全自动平衡机行业分析报告.docx

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全自动平衡机行业分析报告

2014年全自动平衡机行业分析报告

2014年6月

一、全自动平衡机介绍

1、平衡机发展史

平衡机在国外发展迄今已超过一百年。

1870年，平衡技术面世；1915年，德国申克创始人CarlSchenck先生制造了全球第一台双面纯机械平衡机。

目前，德国申克已经发展成为全球最大的平衡技术、平衡机及服务供应商。

平衡技术及平衡机伴随着工业革命及技术升级不断演进，上世纪四十年代，所有平衡工序都是在纯机械平衡设备上进行，转子平衡转速通常取振动系统共振转速，以使振幅最大，这种方式测量误差较大；五十年代后期，随着电子技术的发展和刚性转子平衡理论的普及，大部分平衡设备都采用了电子测量技术，测量精度不断提高；七十年代开始出现全自动平衡机；九十年代以后平衡技术不断吸收其他先进科技，测量技术及自动化程度得到极大提高。

上世纪中叶，出于国防科技工业的需要，我国开始重视平衡技术的研究，并建立了一些研究机构及配套平衡机制造厂。

改革开放以来，随着我国制造业的兴起，国外平衡机生产企业开始在我国建立合资或全资企业，平衡技术在我国得到进一步应用和发展。

国内部分高校、科研院所和企业也开始从事平衡技术及相关设备的研发，部分本土企业，取得了重大技术突破，开始研发、设计、生产和销售全自动平衡机。

经过多年的技术积累和产业化探索，部分本土企业已经具有一定的市场影响力和品牌知名度，在一些领域具备了和国外企业同类产品竞争的实力。

2、全自动平衡机工作原理

具有不平衡量的回转零部件在高速旋转时会产生周期性的激振力，引起振动。

不平衡量越大，振幅越大。

采集和分析振动信号，通过数学模型或算法，可以获得不平衡量的大小和方位，并确定修正方案，由智能控制系统指挥全自动平衡机执行指令，完成不平衡量的修正。

全自动平衡机主要包括三个基本工作步骤：

测量、计算和去重。

在测量步骤，驱动电机驱动待处理工件转动，不平衡量会引发振动，振动传感器获取振动信号；在计算步骤，智能控制系统根据振动信号计算出不平衡量，基于回转零部件的材质、密度、结构，结合切削刀具形态，以不平衡量为基础，先后自动计算出需要去重的质量和相位、去重的体积、进刀深度或长度；在去重步骤，智能控制系统操控机械装置执行对刀和进刀等切削动作，完成不平衡量修正。

3、全自动平衡机结构

全自动平衡机是典型的光机电气一体化设备，不同应用领域的全自动平衡机结构略有不同，但均包括机械系统和智能控制系统。

（1）机械系统

机械系统主要包括机器主体、测量装置、机械手及切削装置。

机器主体主要是设备零部件的主要载体，包括框架、底板和机柜；测量装置、机械手及切削装置是设备核心功能部件。

为提高机器工作效率，一台机器可能包括多个测量装置和切削装置。

以五工位全自动平衡机为例，包括机器主体、两套测量装置、两套切削装置、一套换料装置和一个五爪机械手。

①测量装置

测量装置由底座、振动摆架、驱动电机、振动传感器、相位传感器、光电传感器和皮带组成。

在测量时，待处理工件置于振动摆架之上，驱动电机带动皮带使待处理工件升速到指定转速，振动传感器获得振动信号，据此计算出不平衡量，作为判断工件是否合格以及后续切削去重量的计算依据。

②切削装置

切削装置包括夹具、滑台、主轴、刀具、驱动电机、光电传感器和若干接近开关传感器等零部件组成。

待处理工件完成不平衡量测量及计算后，由机械手搬运至夹具，驱动电机驱动滑台带动主轴及刀具，光电传感器监控刀具位置，接近开关传感器监控滑台位置，先对刀后进刀，完成对工件的切削去重。

