【壓縮機網】磁懸浮技術是指利用磁力克服重力使物體懸浮的一種技術，它是利用懸浮磁力使物體處于一個無摩擦、無接觸懸浮的平衡狀態。

　　磁懸浮系統一般由轉子、傳感器、控制器和執行器4部分組成，其中執行器包括電磁鐵和功率放大器兩部分。磁懸浮因不存在機械接觸，具有以下優點：第一，完全無磨損、無污染，可在真空和腐蝕性介質中長期使用；第二，完全無機械摩擦，功耗小、噪聲低、效率高，不需潤滑和密封，可用于高速工程，解決高速機械設計中的潤滑和能耗問題。

　　例如磁懸浮高速電機是利用磁懸浮軸承的電磁力把高速電機的轉子懸浮起來，可以達到極高轉速。運轉過程中無摩擦免維護，使用壽命更長，并且高效節能可靠性高。

　　再如磁懸浮軸承，主動控制磁懸浮軸承是利用電磁鐵線圈中的電流產生不接觸的可控電磁力來使轉子運轉于穩定懸浮狀態的一種裝置。常用的磁懸浮軸承系統由徑向磁軸承、軸向磁軸承、傳感器、轉子、控制器和執行器組成，是涉及轉子動力學、機械學、電工電子學、控制工程、磁性材料、測試技術、數字信號處理等多學科技術。

　　與接觸式機械軸承相比，磁懸浮軸承具有顯著的性能優勢：

　　· 無機械接觸、無摩擦、免潤滑、高效率、低噪音、轉速可高達十萬轉以上。

　　· 功耗僅為接觸類軸承的1/20～1/5，比如4.5MW磁懸浮主氦風機功耗僅為10kW。

　　· 自動不平衡控制算法，可消除轉子不平衡振動和噪聲。

　　· 壽命長達幾十年，減少了后期維護和服務成本，且內置檢測和診斷功能，保證了系統的高性能和可靠性。

　　· 支撐剛度和阻尼特性可以主動控制，能實現轉子平穩跨臨界轉速，提高設備整體性能。

　　· 可工作在高低溫環境，高溫軸承可在550℃長期連續運行。

　　一、磁懸浮在壓縮機及相近領域的產品種類

　　1.磁懸浮空氣壓縮機

　　磁懸浮空氣壓縮機采用磁懸浮軸承、變頻、高速永磁同步電機和高速葉輪等核心技術，主要作用為壓縮空氣。磁懸浮空氣壓縮機的主動式磁懸浮軸承可將空氣壓縮機轉子保持在最佳位置，變頻技術實現壓縮機的低電流啟動和全工況智能調節，高速電機和高速葉輪的應用使得整機效率高，體積小、重量輕。磁懸浮空氣壓縮機可廣泛應用于紡織、冶金、化工、發酵、玻璃、制藥和造紙等行業。

　　2.磁懸浮離心式鼓風機

　　磁懸浮離心式鼓風機屬于采用磁懸浮軸承技術的流體機械設備。主要作用是通過排送氣體，提供氣體動力，隨轉軸一同做高速旋轉的葉輪帶動空氣從蝸殼的進氣口進入，空氣在蝸殼的導向與增壓作用下成為具有一定流速與壓力的氣體，最后從蝸殼的出氣口對外排送，從而實現風機的物理功能。產品外部由機柜殼體包裹，內部由流體系統和控制系統兩部分組成。

　　磁懸浮離心式鼓風機主要由磁懸浮軸承系統、電機系統和流體部件組成。磁懸浮軸承控制器通過位移傳感器實時監測轉子振動信號，將經過計算的調節信號轉換為控制電流，輸入磁軸承線圈產生電磁力，控制轉軸保持懸浮狀態；變頻器采用空間矢量算法，可以產生高質量的高頻輸出電流，控制高速永磁同步電機產生旋轉磁場，驅動轉軸高速旋轉；高速旋轉的葉輪對氣體做功，使得氣流源源不斷地被吸入，壓縮后的氣體壓力升高，通過蝸殼收集后經擴壓管排入用戶的終端管道。磁懸浮軸承確保轉子可以在無機械接觸的情況下高速旋轉，減少了機械損失，減少了維護，從而可以大大提高鼓風機的綜合能效。磁懸浮離心式鼓風機可應用的細分領域包括污水處理、印染、化工、食品、制藥、造紙等行業，節能效果顯著。

