JB/T 13345-2017《一体式永磁变频螺杆空气压缩机》标准浅析

辛安见，喻志强，鲍洋洋，江新瑜，王宇川，刘玉勇

（合肥通用机械研究院有限公司，安徽 合肥 230031）

压缩空气是非常优质的动力源，在石油化工、冶金、矿山、电力、纺织、轻工、医药、电子、建筑、机械制造、交通运输及国防军工等各行业和经济部门中得到了广泛应用，未来市场长期仍将呈现增长态势。

近年进入了螺杆机飞速发展的时代，质量日趋稳定，能效水平逐步提高，近10 年能效水平提高了近10%，由于产品设计和加工工艺更加成熟，单台螺杆机流量上限已达到近100m3/min, 已跨入离心机的市场领域，而由于量产水平的提高，在5.5kW 以上的小机系列价格下降幅度很大，虽比活塞机价格仍然较高，但差距已经很小，已在很多消费者能够接受的范围，也因此开始逐步替代这一范围的活塞机产品。在未来相当长的一段时间螺杆机仍将作为主要的空气压缩机产品，并逐步扩大在市场上的领先优势。国产品牌技术水平已经达到国际先进水平，能效值接近甚至优于国外品牌，价格大幅下降。近年来，产品不断创新，出现永磁一体变频、两级压缩、喷水螺杆、无油润滑等新技术、新产品。因此急需对新产品制定标准，根据工业和信息化部行业标准制修订计划（工信厅科[2015]115 号文），计划编号2015-1194T—JB，项目名称“一体式永磁变频螺杆空气压缩机”进行制定，计划应完成时间2017 年。JB/T 13345-2017《一体式永磁变频螺杆空气压缩机》标准由工业和信息化部于2017 年11 月7 日发布，2018 年4 月1 日正式实施。

1 标准主要差异内容解析

1.1 与相关产品的差异

一体式永磁变频螺杆空气压缩机（以下简称“永磁空压机”）是一般用喷油螺杆空气压缩机（以下简称“螺杆空压机”）和一般用变频喷油螺杆空气压缩机（以下简称“变频空压机”）的特殊形式，其工作原理、主要结构及产品功能等与螺杆空压机和变频螺杆空压机基本一致，只是驱动电动机采用永磁同步电动机。由于永磁同步电动机与感应电动机相比，不需要无功励磁电流，可以显著提高功率因数（可达到1，甚至容性），减少了定子电流和定子电阻损耗，而且在稳定运行时没有转子铜耗，进而可以减小风扇（小容量电机甚至可以去掉风扇）和相应的风摩损耗，效率比同规格感应电动机可提高2 ～8%。而且，永磁同步电动机在25 ～120%额定负载范围内均可保持较高的效率和功率因数，使轻载运行时节能效果更为显著，因此永磁空压机具有高效节能的效果。

1.2 与JB/T6430-2014 的主要技术差异

（1）目前国内行业生产的永磁空压机功率范围在2.2～315kW 左右，因此JB/T 13345-2017 的功率范围为2.2～315kW；而螺杆空压机功率范围为2.2 ～630kW。JB/T 13345-2017 功率范围缺少功率63kW 的容积流量、机组输入比功率等技术指标。

（2）JB/T 13345-2017 规定工况下的冷却水量额定排气压力为0.3MPa、0.5MPa 时分别为2.0L/m3、3.0L/m3, 而JB/T 6430-2014 统一规定为3.0L/m3，其他排气压力档冷却水量两标准一致。

（3）由于永磁空压机配有变频器，随着频率的变化，驱动电动机的实际功率也随之变化，导致电机效率变化，因此JB/T 13345-2017 标准中没有轴功率和比功率技术指标，但是JB/T 13345-2017 标准中增加了基准频率、中间频率和低速频率下机组输入比功率指标，且基准频率下机组输入比功率指标明显优于GB19153-2009《容积式空气压缩机能效等级及能效限定值》标准中螺杆空压机的指标，具体见表1。基于JB/T 13345-2017 标准中功率范围为2.2 ～315kW，下面我们以市场上最常见的额定排气压力为0.8MPa 风冷固定全罩式的螺杆压缩机为例分别比较永磁空压机（基准频率下）、螺杆空压机机组输入比功率。

从表1 中的数据可以看出永磁螺杆空压机在驱动电动机功率2.2 ～45kW 时基准频率和中间频率下的机组输入比功率与螺杆空压机2 级能效指标一致，由此可见，在电动机功率2.2 ～45kW 时永磁空压机必须为GB19153-2009 标准中的节能产品。但是在55 ～315kW 时基准频率和中间频率下的机组输入比功率指标明显增加，处于螺杆空压机2 级能效与3 级能效之间，甚至在110 ～315 别中间频率下指标还高于3 级能效要求，由此可见永磁空压机节能效果随驱动电动机功率增加而显著下降。

表1 永磁空压机、螺杆空压机额定排气压力0.8MPa 时机组输入比功率 kW/（m3/min）

1.3 与JB/T10972-2010 的主要技术差异

（1）JB/T 13345-2017 标准中按额定排气压力分别为：0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.25MPa， 给出容积流量、机组输入比功率等指标，而JB/T10972-2010标准则按额定排气压力分别为：0.7MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.25MPa 给出容积流量、机组输入比功率等指标，由此可见JB/T 13345-2017 标准适用范围更广泛，比JB/T10972-2010标准多出了0.3MPa 和0.5MPa 技术指标。

（2）永磁空压机标准JB/T13345-2017 在基准频率、中间频率下和低速频率下的机组输入比功率等指标见表2，由表中数据可以看出均明显优于变频空压机JB/T10972-2010标准中的相关值，在驱动电机功率2.2 ～45kW 时节能（JB/T10972-2010 标准中的机组输入比功率值减去JB/T13345-2017 标准中的机组输入比功率值，除于JB/T10972-2010 标准中的机组输入比功率值）效果非常明显，在9.0 ～12.7%之间，在其他功率时节能效果也较好，均优于5%以上。具体节能率详见表3。在低速频率下的机组输入比功率指标两项标准完全一致。

表2 永磁空压机、变频空压机额定排气压力0.8MPa 时机组输入比功率 kW/（m3/min）

表3 永磁空压机节能效果表

（3）由于永磁电动机噪声低，因此永磁空压机标准JB/T13345-2017 中的噪声声功率指标比螺杆空压机标准JB/T6430-2014 和变频空压机标准JB/T10972-2010 中的要求低5 ～13dB。

2 结语

自永磁变频技术开始应用于螺杆空气压缩机，近几年得到了稳步发展，其节能效果非常明显，近10 年测试的近100台永磁空压机机组输入比功率均达到GB19153-2009《容积式空气压缩机能效限定值及能效等级》标准中1 级能效指标要求。随着JB/T13345-2017《一体式永磁变频螺杆空气压缩机》标准的发布实施，预计该类产品将得到突飞猛进的发展。由于该类产品具有节能、低噪声等特点，预计今后空压机产品将向节能减排方向发展，因此，国内企业应该加快转型升级，设计制造出优质的螺杆机产品，努力提高产品的能效水平，才能在激烈的市场竞争中拥有一席之地。