1、控制阀行业行业发展现状分析
根据《国民经济行业分类》(GB/T4754-2017)分类标准,控制阀行业属于 C40“仪器仪表制造业”之“工业自动控制系统装置制造”;根据中国证监会 2012 年10 月发布的《上市公司行业分类指引》,控制阀行业属于C40“仪器仪 表制造业”。
控制阀是流体输送系统中的控制部件,具有截止、调节、导流、防止逆流、 稳压、分流或溢流泄压等功能。工业控制阀主要应用于工业装备中的过程控制, 属于仪器、仪表及自动化行业。控制阀在实现工业自动化过程中类似机器人的手 臂,是改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的最终控制元件。由于其在 工业自动化过程控制系统中作为终端执行元件,控制阀又称为“执行器”,是智 能制造的核心器件之一。
工业控制阀作为我国装备制造业的重要组成部分,应用领域包括石油、石化、 化工、造纸、环保、能源、电力、矿山、冶金、医药、食品等行业。随着工业自 动化水平的不断提高,工业控制阀作为工业控制系统的终端控制元件,对其的要求已经不再停留于流通能力、泄漏量、材料适应性等静态性能指标,具有调节工 艺参数功能的控制阀应运而生。控制阀是复杂的高科技产品,其在工业控制系统 中的应用,有效提高了控制系统的稳定性、精确度和自动化程度。
控制阀是工业自动化的关键基础部件,其技术发展水平直接反映了国家的基 础装备制造能力和工业现代化水平,是基础工业及其下游应用产业实现智能化、 网络化、自动化的必备条件。目前美国、德国、日本的控制阀制造企业在制造质 量和技术水平上处于领先地位,企业规模较大,实力较强。这些企业都非常重视 中国控制阀市场,先后进驻中国,甚至建立工厂以保持在中国市场的竞争力。
随着发展中国家的工业技术水平不断提高以及环保意识的加强,其日益成为 全球控制阀的主要市场,尤其是中国和印度。
2、世界控制阀发展历程
控制阀的发展与工业生产过程的发展密切相关。目前公认控制阀诞生于古罗 马,古罗马人为了农作物灌溉而开发了相当复杂的水系统,采用旋塞阀、柱塞阀 及止回阀防止水的逆流。文艺复兴时期,在达芬奇(Leonardo DaVinc)设计的 沟渠、灌溉项目和其他大型水力系统项目中使用了阀门。工业革命时期,工业生 产对蒸汽发动机的运行提出了控制要求,瓦特(James Watt)发明了第一台调节 转速的控制器,其后,对流体流量的控制越来越被人们重视。最早的现代控制阀 是1880 年由William Fisher 制造的恒压泵调节器,是一种带重锤的自力式控制阀。 目前世界上最大的控制阀品牌——Fisher(费希尔),便是由其创建。
20 世纪20 至30 年代,控制阀以阀体形状为球形的球形阀(Ball valve)为 主,同时期V 形缺口(V-notch)的单座(Single-ported)和双座(Double-ported) 控制阀相继问世。20 世纪40 年代陆续出现适用于高压介质的角形控制阀(Angle valve)、用于腐蚀性介质的隔膜控制阀(Barrier diaphragm valve)和用于大流量 应用的蝶阀(Butterfly valve)。20 世纪50 至60 年代出现的三通控制阀(Three-way valve)主要用于配比控制和旁路控制,同时期随着对球阀的进一步研究,市场 上出现了适用于大压差和降低噪声的套筒控制阀(Cage valve)。