空分设备行业基础薄弱研究

空分设备行业基础薄弱研究

国家发改委、国家能源局联合发布的《中长期油气管网规划》指出，对天然气进口通道要坚持通道多元、海陆并举、均衡发展的原则，预计到2025年基本形成海陆并重的通道格局。空分设备行业基础薄弱我国空气分离设备、液化天然气装置等深冷装备制造行业起步较晚，虽然整体发展很快，但产品生产能力，尤其是部分组成部机的生产能力发展滞后，导致我国大型成套空气分离设备、天然气液化装置的部分组成部机需依靠进口，生产能力不能满足我国经济发展的需要。与境外同行相比，国内厂商普遍存在装备落后、规模偏小、产能不足、融资能力偏弱等问题，以上瓶颈对行业发展构成一定的制约。行业标准化水平得到提高十三五期间，通用机械行业的标准化水平得到普遍提升，制修订一大批国家标准、行业标准，特别是团体标准的制定和实施，为行业健康发展发挥了重要的作用。通用机械重点行业标准化体系进一步完善。十三五期间，泵行业制修订标准28项，其中国家标准12项，行业标准16项。目前泵专业领域的现行标准对现有各类泵的覆盖率达到95％以上。阀门行业制修订标准63项，其中国家标准12项，行业标准51项。风机行业的标准经过40余年发展，目前国家、行业和地方标准已有70余项，形成了覆盖经济社会各领域、风机产销各环节的标准体系。十三五期间压缩机行业制修订标准40项，其中国家标准9项，行业标准化31项，形成了既有主导产品标准、又有配套的测试方法标准及辅助的零部件和材料标准的相对齐全的标准体系。空分设备行业十三五期间完成44项国家及行业标准的制修订任务，其中已批准发布39项，含国家标准6项，行业标准32项，国际标准1项。减变速机行业目前共有减变速机专业及相关齿轮等标准119个，其中国家标准10项，行业标准107项，团体标准2项。分离机械行业共有国家标准19项，行业标准71项，团体标准4项；主要产品的标准覆盖率超过90%。在国际标准转化方面，目前与压缩机及净化技术相关的国际标准共27项，已转化为我国标准22项，已列入计划正在转化的4项。所有采标标准均为修改采用，水平与相应的国际标准相当。与泵相关的国际标准共21项，其中已转化为我国国家标准16项，已列入计划且正在转化的5项。与阀门相关的国际标准共24项，已转化为我国国家标准17项，已列入计划且正在转化的1项。由于采标项目分别是等同或修改采用，因此水平与相应的国际标准相同。另外通用机械行业标准化走出去也初见成效，风机行业积极参与行业相关国际标准化制修订工作，风机行业标委会承担了国际标准化组织ISO/TC117技术委员会对口的标准化技术业务工作，并成功承办了第30次国际标准化ISO/TC117会议，加强了与国际标准化的交流与合作，提高了我国风机行业实质参与国际标准的能力。在国家各项相关政策引导下，通用机械行业大力发展团体标准，建立了团体标准工作两级管理机制，制定发布了《中国通用机械工业协会团体标准管理办法（试行）》等一系列管理制度文件，提出了团体标准工作遵循的原则和标准体系，并本着高起点规范化的原则组织各专业行业积极开展团体标准制订和宣贯实施工作，取得了显著成效。中通协在全国团体标准信息平台已经公告发布22项团体标准，其中《压缩空气站能效分级指南》《整体式高速齿轮传动装置通用技术规范》分别获评工信部2019、2020年度百项团体标准示范应用项目。目前已经立项正在制订中的团体标准30余项。团体标准依据管理机制方面的优势，对快速满足市场需要、填补标准空白发挥了重要作用。目前通用机械行业基本形成了以国家标准、行业标准、团体标准为核心，涵盖了基础标准、产品标准、试验方法及检验方法标准、安全标准、能效标准等主要标准类别的标准化体系。