目前，我國陸上油氣管道總里程超過12×104km，覆蓋31個省區(qū)市和特別行政區(qū)，近10×108人受益，標(biāo)志著我國油氣骨干管網(wǎng)保障格局基本形成，在保障國家能源安全方面發(fā)揮了重要作用。

       2014年，中國石油持續(xù)推進(jìn)資源、市場、國際化三大戰(zhàn)略的實(shí)施，大力推進(jìn)油氣能源戰(zhàn)略通道建設(shè)，建成投產(chǎn)中亞天然氣管道C線、西氣東輸三線西段和呼包鄂成品油管道等33個重大管道建設(shè)項(xiàng)目。

       截至2014年末，中國石油運(yùn)營國內(nèi)油氣管道總長度76795km，其中天然氣管道48602km，原油管道18107km，成品油管道10086km。目前，中國石油已基本建成西北、東北、西南和海上四大能源戰(zhàn)略通道、骨干管網(wǎng)及配套設(shè)施，構(gòu)架起橫跨東西、縱貫?zāi)媳薄⑦B通海外、覆蓋全國的管道網(wǎng)絡(luò)。

       隨著中國石油管道建設(shè)的快速發(fā)展，對油氣管道設(shè)備的需求急劇增加，目前，有多種關(guān)鍵設(shè)備由國外企業(yè)壟斷，一旦遇到戰(zhàn)爭、外交困境或其他不可抗拒的緊急情況，可能面臨油氣管道運(yùn)營陷入癱瘓的危險。為此，急需開展關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化工作，以降低政治風(fēng)險，提高保障能力。

       1、油氣管道設(shè)備國產(chǎn)化意義及思路

       1.1       重要意義

       近年來，國家為推動裝備制造業(yè)發(fā)展出臺了一系列規(guī)劃綱要和措施性文件，并在油氣管道建設(shè)項(xiàng)目批復(fù)文件中明確提出逐步實(shí)現(xiàn)管道鋼管、輸油泵機(jī)組、壓縮機(jī)組、大口徑閥門等設(shè)備國產(chǎn)化的要求。

       1983年，國務(wù)院做出了《關(guān)于抓緊研制重大技術(shù)裝備的決定》〔國發(fā)（1983）110號文件〕，提出加速實(shí)現(xiàn)我國能源、交通、原材料等重點(diǎn)建設(shè)工程所需重大成套裝備的國產(chǎn)化。

       2006年，國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》〔國發(fā)（2006）8號〕，提出以重點(diǎn)工程為依托，推進(jìn)重大技術(shù)裝備自主制造，以裝備制造業(yè)振興為契機(jī)，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展；2011年，國家能源局發(fā)布《國家能源科技“十二五規(guī)劃”》，明確要求“加強(qiáng)攻關(guān)，增強(qiáng)科技自主創(chuàng)新能力，提高能源裝備自主化發(fā)展水平”。

       在正常的貿(mào)易往來中，可以比較容易地獲取保障管道平穩(wěn)運(yùn)行的技術(shù)裝備、售后服務(wù)、備品備件等；但若出現(xiàn)非常情況，管道技術(shù)裝備、售后服務(wù)、備品備件等保障難度就會增大。因此，推進(jìn)油氣管道裝備國產(chǎn)化具有保障國家能源安全的重要戰(zhàn)略意義。

       此外，由于歷史和國際政治原因，中國的海外投資地理分布表現(xiàn)出特殊性：海外油氣項(xiàng)目很多集中在中亞和南美等區(qū)域，該區(qū)域很多國家經(jīng)常受到歐美的經(jīng)濟(jì)制裁，在相關(guān)區(qū)域只能依靠國產(chǎn)裝備保障油氣管道的建設(shè)，因此，開展管道設(shè)備國產(chǎn)化也是中國石油企業(yè)走向世界的需要。

       推進(jìn)管道設(shè)備國產(chǎn)化，對于油氣管道行業(yè)降本增效具有重要意義，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

