氣動調節閥國內外技術現狀分析
1 概述
調節閥(亦稱控制閥)是流體輸送系統中的控制裝置,用于調節輸送介質的壓力和流量,上海明精廣泛應用于石油、天然氣、化工等領域。近年來,隨著石油資源結構的不斷變化,已開始將濃度高、雜質多的原油產品列入輸送范圍,加大了輸送工藝的難度。另一方面,隨著對油氣管道的**性和環保性要求不斷的提高,已對閥門的性能要求也愈加嚴格。為滿足**穩定的輸送工藝要求,調節閥在設計、制造過程中應具有更高的可靠性、更高的密封性、更高的強度、更長的壽命,確保長輸管線各個分輸站管線**可靠運行。
2 行業現狀
2.1市場分析
2012年,我國調節閥銷售總額達到167.56億元,但其中國產品牌只占54.12億元。進出口閥門單價差不斷增大,出口閥門以低檔次為主,主要集中在通用閥門這類勞動密集型產品上,進口閥門則以**產品為主,在國際市場上還是以價格作為主要競爭手段。
2.2 企業現狀分析
鑒于中國巨大的市場潛力,以美國、德國和日本為主的國際知名調節閥品牌大量進入中國市場,如EMERSON-Fisher、SAMSON、Flowserve、Tyco和Metso等,這些廠商在**控制閥市場上占據超過80%的市場,而在巨大的低端調節閥需求的總體占有率上不足20%。國外品牌帶來了先進的調節閥技術和多樣化的產品,以及技術比較和借鑒的機會。
美國Fisher-Rosemount公司的調節閥產品占全球市場的25%左右,也是我國**油氣管道調節閥的主要供應商,其產品技術**、品質優良、性能穩定。高質量的產品帶來了高昂的價格,為了適應比較惡劣的工況,Fisher調節閥的設計結構復雜,零部件數量較多,材質標準選擇比較嚴格,造成了較高的生產成本。而為了保證市場占有率,Fisher在各個行業都參與競爭,并擴大產品線以滿足不同的工況需求,這也加重了產品研發、市場推廣和成本控制的難度,不但難以保證所有產品都具有競爭力,還給利潤的保持帶來巨大的壓力。而為了緩解利潤壓力,高昂的售后服務和零備件更換費用成為Fisher提高利潤的主要手段。高昂的采購成本和后期運行維護成本無疑是用戶的巨大負擔,也是Fisher未來在激烈的調節閥市場競爭中的巨大隱患。
我國從事專業調節閥生產的制造商近300家,然而成立30年以上的生產商不足10%,企業人員在100人以下的生產商占82%,技術人員和研發能力比較薄弱。但是,有些公司通過引進與**,在競爭中有逐年向上的良好表現,技術層面實現了部分突破,研發出高溫差、高壓差、耐顆粒沖刷和磨損等苛刻工況以及大口徑的調節閥產品,密封性和可靠性不斷提高。
3 技術發展
流程工業控制中的調節閥存在著品種多、規格多和參數多,不便于選型、安裝、維護和管理,維持性能差、可靠性差和耐用性差,不適應過程控制要求,體積大、噪聲大和耗能大,不符合環保和節能要求等問題。
從調節閥技術的發展歷程來看,調節閥自20世紀初到現在經過了**十年的發展。前期發展一直較為緩慢,直到20世紀40年代定位器的出現,各種類型的調節閥相繼誕生,調節閥的各種產品趨于齊全。我國于20世紀60年代,對于國外的閥門產品進行了系列化、標準化和規范化的改型設計,擁有了完整的系列產品。在同一時期,國外推出了新型的套筒式調節閥。由于套筒式閥具有通用性強,結構緊湊小巧,不平衡力小,調節能力高和易于維修調整等諸多優點,很快得到了廣泛的應用。美國Fish-er的easy-e系列調節閥采用的就是套筒式結構,目前國內大口徑油氣管道上普遍采用該類型的產品。
70年代末,我國聯合設計了套筒閥,并完善了套筒閥產品系列。套筒閥在我國的應用推廣從80年代開始,并走上了智能化、模塊化的發展方向。我國調節閥生產廠家通過引進和合資等方式生產歐、美、日類型的調節閥,如CV3000系列和模塊化的ECOTROL08C系列(現已融入自有技術推出模塊化的愛客超系列調節閥)。
4 制造
4.1研發條件
目前,我國缺少從事閥門類專業研究和檢測機構,僅有少數閥門生產商擁有專門的試驗設施,且試驗分析手段較弱,僅能進行通用閥門的性能試驗,缺乏對高性能參數、高溫參數和冷熱交變的動態模擬試樣手段和測試設備。相比之下,國際知名公司普遍擁有企業研究所和試驗測試基地,上海明精能夠對產品進行熱態、動態、耐磨、抗震、防火和可靠性等多方面的性能測試,有限元和計算機輔助設計得到廣泛應用,使得閥門結構設計更加合理。
4.2設計能力
我國調節閥的選型參數種類較少,許多關鍵的性能參數和環境條件參數沒有納入,造成了僅有通用性閥門,缺乏為特殊工況制造的特型閥門的情況,這必然導致了閥門的選型不當。另一方面,對閥門的結構設計中的不平衡力考慮的不足,造成閥門使用過程中局部應力過大,導致構件變形,成為閥門的卡塞和泄漏等問題的主要原因,降低了閥門的可靠性和耐久性。近年來,我國閥門廠家為了彌補材料性能和加工工藝的不足,緩解關鍵元件受力變形也在設計上有了許多改進。如一種雙套筒結構設計,通過螺紋將兩個套筒連接,提高了加工的**度、避免閥芯卡塞問題。再如在套筒與閥體之間設計連接受力端,通過螺栓連接,結構簡單且加工容易,可以避免套筒和閥座受力擠壓,避免套筒變形,這兩種設計特別適用于大口徑調節閥的套筒結構。
4.3基礎工業
我國調節閥制造業產品質量的改進,其主要方向在于基礎工業的提高。材料的熱處理和無損檢測、密封面的光潔度,以及結構的精細加工都存在一定差距,其中嚴重影響調節閥產品性能和質量的主要有鋼材、彈簧、螺栓和螺母等制造業*為基本的元件,許多滿足特殊需要的高性能鋼材仍然無法生產。而調節閥應用*為廣泛的石油和化工等行業,其控制的介質種類復雜,化學特性各異,**性和可靠性要求高,而且許多的工藝狀況有高溫高壓等苛刻的條件,國內的材料無法滿足需要。在基礎元件方面,由于原材料工藝的不過關,導致元件性能達不到設計要求,影響閥門的整體質量[16]。例如,調節閥執行器中使用*多的彈簧元件,我國產品的使用壽命較低,除了加工工藝方面的原因,彈簧鋼材的質量問題是主要原因。存在同樣問題的還有密封圈等基礎元件,這些元件的性能是決定高性能調節閥質量的關鍵因素。
各種因素綜合作用,造成了閥門在使用過程中出現元件磨損變形、卡塞、噪聲和振動過大及泄漏等問題
5 結語
我國調節閥生產商如何進一步發展,在中國的市場競爭中取得重大突破,離不開行業上科學合理的發展規劃,采用市場導向和計劃相結合的方法,促進調節閥生產商良性競爭,有效利用有限的技術力量,引導調節閥生產商有所側重的提高企業核心競爭力,依照企業自身的實力和業務背景在調節閥的各領域中發展核心技術,上海明精形成不同工業應用領域中的核心調節閥生產商。
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