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  水工业机械设备的总体状况与发展(一)_机械/仪表_工程科技_专业资料。水工业机械设备的总体状况与发展(一)

  水工业机械设备的总体状况与发展(一) 摘要:水工业设备自身研制的重点,包括有栏污机械设备、除砂及刮泥设备、曝气及搅拌设 备、投药及消毒设备、浓缩及脱水设备、氧化脱盐设备等。近年来又增加了膜处理设备、沼 气利用设备、 序批法滗水设备、 污泥后处置设备及固体废弃物处理设备等。 我国的环保治理、 水工业处于快速发展的形势与机遇, 出于对高效设备的需求并同时又受到资金的限制, 在原 有水工业设备生产的基础上, 研制国内高水平的水工业设备成为当务之急。 如何利用这个契 机将我国水工业设备的水平提高到新的高度, 这将是给水排水研究者, 水工业设备工作者和 企业制造商所面临的新机遇和新问题。 关键词:水工业机械设备总体状况发展 一、前言 经过近 50 年的发展,我国水工业设备学科已逐渐走向完善。水工业机械设备有通用机械设 备和专用机械设备两大类,通用机械设备主要有泵类、阀类、风机类,专用机械设备是水工 业设备自身研制的重点,包括有栏污机械设备、除砂及刮泥设备、曝气及搅拌设备、投药及 消毒设备、 浓缩及脱水设备、 氧化脱盐设备等。 近年来又增加了膜处理设备、 沼气利用设备、 序批法滗水设备、污泥后处置设备及固体废弃物处理设备等。 近二十年来, 通过借、 贷款项目一些水厂、 污水处理厂较多出现了不同国别的一些构造新颖、 结构轻巧、 节能低耗的新型先进设备, 使水工业设备行业的制造和研究者注意到它除了设备 本身的机械功能齐全、 运行可靠之外, 还能充分符合新工艺的开发, 满足工艺高水准的要求, 并能改变原工艺中一些边界条件的限制。 这些设备不仅从运动机理及机械结构上较同类设备 有了一些质的变化,而且在一定意义上给工艺的创新与变革提供了可能和保证。 在世纪之交,我国的环保治理、水工业处于快速发展的形势与机遇,出于对高效设备的需求 并同时又受到资金的限制, 在原有水工业设备生产的基础上, 研制国内高水平的水工业设备 成为当务之急。 如何利用这个契机将我国水工业设备的水平提高到新的高度, 这将是给水排 水研究者,水工业设备工作者和企业制造商所面临的新机遇和新问题。 但是,也要清楚地看到,我们目前的水工业设备与国外的差距大于水工艺与国外的差距;水 工业专用设备的理论研究和制造与国外的差距又大于通用设备与国外的差距, 这将是我国水 工业产业工作者们担负的重任。 所以要提高我国水工业产业化的水平, 关键是抓好水工业设 备,特别是高水平的水工业专用机械设备,这是我国水工业设备产业的当务之急。 二、国外水工业机械设备发展的规律及特点 (一)国外水工业设备发展的规律与现状 六十年代末以前, 世界各国的给排水工程建设的重点均放在城市供水, 因此给排水机械设备 的发展则以大型的城市给水工程及分散式的小型工业废水处理为主, 给排水机械设备以通用 设备为主。由于对水质的要求也不是非常之高,仪器仪表也比较简单。进入七十年代初期, 为了适应工业化的发展和人民生活水平的提高,工业发达国家的供水普及率已相继达到 85~95%,人均生活用水量超过了 200-300 升/人· 日。工业化的飞速发展,用水量的与日剧 增,同时也带来了严重的水质污染问题,它直接威胁到人民的生命健康和人类的发展生存。 鉴于世界范围内环境污染问题已成为全球性的战略发展问题, 引起了各国政符和人民的普遍 关注。许多国家,特别是工业发达国家,对环境保护采取了一系列的重大措施,诸如建立环 境保护管理机构、研究制定本国的,及至全球性的环境保护发展对策,制定法律、法规等, 迫使政府及私人企业拿出一定的资金用以解决日益恶化的环境公害问题。 