为通用机械产品的设计、制造、安全生产、试验、质量检验、能效考核等提供了技术依据，为产业的发展起到了技术支撑作用。通用机械行业的标准体系已相对稳定，技术水平达到当前国际通用技术水平。基本可以满足国内电力、石油、化工、冶金、城市建设、国防等国民经济各领域所需通用机械产品的生产需求和发展需要。在新的经济发展环境中，创新驱动发展和知识产权战略越加得到充分的重视。通用机械行业企业不断提升自主创新能力，发挥知识产权激励创新作用，开发新技术、新产品、新工艺，形成越来越多的专利技术，为行业技术进步与发展发挥了重要的促进作用。企业在知识产权保护方面的意识更加强化，申报与获得专利授权、软件著作权等知识产权数量大幅增长，发明专利的数量及占专利总数的比例逐年提升，行业专利水平得到显著提高。通用机械行业的《一种大直径三元叶轮的铣制方法》、《一种循环气压缩机叶轮的热处理工艺》及《大型离心压缩机试压机壳及其试压方法》等发明专利荣获第十九届中国专利奖。部分行业企业取得知识产权管理体系认证证书，标志着知识产权管理水平迈上一个新的台阶，由粗放式管理迈向规范化、标准化、流程化管理。行业发展存在的主要问题通用机械行业逐步从高速发展走向平稳增长，在重大技术装备国产化和转型升级发展等各方面取得了长足的进步。但同时仍存在一些问题和短板，制约了行业的持续健康发展。行业整体技术创新能力仍比较薄弱，不能完全满足国民经济各领域高端先进技术发展的需要；以企业为主体的研发能力水平不足，特别是在行业中数量占比较大的中小型企业表现尤为突出。创新能力不强主要表现在：一是部分重大装备中的高端产品技术研发始终处于跟随性研发的被动局面，不具备前瞻性、主动性研发能力；二是尚有不少企业创新意识和技术基础薄弱，缺乏关键核心技术，导致企业以低端产品赖以生存，利润空间微薄，持续高质量发展能力很弱；三是行业专利数量虽多但发明专利占比小，特别是缺乏市场引领性的高质量发明专利，专利技术转化为生产力的能力不强。行业发展的重点任务（一）强化产业基础研发能力进一步完善产业创新体系，提升整体创新能力，依托高等学校、科研院所和具有行业优势的企业，推进体制机制健全、资源共享优势互补、具有较强技术推广能力的产业技术研发平台建设。结合当前产业发展的基础薄弱环节及制约行业发展的问题，组织开展跨行业、跨领域、跨区域、金融支持的政产学研用金协同创新；借助国家科技计划等国家技术创新支持政策，通过开展应用基础、产业共性关键技术和工程化示范研究，着力攻克一批共性关键技术，解决行业发展中的重大技术难题。加大企业技术研发的投入，健全企业主导产业技术研发的体制机制，促进技术、人才等创新要素向企业集聚，强化企业技术创新主体地位和主导作用。加速新产品开发，提高产品的科技含量，提升各项性能指标和质量，摆脱同质化困境，占据市场主动权。鼓励有条件的企业加强技术研发机构和重点实验室的建设，更多行业骨干企业争取进入建设国家实验室的行列，带动行业中小企业创新发展，提升行业整体技术水平。（二）提升产业链综合水平在国家产业政策指导和支持下，继续建立具有行业特色，以企业为主体聚合产、学、研、用各方力量的产业联盟，促进制造企业和科研机构的技术与产品发展更加贴近工程应用和市场要求，在已有的技术优势基础上，补强技术短板，强化在产品核心关键配套件，以及材料、密封等基础配套领域方面的技术合作，促进产业链上下游的系统性、协同性和完整性，提升产业链整体水平。国家双碳目标的提出，必将加速能源替代和能源行业的转型，促进新能源新技术革命。行业企业应加速与能源和炼化行业的融合，密切关注能源转型中新技术的发展，加速与之相关的产品和技术的研发和升级。促进形成一批具有国际竞争力的创新型领军企业，带动行业和产品上下游企业提高核心竞争力，增强产业的活力。