③机械手

机械手由固定框架结构、升降框架结构、气爪气缸、升降气缸、旋转气缸和接近开关传感器等零部件组成。

机械手按预先设定时序，由各气缸执行抓取、升降和旋转动作，将待处理工件在各装置间移动。

两工位全自动平衡机采用两爪机械手，旋转角度为180度，四工位全自动平衡机采用四爪机械手，旋转角度为90度，五工位机器采用五爪机械手，旋转角度为72度。

（2）智能控制系统

智能控制系统是全自动平衡机的大脑和灵魂。

公司全自动平衡机智能控制系统集成了整周期采样、时域平均算法、互相关算法、定位控制算法、动态密度自动补偿算法、切削数学模型及影响系数测量算法等算法或模型，指挥和操控全自动平衡机自动地完成测量、定位、计算、搬运、切削等工序或步骤。

二、行业主管部门、监管体制、主要法律法规及政策

1、行业主管部门及监管体制

平衡机在我国属于完全放开、充分竞争的行业，目前没有直接行业主管部门。

发改委主要负责制订产业政策和产业发展规划，调整产业结构，促进行业体制改革，促进行业技术发展和进步等宏观方面的工作；质量监督检验检疫总局及各级地方组织负责产品技术和质量监管。

试验机制造行业自律性组织为中国仪器仪表行业协会试验仪器分会，试验仪器分会主要职能是为会员单位开展行业服务工作，包括试验机产品标准、试验机产品质检、技术交流与合作，以及维护会员单位合法权益等工作内容。

2、行业主要政策及法律法规

全自动平衡机是高精度回转零部件生产过程中的关键配套装备，回转零部件是旋转设备的核心部件，属于基础工业件，应用范围广，具有很高的产业关联度。

提高本土高精度回转零部件生产能力，大力发展相关配套产业，是我国传统产业转型升级和战略性新兴产业发展的前提。

发展本土全自动平衡机产业，为我国回转零部件和旋转装备制造升级提供支持，减少相关行业对进口设备的依赖，是国家重点鼓励发展的方向，受到各级政府部门的鼓励和支持。

（1）主要行业政策

2010年10月10日，国务院国发〔2010〕32号《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》要求加快推进“高端装备制造产业。

……强化基础配套能力，积极发展以数字化、柔性化及系统集成技术为核心的智能制造装备”。

2011年12月30日，国务院国发〔2011〕47号《国务院关于印发工业转型升级规划（2011—2015年）的通知》提出“……围绕先进制造、交通、能源、环保与资源综合利用等国民经济重点领域发展需要，组织实施智能制造装备创新发展工程和应用示范，集成创新一批以智能化成形和加工成套设备……等为代表的流程制造装备和离散型制造装备，实现制造过程的智能化和绿色化……”。

2012年5月7日，工业和信息化部印发《高端装备制造业“十二五”发展规划》，指出“……到2015年，我国高端装备制造业发展的主要目标是……基础配套能力显著增强。

高端装备所需的关键配套系统与设备、关键零部件与基础件制造能力显著提高，其性能和质量达到国际先进水平，智能技术及核心装置得到普遍推广应用，高端装备重点产业智能化率超过30%”。

2012年9月1日，国务院国发〔2012〕44号《国务院关于促进企业技术改造的指导意见》提出“……提高装备水平。

加快淘汰落后工艺技术和设备，推广应用自动化、数字化、网络化、智能化等先进制造系统、智能制造设备及大型成套技术装备……”。

2012年4月28日，浙江省经济与信息化委员会发布了《浙江省高端装备制造业发展重点领域（2012年）》，将“全自动动平衡修正机”作为“高速、精密、复合数控金切机床”列入“高档数控机床”，作为需突破的重点领域，提升装备制造业整体水平。

（2）主要法律法规及部门规章和行业标准

本行业无专门法规，企业生产经营过程遵循《安全生产法》、《环境保护法》、《劳动保护法》及《产品质量法》等法规。

测试机及全自动平衡机测试单元遵循《平衡机的描述检验及评定》（GB-T4201-2006/ISO2953:

1999）、《卧式硬支承平衡机技术条件》（JB／T9390-2002）以及下游行业产品标准《机械振动恒态（刚性）转子平衡品质要求》（GB/T9239.1

（2）-2006）中的部分技术要求。

三、行业发展前景及市场容量

1、行业发展前景

全自动平衡机是高精度回转零部件生产过程中的关键配套装备。

回转零部件是旋转机械和设备的关键核心部件，其质量和性能直接决定了旋转设备的质量、性能和使用寿命。

资料表明，引起大型高速旋转设备机械振动过大的激振力中95%是回转零部件的不平衡力。

平衡后的回转零部件，可以降低振动和噪声，提高工作转速，保障安全运行，延长使用寿命及改善工作条件，在汽轮机、燃气轮机、透平机械和航空发动机等大型高速旋转设备制造中，平衡已经成为确保设备质量的重要环节。

