高其烈，1961年毕业于西安交通大学压缩机专业活塞式专门化，原一机部通用机械压缩机研究所，国机集团中国通用机械工程总公司研究员级高级工程师，西安交大兼职教授，2003~2007年中国通用机械工业协会压缩机分会理事长，秘书长。现任职于中国通用机械工程总公司。

压缩机（广义）的主体，由容积式压缩机和透平式压缩机构成，它们最主要的应用领域无疑是流程工业。伴随着《流程工业》阔步前行的十年，我国压缩机制造业发生了十个方面的巨变。

一、离心式和轴流式压缩机的大容量化、多介质及更高压力趋向的进程迅猛，最大单机功率已接近国际高值，大型单机组售价已超亿元。三元流设计、干气密封、制造、自控、反喘振等诸元接近国际先进水准，大型机组年产总台数已雄踞世界前列，在国内流程工业用压缩机中拥有的份额（按金额计）显著提升。

二、紧凑型齿轮式离心压缩机组已初步培育了几个小批量制造体系。其中，空气介质机组和氧气介质机组的基础条件较好。眼下，紧凑型齿轮离心压缩机组之设计/制造技术发展空间依然很大，更多介质的应用和市场需求前景广阔。尤其是当借助于齿轮箱变速机构，把透平式膨胀机熔入并形成一个有机统一体后，极为高效，社会、经济效益双突出。

三、高压大型往复活塞式压缩机，品种规格多样，年产量猛增还推出了世界级超大活塞力1000kN，6列对称平衡型压缩机。原沈阳气体压缩机股份有限公司、原上海压缩机有限公司、无锡压缩机股份有限公司、四川大川压缩机有限公司、原上海大隆机器有限公司等，都是国产高压大型往复活塞式压缩机的主力军。

近年，为配合国家大型煤制油项目上马战略性工程建设及中国石油、中石化大型炼油（1000万吨/年）装置中的大型压缩机品种需求，原上海压缩机有限公司着力开发超大活塞力等级的6列、5000kW、1000kN超大型往复活塞式压缩机。首台M-510/42型应用于中石化南化公司制氢改造项目获得一次开车成功并网运行，且连续满负荷正常运行。创造了承受国内往复压缩机活塞力之最达1000kN用的铝镁合金轴瓦技术等，填补了国内空白，打破了欧美少数国家对该项技术的垄断局面。

图1 天然气汽车加汽站无泄漏CNG压缩机组。

四、天然气汽车加气站用往复活塞式CNG压缩机，技术进展迅速，国内需求猛增并已打入国际市场。

回眸1998年4月，四川省汽车工程学会天然气汽车专业委员会在西南交通大学（成都市）召开年会暨研讨会时，国内仅有三家CNG压缩机制造厂，吸气压力单一为0.3MPa，只有水冷式的，年产台数不足10台，且多由空气压缩机变形而得，没有一个品种是针对CNG工况实施专门总体设计的。

而今，在本世纪初迳直冲刺世界先进水准的国产CNG压缩机，奇葩争艳、异彩纷呈，自不同的角度逐步地将其综合技术水准升华至不亚于舶来品的程度。从而不但为国内加气站的建设作出了新贡献，而且拥有了在WTO格局下与国外著名品牌抗衡的不凡实力，同时踏入了国际市场，销往海外的国产CNG压缩机逐渐增多。

CNG压缩机产销两旺，出口看好

对CNG压缩机五家生产大户——重庆气体压缩机厂有限责任公司、无锡压缩机股份有限公司、安瑞科（蚌埠）压缩机有限公司、四川金星压缩机制造有限公司、自贡通达机器制造有限公司的统计表明：该五家公司在“十五”期间共生产CNG压缩机2055台、产值146 145.64万元，其中，出口636台、出口产值34 542.79万元；该五家公司在“十五”期间CNG压缩机出口台数比率为31%、出口产值比率为23.64%。2006年度该五家公司生产CNG压缩机738台、产值达43 492.57万元，其中，出口298台，出口产值14 801.07万元；2006年度CNG压缩机出口台数与生产台数的比率高达40.38%，而出口产值与总产值比率亦高达34%。该五家公司2006年度一年的CNG压缩机总产量（台数）738台是“十五”期间五年总产量2055台的36%，2006年度一年的总产值43 492.57万元是“十五”期间总产值146 145.64万元的30%。而2006年一年出口总台数298台是“十五”期间五年出口总台数636台的46.9%，2006年一年出口总产值14 801.07万元，是“十五”期间五年出口总产值34 542.79万元的42.8%，业绩骄人。