深化实施知识产权战略，提升企业知识产权运用能力。统筹规划产业链关键环节的专利布局，在关键核心技术领域形成一批专利组合，构建支撑企业发展和提升行业竞争力的知识产权储备。打造行业向产业链高端跃升能力和抵御国际复杂环境风险的能力。（三）继续推进重大技术装备国产化重大技术装备是制造业实力与水平的体现，是关系国家安全和经济命脉的核心要素。十四五期间，将继续推进重大技术装备的国产化进程，防范化解产业风险，保障国民经济健康发展。继续保持并完善巩固在煤化工、大型石油炼化、长输管线、超超临界火电、核电、新能源等领域上取得的成绩，不断提高重大装备的技术水平和产品质量，优化性能指标、提高产品可靠性，加快完成产品的标准化系列化工作，用成熟完美的产品应对各种市场需求；并以重大装备国产化为切入点，带动相关配套产品、上下游产品的技术进步与质量提升，逐步实现全产业链的国产化。在已完成的百万吨乙烯三机、天然气长输管线关键设备、百万千瓦核电泵阀、10万立方米大型空分设备及配套空气压缩机、百万千瓦超超临界火电关键阀门和天然气液化装置基础上，继续扩大优势，完成石油化工领域超大规模的150万吨/年及以上规模乙烯装置压缩机，12-15万等级以上特大型空分装置及压缩机，大规格（直径大于1600mm）特种刮刀卸料离心机，天然气领域300万吨/年以上LNG装置配套冷剂压缩机、储气库用6000kW级高速高压天然气压缩机及汽车行业中更高检测精度的氨检漏真空设备等重大装备的研发与应用。开辟重大装备产品在新市场、新领域的应用，如一体式高压注气压缩机、大型储气库压缩机、90Mpa高压加氢压缩机、大型煤浆泵、高温熔盐泵、大功率平行轴齿轮箱、磁悬浮分子泵、海水淡化能量回收装置、大型绕管式换热器、LNG大口径高压力深冷阀门、低温泵等，明确战略导向，加速核心技术攻关，研发出技术过硬的大国重器，加快迈入全球产业链的中高端行列。核电关键设备依托国内核电工程建设，行业企业在核泵和阀门国产化方面取得了可喜成绩。消化和吸收AP1000屏蔽电动泵和屏蔽电机的设计与制造技术，现已完成全部课题研制工作，通过了国家核电的预验收，并将完成两台追加主泵装配与性能试验。目前通过消化吸收再创新的自主品牌CAP1000核主泵已有订单，未来5年将投入工程应用。我国自主品牌华龙一号核电机组主泵采用轴封泵。行业企业通过与国外技术合作，已全面掌握了轴封泵的设计、制造技术，并完成样机的试验和鉴定工作。根据国家核电重大专项的计划安排和三代核电华龙一号特殊要求，行业重点阀门企业开展了新一轮的核电关键阀门攻关。AP1000和CAP1400三代核电主蒸汽隔离阀和爆破阀成功研制并在CAP1400示范工程、福清5/6号机组、防城港3/4和出口K2/K3项目上得到工程应用；主给水隔离阀，核一级的高压楔式闸阀、止回阀、高Av值旋启式止回阀和核二级电动弹簧式平行双闸板闸阀等的成功研制填补了国内空白；高温气冷堆和示范快堆（快中子发应堆）主蒸汽隔离阀和纳阀实现国产化；目前除核电先导式安全阀和部分调节阀、控制阀正在研制，三代核电泵阀已基本实现了国产化。天然气集输关键设备为落实国家能源多元化战略并提升高效清洁能源的供给，我国建设了西气东输二线及三线工程、中亚管线、中缅管线、中俄管线，其中压气站上的压缩机组、大功率加压泵和大口径全焊接球阀等关键设备全部实现国产化。20MW电驱压缩机组在西气东输二线高陵站投入正常工业运行，各项技术指标达到国际先进水平，现已有140余套产品应用于长输管线的各加压站。30MW燃驱压缩机组在西气东输三线烟墩和浙江衢州压气站投入工业运行。40Class600、48和56Class900大口径高压全焊接球阀已经全部实现国产化。2500kw单级双吸水平中开式输油管线泵（双工况）在庆铁四线的林源、新庙、农安和梨树站成功投入工业运行。