此外，回转零部件属于工业基础件，使用量大，应用范围广，具有很高的产业关联度高，电机、电动工具、家用电器、泵、风机、汽车、化工、高铁、电力、船舶和航空航天等行业都需要大量使用高精度的回转零部件。

因此，大力发展高精度回转零部件及其配套产业，是全面提升我国制造业整体产品质量，推动我国工业转型和制造业升级的基础。

在我国，本土全自动平衡机不仅具有广阔的市场前景，而且对提升国产大型装备性能、增强国防和军事能力均具有重要的战略意义。

自2008年全球金融危机爆发以来，国家陆续出台了一系列鼓励和扶持工业转型和制造升级的政策。

在这些政策指引和要求下，我国制造业开始向自动化、精细化和智能化方向转型，产品品质和性能要求不断提高，企业日益重视产品平衡问题，纷纷对原先不平衡或平衡要求不高的产品进行平衡，平衡应用领域不断扩张。

很长一段时间内，我国回转零部件制造企业以手工平衡为主，手工平衡缺点明显：

①需要大量熟练操作工人，管理难度和培训及用工支出较大；②需要重复3-5次测试及修正过程，平衡效率较低；③平衡精度取决于操作工人的经验和精神状态，难以有效保持稳定性。

因此，手工平衡已不能满足现代化批量生产下的精密制造需要。

进口全自动平衡机通常在原产国设计定型，对回转零部件初始不平衡量和品质一致性要求较高，对不同规格回转零部件兼容度也不高，我国同一企业生产的回转零部件往往规格较多，初始不平衡量较大，品质一致性也较差，进口设备在我国难以充分发挥其性能。

进口设备价格高，国产设备长期缺位，导致目前我国全自动平衡机普及率不高，迫切需要本土研发和设计高性能的全自动平衡机，满足国内日益增长的精密制造要求和市场需求，促进工业转型和制造业升级。

此外，我国人力成本的上升和劳动力短缺的趋势，将有力推动全自动平衡机在我国回转零部件制造领域的应用和普及。

根据人力资源和社会保障部统计数据，2011年、2012年我国城镇私营单位就业人员年平均工资分别较上年增长18.3%和17.1%，增幅较大；同时，我国珠三角、长三角等几大重要制造基地频频出现招工难现象，并且我国新增劳动力人口在2012年首次出现下降，可以预见未来我国劳动力短缺的现象仍将持续。

全自动平衡机效率高，精度稳定，可以大幅减少平衡用工数量，采用传统手工平衡领域全自动平衡机的使用率正在不断提高，为全自动平衡机提供了巨大的市场空间。

综上所述，在我国工业转型和制造升级、用工成本上升和劳动力短缺等因素的综合推动下，采用全自动平衡机替代传统手工平衡在回转零部件制造领域逐渐成为趋势，全自动平衡机使用率不断提升，进入更多新的应用领域，本土全自动平衡机生产企业面临良好的发展机遇和广阔的市场前景。

2、全自动平衡机市场容量及未来发展趋势

全自动平衡机的市场容量及未来发展与回转零部件制造行业的发展息息相关，电机、汽车、泵和风机等行业领域是公司重要的目标市场。

我国是全球重要的电机、汽车、泵和风机生产国，相关产品产量巨大，为本土全自动平衡机行业提供了相应的发展空间和市场容量。

此外，高速动平衡技术及其产品不仅在我国具有广阔的市场前景，对提升我国重大装备性能、增强国防和军事能力具有重要战略意义，是公司重要的研发方向。

（1）电机行业的持续发展将推动全自动平衡机市场的快速增长

电机是现代社会动力之源，主要包括微特电机、中小电机、大型电机和发电机等，以微特电机最为普遍和常见。

全球经济信息化带动工业化，促进了工业自动化、办公自动化、家庭现代化、农业现代化及军事武器装备现代化的快速发展。

微特电机小巧、轻便，使用面广，作为产业系统中重要的执行机构或驱动基础元件，伴随着自动化、智能化程度的提升和人们生活水平的提高，广泛应用在日常生活和生产活动，为生活和生产提供了便利及舒适度，需求量不断增加；根据中国电子科技集团公司第二十一研究所《微特电机行业“十二五”发展展望》，西方发达国家每个家庭平均拥有50～100台微特电机，我国大城市居民平均家庭拥有量大约在10～30台，具有庞大的潜在市场。

