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工业4.0时代特种阀技术和市场展望

发布者:刘介文 [来源]:阀门公众号 [浏览次数]:

特种阀门是指能被应用于各种特殊环境且适应各种复杂工况的阀门,是国民经济建设和发展中使用非常广泛的一种通用机械产品,在能源、化工、医药、农业、食品、军工等行业领域都发挥着极其重要的作用。随着工业4.0向纵深推进,特种阀门亦随之进入新的发展阶段,特种阀门的技术与市场同样发生了新的变化,本期我们一同来了解和展望一下新形势下的特种阀发展。

1 简述

与普通种类的阀门相比较,特种阀门具有内部流动极其复杂、特种结构、特种材料和特种用途等明显特征。做为众多阀门类型中的特种阀,被应用于各种特殊环境,能够适应各种复杂工况,发挥着特别的作用,承担着特别复杂的任务。因此,特种阀门往往被称为工业管道的“咽喉”。比较典型的特种阀有主给水调节阀、稳压器喷雾阀、高加疏水阀、特斯拉阀、先导式截止阀、多级减压阀、套筒式控制阀、心脏瓣阀等等。不言而喻,特种阀的技术复杂程度要远高于普通阀门,无论是技术上还是市场上看都属于高端阀门系列。

特种阀门类型区分很大程度上和其应用场景有关。例如:应用大型承压设备的安全阀、应用于高压蒸汽加热系统的疏水阀、应用于高参数热电联产系统的高参数减压阀、应用于液化天然气传输系统的低温球阀、应用于心血管系统中的心脏瓣阀、应用于压水堆核电站中的核电关键阀门等。

近些年来,随着现代科技的快速发展,工业装备日趋呈现出高参数化、大型化和智能化特点,尤其在火电/核电、航空航天、石油化工等领域,各种高温高压等复杂工况机组不断出现,所涉及的管路系统或装置越来越复杂,特殊应用环境,特别复杂工况等情况更加突出。同时,随着产业升级和新兴产业的崛起,特种阀门的应用越来越广泛,在一些领域已经呈现出较高的景气度,部分企业已经收获发展红利。

2 技术

在国家政策鼓励和技术积淀发展的背景下,电力、油气、煤化工等多个重点领域以重大项目工程为依托,以“首台套”为突破,大为带动了特种阀技术产品的进步,尤其是高参数调节阀的国产化发展上取得了良好的进展。但是客观地来讲,国内一些涉及超高温、极低温、超高压、核环境、真空环境和特殊流体介质等复杂工况条件的特种阀在技术上尚未突破,仍严重依赖进口,关键技术产品被国外“卡脖子”。这些是当下特种阀国产替代技术攻关的重点方向。下图为安徽铜都流体科技股份有限公司为我国自主研发的首台15.03米超大直径盾构机“振兴号”配套制造的特种阀门。

作为高端阀门的特种阀门,由于技术含量高,功能要求多,应用领域广,研发周期长,从研发、设计、制造、加工到检验的各个环节均需投入较高的成本。因此,对于特种阀的研发一般的企业难以涉及和承担,国内具备高端特种阀门生产能力的企业为数很少。不过,在工业4.0的大势推动下,行业的江苏神通、中核苏阀等企业在特种阀技术研发方面已经有所突破。下图为江苏神通阀门车间。

业4.0时代下,新一轮科技革命带动了巨大的产业变革,新一代信息技术与现代制造业深度融合,工业的自动化、数字化、智能化已经成为智能制造装备行业重要发展趋势。

流程工业生产过程长、风险点众多,一旦某个环节发生危险引起大规模的严重事故,特种阀门作为流程工业的“咽喉”,其数智化水平(即数字化和智能化)成为影响我国工业安全和数据安全的重要环节。目前,国内阀门自主设计能力仍有待提升,特种阀门关键附件高度依赖进口,特种阀门的智能运维系统仍属空白。

从长远来看,特种阀门的数智化将体现在两方面,一是在设计和生产环节,特种阀门的数字化设计、智能制造水平、关键附件的研发能力;二是在工业运行场景中,特种阀门的精准调控、故障诊断和数字化运维将是未来发展的重要趋势。

3 企业

正如上文所述,特种阀在能源、化工、医药、农业、食品、军工、航天等行业领域都发挥着极其重要的作用。“十四五”开局以来,新能源以及产业升级推动下,特种阀在新能源、石油化工等多个领域需求明显增长。为了便于读者对特种阀市场有一个大致的了解和掌握,我们选取了一些国内特种阀企业进行介绍,以便对国内企业对特种阀市场布局等情况进行了解。

·江苏神通阀门股份有限公司

作为行业龙头企业之一,该企业是行业深耕特种阀门研发和生产的典范之一。特种阀产品包括蝶阀、 球阀、闸阀、截止阀、止回阀、调节阀等类,广泛应用于冶金、核电、火电、煤化工、石油和天然气集输及石油炼化等领域。经过多年的经营,该公司在核电特种阀门和冶金特种阀门领域已形成市场优势地位。2021年年报显示:在核级蝶阀领域的市占率达 90%;在冶金领域的冶金行业节能减排系统,产品国内市场占有率 70%以上。近年来,公司积极向能源、化工、氢能、航天军工等行业拓展,并取得了一定的成绩。

