前言
随着能源价格的不断上涨和节能观念不断的普及，空气压缩机系统的能耗问题被越来越多的企业所重视，企业的节能需求也越来越强烈。但由于缺乏专业与市场的知识和经验，如何降低空气压缩机系统的能耗，提高压缩空气的利用率和降低节能改造的风险成为企业面临的难题与企业者经营困惑。
近日，高效电机领跑者编辑部专访了西安交通大学能动学院压缩机工程系吴华根副主任。西安交通大学压缩机工程系始建于1956年，是国内第一个压缩机高级人才培养和压缩机技术研究基地。压缩机工程系是“制冷与低温工程”国家重点学科的重要组成部分，也是“流体机械及压缩机国家工程中心”的骨干单位之一。主要对各种容积式压缩机（包括制冷压缩机）及其系统的热力过程及动力特性进行研究，在国内外压缩机和制冷技术领域有着重要的地位和影响。
吴华根副教授是教育部新世纪优秀人才，压缩机行业权威专家，多年来深耕压缩机行业技术研究，对压缩机行业市场有着深入的了解。他对压缩机行业的发展现状及未来发展趋势，以及高效电机在压缩机行业的应用给予了详细深入的解答。
吴华根 副教授
西安交通大学能动学院
压缩机工程系副主任
问：压缩机行业发展现状及未来在哪些领域有更好的市场前景？
压缩机应用领域广泛，空气压缩机年产量约3.5亿台，每年有几亿的市场规模。根据全国能源基础与标准化委员会的有关统计资料，工业空气压缩机系统年耗电量约占全国总发电量的6%-9%左右，在高耗电设备中仅次于风机、水泵，排名第三，节能潜力非常大。
我国压缩机行业经过60多年的设计开发技术创新、生产工艺升级以及市场布局调整，已完成从最初的活塞压缩机，发展到了涵盖所有的压缩机类型，包括空气动力、空调制冷、冷冻冷藏以及石油化工的小型或大型设备的产品系列，产品性能也得到了大幅提升。
目前我国已成为全球制造业中心，也是全球压缩机生产的核心国，国际上主要的压缩机生产企业都已进入中国市场，并在中国均有生产基地。在全球压缩机行业竞争中，与欧、美、日等先进国家形成了鼎立之势。但也要明白，我国虽己发展成为压缩机产品的生产大国，但还不是压缩机产品的最强国，所以近年来，国内的压缩机企业也投入巨资研发新技术、提升产品品质，以期在市场竞争中取得优势。
压缩机除了在上述传统领域应用外，还将在环保行业、食品行业、热分离等行业中将会有更大的市场前景。如在环保工程中的废水浓缩、食品或饮料工业中的牛奶、乳清、糖溶液的蒸发、制盐工业的盐溶液蒸发、化学工业的水溶液蒸发等工业，热分离应用中的蒸发过程是高能耗的过程，这时若能让多效装置和机械蒸汽再压缩装置结合起来，可以利用它自身产生的二次蒸汽的能量，从而减少对外界能源的需求，实现节能。另外，在油田中油气混输泵的应用，余热回收用的ORC系统中的膨胀机等也是亮点。
问：空调及冰箱等产品能效标准的提升对于压缩机行业带来的影响是什么？
空调及冰箱等家用产品能效标准的提升，一方面，说明我国对于节能降耗的重视；另一方面也充分说明了我国空调冰箱生产企业及其相关配套企业对于自身的技术创新能力有很大的信心。
压缩机是空调和冰箱的主要耗能部件，能效标准的提高，必然要求压缩机的性能要有所提升。这就需要对压缩机的吸气过热程度、吸排气过程压力脉动损失、噪声、机械摩擦损失、高效电机等方面展开研究，并且该类的研究将会变成更细致、更深入，还将多学科结合共同研究，如材料学科、电气学科，因此对压缩机行业来说是一个很大的挑战，也是一个很大的技术革新的机遇。
另外，对于空调压缩机来说，其运行工况随季节性变化变化很明显，因此单纯追求压缩机在设计工况下的高效率、高性能就失去了节能的意义，这就需要压缩机的性能在较宽广的范围内能够保持较高，这样才能使空调在实际运行时获得良好的节能效果，这也是为什么提出季节能效比（SEER）的原因。
问：目前主要通过哪些技术手段提高压缩机的效率？
提高压缩机的效率，可以从如下两方面来考虑：
一方面是提高压缩机电机的效率，电机效率的提高意味着压缩机耗电量的减少和压缩机机组总体效率的提升；