       （1）顯著降低建設(shè)成本，國產(chǎn)設(shè)備投資相比進(jìn)口設(shè)備可降低1/3~1/2；

       （2）顯著縮短供貨周期，供貨周期可縮短1/2~2/3；

       （3）售后服務(wù)響應(yīng)及時，可及時解決出現(xiàn)的問題；

       （4）備品備件價格優(yōu)勢明顯，顯著降低運(yùn)行成本。

       油氣管道設(shè)備國產(chǎn)化是系統(tǒng)工程，涉及多個行業(yè)。隨著國內(nèi)管道建設(shè)的快速發(fā)展，依托重點(diǎn)工程，實(shí)施國產(chǎn)化工作，可以帶動國內(nèi)機(jī)械、電子、冶金、建材等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并帶動相關(guān)產(chǎn)品升級換代，從而促進(jìn)民族裝備制造業(yè)的發(fā)展。

       1.2       工作思路

       管道設(shè)備國產(chǎn)化的工作思路為：采用“政產(chǎn)學(xué)研用”1+N模式。近年來的國產(chǎn)化工作實(shí)踐表明：該模式是確保中國石油裝備國產(chǎn)化工作順利推進(jìn)和取得實(shí)效的重要組織保障，也是全面深入推進(jìn)國產(chǎn)化進(jìn)程應(yīng)該堅(jiān)持的組織模式。

       所謂“政”，就是政府主導(dǎo)國產(chǎn)化工作。由國家能源局負(fù)責(zé)總策劃、總指揮、總協(xié)調(diào)，集合中國石油和國內(nèi)重點(diǎn)裝備制造企業(yè)整體優(yōu)勢，從國家層面給予相應(yīng)的政策扶持，形成國產(chǎn)化工作的重要推動力量。

       所謂“用”，是指用戶引導(dǎo)國產(chǎn)化方向。中國石油作為油氣長輸管道關(guān)鍵設(shè)備的最終用戶，積累了豐富的設(shè)備運(yùn)行及管理經(jīng)驗(yàn)，對設(shè)備技術(shù)指標(biāo)、技術(shù)條件等最為了解，在國產(chǎn)化工作發(fā)揮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)起草、技術(shù)把關(guān)等引導(dǎo)作用。

       所謂“產(chǎn)學(xué)研”，是指包括相關(guān)裝備制造企業(yè)在內(nèi)的生產(chǎn)及研究單位，是國產(chǎn)化研制工作的具體承擔(dān)者和實(shí)施者，瞄準(zhǔn)國際同類產(chǎn)品先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)揮自身科技創(chuàng)新驅(qū)動能力，努力提升國內(nèi)產(chǎn)品的裝備制造水平。

       所謂1+N模式，是指以中國石油業(yè)務(wù)需求為主導(dǎo)，聯(lián)合產(chǎn)學(xué)研等相關(guān)行業(yè)共同進(jìn)行科技攻關(guān)，以核心技術(shù)突破為重點(diǎn)，以工程應(yīng)用為目標(biāo)，確保研制工作取得實(shí)效（圖1）。

       2、油氣管道設(shè)備國產(chǎn)化研制進(jìn)展

       中國石油在油氣管道設(shè)備國產(chǎn)化方面開展了大量卓有成效的工作，以“重大項(xiàng)目”的形式陸續(xù)組織相關(guān)單位開展了設(shè)備國產(chǎn)化的研制和應(yīng)用工作。高強(qiáng)度管線鋼管及天然氣管道3大件取得重大突破，并已得到規(guī)模應(yīng)用。輸油泵、關(guān)鍵閥門、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、流量計(jì)等設(shè)備研制與應(yīng)用正在開展，已經(jīng)取得階段性成果。

       2.1       高強(qiáng)度管線鋼管新產(chǎn)品

       在國內(nèi)全面實(shí)現(xiàn)了X80高強(qiáng)度管線鋼管新產(chǎn)品的國產(chǎn)化，基于自主創(chuàng)新的高強(qiáng)度管線鋼斷裂控制、材料分析和高效焊接成型制管技術(shù)，開發(fā)出直徑1219mm螺旋焊管、直縫焊管、熱煨彎管、熱拔三通管件、焊絲焊劑等5類新產(chǎn)品，為國家節(jié)約投資上百億元。

       配套研發(fā)了國產(chǎn)自動焊、半自動焊、超聲波相控陣檢測等規(guī)模化施工裝備與施工技術(shù)，大幅提高了管道焊接敷設(shè)施工能力、建設(shè)效率和工程質(zhì)量。

       2.2       大型天然氣管道三大件關(guān)鍵設(shè)備

       首臺（套）國產(chǎn)20MW級電驅(qū)壓縮機(jī)組研制成功，通過國家能源局組織的鑒定，技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。目前，首批2臺（套）電驅(qū)壓縮機(jī)組已運(yùn)抵西二線高陵站和黃陂站，實(shí)施工業(yè)性應(yīng)用試驗(yàn)。

