一根曲軸,折射出中國造船業40年改開史_風聞
杨爱红-中国海洋工程装备科技发展战略研究院特约观察员-炮塔越多越革命!2018-12-19 08:33
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今年是中國改革開放40週年。作為最早對外開放、進行改革的行業之一,中國造船業在這40年裏取得了突飛猛進的發展,為海軍裝備現代化事業和“海洋強國”戰略提供了堅強的物質基礎,我國也一躍成為世界數一數二的造船大國。功勞簿已經見得太多,令楊愛紅頗有些審美疲勞;前幾天看到的一條新聞,倒是讓楊愛紅回想起了改革開放40年中的一些往事。
“世界最大集裝箱船用曲軸”,既可以理解為“世界最大集裝箱船”用的曲軸,也可以理解為世界最大的“集裝箱船用曲軸”,無論哪一種理解,都是對事實的準確描述:新聞中所説的“22000標箱集裝箱船”確實是當今世界在建的最大集裝箱船,全長400米、寬61.3米,服務航速22節(約41千米/時),載重量近22萬噸,遠比任何一艘航母大得多;其發動機的核心零件,也就是新聞中的這根曲軸,長23.519米、重488噸,重量抵得上3架波音747,又確實是當今世界最大的船用曲軸。
曲軸是船用發動機的核心零件,活塞在氣缸內受力作往復運動,通過曲軸轉化為向外輸出動力的迴轉運動。曲軸的加工精度對發動機的壽命、可靠性和振動噪聲等關鍵性能指標都有極大影響。如果以“世界最大船用曲軸”作關鍵詞進行搜索,可以發現近幾年來這一紀錄不斷被中國企業刷新。——這倒不是因為中國企業有意要玩曲軸競賽,而是因為近幾年集裝箱船迅速大型化:十多年前,遠洋航線上的主流集裝箱船箱數“只有”幾千標箱,超過10000標箱的大型集裝箱船還是少數航運企業的冒險選擇;如今,超過20000標箱的超大型集裝箱船訂單都已經十分常見。集裝箱船越造越大,所需發動機功率也越來越大,曲軸尺寸和重量自然也水漲船高、一路飆升。
絕大多數現代貨運船舶都以大型低速柴油機作為主機(這裏的“低速”不是指船速低,而是指曲軸對外輸出的轉速低於300轉/分鐘,實際一般在100轉/分鐘左右),其轉速與螺旋槳工作轉速範圍相當,無需減速齒輪箱即可直接驅動螺旋槳,功率以“萬”千瓦計,可以把幾百米長的巨輪推動到十幾節、二十幾節的高速。其可用燃料並不侷限於柴油,從最輕的甲烷(即天然氣)到近似瀝青的重油均可作為大型低速柴油機的燃料,因此業內通常也將其稱為“低速機”。2017年的統計數據顯示,低速機驅動了70%的全球貿易。
那麼,這條新聞,跟中國的改革開放又有何關係呢?
大家可以先猜一下:中國重新具備船用大型低速機曲軸生產能力是在哪一年?
答案是2008年。
再來一個問題:中國重新開始研發自主品牌的船用低速機是在哪一年?
答案是2012年。
那麼,中國首次成功研製船用低速機是在哪一年?
答案是1958年。
為什麼前兩個問題裏會有“重新”?1958年以來,中國的船用低速機產業發生了什麼?
1905年,瑞士蘇爾壽公司研製出世界首台船用低速機。1912年,世界首艘以低速機作為主機的遠洋船舶“錫蘭迪亞”號建成,該船裝備了2台由丹麥B&W公司研製的低速機。(經過幾十年商海沉浮,這兩家公司分別演變為世界船用低速機兩大巨頭:瑞士蘇爾壽變成了芬蘭瓦錫蘭,丹麥B&W變成了德國MAN。)半個世紀後,經過“一五計劃”的鋪墊,我國船用低速機的自主研發工作終於具備了初步條件。
1958年,滬東造船廠、上海交通大學等單位聯合研製出了43/82型低速機,該型低速機採用了當時最先進的直流掃氣和渦輪增壓技術,性能良好、結構可靠、使用方便、價格合理,衍生出了多個子型號(其中還包括65型護衞艦使用的短衝程版本),歷年累計生產200餘台、裝船100餘艘,是新中國自主研發的最為成功的低速機系列。1960年,滬東造船廠、711所、上海交通大學等單位又開始了更大的75/160型低速機的研製工作。經不斷改進後,該型低速機於1965年裝備在了我過首艘自主研製的萬噸輪“東風”號上。
除了43/82系列和75/160系列低速機,國內其它單位還研製了60/106、58/100、78/155、76/160等型號的低速機。其中上海船廠研製的76/160型較為成功,共生產40餘台,還曾作為新中國首艘出口萬噸輪“紹興”號的主機隨船出口。
採用自主研發低速機的新中國首艘出口萬噸輪“紹興”號。該船船東為中波輪船公司(新中國首家中外合資企業,成立於1951年),建造廠為上海船廠。該船於1976年3月12日簽訂建造合同,1977年9月15日開工製造,1978年4月27日下水、9月17日完成試航、11月18日交付船東。(《臨高啓明》的讀者大概會覺得這條船與“聖船”豐城輪長得很像,事實上她們確實都屬於遠洋雜貨輪。)
