，具備自主生產能力的企業較少。（二）空氣壓縮機行業技術特點與技術水平目前，空氣壓縮機和鼓風機產品在國內經過多年發展，其技術水平已經達到或基本達到國際先進企業同類水準：國內活塞式空壓機的技術發展水平已趨于成熟，活塞式空壓機的設計制造水平已達到國際先進水平，國內活塞式空壓機的技術發展主要著眼于對活塞機的設計和生產進行優化，降低生產成本和設備運行成本，提高設備運行的穩定性；國內螺桿式空壓機的技術已基本達到國際同類產品的水平，部分領先企業已攻克螺桿式空壓機轉子型線設計及加工、軸承設計、潤滑技術和密封性能等技術難點，并逐步在高端領域與國際品牌競爭；國內鼓風機行業掌握了羅茨鼓風機、單級高速和多級離心鼓風機等傳統機型的生產技術，其技術水平已基本達到際同類產品的水平。對于高端機型如空氣懸浮離心鼓風機、磁懸浮離心鼓風機，國內僅有少數企業具備自主研發和生產核心零部件的能力，其技術水平基本達到國外企業同等水平。排氣壓力是指最終排出空氣壓縮機和離心鼓風機的氣體壓力，是綜合衡量螺桿機和離心式鼓風機生產企業技術水平的重要指標之一。容積流量或排氣量是指在所要求的排氣壓力下，空氣壓縮機和離心鼓風機單位時間排出的氣體容積，折算到進口狀態的容積值，會隨溫度、壓力、冷卻條件等因素而改變。機組比功率是評價壓縮機能耗的重要指標，指規定工況下，空氣壓縮機機組功率與機組容積流量的比值，通常用KW/（m3/min）表示。在相同的排氣壓力下，比功率越小，能耗越少，產品的節能效果越好。能源消耗通常占壓縮機生命周期成本的80%以上，節能產品可以顯著降低壓縮機用戶的應用成本。根據《容積式空氣壓縮機限定值及能效等級》（GB19153-2019）規定，我國空氣壓縮機產品采用3級能效制度，其中3級能效規定給定的比功率是能效限定值，要求空壓機的能效水平應該符合能效限定值規定；2級能效所規定的比功率是節能評價值，具有2級能效的壓縮機產品屬于節能產品；1級能效屬于最高能效。噪聲和振動指標是評價空氣壓縮機的綜合性外在指標。較高的噪聲除了會對環境造成噪聲污染外，還集中暴露了空氣壓縮機的設計和制造方面的不足。一般來說，可能造成空氣壓縮機噪聲的原因主要是有氣流脈動、機械振動、內部摩擦和零部件損壞等情況。我國機械行業標準規定了空氣壓縮機生產的噪聲指標，以螺桿式空氣壓縮機為例，《一般用噴油螺桿空氣壓縮機》（JB/T6430-2014）規定了驅動電機功率在2．2KW-630KW的螺桿式空氣壓縮機標準噪聲90分貝至116分貝之間。判斷鼓風機性能的主要技術指標是：①風量：鼓風機每分鐘輸送的空氣體積。②壓力比：鼓風機進口絕對壓力與排氣絕對壓力的比值。③軸功率：電動機除去外部損耗因素，傳遞到鼓風機軸上的實際功率。對于定轉速鼓風機，在額定壓力或額定流量時，軸功率偏差不得超過規定值的+4%。環境監測專用儀器儀表重點研發污染源水質聚類分析、水質毒性監測，石化、化工園區大氣污染多參數連續監測與預警，生物監測及多目標物同步監測，以及應急環境監測等技術裝備。重點推廣污染物現場快速監測、揮發性有機物、氨、重金屬、三氧化硫（SO3）等多參數多污染物連續監測，車載、機載和星載等區域化、網格化環境監測技術裝備，以及農田土壤重金屬和持久性有機污染物快速檢測、診斷等技術裝備。壓縮機行業的基本情況（一）壓縮機的分類按照工作氣體介質不同，壓縮機可分為空氣壓縮機、工藝流程用壓縮機、冷媒壓縮機。空氣壓縮機主要用于提供空氣動力，廣泛應用于機械制造、石化化工、礦山冶金、紡織服裝、醫療行業、食品行業、水泥行業、污水處理、電力行業等領域；工藝流程用壓縮機主要用于石油、化工、冶金等行業，生產工藝流程上壓縮各種單一或混合介質氣體；冷媒壓縮機的工作對象是冷媒介質，用于空調和制冷系統。