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

       2014年，中國石油持續推進資源、市場、國際化三大戰略的實施，大力推進油氣能源戰略通道建設，建成投產中亞天然氣管道C線、西氣東輸三線西段和呼包鄂成品油管道等33個重大管道建設項目。

       截至2014年末，中國石油運營國內油氣管道總長度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略通道、骨干管網及配套設施，構架起橫跨東西、縱貫南北、連通海外、覆蓋全國的管道網絡。

       隨著中國石油管道建設的快速發展，對油氣管道設備的需求急劇增加，目前，有多種關鍵設備由國外企業壟斷，一旦遇到戰爭、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營陷入癱瘓的危險。為此，急需開展關鍵設備國產化工作，以降低政治風險，提高保障能力。

       1、油氣管道設備國產化意義及思路

       1.1       重要意義

       近年來，國家為推動裝備制造業發展出臺了一系列規劃綱要和措施性文件，并在油氣管道建設項目批復文件中明確提出逐步實現管道鋼管、輸油泵機組、壓縮機組、大口徑閥門等設備國產化的要求。

       1983年，國務院做出了《關于抓緊研制重大技術裝備的決定》〔國發（1983）110號文件〕，提出加速實現我國能源、交通、原材料等重點建設工程所需重大成套裝備的國產化。

       2006年，國務院發布《關于加快振興裝備制造業的若干意見》〔國發（2006）8號〕，提出以重點工程為依托，推進重大技術裝備自主制造，以裝備制造業振興為契機，帶動相關產業協調發展；2011年，國家能源局發布《國家能源科技“十二五規劃”》，明確要求“加強攻關，增強科技自主創新能力，提高能源裝備自主化發展水平”。

       在正常的貿易往來中，可以比較容易地獲取保障管道平穩運行的技術裝備、售后服務、備品備件等；但若出現非常情況，管道技術裝備、售后服務、備品備件等保障難度就會增大。因此，推進油氣管道裝備國產化具有保障國家能源安全的重要戰略意義。

       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出特殊性：海外油氣項目很多集中在中亞和南美等區域，該區域很多國家經常受到歐美的經濟制裁，在相關區域只能依靠國產裝備保障油氣管道的建設，因此，開展管道設備國產化也是中國石油企業走向世界的需要。

       推進管道設備國產化，對于油氣管道行業降本增效具有重要意義，主要體現在以下幾個方面：

       （1）顯著降低建設成本，國產設備投資相比進口設備可降低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）售后服務響應及時，可及時解決出現的問題；

       （4）備品備件價格優勢明顯，顯著降低運行成本。

       油氣管道設備國產化是系統工程，涉及多個行業。隨著國內管道建設的快速發展，依托重點工程，實施國產化工作，可以帶動國內機械、電子、冶金、建材等相關產業的發展，并帶動相關產品升級換代，從而促進民族裝備制造業的發展。

       1.2       工作思路

       管道設備國產化的工作思路為：采用“政產學研用”1+N模式。近年來的國產化工作實踐表明：該模式是確保中國石油裝備國產化工作順利推進和取得實效的重要組織保障，也是全面深入推進國產化進程應該堅持的組織模式。

       所謂“政”，就是政府主導國產化工作。由國家能源局負責總策劃、總指揮、總協調，集合中國石油和國內重點裝備制造企業整體優勢，從國家層面給予相應的政策扶持，形成國產化工作的重要推動力量。

       所謂“用”，是指用戶引導國產化方向。中國石油作為油氣長輸管道關鍵設備的最終用戶，積累了豐富的設備運行及管理經驗，對設備技術指標、技術條件等最為了解，在國產化工作發揮技術標準起草、技術把關等引導作用。

       所謂“產學研”，是指包括相關裝備制造企業在內的生產及研究單位，是國產化研制工作的具體承擔者和實施者，瞄準國際同類產品先進標準，發揮自身科技創新驅動能力，努力提升國內產品的裝備制造水平。

       所謂1+N模式，是指以中國石油業務需求為主導，聯合產學研等相關行業共同進行科技攻關，以核心技術突破為重點，以工程應用為目標，確保研制工作取得實效（圖1）。

       2、油氣管道設備國產化研制進展

       中國石油在油氣管道設備國產化方面開展了大量卓有成效的工作，以“重大項目”的形式陸續組織相關單位開展了設備國產化的研制和應用工作。高強度管線鋼管及天然氣管道3大件取得重大突破，并已得到規模應用。輸油泵、關鍵閥門、執行機構、流量計等設備研制與應用正在開展，已經取得階段性成果。