给排水工程建设的 重点逐渐转向城市污水集中处理的方向发展,其规划也越来越大,技术要求也越来越高,由 此环保工业应运而生, 水处理机械、 仪器仪表作为环保设备的一大类, 也得到了迅速地发展, 自成体系,形成了专业化的生产体系。 七十年代初期,水质净化工艺以机械化为主,因此给排水机械设备的技术水平要求不高,以 人工操作运行管理为主。 随着人们知识的扩大, 有关水质对人类及工业生产的影响不断加深 理解,以及能源危机和降低能耗、节省运行管理费用的要求,不可能获得出水水质高而成本 又低的统一效果。 计算机技术的应用进入工业生产领域, 也使得自动化的技术介入到发达国 家的水处理工艺之中,自动化的前提是建立在机械并仪表自动化的基础上,因此,这又推动 了给排水机械设备、仪器仪表的技术发展。 八十年代初期,环保工业得以飞速发展,规模也越来越大,年产值的递增率也较其它机械加 工制造行业快的多。 例如: 美国有 600 多家公司, 大约有 700000 余人员从事环境保护工业, 年产值平均递增 20%, 比一般其他机械加工制造业快一倍多; 日本有 700~1000 家, 近 30000 人;西德有 800 多家公司;仅有 800 万人口的瑞典,也有一百多家环保企业。 工业发达国家的从事给排水机械设备生产的企业可分为以下几种类型: 1、国际性跨国大公司:如英国的巴华特水处理集团,美国的道尔一奥立佛公司,法国的德 格雷蒙公司,瑞典的爱梯梯飞力公司、荷兰的DHV公司,日本的荏原公司等等,它们历史 悠久,实力雄厚,拥有众多的专利,既能承包设计制造,又能提供全套的给排水处理设备。 2、大型国际垄断企业的水处理设备制造子公司或分部。如西德的克鲁格公司、泊沙湾公司 和曼纳斯曼公司,美国的爱米可公司、西屋电气公司和道氏化学公司;日本的石川岛播磨、 三菱重工、月岛、日立、久保田等,均可随同成套石油、化工、矿山、冶炼、造船等设备附 带供应环保设备、也可单独供应成套设备,但这些公司以供应污水处理的成套设备为主。 3、大量的中、小型企业。它们之中的英国的西蒙—哈特利公司,西德的里茨公司,EMU 公司,KSB公司,琥珀公司,日本的栗田,水道机工公司,芬兰诺庞公司等,它们以生产 单一的名牌产品为主,亦可通过与其他公司的相互协作提供成套设备。这些公司专业性强, 技术先进,做生意机动灵活,也是一些有竞争能力的企业。 国外生产水处理机械设备的企业,大都拥有相当水平的研究、设计开发,安装和监测的技术 力量,注重产品的更新换代,使得设备性能不断得到改进和更新,不时推出新型设备。 水处理仪器仪表的生产大多仍是由一些老牌的生产工业仪器仪表企业生产制造, 如日本的横 河—北辰,英国的肯特公司,西德的西门子公司等。 从发达国家的水处理机械设备、 仪器仪表的发展过程来看, 随着人们对环境保护的意识加强, 对水质的要求越来越高,因此水处理工艺趋于向大型化、复杂化的方向发展。但就水处理机 械本体而言,则朝着高效、节能、轻质高强、耐久性好,操作运转灵活可靠,机电一体化的 方向发展,并将高技术(如程序控制刚性反馈调节,微机管理等)也渗入到水处理机械制造 及运转当中。水处理仪器仪表不仅包括了各种各样的检测、转换、显示、调节、执行等传统 部件。使水工业机械及仪表控制能达到了转换程序控制、联锁保护、自动冲洗、信息转输、 遥测遥控、数据处理、计算机控制以及自寻故障诊断,耐用性以及适应自动化控制的需要。 由于目前工业发达国家的自来水普及率和污水处理的普及率将近饱和状态, 在本国的市场越 来越窄,一些水处理机械设备,仪器仪表制造商们逐步将市场转向了第三世界国家。 (二)国外给排水机械、仪器仪表的发展特点 从世界上工业发达国家的给排水机械设备, 仪器仪表的发展过程中可以清楚地体察到, 水处 理机械仪表工业的发展与各国的经济发展和环保政策息息相关, 其技术水平的高低, 受到基 础工业水平以及强烈的市场竞争意识的影响,下面将试从政策、管理体制、投资、基础工业 水平等侧面剖析国外给排水机械设备,仪器仪表的发展特点及其影响因素。 