20 世纪70 年代 套筒控制阀被广泛应用于工业生产过程的控制,同时期研制的偏心旋转阀(Eccentric plug valve)则成为角行程控制阀的代表,偏心旋转阀具有良好的密 封性、强大的流通能力,可应用于较大压差场合。20 世纪80 年代,随着科学技 术的进步,控制阀的重量和体积开始减小,流通能力提高,各种精小型控制阀诞 生。20 世纪90 年代,计算机控制装置的广泛应用和工业生产对智能控制功能的 极大需求催生了各种智能电气阀门定位器和带智能阀门定位器的现场总线控制 阀。21 世纪初,随着大规模自动化工业和以节能减排为特点的“绿色”工业越 来越成为工业生产的主流,调节精准、密封良好、安全可靠的控制阀迎来了前所 未有的市场契机。
目前,现代工业生产过程的大型化和精细化对控制阀提出了更高的要求,例 如精准的工业控制需要控制阀在生产中表现出更好的重复性和更短的响应时间, 提供精确的流量控制,以更好的稳定性在高温高压的环境下安全运行。
3、我国控制阀行业的发展历程、现状与趋势
(1)我国控制阀行业的发展历程
我国控制阀工业起步较晚,但发展较快。20 世纪60 年代,国内开始研制单 座阀、双座阀等产品,主要仿制前苏联的产品。由于机械工业水平落后,机械加 工精度低,仅能满足当时工业生产过程的一般控制要求。20 世纪70 年代,随着 工业生产规模的扩大,工业过程控制要求的提高,国产控制阀产品已不能适应生 产过程控制中对高压差、低温、高温和强腐蚀等工况的控制要求。为此,一些大 型石油化工企业在引进设备的同时,也引进了一些海外先进控制阀,例如带平衡 阀芯的套筒阀、偏心旋转阀等,这也成为国内控制阀制造厂商的开发方向。
自20 世纪80 年代开始,随着我国改革开放政策的贯彻和落实,石化、冶金、 电力等行业快速发展,一些控制阀制造厂开始引进国外著名控制阀厂商的技术和 产品,使我国控制阀产品的品种和质量得到明显提高。同期机械工业部组织行业 骨干企业研制了精小型控制阀系列,使我国的控制阀产品系列得以初步完善。
20 世纪90 年代,随着国内工业化水平的提高,我国控制阀企业也在引进和 消化国外的先进技术后取得了长足的进步,一批民营控制阀企业应运而生,特别 是一些合资控制阀企业开始研发和生产自己的产品,促进了我国控制阀工业水平的大幅提高,缩短了与国外的差距。
21 世纪以来,随着科学技术的不断进步,原有的控制阀产品已不能满足市 场的需求,一些带有自动化控制技术的智能控制阀产品逐步受到市场的欢迎,自 此,我国智能控制阀行业步入了快速发展期。在此期间市场上涌现出一批控制阀 厂商,国营企业中以吴忠仪表、川仪股份等为行业龙头,而民营企业如智能自控、 浙江力诺等也以优质的产品和服务成为不可忽视的市场参与者。
(2)我国控制阀行业发展现状
目前,国内控制阀生产企业主要集中在浙江、江苏和上海等地。根据《控制 阀信息》2018 年3 月公布的2017 年度中国地区控制阀厂商TOP50 销售排行榜 企业地理分布数据显示,浙江有6 家、江苏有4 家、上海有6 家分别进入中国地 区控制阀厂商TOP50 销售排行榜。中国地区控制阀厂商TOP50 销售排行榜地理 分布图如下:

资料来源:《控制阀信息》2018 年3 月,其中标注公司为国产品牌厂商
根据《中国仪器仪表》杂志统计,当前国内主流的控制阀生产制造企业全部 获得了ISO9001 质量体系认证和特种设备(压力管道)TSG 制造许可证,并有 部分厂家已通过API 和CE 认证,可按照ANSI、API、BS、JIS 等标准设计和制造产品。国内控制阀生产企业广泛采用了计算机辅助设计(CAD)技术、计算 机辅助制造(CAM)技术及三维动态设计技术,提高了产品研发效率、加工质 量及可靠性,有效地提高了企业核心竞争力。