根据《微特电机行业“十二五”发展展望》，我国是全球微特电机生产大国，生产着超过全球60%的各类微特电机，是名副其实的微特电机生产制造大国（包括香港和台湾地区）；日本和德国等国家知名品牌公司凭借着数十、上百年的微特电机生产制造经验和关键工艺技术，仍然影响着世界微特电机的发展。

微特电机的应用市场，一定程度上与社会发展水平相适应的。

根据《微特电机行业“十二五”发展展望》，按照微特电机使用量应用市场进行排位：

信息处理设备（含通讯器材），约占31%；汽车用微特电机，占26%；家用电器，占23%；视听设备，占17%；工业机械和机器人、武器装备、轻工机械、农业机械、医疗设备、保健设备等微特电机约占3%。

①信息处理设备

在信息产品和支撑信息时代的半导体制造设备、电机装置中，包括信息输入、存储、处理、输出、传递等环节，使用各种各样的微特电机。

这一领域微特电机的需求量会随着信息化发展而高速增长，当前需求量约占微特电机总需求量的31%。

②汽车

微特电机是汽车上的关键零部件之一，汽车发动机、底盘、车身三大部位及雨刮器、车窗升降、座椅调节、点火启动、发电机等附件均需要使用电机，在电动汽车中，电机还是汽车的动力系统。

一般每辆经济型汽车配备30台以上小电机，高级轿车至少配备60台以上小电机，豪华型轿车配备近百台小电机，汽车用微特电机占微特电机总需求量的26%左右。

根据世界汽车制造商协会公布的数据，2012年全球汽车产量为8,414.12万辆，较2011年增长5.3%，高于全球经济增速。

我国汽车产量已经连续5年位于世界第一，2013年我国汽车产量为2,211.68万辆，较2012年强劲增长14.67%。

随着我国汽车工业迅速发展，我国汽车用微特电机的需求量也将持续快速增长。

③家用电器

空调器、洗衣机、电冰箱、微波炉、电风扇、吸尘器、跑步机、吸油烟机、洗碗机、面包机、榨汁机、搅拌器、电动牙刷、电吹风等家用电器都需要使用微特电机，家用电器用电机占电机总需求的23%左右。

根据我国家用电器协会发布的《2013年家用电器行业运行形势回顾及2014年发展展望报告》，2013年1-10月我国主要家电产品中大家电平稳增长，其中冰箱、冰柜、空调器、洗衣机和微波炉产量分别较上年同期增长11.4%、8.1%、8.5%、7.6%和3.95%，家电主营业务收入9,216亿元，同比增长15.5%；根据北京中怡康时代市场研究有限公司（以下简称“中怡康”）总经理在中国家用电器协会第五届第五次理事会上的《变革推动厨卫产业持续发展》的报告，一些厨卫产品的增势更强，热水器和吸油烟机销售额同比销售额增长将近20%。

根据中怡康的预测，“十八大”召开后，到2020年中国家电市场规模可达2.7万亿，累计规模可实现18万亿。

随着我国家用电器产量的持续增长，配套微特电机的需求也将同步增长。

④视听设备

录音机、录像机、摄像机、照相机、DVD、数码照相机、数码摄像机、数字式摄录一体机和家庭影院等设备都需要使用微特电机。

虽然近年来传统视听设备销量有所下降，但所有视听设备使用的电机约占微特电机总需求量的17%左右。

⑤电动工具及其他设备

电动工具广泛应用于工业、农业、交通、建筑、林业、农牧业等各行各业，成为人们提高生产效率和加工质量，替代手工作业、减轻劳动强度的重要手段。

根据中国电器工业协会电动工具分会制订的《中国电动工具行业“十二五”（2011~2015）发展规划》，我国是世界上电动工具企业最多的国家，2009年我国各种电动工具（包括手持式电动工具、可移动式电动工具和园林电动工具）销量为20,415.73万台左右，其中外贸出口数量为17,263.70万台（其中手持式电动工具13,810.96万台，可移动式电动工具3,452.74万台），占年销售量的84.56%，出口金额约50.48亿美元；在“十一五”（2006-2010年）期间，虽然受国际金融危机影响，2008年和2009年连续两年的外贸出口数量出现大幅下降，但整个“十一五”期间，我国电动工具行业的外贸出口数量达到87,906.31万台，较“十五”的出口总量增长了18.96%，外贸出口金额总额较“十五”期间大幅增长了96.17%。