·中核苏阀科技实业股份有限公司

作为行业龙头企业之一,该公司在核电、火电、石油化工、天然气输送及船艇等领域的特种阀门的研制具有较强优势,并拥有核心技术,成功解决了技术上的“卡脖子”问题。公司主要产品种类包括闸阀、截止阀、止回阀、球阀、蝶阀、调节阀、隔膜阀等,产品应用在石油、石化、电力等方面的特种阀门是公司业绩贡献的中坚力量。多年来,中核科技与中国石化、中国石油、恒力石化等全球能源行业巨头持续开展深度战略合作。

·自贡新地佩尔阀门有限公司

该公司以特种阀门著称的,经过20多年的发展,国产替代工作取得了良好的成就并在特种阀领域享有较高的美誉。公司主要研发成果及产品有:轴流式止回阀、强制密封球阀、压缩机防喘阀、水击泄压阀和旋启式通球止回阀等,在技术上取得了不俗的成就。例如,该公司的轴流式止回阀在流态控制,密封水平、使用寿命等关键技术指标实现了对欧美产品的反超。在中俄油气管线,西气东输各线,古雷石化等著名工程长时间广泛应用后,获得客户高度认可。其中,轴流式止回阀、强制密封球阀在管线和加氢等细分领域市场占有率稳居第一位。下图为自贡新地佩尔阀门车间陈列的轴流式止回阀照片。

·西安航天动力研究所

该所专注于航天特种阀门的设计研发以及制造,研制生产的特种阀门应用于我国弹、箭、星、船、器等航天、航空、船舶等行业,产品涵盖了电爆阀、电磁阀、减压阀、流量调节阀、电动/气动截止阀、单向阀、隔离阀等系列产品。该公司利用航天特种阀门技术优势和雄厚的研发生产实力,为重型汽车、专用汽车、工程机械、石油化工和煤炭电力等行业配套特种阀门,其中双关断旋塞阀等石化特种阀、电磁阀等汽配阀门、电爆阀等军用阀门性能与可靠性达到国际先进水平,年产量百万台套。该所研制的双关断旋塞阀和电液调节阀市占率国内排名第一。

·铁岭特种阀门股份有限公司

该公司在国内中低压阀门企业市场占有率位于全国前三名,是国家级专精特新小巨人企业。公司主导产品有蝶阀、闸阀、止回阀、截止阀、调节阀、排气阀、球阀等,产品广泛应用与火电厂、水电站、核电站、城市给排水、污水处理、等行业。该公司特种阀门在水电水利、给排水和火电等领域具有竞争优势。下图为铁岭特种阀门股份有限公司技术人员查验管口质量。

当然,行业企业诸如纽威阀门、川仪股份、安特威、铜都流体、上海弘盛特种阀门等优秀企业在核电、煤化工、氢能源、火电、水电等领域特种阀亦进行布局,并取得了一系列的成绩,限于篇幅所限,这里不一一列举。

4 市场

近两年来,国内不少企业加码对特种阀门的投资,如上海良工阀门厂有限公司在今年启动建设一个年产10万套的特种阀门智能工厂,工厂选址在温州,总投资6.7亿元。新工厂将专业生产自高性能硬密封闸阀、多级无摩擦平行闸阀、无消丝杠止回阀等拥有专利技术的高新技术产品,主要用于配套石化、电力、军工等领域;江苏麦科特种阀门科技有限公司工程项目,由江苏苏盐阀门集团投资建设,总投资5亿元,主要用于生产研发销售LNG项目超低温用特种阀门、石化加氢装置用相关特种阀门、炼化一体化项目特种阀门及超高温耐强蚀的特种阀门等等。上述项目主要涉及石化、电力、军工、LNG、氢能源、冶金等领域。下图为上海良工阀门车间。

普通阀门相比较,作为高端阀门之一的特种阀门一直是一块难啃的“技术硬骨头”,也是一块“市场香饽饽”。近年来,在新能源革命、产业转型和升级等助力下,特种阀门市场呈现出了新的变化。

一是短期的产业转型升级下的特种阀门需求。在淘汰落后产能和产业升级加持下,一些能源消耗“大户”,石油化工、煤化工、钢铁冶金、医药、食品等行业不断推进设备改造等工作,带来了对特种阀门的增量需求比较明显。

二是中长期的新能源特种阀门呈现高景气度。随着以“低碳、无碳”为主要特征的第四次新能源革命的开始,以氢能、核能、LNG、风电、水电等为代表的新能源开始步入高景气度发展阶段。

三是长期的智能化特种阀门是大势所趋。在中国制造2025行动计划和“十四五”能源领域科技创新等政策引导下,特种阀门的数智化已经成为行业共识,关键工业用户、高校和研究机构、阀门厂家等均投入了大量资源进行重点攻关,通过特种阀的数智化提升,推进工业领域安全、高效、节能运行是大势所向,这部分市场从长远来看将呈现放量发展的态势。因此,在技术和产业研发上,行业企业须积极做好相关储备工作,以在工业4.0时代掌控发展先机。

5 结语

如果从我们所处工业化的大时代和新能源4.0革命交织的时代背景来看,展望未来特种阀门的发展,将呈现出两条主线:一条是工业4.0驱动下的数字化智能化技术主线;一条是配套新能源领域特种阀门需求的市场主线。抓住这两个主线,便抓住了特种阀门的未来所在。

(转自阀门公众号)