另外一方面，就是提高压缩机本身的效率。如型线优化设计技术（双螺杆转子型线、涡盘型线、单螺杆转子啮合副型线）、减小机械磨损（如使用磁悬浮轴承、气体轴承）、提高压缩机的容积效率，降低泄漏（如涡旋压缩机的柔性机构、活塞压缩机的余隙容积控制及其气阀的运动规律与工作过程的匹配）、吸排气流道优化技术，降低吸排气过程的压力脉动损失、经济器补气技术（螺杆和涡旋压缩机中使用经济器补气，可有效提高系统的COP）、压缩机变容量调节技术等均可有效提高压缩机本身的性能。
问：高效电机在压缩机里的应用情况如何？使用高效电机对于压缩机产品效率提升的作用如何？
使用高效电机对于提高压缩机产品的效率是非常有效，而且是十分直接的。空气压缩机用电机大致有异步电动机和永磁同步电动机二种，相对异步电机，永磁同步电动机在效率、功率因数，节能效果等方面都有较大的提高。有文献研究表明，对于目前空压机的普通电机换为高效电机的话，可以实现4.3%的节能率，使得空压机机组的能效得到明显提高。
再比如冰箱压缩机，传统的冰箱压缩机电机是单相交流感应电机，应用永磁体设计的单相交流永磁同步电机，能有效提高电机效率，与单相交流感应电机相比，单相交流永磁同步电机因其转子铁耗和铜耗小，效率可提高5％以上。实验结果显示，单相交流永磁同步电机比单相交流感应电机的效率高6％，功率因数大幅提高，使得冰箱压缩机的效率(COP值)提高10％左右，节能效果明显。
另一方面，随着铜转子电动机的推出和技术的逐步成熟，铜转子的高效异步电机甚至于超高效异步电机应该也能被压缩机行业逐渐认可并得到应用。虽然铜转子高效异步电机的价格会稍为昂贵，但是更不能因此忽略它的天然优势，如损耗低、效率高、温升低、可靠性高、体积小等。并且有试验结果表明，铜转子电机在某些工况下，性能要优于永磁电机，而且它还有永磁电机不可替代的优势，如永磁材料在短路、高温和强烈振动等环境易发生失磁，故障时不能灭磁保护，在超速等异常条件下，永磁磁极容易受到较大影响，最主要是它不受稀土资源的限制。
但由于财政部和国家发展改革委于2017年1月23日发布《关于做好高效电机推广补贴清算工作的通知》，该通知取消了已执行7年的高效电机补贴政策，因此此政策的出台势必会对压缩机行业产生影响，尤其是使用高效节能电机享受补助的各压缩机整机制造企业，补贴取消后，成本势必会上涨。
问：铜、铝电机对压缩机的性能有哪些影响？
电机本身对压缩机机头的性能没有影响，但是会对机组的性能和节能性产生影响，高效率的电机必然提高机组的性能和效率。而对于铜、铝电机而言，铝线电机由于铝的电阻大及其导热性能差，长时间工作容易发热从而影响电机寿命，且性能不如铜线电机稳定。铜线电机具有起动转矩大、起动电流小、过载能力强等特性，使用寿命更长，安全性也更高，而且高导电率的铜可以降低转子绕组损耗，提高电机效率。
目前，铜转子电机也越来越受到重视，因为铜转子的电阻率要比铝转子的低40%，使得铜转子电机不仅在电机总损耗方面有较大幅度下降，更为重要的是让电机的效率可以提高2-5%，而且增大了电机的转矩，延长了电机的寿命。因此铜转子电机与铝转子电机相比，具有非常大的优势。
总得来说，铜转子电机的效率和性能要优于铝转子电机。在成本方面，对于同一机座号的电机来说，铜转子电机的成本要高于铝转子电机。但是，目前电机企业正在致力于电机小型化的研究，卧龙电气南阳防暴集团股份有限公司曾经做过实验，降机座设计的铜转子高效异步电动机，在结构上铸铜转子电机比铸铝转子电机降了一个机座号，重量轻了33 公斤，长、宽、高都有所减少，电机成本降低，同时电气性能指标，如效率、启动性能均符合国家及行业标准。
要不断降低铜转子电机的成本，一方面要改进目前的铜转子压铸工艺，另一方面提高电机的功率密度，并使电机向小型化、轻量化方向发展。这样，该类电机也许会更受家电行业，乃至商业、工业领域内制冷行业、空气行业的青睐。
问：我国压缩机的技术水平与国外相比还有哪些差距？
从总体上来说，我国的压缩机技术在这几十年的发展过程中得到了极大的提升，也实现了自主的设计和研发，其设计技术、加工工艺也得到了很大的提高。如大型往复工艺压缩机、螺杆压缩机的技术水平也追上了发达国家的水平，尤其是西安交通大学发明的同步回转压缩机在油气混输方面的成功应用，推动了我国压缩机行业的进步。