根据《中国电动工具行业“十二五”（2011~2015）发展规划》预测，“十二五”期间，全行业国内市场营销数量和营销额年均增幅为10%，到2015年我国电动工具行业国内销售数量将达到5,000万台；外贸出口数量和出口金额年均增长8%，到2015年，手持式电动工具出口数量争取达到2.5亿台，出口金额将达到60亿美元以上。

加上部分可移动式电动工具和尚未包括在手持式电动工具中的部分园林电动工具以及各种电动工具零部件的出口金额，到2015年，我国电动工具行业实现的外贸出口总金额力争达到75-80亿美元。

电机是电动工具的“心脏”，电动工具行业的发展必将促进相关电机的生产。

除电动工具外，医疗保健领域、工农业机械、机器人、武器装备等领域也广泛使用微特电机，这些行业的发展将提升电机的需求。

我国是全球重要的电机生产国。

根据中国电器工业协会数据，2011年我国微特电机行业规模以上（年销售额超过2,000万元）企业有791家，共实现销售额1,465.27亿元，同比增长22.04%；2012年为873家，销售额1,773.30亿元，同比增长21.02%。

未来几年，规模以上企业销售额仍将保持15%左右的增速，到2018年预计将超过4,430亿元。

与此同时，规模以上企业的电机产量将从2013年的206亿只增长到2018年的416亿只。

我国微特电机生产企业主要集中在珠江三角洲、长江三角洲和京津环渤海地区。

这些地区不仅电机企业数量众多，而且具有一批品牌价值较高与技术研发能力较强的企业，已经具备现代化大规模生产的特点，生产技术、工艺水平和自动化程度较高，手工平衡已无法满足生产要求。

同时，这三大地区也是我国重要的制造基地，招工难问题较为突出，最近几年尤为明显，企业采购全自动平衡机的意愿不断增强，本土全自动平衡机的及时面世，满足了企业的现实需求，市场获得快速释放。

此外，“低噪音、低振动、低干扰”是我国微特电机产品的技术发展趋势之一，振动和噪声产生的重要原因是转子的动不平衡，微特电机产品这一技术发展趋势必将有力推动全自动平衡机在电机行业的普遍采用。

根据中国电器工业协会预测，2018年我国微特电机行业规模以上企业的年产量将超过416亿只，需要41,000台全自动平衡机才能满足自动平衡需求，以单台设备35万元售价计算，至2018年行业规模以上企业全自动平衡机累计需求将超过140亿元。

中国电器工业协会估计，目前我国在用的全自动平衡机约为2,000台。

不考虑在用设备的淘汰和更新，未来5年我国新增全自动平衡机年均需求将超过25亿元。

除微特电机外，电机还包括中小电机、大型电机和发电机等。

根据中国电器工业协会中小型电机分会《中小型电机行业发展状况及“十二五规划”分析》，我国已经成为世界上最大的中小型电机生产、使用和出口国，产品约有300多个系列、近1,500个品种，随着科学技术水平不断提高，中小型电机产品的产量及品种也将逐步得到发展；电动机装机容量为发电机装机容量的2.5~3.5倍，预计到2020年，我国发电机装机总量将达到15亿kW即人均1kW，电动机的装机容量将达到45kW左右，目前我国电动机的装机容量在12亿kW左右，新增30多亿kW市场增长空间。