首台6000kW、41Mpa、1000rpm高速往复式注气压缩机成功应用于华北油田苏桥储气库。大型石化装备随着石化装置规模不断扩大，并向大型化、一体化、智能化发展。通用机械行业在大型炼油（加氢裂化、催化裂化、延迟焦化装置等）、大型乙烯设备研制方面取得显著的成果。国产首台1500kN活塞压缩机组在中化泉州石化渣油加氢装置现场投入运行，主要技术指标达到了国际同类产品先进水平，使我国成为国际少数能够生产125吨、150吨活塞力往复式氢气压缩机的国家之一，满足了我国石化行业、煤化工行业装置大型化发展的需要。中海油惠州炼化120万吨/年乙烯项目成功运行，其核心设备乙烯、丙烯、裂解气压缩机全部由国内制造，标志着继美国埃里奥特、德国西门子、日本三菱之后，我国拥有了具有百万吨级乙烯三机制造能力和业绩的高端压缩机制造厂商，乙烯装置配套压缩机组制造水平跃入世界先进行列。大型冷箱、大型球罐等特种设备研制成功也为满足我国大型石化装置发展需要做出了重大贡献。目前，千万吨级炼油、百万吨乙烯等石化装置中的工艺流程泵国产化率已达到85%以上。其中，BB3型水平中开多级化工流程泵，最大流量可达1440m3/h，最大扬程可达1600m，使用功率最大已达3000kW，覆盖API标准中S-5（ZG230-450）到D-2（A890-5A）所有材料；适用于高温、高压工况，易燃、有毒等危险液体输送的卧式多级筒形泵（AP1610）B5型号，部分产品已达到国际先进水平。大量高温高压耐腐蚀专用阀门，乙烯清焦平板阀、大口径高压加氢阀、特种工艺控制阀、催化剂分配阀、高抗硫阀等产品的成功研制，改变了特种阀门依赖进口的局面，为石化行业的发展提供了保障。十四五行业发展面临的形势全球范围的新冠疫情尚未结束，给未来的经济发展带来很多的不确定性，可能对制造业今后的市场发展造成较大的影响。与此同时，我国已进入高质量发展阶段，制度优势明显，治理效能提升，以国民经济畅通循环为主、国际国内双循环的市场导向为通用机械行业的发展带来新的挑战。十四五时期困难与希望同在，挑战与机遇并存。行业技术创新及科技成果（一）技术创新取得丰硕成果在国家供给侧结构性改革、各项产业政策的引导和市场的拉动下，通用机械行业以创新驱动转型升级发展，一批具有自主知识产权的高端产品实现了重大技术突破，取得了丰硕的科技成果。2015-2019年间，中国通用机械工业协会会同中国机械工业联合会，先后组织了120余项科技成果鉴定、技术评审、新产品推广等，这些新技术与装备为满足国民经济建设需要、促进行业技术发展发挥了重要的促进作用。承担完成的国家科技重大专项磁悬浮分子泵系列产品开发与产业化项目，突破和掌握磁悬浮分子泵设计制造的核心技术，填补了国内该领域空白，打破了磁悬浮分子泵完全依赖进口的局面，为完善我国真空相关高端装备制造产业链起到了积极的推动作用。与重庆大学机械传动国家重点实验室共同攻克RV机器人用减速器国际技术壁垒，自主研发出摆线针轮减速器、谐波减速器、轮边马达减速器等高精度减速器，实现了国产机器人用精密减速机国产化的重大突破。行业企业还承担了多项国家科技部火炬计划项目、国家级星火计划项目、国家成果转化项目、国家创新基金项目，省级、市级科技重大专项、产品升级及产业化关键技术研究项目等，通过承担科研项目，完成了国家级、省市级新产品的研发，形成了专利技术，并逐步实现产业化。通用机械行业的创新成果获得多项国家级、省部级科学技术奖项。大型乙烯装置成套工艺技术、关键装备与工业应用、大型灌溉排水泵站更新改造关键技术及工程应用项目、高效离心泵理论与关键技术研究及工程应用项目荣获国家科技进步二等奖。