当然，我们也要清醒的认识到，在某些种类压缩机的核心技术上，与欧、美、日本等发达国家仍有一定差距，主要表现在安全性、节能性、耐久性、稳定性等方面的不足。
问：压缩机行业的未来技术发展趋势是什么？
压缩机行业的未来技术发展的趋势如下：
1、节能高效环保技术的开发：如磁悬浮技术的提升和应用，变容量技术的优化，宽应用范围内的机头高效率技术等；也更加注重零部件的开发与选择，只有掌握了关键零部件的应用与组合，企业才会拥有核心竞争力；
2、小型化轻量化技术：降低成本、节约设备空间、节能降耗等趋势，都要求压缩机技术往小型化轻量化的方向发展。小型化轻量化是制造业的发展潮流，压缩机行业需紧跟制造业发展潮流，在更高的发展层次上向着小型化方向前进。
3、机电一体化发技术：现代压缩机正处在一个机电一体化的发展时代，引入机电一体化技术，使机械、流体技术和电子控制技术等有机结合，可以极大地提高压缩机的各种性能，如动力性、经济性、可靠性、安全性、操作舒适性以及作业精度、作业效率和使用寿命等；
4、模块化设计技术：通过模块的选择和组合可以构成不同的压缩机产品，以满足市场的不同需求，其最终原则即是力求以少数模块组成尽可能多的产品，并在满足要求的基础上使产品精度高、性能稳定、结构简单、成本低廉，且模块结构应尽量简单、规范，模块间的联系尽可能简单；
5、应用领域细分及两极分化：随着压缩机行业不断成熟，以及应用工况更加严苛、复杂化，压缩机的研发生产以及选型更加细分，专业化更强；以及压缩机向更大型化和微型化的发展和压缩机的轻量化发展。压缩机的轻量化和微小型化的发展，必然推动电机的小型化和轻量化。
6、智能化、网络化、大数据技术：压缩机数据化、网络化、智能化是市场及应用需求发展的方向。目前，已有不少企业在压缩机远程监控、数据信息化服务方面做出了不小的拓展，大数据技术的推广必然推动压缩机行业节能事业的新进程。
前言
随着能源价格的不断上涨和节能观念不断的普及，空气压缩机系统的能耗问题被越来越多的企业所重视，企业的节能需求也越来越强烈。但由于缺乏专业与市场的知识和经验，如何降低空气压缩机系统的能耗，提高压缩空气的利用率和降低节能改造的风险成为企业面临的难题与企业者经营困惑。
近日，高效电机领跑者编辑部专访了西安交通大学能动学院压缩机工程系吴华根副主任。西安交通大学压缩机工程系始建于1956年，是国内第一个压缩机高级人才培养和压缩机技术研究基地。压缩机工程系是“制冷与低温工程”国家重点学科的重要组成部分，也是“流体机械及压缩机国家工程中心”的骨干单位之一。主要对各种容积式压缩机（包括制冷压缩机）及其系统的热力过程及动力特性进行研究，在国内外压缩机和制冷技术领域有着重要的地位和影响。
吴华根副教授是教育部新世纪优秀人才，压缩机行业权威专家，多年来深耕压缩机行业技术研究，对压缩机行业市场有着深入的了解。他对压缩机行业的发展现状及未来发展趋势，以及高效电机在压缩机行业的应用给予了详细深入的解答。
吴华根 副教授
西安交通大学能动学院
压缩机工程系副主任
问：压缩机行业发展现状及未来在哪些领域有更好的市场前景？
压缩机应用领域广泛，空气压缩机年产量约3.5亿台，每年有几亿的市场规模。根据全国能源基础与标准化委员会的有关统计资料，工业空气压缩机系统年耗电量约占全国总发电量的6%-9%左右，在高耗电设备中仅次于风机、水泵，排名第三，节能潜力非常大。
我国压缩机行业经过60多年的设计开发技术创新、生产工艺升级以及市场布局调整，已完成从最初的活塞压缩机，发展到了涵盖所有的压缩机类型，包括空气动力、空调制冷、冷冻冷藏以及石油化工的小型或大型设备的产品系列，产品性能也得到了大幅提升。
目前我国已成为全球制造业中心，也是全球压缩机生产的核心国，国际上主要的压缩机生产企业都已进入中国市场，并在中国均有生产基地。在全球压缩机行业竞争中，与欧、美、日等先进国家形成了鼎立之势。但也要明白，我国虽己发展成为压缩机产品的生产大国，但还不是压缩机产品的最强国，所以近年来，国内的压缩机企业也投入巨资研发新技术、提升产品品质，以期在市场竞争中取得优势。