       2012年11月15日，首臺套國產(chǎn)20MW級電驅(qū)壓縮機(jī)組在高陵站投產(chǎn)，并成功通過4000h工業(yè)性運(yùn)行考核。按照要求完成國產(chǎn)20MW級電驅(qū)壓縮機(jī)組工業(yè)性試驗(yàn)，并于2014年12月8日通過國家能源局組織的20MW級高速直聯(lián)變頻電驅(qū)壓縮機(jī)組新產(chǎn)品工業(yè)應(yīng)用鑒定。

       目前，國產(chǎn)化電驅(qū)壓縮機(jī)組已在西氣東輸二線、西氣東輸三線西段規(guī)模應(yīng)用20余臺，并將在西氣東輸三線東段和中段進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

       首臺（套）30MW級燃驅(qū)壓縮機(jī)組研制取得重大突破。燃驅(qū)機(jī)組研制分為產(chǎn)品一和產(chǎn)品二兩個階段，其中產(chǎn)品一為進(jìn)口燃?xì)廨啓C(jī)+國產(chǎn)壓縮機(jī)+國產(chǎn)輔助配套及電控系統(tǒng)，產(chǎn)品二為國產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)+國產(chǎn)壓縮機(jī)+國產(chǎn)輔助配套及電控系統(tǒng)。產(chǎn)品一和產(chǎn)品二分別于2011年10月和2014年9月通過國家能源局組織的新產(chǎn)品專家鑒定，并將安裝在西氣東輸二線南昌―上海支干線衢州壓氣站。

       另外，3臺燃驅(qū)機(jī)組（2臺產(chǎn)品一、1臺產(chǎn)品二）將在西氣東輸三線煙墩站推廣應(yīng)用。首批30臺高壓大口徑全焊接球閥研制成功。按照制定的新產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，研制的首批15臺40英寸600磅級、12臺48英寸600磅級和3臺48英寸900磅級，共計(jì)30臺高壓大口徑全焊接球閥新產(chǎn)品通過出廠鑒定（1英寸=25.4毫米，1磅=0.45千克）。

       目前，國產(chǎn)40/48英寸高壓大口徑全焊接球閥在西氣東輸三線等管道得到推廣應(yīng)用，累計(jì)應(yīng)用數(shù)量達(dá)176臺。

       2.3       輸油泵、關(guān)鍵閥門、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、流量計(jì)等設(shè)備

       中國石油天然氣股份公司2013年設(shè)立重大科技專項(xiàng)“油氣管道關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化”，開展了輸油泵、關(guān)鍵閥門、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、流量計(jì)等5大類16種管道設(shè)備國產(chǎn)化研發(fā)工作。

       2.3.1國產(chǎn)化管道輸油泵

       結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：國產(chǎn)化管道輸油泵為臥式單級雙吸水平中開結(jié)構(gòu)（API610BB1），配徑向?qū)�葉，能夠通過更換葉輪和導(dǎo)葉實(shí)現(xiàn)同一殼體兩個額定工況功能，采用滾動軸承支撐和集裝式機(jī)械密封。

       設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)壓力10MPa，功率等級2500kW，額定流量3100m3/h，額定揚(yáng)程210m、220m和230m。主要創(chuàng)新點(diǎn)：研發(fā)了高效水力新模型，采用了3D打印、精密鑄造、整體銑制等新工藝，利用了CFD計(jì)算軟件、逆向工程新方法，使用了自潤滑硬度梯度新材料，提出了分開制造、統(tǒng)一測試的新思路。

       2014年6月13―19日，將3家企業(yè)的國產(chǎn)化輸油泵在沈鼓同一測試平臺進(jìn)行性能測試，由國家工業(yè)泵監(jiān)督檢驗(yàn)中心實(shí)施第三方見證，額定點(diǎn)效率達(dá)到90%（水效）。

       2014年7月7日，中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會和中國石油集團(tuán)公司在北京組織2500kW級國產(chǎn)化輸油泵機(jī)組出廠鑒定，國產(chǎn)化輸油泵順利通過鑒定。

       2014年9月，慶鐵四線林源站、新廟站、農(nóng)安站、梨樹站的6臺國產(chǎn)化輸油泵投產(chǎn)一次成功，至今運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)正常。