1、水处理机械的发展与各国的经济发展形势密切相关 六十年代工业发达国家的经济飞速发展,对环境保护的忽视,带来了严重的环境污染问题, 同时由于环境污染也造成巨大的经济损失。据西德经济合作的发展组织(OECD)推算,由 于环境污染所造成的经济损失约占国民生产总值的 3-5%,进入七十年代,出现了经济大萧 条,使过快的经济发展速度放慢,但吸取了历史教训,逐步加强了对环境保护的重视,认识 到对环保工业的投入也是一种低投入高产出,发展经济的手段之一。如 1969-1974 年是日本 经济处于高速发展时期,又是加强环保法制的时期,该时期环保工业获得了惊人的发展,其 制造企业超过一千家。1973 年底,世界性的石油危机爆发后,日本经济转入中低速发展时 期,环保政策的重点也由工业三废治理转向生活环境的整顿。相反处理城市污水、粪尿、城 市垃圾等改善生活环境的环保设备的订购数量迅速上升, 所以相当一部分生产企业陆纬转产, 日本日立造船公司从事环保设备产业得到飞速发展就是一个写照。 2、建立统一管理机构,采取强有力地促进和监督措施是水处理机械制造工业发展的可靠保 障。 日本起初,由于环保设备的生产曾发生过产品的性能低劣,粗制滥造等一系列问题,严重的 影响了环保设施的功能。为此他们先后成立了“产业公害部会”和“公害防治装置必须遵守排 放量标准执行委员会”,积极地开展了各项活动。对研制新产品制定统一的质量标准、检查 标准、事前进行可行性研究、提供无息贷款予以经济上的支持,在通产省内设立专门的检查 验收机构,建立优质装置、设备的表彰制度等。因此七十年代,在各个领域里不断地研制出 急用而立即见效的多种先进技术和装置。 在积极进行多种设施建设的同时, 对处理工艺流程 和机构设备亦进行了无二次污染的改造等。 1970 年美国成立了环境保护署(EPA) ,作为专门负责环境事务的政策机构。1974 年,EPA 针对用于污水处理厂的自动化运行管理的机械设备和仪器仪表在使用过程中暴露的许多问 题影响自动化系统在污水处理厂的实施,于是在美国克雷姆逊大学组织召开一个专家会议, 专门商讨污水处理系统自动化所必须研究解决的问题,会上专家们一致认为“设备的可靠性 和传感检测仪表的不过关是问题的关键”。1975 年 EPA 又成立了一个临时委员会以进一步调 查仪器仪表在自动化领域里存在的问题。在此工作的基础上,经过各方调查研究,为更好地 协调用户与制造商之间的法律、经济、技术等方面可能出现的问题,最终由美国环境保护署 和国家标准局联合设置了一个办事机构, 制订用于污水处理的几种在线仪器仪表的性能、 技 术规定和试验方法,并颁布质量合格审定证书。对指导和促进水处理机械设备、仪器仪表的 发展起到了积极的作用。 3、环境建设投资的倾斜,是推动水工业设备发展的经济杠杆。 从发展工业、 发展经济与环境保护的经济利蔽中可清醒地认识到, 用于环境保护的投资远远 的比由于环境污染所造成的经济损失少得多, 在某种意义上可以认为具有适当补偿经济损失 的优点。于是许多工业发达国家都非常重视环境建设的投资,采取一些投资倾斜政策。给排 水工程设施的投资在城市基础设施投资和环境保护建设投资中占有较大的比例。 例如法国在 1978 年、1979 年两年政策用于水污染防治的基建投资分别占全年环保基建投资的 35.8%和 35.7%。远远高于用于大气、噪声、废渣和毒物等其他各项污染控制费用。 西欧专家们认为,投入到防止环境污染的资金比不对自然进行保护造成的损失要少 50%。 1976-1980 年间用于防止污染设备和措施的国家投资是前五年的两倍,此间的空气污染减少 15%,污水减少 28%。 环境建设及城市基础设施的投资倾斜政策, 作为一种经济杠杆, 有力地推动水工业设备的发 展,西德从 1971 年起环保投资 1200 亿马克,占国民经济总值 1.1%,有 800 多家环保设备 生产企业,营业额达 210 亿马克,占投资额的 17.5%。 