通過20年的摸索,新中國初步建立起了較為完整的船用低速機自主研發生產體系,曲軸、噴油器、增壓器等關鍵零部件也可自主研發配套。但是,國外的低速機廠商在這20年時間裏更是一日千里:產品不斷迭代,經濟性、可靠性、自動化程度等越來越高;譜系不斷擴展,從幾千千瓦到幾萬千瓦,各個區間都有了成熟產品;幾大巨頭不但通過專利授權的方式控制了低速機的生產,還憑藉完善的全球售後服務體系與各大航運巨頭建立起了牢固的關係。
於是,當中國造船業在1970年代末、1980年代初試圖全面進軍國際造船市場時,問題就來了:船殼子還好説,反正這玩意兒不容易壞,壞了也好修,修的時候也無所謂鋼板是誰生產的,只要牌號一致就OK;而低速機等配套產品就麻煩了,中國自主研發型號少、更新換代少、裝船量也少,在國際上還缺乏用户積累。於是,在國外船東的壓力下,儘管中國造船業在世界市場中的份額不斷增長,中國低速機產業不但沒能同步擴大自主研發產品的市場份額、反而逐漸淪為了國際低速機巨頭專利授權生產的“組裝車間”。
1978年和1980年,我國分別引進了蘇爾壽和B&W的低速機生產許可,此後還引進了瑞士BBC公司(現ABB公司)的渦輪增壓器、德國GEA公司的空氣冷卻器等低速機零部件生產許可。而在1985年滬東造船廠、711所聯合研製34/82型低速機後,我國的低速機自主研發工作就陷入了停滯。1995年,最後一台34/82型低速機完工,從此,我國自主研發低速機的生產也進入了長達20餘年的停滯期。
客觀地講,為了船舶出口這個“大”而暫時丟掉低速機研發這個“小”有其歷史必然性。經過二戰之後幾十年的激烈競爭,全球船用低速機獨立品牌數量由1950年代的十餘個減少到1990年代的三個——MAN,瓦錫蘭,再加上日本的三菱。其中三菱的低速機部門成立於1955年,於2017年與神户柴油機合併重組為日本發動機公司(Japan Engine Corporation,簡稱J-ENG)。J-ENG的低速機研發略早於中國,日本的航運業和造船業的市場份額也曾遠超中國,但J-ENG如今的全球市場份額也已經萎縮到了5%以下,並且基本上都是日本國內客户;而MAN和瓦錫蘭如今的市場份額則分別超過70%和20%,其中瓦錫蘭於2015年被中國船舶工業集團收購(當然這也沒有改變瓦錫蘭的專利授權方地位,中國低速機生產企業該交的專利費還是得照交)。
曾經執世界造船業牛耳的日本,其自主低速機品牌越混越慘,而日本之後的世界造船業霸主韓國壓根就沒搞出自己的低速機品牌。對照之下,中國的低速機事業也不算是特別慘的了。值得一提的是,如今世界低速機的生產國排名,前三恰好也是中韓日,三國加起來生產了全世界超過90%的低速機,倒是與三國造船業的全球市場份額相匹配。——畢竟低速機一根曲軸就能有幾百噸,整機一兩千噸也很常見,這麼重的設備,生產廠商自然會靠近船舶總組廠商。
看到這裏,是不是覺得很喪氣?難道我們就一直只能給歐洲人打工嗎?
中國人畢竟是有追求的,一直在努力盡可能地提高低速機的零部件國產化率甚至是重啓低速機自主研發,2008年實現大型低速機曲軸國產化就是其中一小步。2008年全球經濟危機爆發後,隨着造船業走入寒冬,低速機生產廠商的日子也愈發難過,本就稀薄的利潤再把專利費一交就要變負了。窮則思變,2012年,滬東重機有限公司(由滬東造船廠的造機部門獨立而來)率先啓動自主品牌船用小缸徑低速機研發項目,研發出6EX340EF型低速機,2015年11月動車成功,並取得了2+2台訂單。2015年,工信部裝備司組建低速機自主創新工程論證專家委員會;2016年,低速機工程獲國務院批准立項,低速機自主研發工程正式納入國家意志。該工程由中船動力研究院牽頭,共有40餘家參研單位,計劃用2期共10年時間,突破低速機各項關鍵技術,打通低速機研發—生產—服務全產業鏈,建立起能夠與世界頂尖品牌競爭的自主品牌。——簡單地講,這就是低速機行業的產業升級。
產業升級之路從來不平坦。包括船用低速機在內的整個船舶行業,中國人都在尋求產業升級。韓國人碰都沒碰、日本人苟延殘喘的低速機品牌,中國造船人要去挑戰歐洲老牌禁旅;韓國人碰都沒碰、日本人碰了一下就鎩羽而歸的豪華郵輪市場,中國造船人也要去試一試、闖一闖。楊愛紅相信,在不遠的將來,“世界最大船用曲軸”記錄被刷新將不再是新聞,取而代之的是“世界最大最先進船用低速機”的消息。改革開放40年,中國造船人不信邪、不怕難,通過不斷改革和創新,付出了一些代價,更取得了巨大成就。新時代的歷史,尤其需要我們以這樣的堅強意志去書寫。