图2 1917年北欧产移动式动力用空气压缩机以柴油机驱动，车载储气罐及走行机构等均甚适应移动式之要求。

国产CNG压缩机近年技术进步的主要表现

1.普遍注意严格控制外泄漏。如江汉三机厂产之2D4型机实测泄漏率为0.1136%~0.1364%。

2.力求活塞组件的精确直线运动及其保持性。

3.独到的气缸填料——活塞杆滑动摩擦副以压力油内冷却（锡压）。

4.传动件承载面比压值（MPa）趋低的倾向，如2D4型连杆小头衬套6.8、连杆大头瓦5.51、球铁十字头滑动面0.2775、球铁十字头销孔座5.69。

5.注意关键传动件设计的力学处理优化。

6.普遍追求惯性力的精确平衡，以及机械振动、气流压力脉动的良好控制。

7.涌现了因地域、运行条件而异的多种冷却方式，诞生了适应全天候地域条件的优秀机型。

8.CNG压缩机组橇装化的一致趋向。

9.传动机构“反向”压力润滑方式获青睐，如2D4、南压产之L-13/7-250型。

10.气缸——填料润滑方式的确定愈趋成熟，不注油、少注油与压缩机末级后高效滤油器的匹配理性化。

11.跳出了具体分析欠缺、高压气缸皆配组合式同心气阀的技术误区，如2D4、锡压产之DW-2.62/4-250、L-13/7-250型。

12.较普遍、合理地选配PEEK气阀并控制阀片升程值。

13.气路系统低流速，力求节能；设置各级吸排气缓冲器、分离器与消减气流压力脉动之举，都更受关注，改善了气阀、气缸的工作状态。

14.以天然气发动机驱动的经济合理性得到确认为前提，谋求改善压缩机功率、转速与之匹配的技术合理性。

15.为刻意减小占地面积，出现了精心设计将冷却器顶置于压缩机——主电动机上方的橇装机组（DW型及嗣后重气产之机型）。

16.压缩机及机组的整体起吊与快速安装就位，如2D4型。

17.机组运行无人值守和智能化全自动控制，已是共同目标。

18.优秀机型的运转实践，证实了常规加气站不备用压缩机的可行性。

19.依加气站的个例环保需求提供合格压缩机，普遍强化了噪声控制综合治理措施。

20.已大体做到按加气站天然气进站管道压力供应等（吸气）压力压缩机，扭转了某些人为减压后方由压缩机吸气的不合理状况，涌现了亟需的多种吸气压力机型，更形节能。

21.从实际情况出发，结合加气站业主的需求和制造厂的经验，更合理地选定压缩机结构型式、性能参数、结构参数和具体结构等要件，避免了对进口机技术层面的盲从。

22.子站CNG压缩机的额定吸气压力范围更趋宽泛，吸气压力3~20MPa、压缩级数1级或2级自动切换，几乎已成定式。因此，CNG长管半挂拖车之取气率得以大幅提升，CNG加气产业的综合经济效益更上一层楼。

23.CNG母站和CNG大型常规站对压缩机品种规格的需求，促进了4列对称平衡型CNG压缩机和2列较大活塞力CNG压缩机品种的兴旺和制造台数的增多。

24.常规站、母站及子站用CNG压缩机，在同一制造企业内的系列化、标准化与通用化程度得到大幅提升，技术研发与管理、生产及售后服务管理的水准都更高了。

图3 流程工业用离心式压缩机结构。

25.涉外CNG站及外供CNG压缩机工程项目，促进了与多范围、多项国际通用技术标准的对接。以美国石油学会标准API618《石油、化工和气体工业往复式压缩机》和API 11P来规范的国产CNG压缩机更多了。