我国微特电机、中小电机和发电机市场的持续高速增长，企业技术改进和升级换代的需求，为全自动平衡机在电机领域的应用和普及提供了巨大的市场空间和良好的发展机遇。

（2）我国汽车制造业的快速发展也将为全自动平衡机提供巨大的市场空间

汽车，也可以说是各种回转零部件的组合体。

汽车制造业是全自动平衡机的另一重要市场领域，除电机外，汽车使用的其他回转零部件可分为轴类件、轮毂及盘类和风扇类回转零部件等，轴类包括发动机曲轴、涡轮增压器、传动轴、新能源汽车电机等零部件，轮毂及盘类主要包括启动飞轮、离合器压盘、离合器总成、轮胎、齿轮、刹车鼓和刹车盘等零部件，风扇类主要包含冷却风扇和空调风扇等零部件。

汽车回转零部件构成具体如下图所示：

我国已经成为全球最大的汽车生产和销售国，汽车产销量连续五年位居世界第一，年均复合增长率分别为12.53%和12.66%。

据中国汽车工业协会统计数据，2009年我国汽车产销量分别为1,379.10万辆和1,364.48万辆，2013年，我国汽车产销量分别为2,211.68万辆和2,198.41万辆，分别较上年增长14.67%和13.87%。

2013年6月6日，中国国际贸易促进委员会汽车行业委员会会长王侠在首届中国汽车市场发展高峰论坛上表示，再过十年中国汽车市场将迎来新的里程碑，新车产销量将达到美欧之和，汽车保有量成为世界第一，中国将真正成为汽车大国。

王侠认为，根据中国社科院等单位发布的2012—2030年汽车工业蓝皮书，2012年中国正式进入汽车社会，每百户家庭私人汽车拥有量超过20辆。

从世界范围看，中国家庭汽车拥有水平还远远低于发达国家水平。

汽车作为我国重要支柱产业，未来仍将保持高速成长。

据上海交通大学机械与动力工程学院预测（《汽车与配件》2014年第6期），2017年我国汽车产量将突破3,000万辆，2018年将接近3,500万辆，发展迅速；汽车产量的持续增长直接推动了我国汽车零部件产量的增长，2014年至2018年我国汽车离合器压盘及总成、飞轮、刹车盘及发动机曲轴产量如下：

目前国内汽车回转零部件以手工平衡为主，随着制造升级和劳动力成本的上升，不少企业开始采用全自动平衡机，提高生产效率和降低劳动力支出，全自动平衡机在该应用领域的市场前景广阔。

据《中国汽车零部件市场分析和平衡机需求》预测，到2018年上述零部件生产企业对全自动平衡机的累计需求量将超过5,000台。

以单台设备50万元售价计算，2018年汽车回转零部件使用的全自动平衡机累计市场需求约为25亿元，按8年的设备淘汰更换周期计算，年均市场销售额超过3亿元。

考虑汽车配件出口需求、汽车售后维修需求以及上表未测算的其他回转零部件的平衡需求，我国汽车回转零部件全自动平衡机的年均市场销售额将远超过3亿元。

此外，轮胎生产也需要全自动平衡机对轮胎平衡性进行测试和筛选，根据我国橡胶工业协会统计数据，2011年和2012年我国各类轮胎的产量分别为4.56亿条和4.7亿条。

根据《2012年橡胶行业经济运行情况及2013年预测》（中国橡胶工业协会会长，《中国橡胶》2013年第7期）报告，2013年我国轮胎产量将达4.9亿条，近三年轮胎年均复合增长率3.66%。

按照目前全自动轮胎筛选机单台年均15万条的处理效率，2013年我国全自动轮胎筛选机的需求为3,000台，以国外单台设备200万元售价计算，2013年我国全自动轮胎筛选机累计市场需求为60亿元，按8年的设备淘汰及更换周期计算，年均市场销售额超过7.5亿元。

考虑到我国汽车行业的快速发展和汽车保有量的增加，我国轮胎消耗量未来仍将快速增长，全自动轮胎筛选机的市场需求将随之增长。

（3）泵和风机制造领域全自动平衡需求

泵是通用机械产品，广泛应用于农业、水利、建筑、石油、电力、船舶制造、矿业、冶金和环保等行业，主要泵类产品有各类离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵、回转式容积泵、往复式容积泵和水环真空泵等。

在这些泵类产品中，按台数计算，离心泵约占70%，回转式容积泵和往复式容积泵约占18%。

随着各行业尤其是流程工业的快速发展，中国泵业也经历了高速的发展。

同时，水处理行业、石化行业、石油天然气行业、电力行业继续