　　3.磁懸浮冷水機組

　　磁懸浮冷水機組是用磁懸浮制冷壓縮機替代傳統的螺桿壓縮機或定頻離心壓縮機而形成的新型冷水機組。由于采用磁懸浮技術，壓縮機運轉時無機械接觸，無需潤滑油，系統的壓縮效率、換熱效率都得到極大提高，且由于系統無油，減少了大量的維保費用。磁懸浮冷水機組可用于辦公大樓、酒店、醫院、商場、學校等對舒適性有要求的場所及工業制造、數據中心、實驗室、食品、農業等對工藝和環境溫度有要求的場所。

　　4.磁懸浮真空泵

　　磁懸浮真空泵是一種新型的透平真空泵，主要采用磁懸浮軸承、高速大功率永磁同步電機、高頻輸出變頻器、高強度三元流鈦合金葉輪等核心技術。高速旋轉的葉輪持續抽氣，形成負壓環境，滿足工藝生產的需求。磁懸浮真空泵運轉時無機械接觸、摩擦，降低了機械損失，減少了維護保養的工作量，同時三元流葉輪的使用也使得氣動效率大幅提升，節能效果顯著，目前已經在造紙、氧化鋁、變壓吸附制氧等多個領域廣泛使用。

　　二、磁浮技術在壓縮機及相近領域的發展階段

　　1.空氣壓縮機行業

　　空氣壓縮機在我國大致經歷了以下幾個發展階段。

　　八十年代開始，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。這個階段，阿特拉斯·科普柯、英格索蘭及美國壽力等國外品牌先后進入中國市場，而國產品牌還不成熟，所以進口品牌在螺桿空氣壓縮機市場占據主導地位。

　　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氣壓縮機市場需求快速增長，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。隨著螺桿式對活塞式的逐步替代，我國活塞式空氣壓縮機的市場需求逐步下降，但鑒于活塞式空氣壓縮機較為低廉的價格，其市場需求仍保持一定水平。

　　目前，經歷了起步、成長兩個階段，我國空壓縮機行業已進入穩定發展階段。同時，隨著用氣品質和節能降耗的要求提升以及技術進步，現代空氣壓縮機產品正朝著小型化、輕量化、機電一體化的方向發展，各種低能耗、無油化的產品逐漸成亮點。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，永磁變頻螺桿式空氣壓縮機、兩級壓縮螺桿式空氣壓縮機、無油螺桿式空氣壓縮機、磁懸浮離心式空氣壓縮機等提倡節能減耗、綠色環保的機型，在市場競爭中脫穎而出。

　　2.鼓風機行業

　　我國鼓風機制造始于20世紀50年代，經歷了以下幾個發展階段。

　　20世紀50年代，該階段主要為單純仿造國外產品為主；20世紀80年代，我國主要鼓風機生產廠家開始施行標準化、系列化、通用化聯合設計，大幅提高了整體設計制造水平，也開發了適合當時需求的鼓風機產品；20世紀90年代，國外學者創造性地將三元流理論在離心鼓風機上實現應用，部分生產廠商據此設計制造出了單級離心鼓風機產品，也初步具備了離心鼓風機的設計和制造能力；2000年以后，鼓風機行業整體技術水平快速提升，國產鼓風機基本能夠滿足我國工業生產的需求，我國鼓風機行業產量整體呈現上升趨勢，并開始逐步替代進口。