26.CNG压缩机和加气站五大系统（天然气净化、压缩、储气、售气、自动控制）的融入及协调程度更佳。

五、油气田上游用整体式与分体式燃气摩托天然气压缩机需求量激增，产销两旺。

在管道式燃气轮机——离心式天然气压缩机组的冲击下，国外大功率（最高曾达10067kW[13500HP]）整体式燃气摩托压缩机逐渐退出了历史舞台。现今之整体式燃气摩托压缩机皆为对称平衡结构，其动力缸、压缩缸水平对称卧置，动力缸活塞、压缩缸活塞相向或反向运动，惯性力平衡优良，低速、重载，经久耐用，无需值守人员，运行费用低，功率为630kW及以下。

该类燃气摩托压缩机组是由燃用天然气的动力缸和压缩天然气的压缩缸构成的橇装有机整体，不需外接主电源和水源，机组的冷却、润滑、点火、自控等系统亦无需外界提供动力。显而易见，它是无动力电或接电困难的分散油气田、边缘油气田和后期油气田理想的集输气装备。

中国石油天然气集团公司四川石油管理局成都天然气压缩机厂和四川大川压缩机有限责任公司，是我国广大油气田整体式燃气摩托压缩机组的最主要供应者。其中，仅成都天然气压缩机厂制造的ZTY系列产品已近400台，运行实绩良好。

“分体式”大型天然气压缩机组，是油气田集输气用主力机种，多由大功率、高转速天然气发动机直联驱动（或由电动机直联驱动）并和大型风冷式冷却器共同构成为独立橇装机组，为油气田所不可或缺。

中国石油化工集团公司江汉石油管理局第三机械厂（武汉市吴家山）生产的RDS系列大中功率（达3000kW）压缩机组，即属此类，系技术合作与独立创新相结合的结晶。

六、功能独特的迷宫式压缩机，品种规格和产量需求急迫更大型化的步伐在加速。

20世纪末、21世纪初，同处无锡市的江阴市压缩机厂、无锡压缩机股份有限公司和业内专家及地处兰州市的天华化工机械及自动化研究设计院机泵技术研究所等有关单位合作，先后研发了石油化学工业用中型和大型迷宫式丙烯压缩机并替代了进口。

2005年，原上海大隆机器厂研发成功ZMW-80/64型大型迷宫式压缩机，用以压缩氮气或氧气。该机系立式、4列、4级、活塞力200kN，吸气压力0.02MPa、排气压力6.4MPa，电动机功率1200kW。其最大气缸直径720mm，最高填料密封压力6.4MPa。

“十一五”期间，多套100万吨/年乙烯装置，30万吨/年HDPE装置，4/36万吨/年环氧乙烷/乙二醇装置，30万吨/年PP装置，20万吨/年LLDPE装置，还有多套聚烯烃装置、大型甲醇装置、大型制氧装置，都提出了亟需多台套大型迷宫压缩机的新课题。

迷宫压缩机的更大型化将面临更多技术难点，如：大直径活塞的迷宫密封压力气体，大行程、大质量的活塞——活塞杆系统往复运动的稳定性，多列联体气缸、多列整体机身的复杂结构及整体大质量铸造与高精度机械加工，大尺寸、承受内气压的多列整体机身之设计，大直径轴主轴颈处密封机身内气压的旋转机械密封，克服温度差值很大的零件的温度应力与密封压力气体的问题等。此外，尚需洞悉迷宫压缩机迥异于一般的往复活塞式压缩机的某些特殊计算、检测、安装、调试要点。

尽管如此，大型迷宫压缩机国产化的方向坚定不移，已启动的多项措施得力且方向目标准确。

七、金属膜片隔膜式压缩机，技术、生产双双大幅跨越。

十年来，国产隔膜式压缩机的结构形式也已多样化，大型机已以对称平衡型为主流，“活塞力“档次多种且达国际最大等级，并已有双作用膜头，从而为核电、化工、石化和尖端科技的发展作出了重要贡献。

国产排气压力高达200MPa的超高压活塞式/隔膜式压缩机组核心技术内涵：

1.满足了分别以3种不同压力（30MPa、100MPa、200MPa）向风洞供气之需。

2.同一机组既可压缩氢气又可改压氮气，以供风洞选气种用。需知，氢、氮二者在超高压力下的可压缩性系数值差异较大（100MPa下，H2为1.6、N2为2.2；200MPa下，H2为2.2、N2为3.5），同一膜腔将会造成不同的压力比分配和排气温度的较大差异。