根據中華人民共和國國家標準《壓縮機分類》（GB/T4976-2017），按壓縮氣體的原理，壓縮機可分為容積式和動力式兩大類。容積式壓縮機是通過運動件的位移，使一定容積的氣體順序地吸入和排出封閉空間以提高靜壓力的壓縮機，按照運動方式的不同，又分為往復式和回轉式兩種結構型式。其中，往復式壓縮機又根據傳動方式的不同分為軸驅動式、自由活塞式、線性和其他類型；回轉式壓縮機分為渦旋、液環、滑片、三角轉子、單螺桿、螺桿、雙轉子、轉子及其他類型。動力式壓縮機是首先讓氣體分子獲得很高的速度，然后讓氣體停滯下來，使動能轉化為位能，即將空氣分子速度轉化為空氣的壓力。動力式壓縮機中應用較為普遍的型式為離心式和軸流式。中國的空氣壓縮機市場主要由螺桿式、活塞式、離心式、滑片式等類型組成。近年來，隨著螺桿式空氣壓縮機和離心式空氣壓縮機的發展，大型活塞式空氣壓縮機在行業中的比重有所下降。（二）螺桿機和活塞機比較螺桿式空氣壓縮機（通指雙螺桿空氣壓縮機，簡稱螺桿機）一般由螺桿主機、電機、冷卻系統、電控系統、壓力容器、箱體等部分組成，其中螺桿主機為設備的核心裝置。螺桿式空氣壓縮機的工作原理一般是通過電機驅動螺桿主機中的陽轉子轉動，并帶動與之嚙合的陰轉子在機殼內轉動，使陰轉子內的氣囊容積不斷產生周期性的變化，進而產生空氣壓力的變化；運作時，氣體介質沿著轉子軸線由吸入側推向排出側，完成吸入、壓縮、排氣三個工作過程。螺桿主機是螺桿式空氣壓縮機的核心部件，其性能直接決定了整機的性能水平和產品質量。螺桿式空壓機的主機是由裝有轉子、支撐轉子的軸承、密封和墊片及鑄鐵澆鑄的殼體等組成，其基本結構是在機殼內平行配置一對互相嚙合的螺旋形陰陽螺桿轉子，兩者互相反向旋轉。陽轉子與動力裝置相連，壓縮氣體驅動陰轉子同步旋轉，形成工作腔的容積變化，實現吸氣、壓縮和排氣過程的循環復始，轉子型線設計、轉子加工精度、轉子的嚙合程度、排氣端間隙決定了螺桿主機的效率。一般而言，空壓機行業內螺桿主機占整機生產成本的30%左右。螺桿主機的技術主要體現在陰陽轉子的型線設計及加工、軸承設計、調節、潤滑技術以及密封性能等方面，其中又以轉子的型線設計及加工最為重要，型線的優劣直接決定了螺桿主機的性能和使用壽命。螺桿式空氣壓縮機相對于活塞式空氣壓縮機（工業用）具有排氣壓力穩定、故障率低、可靠性好、噪音低、維護簡單、環境適應性強和可實現自動化控制等顯著優點。隨著低碳節能時代的到來，國內企業淘汰高能耗設備與落后工藝增加了礦山、冶金、電子電力及機械制造等行業對螺桿機的需求。同時螺桿機新技術、新產品不斷涌現，使其應用范圍進一步擴大。活塞式空氣壓縮機（簡稱活塞機）主要部件包括機頭、儲氣罐、總開關、消音器、導風罩，機頭由電機、曲軸、連桿、活塞、氣缸等組成。活塞機工作時將氣體封閉在一定容積氣缸內，通過曲軸旋轉帶動活塞往復運動使密閉容器中的空氣容積周期性變化。小型活塞機以其體積小、攜帶輕便、價格適中、使用壓力范圍大的優勢特征，廣泛應用于家庭、商業及輕工業領域。活塞式空氣壓縮機適用范圍廣泛，氣體含油量低、不需要油氣分離系統、對潤滑油品質要求較低，尤其在超高壓和低排氣量的應用領域都能穩定運行。目前市場占有率較高的是小型機，體積小，便于移動，適用于低壓小容量的單缸配置，廣泛應用于家庭作業、建筑裝修、汽車維修、新能源汽車等領域，如與氣釘槍、充氣槍、氣動扳手、棘輪扳手、黃油槍、噴槍、砂輪機等家用氣動工具相連接，為住宅、公共建筑和汽車維修養護店等家庭及商業場所提供小流量的空氣動力。（三）鼓風機分類及細分產品比較鼓風機是指在設計條件下，出口全壓在30-200kPa的風機。根據結構和工作原理不同，鼓風機通常分為容積式和透平式。容積式鼓風機用