4、水质法规、标准的制定与完善,有效地控制水环境污染,使水处理设备和仪器仪表不得 不向多品种、多元化和纵深发展,推动了产品的标准化、系列化、配套化。 七十年代初, 美国除了一些管理州际联运的供排水条例外, 没有一个统一的可实施的国家水 质标准,每个州虽制定了自己的标准,但在范围与严密性等方面各州间差异较大。对水体的 污染控制也难以实施。于是 1972 年由美国环保暑负责起草了“清洁水法(CWA) ,在此法 通过后的十年中,美国政策上为达到这些目标花费了将近 420 亿美元。EPA 按照安全饮用水 法又颁发了“全国水暂行标准”提出了一级指标(有害健康物质)30 项,二级指标(表观指 标)13 项。1986 年对安全饮用水做了进一步的修改,并将一级水质指标由原来的 30 项提 高到 83 项,并对于管理关键性的污染物规定了强制性的截止期限等。这些水质法规、标准 的制定与完善,拓宽了水处理机械、仪器仪表的发展目标,导致了供水、环保和制造企业为 达到两法标准的要求不得不去努力开发新技术、新工艺、新设备,促进了产吕的多品种、多 元化、产品的三化的主体结构发展,同时也使水处理装置的生产销售额猛增。 欧州的情况亦如此。欧洲共同体独立制定了一系列标准,并以指令形式于 1980 年公布。按 照建立欧共体的条约条款,所有成员国——比利时、丹麦、法国、西德、希腊、爱尔兰、意 大利、卢森堡、荷兰、葡萄牙、西班牙与英国,都必须采取措施保证饮用水质,于5年内即 到 1985 年 7 月止达到指令规定的标准。该标准涉及到感官指标 (42 项) 、物理化学指标(10 项) ,人体不宜过量摄入的指标(18 项)及毒性指标(11 项) ,这些细部指标的确定。带动 了水处理机械,仪器仪表技术向纵深发展。 水质标准的制定与完善,提高对出水水质的要求,也增加了工艺处理的复杂性和可靠性。以 往的凭经验运行管理已不能适应工艺操作的复杂性。 不得不靠自动监测、 程序控制来解决水 处理工艺动态运行的特点,提出了自动化的必要性。引入自动化、微机控制运行管理解决水 处理工艺的复杂性, 遇到的问题便是提高机械化和仪表化的水平。 仪表相当于操作人员的眼 睛,机械等同于操作人员之手脚,微机犹如人脑。这些技术难点突破,是一个系统工程。七 十年代中期,发达国家在这方面花费了很大的功夫,取得了突破性进展。机械化、仪表化到 最终的自动化、 使水处理机械设备、 仪器仪表的系统性、 配套性、 标准化上升了一个大台阶, 带来了水处理工艺技术水平的飞跃。 虽然水处理工艺自动化加大了工程建设的投资, 但带来 了总体上的经济效益和社会效益。 5、国外基础工业水平是水工业设备发展的基础和柱石 基础工业水平的高低反映到给排水机械、仪器仪表制造加工过程中,主要是材料的选用,制 造加工工艺;反映到产品性能方面,主要是产品精度、可靠性、耐久性、节能、高效;反映 到处理工艺方面,是控制准确、反馈调节,使水处理工艺过程自动化成为可能。这些方面的 集合,体现了一个国家基础工业水平的高低。 仅从水处理机械设备制造的选材便能予以说明。 水处理机械的运行工况, 环境条件都比较恶 劣, 腐蚀性强, 温度, 湿度的变化较大, 因此材料的选择几乎是决定设备的质量好坏的前题。 工业发达国家由于工业水平高, 选材一般以不锈钢和合金钢为主。 既使在一些非转动部件上 采用一些普通碳钢也都经过了严格除砂防腐措施。 材料的选择大大地提高了产品耐用性能和 可靠性,保证了产品的使用功能。 6、强烈的市场竞争意识,注重企业的研究、开发、设计、制造能力,是发展的动力。 国外水处理设备制造企业的突出特点一般是集科研、开发、设计、制造、安装为一体。从产 品成套供应, 工程总承包“交钥匙”投产, 注重销后服务, 注重企业信誉。 组织体制精焊灵活、 信息反馈迅速、快速、适应市场的竞争需要。

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