JB/T 13345-2017《一體式永磁變頻螺桿空氣壓縮機》標準淺析

辛安見，喻志強，鮑洋洋，江新瑜，王宇川，劉玉勇

（合肥通用機械研究院有限公司，安徽 合肥 230031）

壓縮空氣是非常優質的動力源，在石油化工、冶金、礦山、電力、紡織、輕工、醫藥、電子、建筑、機械制造、交通運輸及國防軍工等各行業和經濟部門中得到了廣泛應用，未來市場長期仍將呈現增長態勢。

近年進入了螺桿機飛速發展的時代，質量日趨穩定，能效水平逐步提高，近10 年能效水平提高了近10%，由于產品設計和加工工藝更加成熟，單臺螺桿機流量上限已達到近100m3/min, 已跨入離心機的市場領域，而由于量產水平的提高，在5.5kW 以上的小機系列價格下降幅度很大，雖比活塞機價格仍然較高，但差距已經很小，已在很多消費者能夠接受的范圍，也因此開始逐步替代這一范圍的活塞機產品。在未來相當長的一段時間螺桿機仍將作為主要的空氣壓縮機產品，并逐步擴大在市場上的領先優勢。國產品牌技術水平已經達到國際先進水平，能效值接近甚至優于國外品牌，價格大幅下降。近年來，產品不斷創新，出現永磁一體變頻、兩級壓縮、噴水螺桿、無油潤滑等新技術、新產品。因此急需對新產品制定標準，根據工業和信息化部行業標準制修訂計劃（工信廳科[2015]115 號文），計劃編號2015-1194T—JB，項目名稱“一體式永磁變頻螺桿空氣壓縮機”進行制定，計劃應完成時間2017 年。JB/T 13345-2017《一體式永磁變頻螺桿空氣壓縮機》標準由工業和信息化部于2017 年11 月7 日發布，2018 年4 月1 日正式實施。

1 標準主要差異內容解析

1.1 與相關產品的差異

一體式永磁變頻螺桿空氣壓縮機（以下簡稱“永磁空壓機”）是一般用噴油螺桿空氣壓縮機（以下簡稱“螺桿空壓機”）和一般用變頻噴油螺桿空氣壓縮機（以下簡稱“變頻空壓機”）的特殊形式，其工作原理、主要結構及產品功能等與螺桿空壓機和變頻螺桿空壓機基本一致，只是驅動電動機采用永磁同步電動機。由于永磁同步電動機與感應電動機相比，不需要無功勵磁電流，可以顯著提高功率因數（可達到1，甚至容性），減少了定子電流和定子電阻損耗，而且在穩定運行時沒有轉子銅耗，進而可以減小風扇（小容量電機甚至可以去掉風扇）和相應的風摩損耗，效率比同規格感應電動機可提高2 ～8%。而且，永磁同步電動機在25 ～120%額定負載范圍內均可保持較高的效率和功率因數，使輕載運行時節能效果更為顯著，因此永磁空壓機具有高效節能的效果。

1.2 與JB/T6430-2014 的主要技術差異

（1）目前國內行業生產的永磁空壓機功率范圍在2.2～315kW 左右，因此JB/T 13345-2017 的功率范圍為2.2～315kW；而螺桿空壓機功率范圍為2.2 ～630kW。JB/T 13345-2017 功率范圍缺少功率63kW 的容積流量、機組輸入比功率等技術指標。

（2）JB/T 13345-2017 規定工況下的冷卻水量額定排氣壓力為0.3MPa、0.5MPa 時分別為2.0L/m3、3.0L/m3, 而JB/T 6430-2014 統一規定為3.0L/m3，其他排氣壓力檔冷卻水量兩標準一致。

（3）由于永磁空壓機配有變頻器，隨著頻率的變化，驅動電動機的實際功率也隨之變化，導致電機效率變化，因此JB/T 13345-2017 標準中沒有軸功率和比功率技術指標，但是JB/T 13345-2017 標準中增加了基準頻率、中間頻率和低速頻率下機組輸入比功率指標，且基準頻率下機組輸入比功率指標明顯優于GB19153-2009《容積式空氣壓縮機能效等級及能效限定值》標準中螺桿空壓機的指標，具體見表1。基于JB/T 13345-2017 標準中功率范圍為2.2 ～315kW，下面我們以市場上最常見的額定排氣壓力為0.8MPa 風冷固定全罩式的螺桿壓縮機為例分別比較永磁空壓機（基準頻率下）、螺桿空壓機機組輸入比功率。

從表1 中的數據可以看出永磁螺桿空壓機在驅動電動機功率2.2 ～45kW 時基準頻率和中間頻率下的機組輸入比功率與螺桿空壓機2 級能效指標一致，由此可見，在電動機功率2.2 ～45kW 時永磁空壓機必須為GB19153-2009 標準中的節能產品。但是在55 ～315kW 時基準頻率和中間頻率下的機組輸入比功率指標明顯增加，處于螺桿空壓機2 級能效與3 級能效之間，甚至在110 ～315 別中間頻率下指標還高于3 級能效要求，由此可見永磁空壓機節能效果隨驅動電動機功率增加而顯著下降。

表1 永磁空壓機、螺桿空壓機額定排氣壓力0.8MPa 時機組輸入比功率 kW/（m3/min）

1.3 與JB/T10972-2010 的主要技術差異

（1）JB/T 13345-2017 標準中按額定排氣壓力分別為：0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.25MPa， 給出容積流量、機組輸入比功率等指標，而JB/T10972-2010標準則按額定排氣壓力分別為：0.7MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.25MPa 給出容積流量、機組輸入比功率等指標，由此可見JB/T 13345-2017 標準適用范圍更廣泛，比JB/T10972-2010標準多出了0.3MPa 和0.5MPa 技術指標。

（2）永磁空壓機標準JB/T13345-2017 在基準頻率、中間頻率下和低速頻率下的機組輸入比功率等指標見表2，由表中數據可以看出均明顯優于變頻空壓機JB/T10972-2010標準中的相關值，在驅動電機功率2.2 ～45kW 時節能（JB/T10972-2010 標準中的機組輸入比功率值減去JB/T13345-2017 標準中的機組輸入比功率值，除于JB/T10972-2010 標準中的機組輸入比功率值）效果非常明顯，在9.0 ～12.7%之間，在其他功率時節能效果也較好，均優于5%以上。具體節能率詳見表3。在低速頻率下的機組輸入比功率指標兩項標準完全一致。

表2 永磁空壓機、變頻空壓機額定排氣壓力0.8MPa 時機組輸入比功率 kW/（m3/min）

表3 永磁空壓機節能效果表

（3）由于永磁電動機噪聲低，因此永磁空壓機標準JB/T13345-2017 中的噪聲聲功率指標比螺桿空壓機標準JB/T6430-2014 和變頻空壓機標準JB/T10972-2010 中的要求低5 ～13dB。

2 結語

自永磁變頻技術開始應用于螺桿空氣壓縮機，近幾年得到了穩步發展，其節能效果非常明顯，近10 年測試的近100臺永磁空壓機機組輸入比功率均達到GB19153-2009《容積式空氣壓縮機能效限定值及能效等級》標準中1 級能效指標要求。隨著JB/T13345-2017《一體式永磁變頻螺桿空氣壓縮機》標準的發布實施，預計該類產品將得到突飛猛進的發展。由于該類產品具有節能、低噪聲等特點，預計今后空壓機產品將向節能減排方向發展，因此，國內企業應該加快轉型升級，設計制造出優質的螺桿機產品，努力提高產品的能效水平，才能在激烈的市場競爭中擁有一席之地。