       2.1       高強度管線鋼管新產品

       在國內全面實現了X80高強度管線鋼管新產品的國產化，基于自主創新的高強度管線鋼斷裂控制、材料分析和高效焊接成型制管技術，開發出直徑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類新產品，為國家節約投資上百億元。

       配套研發了國產自動焊、半自動焊、超聲波相控陣檢測等規�；�施工裝備與施工技術，大幅提高了管道焊接敷設施工能力、建設效率和工程質量。

       2.2       大型天然氣管道三大件關鍵設備

       首臺（套）國產20MW級電驅壓縮機組研制成功，通過國家能源局組織的鑒定，技術性能指標達到設計要求。目前，首批2臺（套）電驅壓縮機組已運抵西二線高陵站和黃陂站，實施工業性應用試驗。

       2012年11月15日，首臺套國產20MW級電驅壓縮機組在高陵站投產，并成功通過4000h工業性運行考核。按照要求完成國產20MW級電驅壓縮機組工業性試驗，并于2014年12月8日通過國家能源局組織的20MW級高速直聯變頻電驅壓縮機組新產品工業應用鑒定。

       目前，國產化電驅壓縮機組已在西氣東輸二線、西氣東輸三線西段規模應用20余臺，并將在西氣東輸三線東段和中段進一步擴大應用范圍。

       首臺（套）30MW級燃驅壓縮機組研制取得重大突破。燃驅機組研制分為產品一和產品二兩個階段，其中產品一為進口燃氣輪機+國產壓縮機+國產輔助配套及電控系統，產品二為國產燃氣輪機+國產壓縮機+國產輔助配套及電控系統。產品一和產品二分別于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臺燃驅機組（2臺產品一、1臺產品二）將在西氣東輸三線煙墩站推廣應用。首批30臺高壓大口徑全焊接球閥研制成功。按照制定的新產品技術標準，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30臺高壓大口徑全焊接球閥新產品通過出廠鑒定（1英寸=25.4毫米，1磅=0.45千克）。

       目前，國產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用，累計應用數量達176臺。

       2.3       輸油泵、關鍵閥門、執行機構、流量計等設備

       中國石油天然氣股份公司2013年設立重大科技專項“油氣管道關鍵設備國產化”，開展了輸油泵、關鍵閥門、執行機構、流量計等5大類16種管道設備國產化研發工作。

       2.3.1國產化管道輸油泵

       結構特點：國產化管道輸油泵為臥式單級雙吸水平中開結構（API610BB1），配徑向導葉，能夠通過更換葉輪和導葉實現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械密封。

       設計參數：設計壓力10MPa，功率等級2500kW，額定流量3100m3/h，額定揚程210m、220m和230m。主要創新點：研發了高效水力新模型，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、統一測試的新思路。

       2014年6月13―19日，將3家企業的國產化輸油泵在沈鼓同一測試平臺進行性能測試，由國家工業泵監督檢驗中心實施第三方見證，額定點效率達到90%（水效）。

       2014年7月7日，中國機械工業聯合會和中國石油集團公司在北京組織2500kW級國產化輸油泵機組出廠鑒定，國產化輸油泵順利通過鑒定。

       2014年9月，慶鐵四線林源站、新廟站、農安站、梨樹站的6臺國產化輸油泵投產一次成功，至今運行穩定，各項指標正常。

       2.3.2國產化關鍵閥門       

       國產化閥門包括56″球閥、調壓裝置關鍵閥門、強制密封球閥、壓力平衡式旋塞閥、軸流式止回閥、調節閥、氮氣式泄壓閥。

       主要創新點：

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

       （2）輸氣管道壓力平衡式旋塞閥優化旋塞密封結構，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；采用自主設計的旋塞內部壓力平衡泄壓閥，可避免介質中的顆粒雜質進入閥體上腔及超壓。

       （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合密封結構；閥桿襯套采用特殊處理工藝，閥瓣采用防轉、防脫離、雙導向支撐技術。

       （4）輸氣管道軌道式強制密封閥采用金屬硬密封閥座，具有在線檢漏功能；優化閥桿導向結構，提高了閥桿強度和剛性；閥桿與閥體間設置定位套，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）輸油管道氮氣式泄壓閥采用窄密封面帶保護環閥座，并采用組合式緩沖減震結構；活塞體采用防劃傷密封機構及耐蝕、低摩阻處理技術；控制系統采用雙回路柜式一體化結構。