       2.3.2國產(chǎn)化關(guān)鍵閥門       

       國產(chǎn)化閥門包括56″球閥、調(diào)壓裝置關(guān)鍵閥門、強(qiáng)制密封球閥、壓力平衡式旋塞閥、軸流式止回閥、調(diào)節(jié)閥、氮?dú)馐叫箟洪y。

       主要創(chuàng)新點(diǎn)：

       （1）輸氣管道調(diào)壓裝置安全切斷閥采用旋啟式自對中密封翻板機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自對中密封功能，在0.1～12MPa工作壓力區(qū)間達(dá)到零泄漏。采用集成超壓、欠壓、手動、遠(yuǎn)程控制于一體的安全閥指揮器；監(jiān)控調(diào)壓閥采用承壓能力強(qiáng)的鋼制活塞代替易損的橡膠膜片結(jié)構(gòu)；研制了耐冰堵型指揮器；工作調(diào)壓閥采用45°斜齒齒條嚙合型的閥桿、推桿傳動機(jī)構(gòu)，提高機(jī)械傳動效率和閥門調(diào)節(jié)精度；中腔閥桿采用雙密封結(jié)構(gòu)。

       （2）輸氣管道壓力平衡式旋塞閥優(yōu)化旋塞密封結(jié)構(gòu)，減少開啟扭矩；旋塞表面采用專有的處理工藝，提高其耐磨性、耐沖刷性和自潤滑性；采用自主設(shè)計(jì)的旋塞內(nèi)部壓力平衡泄壓閥，可避免介質(zhì)中的顆粒雜質(zhì)進(jìn)入閥體上腔及超壓。

       （3）輸氣管道軸流式止回閥采用可提高密封性及緩沖作用的活塞式復(fù)合密封結(jié)構(gòu)；閥桿襯套采用特殊處理工藝，閥瓣采用防轉(zhuǎn)、防脫離、雙導(dǎo)向支撐技術(shù)。

       （4）輸氣管道軌道式強(qiáng)制密封閥采用金屬硬密封閥座，具有在線檢漏功能；優(yōu)化閥桿導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，提高了閥桿強(qiáng)度和剛性；閥桿與閥體間設(shè)置定位套，定位套與閥桿表面采用不同的硬化處理，提高抗表面擠壓力。

       （5）輸油管道氮?dú)馐叫箟洪y采用窄密封面帶保護(hù)環(huán)閥座，并采用組合式緩沖減震結(jié)構(gòu)；活塞體采用防劃傷密封機(jī)構(gòu)及耐蝕、低摩阻處理技術(shù)；控制系統(tǒng)采用雙回路柜式一體化結(jié)構(gòu)。

       （6）輸油管道套筒式調(diào)節(jié)閥閥芯、閥座采用主副雙密封結(jié)構(gòu)，閥芯、閥桿采用雙導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，閥內(nèi)件采用防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，閥芯采用直壓自動對中結(jié)構(gòu)。

       2014年3月29-31日、7月11-14日、11月20-21日，中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會和中國石油集團(tuán)公司分3批對國產(chǎn)化閥門相關(guān)產(chǎn)品（除56″球閥外）進(jìn)行了鑒定。國產(chǎn)化調(diào)節(jié)閥和泄壓閥在慶鐵四線投入工業(yè)試運(yùn)行，強(qiáng)制密封球閥、壓力平衡式旋塞閥、軸流式止回閥在昌吉站閥門試驗(yàn)場進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，調(diào)壓裝置關(guān)鍵閥門在西氣東輸二線洛陽分輸站等站場進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，相關(guān)國產(chǎn)化閥門各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求。

       2.3.3電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和氣液執(zhí)行機(jī)構(gòu)

       結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械整機(jī)結(jié)構(gòu)采用非侵入式雙密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到最高IP68防護(hù)等級；具有增量和絕對編碼器可選擇的位置測量方式，具有自主研發(fā)的扭矩測量機(jī)構(gòu)，能夠進(jìn)行精確的力矩檢測；具有自診斷、自巡檢、現(xiàn)場總線和多重保護(hù)等完善的自保護(hù)功能。

       氣液執(zhí)行機(jī)構(gòu)以管道內(nèi)的高壓天然氣作為動力推動撥叉機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)開閥、關(guān)閥功能，實(shí)現(xiàn)了氣電分離，電磁閥、壓力傳感器和電子單元分離，具有在線測試、數(shù)據(jù)記錄、自診斷和輸出狀態(tài)可組態(tài)等功能。