压缩机除了在上述传统领域应用外，还将在环保行业、食品行业、热分离等行业中将会有更大的市场前景。如在环保工程中的废水浓缩、食品或饮料工业中的牛奶、乳清、糖溶液的蒸发、制盐工业的盐溶液蒸发、化学工业的水溶液蒸发等工业，热分离应用中的蒸发过程是高能耗的过程，这时若能让多效装置和机械蒸汽再压缩装置结合起来，可以利用它自身产生的二次蒸汽的能量，从而减少对外界能源的需求，实现节能。另外，在油田中油气混输泵的应用，余热回收用的ORC系统中的膨胀机等也是亮点。
问：空调及冰箱等产品能效标准的提升对于压缩机行业带来的影响是什么？
空调及冰箱等家用产品能效标准的提升，一方面，说明我国对于节能降耗的重视；另一方面也充分说明了我国空调冰箱生产企业及其相关配套企业对于自身的技术创新能力有很大的信心。
压缩机是空调和冰箱的主要耗能部件，能效标准的提高，必然要求压缩机的性能要有所提升。这就需要对压缩机的吸气过热程度、吸排气过程压力脉动损失、噪声、机械摩擦损失、高效电机等方面展开研究，并且该类的研究将会变成更细致、更深入，还将多学科结合共同研究，如材料学科、电气学科，因此对压缩机行业来说是一个很大的挑战，也是一个很大的技术革新的机遇。
另外，对于空调压缩机来说，其运行工况随季节性变化变化很明显，因此单纯追求压缩机在设计工况下的高效率、高性能就失去了节能的意义，这就需要压缩机的性能在较宽广的范围内能够保持较高，这样才能使空调在实际运行时获得良好的节能效果，这也是为什么提出季节能效比（SEER）的原因。
问：目前主要通过哪些技术手段提高压缩机的效率？
提高压缩机的效率，可以从如下两方面来考虑：
一方面是提高压缩机电机的效率，电机效率的提高意味着压缩机耗电量的减少和压缩机机组总体效率的提升；
另外一方面，就是提高压缩机本身的效率。如型线优化设计技术（双螺杆转子型线、涡盘型线、单螺杆转子啮合副型线）、减小机械磨损（如使用磁悬浮轴承、气体轴承）、提高压缩机的容积效率，降低泄漏（如涡旋压缩机的柔性机构、活塞压缩机的余隙容积控制及其气阀的运动规律与工作过程的匹配）、吸排气流道优化技术，降低吸排气过程的压力脉动损失、经济器补气技术（螺杆和涡旋压缩机中使用经济器补气，可有效提高系统的COP）、压缩机变容量调节技术等均可有效提高压缩机本身的性能。
问：高效电机在压缩机里的应用情况如何？使用高效电机对于压缩机产品效率提升的作用如何？
使用高效电机对于提高压缩机产品的效率是非常有效，而且是十分直接的。空气压缩机用电机大致有异步电动机和永磁同步电动机二种，相对异步电机，永磁同步电动机在效率、功率因数，节能效果等方面都有较大的提高。有文献研究表明，对于目前空压机的普通电机换为高效电机的话，可以实现4.3%的节能率，使得空压机机组的能效得到明显提高。
再比如冰箱压缩机，传统的冰箱压缩机电机是单相交流感应电机，应用永磁体设计的单相交流永磁同步电机，能有效提高电机效率，与单相交流感应电机相比，单相交流永磁同步电机因其转子铁耗和铜耗小，效率可提高5％以上。实验结果显示，单相交流永磁同步电机比单相交流感应电机的效率高6％，功率因数大幅提高，使得冰箱压缩机的效率(COP值)提高10％左右，节能效果明显。
另一方面，随着铜转子电动机的推出和技术的逐步成熟，铜转子的高效异步电机甚至于超高效异步电机应该也能被压缩机行业逐渐认可并得到应用。虽然铜转子高效异步电机的价格会稍为昂贵，但是更不能因此忽略它的天然优势，如损耗低、效率高、温升低、可靠性高、体积小等。并且有试验结果表明，铜转子电机在某些工况下，性能要优于永磁电机，而且它还有永磁电机不可替代的优势，如永磁材料在短路、高温和强烈振动等环境易发生失磁，故障时不能灭磁保护，在超速等异常条件下，永磁磁极容易受到较大影响，最主要是它不受稀土资源的限制。