       （6）輸油管道套筒式調節閥閥芯、閥座采用主副雙密封結構，閥芯、閥桿采用雙導向結構，閥內件采用防轉結構，閥芯采用直壓自動對中結構。

       2014年3月29-31日、7月11-14日、11月20-21日，中國機械工業聯合會和中國石油集團公司分3批對國產化閥門相關產品（除56″球閥外）進行了鑒定。國產化調節閥和泄壓閥在慶鐵四線投入工業試運行，強制密封球閥、壓力平衡式旋塞閥、軸流式止回閥在昌吉站閥門試驗場進行工業性試驗，調壓裝置關鍵閥門在西氣東輸二線洛陽分輸站等站場進行工業性試驗，相關國產化閥門各項指標均符合要求。

       2.3.3電動執行機構和氣液執行機構

       結構特點：電動執行機構機械整機結構采用非侵入式雙密封結構設計，達到最高IP68防護等級；具有增量和絕對編碼器可選擇的位置測量方式，具有自主研發的扭矩測量機構，能夠進行精確的力矩檢測；具有自診斷、自巡檢、現場總線和多重保護等完善的自保護功能。

       氣液執行機構以管道內的高壓天然氣作為動力推動撥叉機構實現開閥、關閥功能，實現了氣電分離，電磁閥、壓力傳感器和電子單元分離，具有在線測試、數據記錄、自診斷和輸出狀態可組態等功能。

       設計參數：電動執行機構輸出最大力矩250kN·m，開關時間210~260s，機械傳動效率≥35%，電動執行機構內部控制器精度≤1%，電動執行機構和閥門配套后的整體精度≤1.5%，使用壽命≥8000次。氣液執行機構輸出最大力矩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℃。

       主要創新點：電動執行機構基于有用功方式的力矩檢測技術，具有非接觸、不受環境溫度和電網電壓波動的影響等特點，力矩保護穩定可靠，同時檢測電機運動過程中的電流作為執行機構力矩保護的補充；采用專用防雷設計，在電源和信號端口實現三重防雷保護，并通過國家級防雷檢測中心的測試；研發了嵌入式實時多任務模塊化控制系統軟件，增強了產品的穩定性和可靠性。

       氣液執行機構的電磁閥在工作壓力區間0.7~10.0MPa實現零泄漏，防爆/防護等級ExdIICT6/IP65，安全完整性等級SIL2；氣控閥組在工作壓力區間0.7~10.0MPa實現零泄漏；電子控制單元采用可在-40℃低溫環境下使用的OLED中文顯示技術，具有低功耗、高測控精度等特點。

       2014年3月29-31日和7月11-14日，中國機械工業聯合會和中國石油集團公司分兩批對超聲流量計和渦輪流量計相關產品進行了鑒定。隨后，12臺國產化電動執行機構和6臺國產化氣液執行機構分別在西氣東輸二線和西氣東輸三線等管道站場開展現場工業應用試驗，至今各項指標均符合要求。

       2.3.4超聲流量計和渦輪流量計

       結構特點：國產化天然氣超聲流量計為4通道插入式結構，具備診斷和核查功能，符合美國燃氣協會標準AGA9《用多聲道超聲流量計測量天然氣流量》。

       國產化天然氣渦輪流量計帶機械計數器，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線圈組成，葉輪軸心與管道中心相同，可以自由轉動，符合歐盟標準EN12261與OIMLR137-1。

       設計參數：超聲流量計設計壓力12MPa，口徑DN80、DN200和DN400，準確度等級1.0級。渦輪流量計設計壓力12MPa，口徑DN50和DN80，準確度等級1.0級。

       主要創新點：超聲流量計解決了小口徑超聲流量計準確度較難提高的問題，渦輪流量計將整流體與計量芯集成在一起，成為一個獨立的可以拆卸的一體化計量機芯，兩種12MPa產品取得型式批準證書和計量器具制造許可證。

       2014年3月29-31日和7月11-14日，中國機械工業聯合會和中國石油集團公司分兩批對電動執行機構和氣液執行機構相關產品進行了鑒定。隨后，14臺套相關產品分別在西氣東輸鎮江站、滁州站、青山站、甪直站、仙桃站等站場進行了工業試驗，經過數月的試運行，流量計滿足±1%誤差的要求。

       3、油氣管道設備國產化前景

鮮花

握手

雷人

路過

雞蛋