　　磁懸浮概念于19世紀中葉被提出，歐洲、美國和日本等國家在20世紀60年代開始大力開展磁懸浮軸承的研究工作。2000年以前，國內鼓風機市場主要由羅茨鼓風機和傳統離心鼓風機生產廠商占據，經歷了技術引進、消化吸收、自主創新和進口替代的發展歷程。隨著國外磁懸浮技術的成熟，國內開始引進國外的磁懸浮離心式鼓風機，但尚不具備自主研發生產能力。

　　自20世紀90年代中期，國外開始研究高速磁懸浮電機，相繼出現了永磁同步型磁懸浮電機、開關磁阻型磁懸浮電機、感應型磁懸浮電機等各種類型，主要應用于離心壓縮機。進入21世紀，隨著制造工藝技術的進步、控制理論與智能信息技術的發展，磁懸浮軸承技術趨于成熟，產品的性能也得到了優化和提高。

　　3.真空泵行業

　　真空泵是用來獲得真空環境的系統，主要是為用來產生、改善和維持真空環境的裝置，是半導體、科學儀器、化工、制藥行業、造紙、冶金重要的生產設備，也是真空系統重要的組成部分，被廣泛應用于制藥、化工、食品、電子、造紙、冶金、半導體、光伏等下游行業，需求量大面廣，國產真空設備正在加速替代進口真空泵和傳統真空泵（羅茨真空泵、液環真空泵）。隨著國內高速電機技術的發展和技術突破，行業內出現了高速磁懸浮電機直驅透平真空泵。經市場驗證，此類真空泵產品單機功率密度高，整機效率高，在造紙行業、冶金行業、鑄造、食品包裝等中低真空工藝應用，可替代傳統水環泵、液環泵、多級低速離心泵、單級高速透平泵。

　　三、磁浮產品行業基本特點

　　1.空氣壓縮機行業

　　空氣壓縮機是現代工業必不可少的通用設備，廣泛應用于機械制造、冶金、汽車、水泥、電力、電子、紡織等工業領域。隨著我國工業水平的不斷提升，各行業商品貿易的日趨繁榮，對空氣壓縮機設備的總需求也在逐漸提升。我國空氣壓縮機行業經過多年的發展，品牌型號多樣，各種類型的空氣壓縮機自身優劣勢各有不同。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用作業、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；離心式空氣壓縮機是無油壓縮機，安全、衛生性能方面都具有優勢，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。

　　2.鼓風機行業

　　鼓風機是指在設計條件下風壓在30kPa-200kPa以內的風機，是工業生產中提供氣體動力的重要工藝設備，在國民經濟和日常生活中占有重要的地位。鼓風機主要分為容積式和速度式兩類，后者又分為低速和高速兩種，目前行業主要的鼓風機類型包括，羅茨鼓風機、多級離心鼓風機、齒輪增速單級高速離心鼓風機、空氣懸浮離心鼓風機、磁懸浮離心鼓風機等產品。

　　隨著節能、環保行業的快速發展，磁懸浮離心式鼓風機憑借其高效、節能等性能優勢，得以在國內快速推廣，得到越來越多用戶的青睞。目前整個行業呈現出如下特點：一是一些科技型企業通過自主研發的形式進入磁懸浮鼓風機行業，另一方面傳統的鼓風機制造企業通過核心部件外購、整機貼牌等形式進入本行業。眾多競爭者的出現，使得行業競爭加劇；二是磁懸浮離心式鼓風機中涉及變頻器技術、磁懸浮軸承技術、高速永磁同步電機技術、高效率流體技術以及現場工藝相關的應用技術，全面掌握各項技術的廠家數量較少；三是除了最初的污水處理環節，目前磁懸浮鼓風機已經逐步應用于物料輸送、金屬氧化、生物發酵、養殖等行業，且針對不同的行業要求、工藝特點逐步研制專機，更好地匹配用戶現場的使用要求。