目前,国产控制阀的最高使用压力达2,500 磅级,最高使用温度达1,200℃。 工业系统中所用控制阀除电力、石化、冶金、核电等行业中的个别高温、高压、 高磨损等关键部位所用控制阀需进口外,其余产品我国控制阀企业基本能够自行 生产制造。国内1,000MW 以下的火电机组中,已大量使用国产控制阀,炼油、 乙烯、煤化工项目中已部分使用了国产控制阀。近年来,我国控制阀生产企业还 为多个核电站机组配套了部分核用控制阀,我国工业企业项目中所需进口控制阀 比例逐年下降,同时,国内部分企业生产的控制阀产品已随部分项目配套出口。
国内控制阀行业虽然近几年取得了较好的发展,但与国外相比,总体上仍然 存在较大的差距。目前行业发展主要存在以下问题:
①产品水平有所提高但同质化现象严重
经过几十年的发展,国内控制阀制造企业在产品技术、制造工艺水平上大幅 提高,各制造企业为应对客户多种工况下的不同需求,积极开发并完善自身产品 链,以增强其供货、配套能力和价格的竞争力,但厂商之间往往陷于产品同质化 竞争。
②企业数量多但竞争力不强
国内控制阀企业虽然数量较多,但发展历史较短、规模较小,缺乏技术上的 沉淀。国产产品与进口产品相比,在工艺技术、制造水平、使用寿命、调节精度、 密封性、内漏及执行机构的可靠性、准确性与稳定性等方面仍存在一定差距。尽 管目前已经有少部分国产产品能进入中高端市场或出口市场,但大部分中高端市 场仍被外资品牌占据。核心竞争力不足导致国产产品的经济附加值不高,国内厂 商较难获得丰厚的收益。
③管理理念相对落后,整体效率偏低
由于智能控制阀的制造与生产属于多品种小批量模式,生产的组织管理十分复杂,如果没有一套先进的管理方法与系统,难以提高整体效率。在国家政策要 求生产设备国产化、对智能控制阀需求与日俱增的大环境下,如何降低成本、有 效率挖潜以及优化产能是国内企业参与市场竞争的关键。采用先进的生产管理系 统和企业运营系统,对生产过程模块化、精细化管理,摒弃过去长期存在的粗放 式管理模式,不仅可以提高效率、节省成本,更可以提高工艺精度,保证产品质 量。
④阀门附件短板短期内难以解决
随着我国控制阀行业生产制造水平的提高,控制阀产品在阀体和执行机构方 面的技术能力增长迅速,但是阀门附件短板一直未得到改善。包括智能阀门定位 器、电磁阀、阀位开关等关键附件产品,用户往往指定国外品牌。目前我国还没 有针对阀门附件短板而制定相关的行业发展规划,单个企业在面临市场竞争的同 时也很难顾及更多的整体行业发展布局,这一现状短期内难以解决。
(3)我国控制阀行业的发展前景趋势
①产品的可靠性和调节精度将有提升
从下游企业来看,石油天然气、冶金、化工、制药等工业生产线越来越庞大, 越来越复杂,对于精密执行器的要求越来越高,需求越来越大。为响应《中国制 造2025》等政策文件的号召,化工、冶金等众多行业对更有技术含量、调节更 精准、性能更稳定的智能控制阀有很高的置换需求。因此,控制阀行业的市场需 求要求国产控制阀的可靠性和调节精度继续提升。
从控制阀制造企业自身情况来看,经过改革开放后三十多年的市场竞争,市 场上出现了一批初具规模的国有企业和民营企业。国内生产企业的规模化使得企 业的研发实力和承受研发风险的能力增强,促使各企业增加了对控制阀产品工艺 和技术的研发力度。在国务院2012 年颁布的《高端装备制造业“十二五”发展 规划》文件中,要求增加通用零部件国产化率,国内控制阀生产企业加大研发投 入,积极改善工艺质量,努力为下游企业提供更可靠、调节精度更高的控制阀产 品。