       設(shè)計(jì)參數(shù)：電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出最大力矩250kN·m，開關(guān)時間210~260s，機(jī)械傳動效率≥35%，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部控制器精度≤1%，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門配套后的整體精度≤1.5%，使用壽命≥8000次。氣液執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出最大力矩260kN·m，全行程時間40~90s，全行程精度≤0.3%，電子單元功耗≤0.3W，儲氣罐容量滿足2次全行程，工作溫度范圍為-40~80℃。

       主要創(chuàng)新點(diǎn)：電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)基于有用功方式的力矩檢測技術(shù)，具有非接觸、不受環(huán)境溫度和電網(wǎng)電壓波動的影響等特點(diǎn)，力矩保護(hù)穩(wěn)定可靠，同時檢測電機(jī)運(yùn)動過程中的電流作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)力矩保護(hù)的補(bǔ)充；采用專用防雷設(shè)計(jì)，在電源和信號端口實(shí)現(xiàn)三重防雷保護(hù)，并通過國家級防雷檢測中心的測試；研發(fā)了嵌入式實(shí)時多任務(wù)模塊化控制系統(tǒng)軟件，增強(qiáng)了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。

       氣液執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電磁閥在工作壓力區(qū)間0.7~10.0MPa實(shí)現(xiàn)零泄漏，防爆/防護(hù)等級ExdIICT6/IP65，安全完整性等級SIL2；氣控閥組在工作壓力區(qū)間0.7~10.0MPa實(shí)現(xiàn)零泄漏；電子控制單元采用可在-40℃低溫環(huán)境下使用的OLED中文顯示技術(shù)，具有低功耗、高測控精度等特點(diǎn)。

       2014年3月29-31日和7月11-14日，中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會和中國石油集團(tuán)公司分兩批對超聲流量計(jì)和渦輪流量計(jì)相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行了鑒定。隨后，12臺國產(chǎn)化電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和6臺國產(chǎn)化氣液執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別在西氣東輸二線和西氣東輸三線等管道站場開展現(xiàn)場工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)，至今各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求。

       2.3.4超聲流量計(jì)和渦輪流量計(jì)

       結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：國產(chǎn)化天然氣超聲流量計(jì)為4通道插入式結(jié)構(gòu)，具備診斷和核查功能，符合美國燃?xì)鈪f(xié)會標(biāo)準(zhǔn)AGA9《用多聲道超聲流量計(jì)測量天然氣流量》。

       國產(chǎn)化天然氣渦輪流量計(jì)帶機(jī)械計(jì)數(shù)器，可用于精確測量氣體流量，是一種速度式流量儀表，測量本體是渦輪流量傳感器，主要由葉輪和磁電感應(yīng)線圈組成，葉輪軸心與管道中心相同，可以自由轉(zhuǎn)動，符合歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN12261與OIMLR137-1。

       設(shè)計(jì)參數(shù)：超聲流量計(jì)設(shè)計(jì)壓力12MPa，口徑DN80、DN200和DN400，準(zhǔn)確度等級1.0級。渦輪流量計(jì)設(shè)計(jì)壓力12MPa，口徑DN50和DN80，準(zhǔn)確度等級1.0級。

       主要創(chuàng)新點(diǎn)：超聲流量計(jì)解決了小口徑超聲流量計(jì)準(zhǔn)確度較難提高的問題，渦輪流量計(jì)將整流體與計(jì)量芯集成在一起，成為一個獨(dú)立的可以拆卸的一體化計(jì)量機(jī)芯，兩種12MPa產(chǎn)品取得型式批準(zhǔn)證書和計(jì)量器具制造許可證。

       2014年3月29-31日和7月11-14日，中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會和中國石油集團(tuán)公司分兩批對電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和氣液執(zhí)行機(jī)構(gòu)相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行了鑒定。隨后，14臺套相關(guān)產(chǎn)品分別在西氣東輸鎮(zhèn)江站、滁州站、青山站、甪直站、仙桃站等站場進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，經(jīng)過數(shù)月的試運(yùn)行，流量計(jì)滿足±1%誤差的要求。

       3、油氣管道設(shè)備國產(chǎn)化前景

鮮花

握手

雷人

路過

雞蛋