20MW级变频电驱压缩机组研制及工业性应用、特大型空气分离设备关键技术开发及产业化分别获得2015年度和2018年度中国机械工业科学技术奖特等奖。特大型混流泵和轴流泵节能关键技术研究与应用、40-48寸Class900高压大口径全焊接球阀、年产60万吨天然气液化装置用双混合冷剂离心压缩机组研制、1500kN大型往复式压缩机组国产化研制、大型往复压缩机流量无极调节系统关键技术及应用、压水堆核电站用核二级主蒸汽隔离阀、大型LNG储罐内潜液泵等15项科技成果获得中国机械工业科学技术奖一等奖。还有87项科技成果获评二等奖；114项成果获评三等奖。（二）创新研发体系建设取得成就通用机械行业不断强化自主创新能力，注重技术创新研发体系建设，为行业技术创新发展和产品研发奠定了较好的条件基础。在国家创新驱动发展的理念指引下，梯次推进企业技术中心建设，企业技术中心得到长足的发展，至十三五末，通用机械行业被认定为国家级企业技术中心共17家，并有更多的企业技术中心被认定为省级、市级企业技术中心，一些企业还建立了海外研发中心，构建了吸引海内外高水平科研人才聚集、新产品新技术研发的重要平台，形成行业技术创新发展的中坚骨干力量。行业企业充分发挥创新平台作用，开展新技术、新材料、新工艺、新产品的研发，不断优化产品结构，降低生产成本，提高产品核心竞争力。同时不断推进技术研发与市场需求的紧密结合，通过与国内外科研机构、大专院校合作，形成院士工作站、博士后工作站、企业研究院、工程技术研究中心等多种产学研一体化共建模式，有效发挥院士等专家技术团队在解决重大关键技术难题、高层次人才培养、科技成果转化等方面的重要作用，提升企业创新能力，有效促进了行业整体科研实力的提升，有力的提高了科研成果的工程化、产业化进程。（三）企业研发能力与试验检测手段得到提升通用机械行业企业加大用于提升企业研发及试验检测手段的研发投入，为企业增强技术创新能力奠定了坚实的基础。CAP1400屏蔽主泵试验台是我国自主设计和建设的首台三代核电主泵用多功能全流量试验台架，可开展AP/CAP系列屏蔽主泵、华龙一号轴封型主泵、主泵变频器等设备的试验。该试验台填补了我国核电主泵试验台自主设计与建设的空白，带动了我国核主泵试验台建设和试验技术的纵深发展。为研发56Class900大口径高压全焊接球阀设计建成全工况压力试验台架；为推动低温泵国产化进程投资建设了低温试验台；建设了国内最先进的全工况（热态、冷态、联机）1250MW大型调速给水泵组试验站；建成国内企业中规模最大的3D高速成像粒子检测分析（PIV）实验室，通过流场数据采集和分析，优化流体机械结构，提高产品研发效率和设备的安全可靠性，提升了泵阀产品研发的能级水平。行业企业投资建设的透平工程中心实验室成为目前国内西南地区少数已建成的大型高端装备平衡试验公共服务平台。行业多家企业的技术中心、实验室获得国家CNAS认可证书。标志着企业建立了符合国际标准的质量管理体系，进一步提高了企业在国内外市场的竞争实力。（四）节能技术装备得到快速发展面对越来越严峻的世界能源形势，国家出台各项节能环保产业政策引领市场发展。通用机械行业企业为发展节能技术和产品做出了诸多的努力，针对各系统运行中的耗能大户如泵、风机、压缩机等产品，投入大量资源开展节能技术研究，在降低能耗、提升产品及系统节能水平方面取得了突出成效。十三五期间，通用机械行业有多项技术和产品列入工信部《节能机电设备（产品）推荐目录》和《能效之星产品目录》。其中：有28项技术列入《工业节能技术推荐目录》；有370个型号的产品列入《节能机电设备（产品）推荐目录》，包括56个型号风机、72个型号泵、240个型号压缩机、2个型号干燥设备；有96个型号的产品列入《能效之星产品目录》，包括19个型号风机、33个型号泵、53个