但由于财政部和国家发展改革委于2017年1月23日发布《关于做好高效电机推广补贴清算工作的通知》，该通知取消了已执行7年的高效电机补贴政策，因此此政策的出台势必会对压缩机行业产生影响，尤其是使用高效节能电机享受补助的各压缩机整机制造企业，补贴取消后，成本势必会上涨。
问：铜、铝电机对压缩机的性能有哪些影响？
电机本身对压缩机机头的性能没有影响，但是会对机组的性能和节能性产生影响，高效率的电机必然提高机组的性能和效率。而对于铜、铝电机而言，铝线电机由于铝的电阻大及其导热性能差，长时间工作容易发热从而影响电机寿命，且性能不如铜线电机稳定。铜线电机具有起动转矩大、起动电流小、过载能力强等特性，使用寿命更长，安全性也更高，而且高导电率的铜可以降低转子绕组损耗，提高电机效率。
目前，铜转子电机也越来越受到重视，因为铜转子的电阻率要比铝转子的低40%，使得铜转子电机不仅在电机总损耗方面有较大幅度下降，更为重要的是让电机的效率可以提高2-5%，而且增大了电机的转矩，延长了电机的寿命。因此铜转子电机与铝转子电机相比，具有非常大的优势。
总得来说，铜转子电机的效率和性能要优于铝转子电机。在成本方面，对于同一机座号的电机来说，铜转子电机的成本要高于铝转子电机。但是，目前电机企业正在致力于电机小型化的研究，卧龙电气南阳防暴集团股份有限公司曾经做过实验，降机座设计的铜转子高效异步电动机，在结构上铸铜转子电机比铸铝转子电机降了一个机座号，重量轻了33 公斤，长、宽、高都有所减少，电机成本降低，同时电气性能指标，如效率、启动性能均符合国家及行业标准。
要不断降低铜转子电机的成本，一方面要改进目前的铜转子压铸工艺，另一方面提高电机的功率密度，并使电机向小型化、轻量化方向发展。这样，该类电机也许会更受家电行业，乃至商业、工业领域内制冷行业、空气行业的青睐。
问：我国压缩机的技术水平与国外相比还有哪些差距？
从总体上来说，我国的压缩机技术在这几十年的发展过程中得到了极大的提升，也实现了自主的设计和研发，其设计技术、加工工艺也得到了很大的提高。如大型往复工艺压缩机、螺杆压缩机的技术水平也追上了发达国家的水平，尤其是西安交通大学发明的同步回转压缩机在油气混输方面的成功应用，推动了我国压缩机行业的进步。
当然，我们也要清醒的认识到，在某些种类压缩机的核心技术上，与欧、美、日本等发达国家仍有一定差距，主要表现在安全性、节能性、耐久性、稳定性等方面的不足。
问：压缩机行业的未来技术发展趋势是什么？
压缩机行业的未来技术发展的趋势如下：
1、节能高效环保技术的开发：如磁悬浮技术的提升和应用，变容量技术的优化，宽应用范围内的机头高效率技术等；也更加注重零部件的开发与选择，只有掌握了关键零部件的应用与组合，企业才会拥有核心竞争力；
2、小型化轻量化技术：降低成本、节约设备空间、节能降耗等趋势，都要求压缩机技术往小型化轻量化的方向发展。小型化轻量化是制造业的发展潮流，压缩机行业需紧跟制造业发展潮流，在更高的发展层次上向着小型化方向前进。
3、机电一体化发技术：现代压缩机正处在一个机电一体化的发展时代，引入机电一体化技术，使机械、流体技术和电子控制技术等有机结合，可以极大地提高压缩机的各种性能，如动力性、经济性、可靠性、安全性、操作舒适性以及作业精度、作业效率和使用寿命等；
4、模块化设计技术：通过模块的选择和组合可以构成不同的压缩机产品，以满足市场的不同需求，其最终原则即是力求以少数模块组成尽可能多的产品，并在满足要求的基础上使产品精度高、性能稳定、结构简单、成本低廉，且模块结构应尽量简单、规范，模块间的联系尽可能简单；
5、应用领域细分及两极分化：随着压缩机行业不断成熟，以及应用工况更加严苛、复杂化，压缩机的研发生产以及选型更加细分，专业化更强；以及压缩机向更大型化和微型化的发展和压缩机的轻量化发展。压缩机的轻量化和微小型化的发展，必然推动电机的小型化和轻量化。
6、智能化、网络化、大数据技术：压缩机数据化、网络化、智能化是市场及应用需求发展的方向。目前，已有不少企业在压缩机远程监控、数据信息化服务方面做出了不小的拓展，大数据技术的推广必然推动压缩机行业节能事业的新进程。