②国产化率上升,加速进口替代
《国家战略性新兴产业发展“十三五”规划》指出,到2020 年建立健全具 备系统感知和集成协调能力的智能制造装备产业体系,国内市场占有率达到 50%,形成一批具有国际竞争力的产业集聚区和企业集团,整体水平进入国际先 进行列。中国石油和化学工业联合会发布的《石油和化学工业“十三五”发展指 南》指出,要提高关键泵阀的重点设备自主化率,力争使自主化率达到90%以上。
除了国家政策和产业政策的大力支持外,国产控制阀厂商较进口厂商还具有 性价比较高、离下游客户更近、售后响应更为迅速等优势。在国产控制阀可靠性、 调节精度逐渐提升,与进口先进产品的差距逐步缩小的大环境下,越来越多的国 产控制阀产品会被应用到大型生产线上,从而加速行业内的进口替代进程。
③产业集中度上升,进入门槛提高
《仪器仪表行业十二五发展规划》指出:“十二五”期间,仪器仪表行业将 大力推进企业结构调整,积极培育长三角、重庆以及环渤海三个产业集聚地,构 建3 至5 个产值超百亿元的企业;“十二五”期间,引导行业优势企业通过联合、 重组更好地整合行业资源,提升行业集中度,进一步改善整体产业生态;积极培 育大型龙头企业;加强行业专业化分工协作;加快行业制造过程信息化步伐,夯 实企业管理和行业发展基础,提升整体竞争力。
在目前国产控制阀企业迅速成长壮大、市场上对优质国产控制阀的需求不断 上升的大环境下,必然有优秀的控制阀企业利用资金优势和技术优势在行业内展 开收购整合以扩大自身规模、扩充产能,形成产业协同效应。目前行业内吴忠仪 表、川仪股份、智能自控等企业已经(或曾今)登陆资本市场,也给业内企业指 明了通过资本市场力量做大做强的方向。同时,业内领军企业在技术上的不断投 入和推陈出新,也将进一步提高行业门槛。
④行业技术趋向标准化、模块化、智能化、集成化和网络化
未来工业过程控制的快速发展对控制阀的要求也越来越高。控制阀产品除了 在产品质量上更加可靠,调节更加精确外,新产品的开发还会进一步走向标准化、模块化、智能化、集成化和网络化。
标准化:采用统一的控制阀标准,使不同厂商生产的控制阀能够实现互换性、 互操作性。整合计算选型程序,建立标准化的软件平台,使用标准化的计算机辅 助故障识别和专家诊断软件,使不同制造商的控制阀可进行监测和故障诊断。标 准化将大幅降低控制阀的维护成本。
模块化:从整个控制阀结构入手,将产品按照功能分成有限多的通用模块和 专用模块,分散的相对独立的模块遵守共同的明确规则,以保证这些模块能够组 合成一个完整的系统,并能够随时加入新的模块以增加系统的功能。模块化设计 可以使产品紧凑坚固,部件通用可换,并易于维护检修。
集成化:开发高性能的控制阀,摆脱产品仅有单一技术特征,在控制流体流 量的简单执行功能之上,同时具备本机显示、组态、检测、控制、运算、诊断、 通信以及安全、绿色等功能和兼容性,实现按需求控制的集成化控制阀产品。
智能化:控制阀利用人工智能技术、计算机技术、嵌入式数字解决方案实现 智能化,使控制阀具有自适应、自校准、自诊断等功能。数字式阀门定位器普及 应用到控制阀和电动执行机构中,从而使智能一体化设计以及智能化的预测性维 护成为未来主流。
网络化:随着现场总线的广泛应用,过程控制已进入网络化发展时代,控制 阀的网络化,不仅可以为生产、过程检测、维护提供极大的方便,实现过程远程 监控,同时也可以实现在线诊断、便捷维护以及协同工作。