3.在国内首次确定了230MPa超高油压下油缸/柱塞的合理间隙值。

4.择定缸头/缸体联接用双头螺栓预紧系数。

5.优选膜片材质为半硬化316不锈钢板或Ni36CrTiAl薄板，并控制膜腔相对余隙容积小于2.5%。

6.得出了避免严重应力集中和延长高循环数、高应力幅作用下零件寿命的对策。

在缸头/缸体处力求不设径向开孔，以防极高的应力集中所导致的疲劳破裂。但因结构的关系，三次机缸体必须设有联接调压阀和卸荷阀的孔口。为此，不开径向孔而改为斜向孔，且将孔口端面精修磨成圆角并研光，从而大大降低了应力集中的程度，改善了缸体受力情况。缸头/缸体优选双真空冶炼（真空冶炼后再经电渣重熔）美国AISl 4340钢种，其锻件经严格严格热处理后强度高、韧性好，在高循环次数（每分钟350~400次）、高应力幅下具有理想的疲劳极限值。

承受脉动压力的部位，如油腔处的三通，采用了双层套结构，借助于过盈配合使承受超高内压的零件表面产生预压缩应力，以避免疲劳破损。受结构所限不能热套处，如三次机气阀的升程限制器内孔，则采取内孔自增强处理措施使其获得适宜的自增强压应力。在超高压210MPa下其内孔表面仍保持为压应力状态，而其阀隙流速亦需控制在1.5m/s以内。

7.强力双头螺栓固紧技术。

三次机缸头配置12只M52双头螺栓，每只都承受588kN预紧力，当压缩机吸、排气时其应力幅度变化很大。除了选用疲劳强度高的材料和设计为弹性螺栓结构外，在螺栓固紧时不仅每只螺栓必须受力均匀，尚需各只螺栓同步实施固紧。液压拉伸器理想地解决了此棘手问题。

8.研制了能够远距离操作、自动控制油压恒高于气压约10%、以防膜片超压破裂的调压阀。

八、容积式回转压缩机，类型拓展，产量和市场占有率飙升，设计与制造水准提升。

进入市场流通的国产容积式回转压缩机，其类型已拓展为（双）螺杆式，单螺杆式、滑片式等均在内，而总的年产量和市场占有率也都在飙升，迥异于十年前。就设计水平和制造水准而言，亦均在提升。喷油、喷水或干式的容积式回转压缩机，都获得长足发展。

和国外将单螺杆压缩机基本都用于压缩制冷介质迥然不同，独具中华特色的单螺杆压缩机技术，业已造就成了日前喷油单螺杆空压机为主体的强力生产基地。

尤其难能可贵的是这些企业的志士仁人拼搏进取，荣获多项单螺杆压缩机和相关技术的国家专利证书和外国专利证书，并已转化为生产力。不但单螺杆空压机实测技术经济指标雄踞世界前列，而且品种规格繁多能满足各方需求，同时实现了产销两旺和出口。
　　
九、压缩机的气阀、填料、活塞环等关键易损件，曲轴连杆、十字头、活塞汽缸、机身等多种零部件，油站、自控、气体精华装置等多种配套装备，都形成了颇具规模的产业，和压缩机主机厂共轭前行，有效地提高了压缩机组的整体质量还降低了成本。

十、作为压缩机中的特殊群体的特种高压压缩机，都具有高参数、高性能的技术特征。

功率和外形尺寸并不很大的特种高压压缩机，以其甚高科技含量而屹立于压缩机设计/制造技术为数不多的几个巅峰之一。

国产特种高压、高参数、高性能压缩机的总体水准已不亚于外机。毫无疑问，她们已是我国载人宇宙飞行等高科技领域，以及保卫国土、捍卫海疆和领空的优秀保障装备，功不可没。我国压缩机制造业中的志士仁人，已为此默默地奋斗了半个多世纪，功勋卓著。眼下，特种高压压缩机的多品种与更高压力、更大排量、更多台数之需求旺盛。