　　3.真空泵行業

　　真空泵是指利用機械、物理、化學或物理化學的方法對被抽容器進行抽氣而獲得真空的器件或設備。通俗來講，真空泵是用各種方法在某一封閉空間中改善、產生和維持真空的裝置，根據真空度和應用領域的不同，匹配不同的真空泵產品。目前高真空領域主要采用干式螺桿真空泵、磁懸浮分子泵、組合容積真空泵，中低真空領域主要采用羅茨泵、液環泵、多級低速離心透平真空泵、齒輪增速透平真空泵、磁懸浮高速透平真空泵。

　　隨著工業4.0的發展，中國真空泵市場正在迅速發展，受到國內外客戶青睞。2020年以來真空泵行業結構轉型趨勢明顯，干式螺桿真空泵的出現替代了大部分油螺桿真空泵，在制藥、醫療器械、半導體行業均有應用。高速透平真空泵因節能高效的產品性能，可以替代傳統羅茨泵、液環泵，得到快速推廣和應用。

　　四、主要技術門檻

　　1.空氣壓縮機行業

　　活塞式壓縮機的技術發展水平已趨于成熟，目前國內活塞式壓縮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，減少惡性故障，提高設備運行的穩定性。螺桿式壓縮機的技術已基本達到國際同類產品的水平，目前技術難點主要在于螺桿轉子型線設計及加工、軸承設計、潤滑技術和密封性能等方面。其中螺桿轉子的型線設計及加工最為重要，其性能直接決定螺桿式壓縮機的整體性能和使用壽命。特別是無油螺桿機型，在保護轉子的同時，需要提升容積效率，而長時間油、氣的隔離是保證系統100%無油的前提。

　　離心壓縮機目前正向著高效節能、個性化（針對工藝特點的專用壓縮機）、提高綜合性能（穩定性、可靠性、環保性）等方向發展，但在轉子振動、系統喘振、葉輪效率上仍有許多基礎理論要突破。磁懸浮空氣壓縮機是一種節能型離心式壓縮機，其技術指標的實現需要電磁學、材料學、電子學、電機學、傳動控制學、流體力學等跨學科理論及技術的綜合運用，技術難度及復雜度都高于其它類型的空氣壓縮機。

　　2.鼓風機行業

　　總體來說，羅茨鼓風機因為結構簡單，技術門檻低，早些年廣泛應用于諸多需要供氣的場合，但此類風機運行能耗高，導致運營成本較高。之后出現了離心葉輪技術，但在未能解決高速驅動的情況下，鼓風機廠商開始采用多級壓縮的方式，來提高風機的效率，這類風機廣泛地應用于中等以上規模的污水處理廠。隨著高速齒輪箱技術的發展，出現了齒輪增速單級離心鼓風機，進一步提高了風機的效率，但齒輪箱造價高，結構復雜，維護成本高，導致這類風機應用并不普遍。此后出現了磁懸浮離心式鼓風機，徹底解決了高速驅動、傳動、摩擦損耗、流體效率優化等若干問題，實現了離心式鼓風機效率的最大化，同時，得益于高效流體部件，高速永磁同步電機以及高頻變頻器，磁懸浮離心式鼓風機調節范圍廣。

　　3.真空泵行業

　　目前，傳統真空泵（羅茨真空泵、液環泵）和多級低速離心透平真空泵的技術及生產制造水平成熟穩定，但能耗水平高。干式螺桿真空泵對材料、涂層工藝、加工裝配制造水平要求高，目前進口品牌占據市場，磁懸浮分子泵、高速磁懸浮透平真空泵是集合磁懸浮軸承技術、高速永磁同步電機技術、高頻矢量變頻技術、高效流體機械技術等技術的耦合產品。隨著高速磁懸浮透平真空泵在造紙、化工、冶金等行業得到廣泛應用，陸續有企業加入磁懸浮透平真空泵的生產制造行業，但高速磁懸浮真空泵的技術門檻較高，能夠獨立掌握磁懸浮軸承技術、高速永磁同步電機技術，高頻矢量變頻技術、高效流體機械技術的企業較少。

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