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我國壓力儀表行業技術發展解析
發布日期:2014年8月22日    點擊率:2966

隨著科技的發展儀器儀表行業也在飛速的發展,測量儀器儀表包括壓力測量儀器的總的發展趨勢是高性能、數字化、集成化、智能化、網絡化,這個發展對壓力儀表行業來說是一個很大的挑戰。

我國壓力儀表行業將主要圍繞國家重大工程、戰略性新興產業和民生領域的需求,加快發展先進自動控制系統、大型精密測試設備、新型儀器儀表及傳感器三大重點。在行業關鍵技術方面,我們需要發展解決的問題仍很多。

如功能安全技術及安全儀表是國際上最近發展的新技術,目的是防止工業設施產生異常事故,以致危及人身與設備的安全。這項技術及相關儀表產品已經獲得用戶的廣泛關注。我國工業設施突發事故發生比較頻繁,研究安全儀表技術有很重要的意義。

我國高中檔檢測設備與國外的差距很大程度上是精密加工和特殊工藝技術的差距。當前的重點著重發展精密加工技術和特殊工藝技術。

工業無線通信網絡作為有線工業通信網絡的補充,已經得到普遍認同。我國在工業無線通信網絡方面已經取得一定成果,繼續加強開發有可能在這方面走在世界前列。

傳感器作為傳感網的基礎元件,在今后將有十分廣闊的發展前景。在這一領域,重點發展新原理、新效應的傳感技術,傳感器智能技術,傳感器網絡技術,微型化和低功耗技術,以及傳感器陣列及多功能、多傳感參數傳感器的設計、制造和封裝技術。

智能化技術其特點是具有自校準、自檢測、自診斷、自適應功能;具有復雜運算和誤差修正的數據處理能力;具有自動完成指定測量任務的功能;用于科學測試儀器和控制系統的專家系統軟件等。

我國的壓力儀表需求量很大,是發展最快的國家之一。目前我國企業生產的產品能夠滿足科研、生產和社會各個方面的一般性需求,但是高端需求主要依賴進口。

實現壓力儀表的可靠性

大多數用戶寧可堅持使用久經考驗的技術,而不愿采用不穩定的新型儀表和新技術。如果儀表出現問題,一天的生產損失(即使在一家中型工廠中)也能輕易地超過整個儀表系統的成本。因此,可靠性是儀器儀表用戶的頭等大事,然后才是精度和成本。

可靠性的應用:一是簡單,減少零件的使用,比如壓力儀表中的密封性要求非常嚴格,一款產品往往有好幾個漏點,如果能想辦法在保證產品質量的前提下減少 漏點,那么不管對成本的減少還是對質量的提高都是很好的;二是小型化,結構緊湊;三是關鍵零部件使用性能好的材料;四是設計實現最大的人身安全。

主要壓力儀表及相關技術介紹

壓力儀表是工業控制和測量過程中常用的設備,壓力儀表可以分為機械式壓力儀表和電子式壓力儀表,其中機械式壓力儀表因為擁有良好的彈性元件和很高的機械強度而備受使用者的青睞,在工業生產環節使用即為廣泛。

機械壓力表采用彈簧管(波登管),膜片,膜盒及波紋管等敏感元件并按此分類。彈性元件在介質壓力作用下產生的彈性變形,通過壓力表的齒輪傳動機構放 大,壓力表就會顯示出相對于大氣壓的相對值(或高或低)。常用的彈性元件有彈簧管、膜片和波紋管,相應的有彈簧管壓力表、膜式壓力表和波紋管式壓差表。

幾種典型壓力表

一般型壓力表:是最基礎的壓力表類型。其系列完整、結構簡單、性能可靠、指示直觀、造價低廉,是應用最為廣泛的一種壓力表。

精密壓力表:原稱標準壓力表,從精度等級角度講,它是壓力表的高端產品。規范中將0.4級(包括0.4級)以上精度等級的壓力表劃歸為精密壓力表。精密壓力表主要用于壓力量值的傳遞。隨著工業流程中對測量精度要求的提升,這種儀表在測量環節的應用量也明顯增多。

電接點壓力表:是一種能發出開關信號的壓力表。電接點壓力表又細分有單電接點、雙電接點和多接點電接點壓力表,通過各類電接點來適應不同的操控需求。

遠傳壓力表:是一種能在感知壓力并進行指示的同時,還可遠傳出一個同步線性信號的壓力表。以實現本地測量指示,同步向遠程傳遞壓力信號的實踐需要。

不銹鋼壓力表:是一種采用不銹鋼材料制造的壓力表。不銹鋼壓力表又分為常規不銹鋼壓力表和全不銹鋼壓力表。常規不銹鋼壓力表主要用來測量具有腐蝕性的介質壓力。全不銹鋼壓力表是用于在具有腐蝕性成分的環境中測量具有腐蝕性介質的壓力。

隔膜壓力表:是采用介質隔離方式工作的又一種用于測量特定介質的壓力表。

雙針壓力表:是指雙針雙管壓力表,是一種較為典型的專用壓力表。這種儀表設有兩個被測對象接口,可同時接入兩個被測對象,由分色指針同時指示出兩個被測對象各自的壓力。尤其適用于兩個需要同時讀數比對的測量對象。

耐振壓力表:是一種可在環境振動和介質脈動場合下正常工作的壓力表。這種耐振壓力表的殼體中均充有阻尼液,用以緩解外部的環境振動,接口處設有阻尼器,脈動介質通過阻尼器予以濾波后才進入彈性敏感元件,以確保耐振壓力表的正常工作和觀察者的準確讀數。

抗震壓力表:是一種適用于在振動較為強烈的環境中工作的壓力表。它兼有耐振壓力表的一些耐振機理,并進一步從結構設計方面對其抗震性能予以提升。

現在已出現很多種融合上述特征的壓力儀表,無線技術、光纖技術也都在研發或者使用中,產品的多樣性和多功能性能讓用戶有更多更好地選擇。

一種用于SF6氣體監測的耐低溫密度表

隨著電力工業的發展和科學技術的進步,電力系統的在線運行設備也在更新換代,SF6氣體設備已經逐步取代了過去的充油設備。隨著我國的市場范圍擴大, 產品的出口范圍越來越廣,對應的對于SF6密度表及密度繼電器的性能指標中的溫度條件要求也越來越高,像國內東北的一些極低溫地區、俄羅斯等位于寒帶的國 家,最低溫度通常能到達-60℃。而目前市場上的很多密度表使用的環境溫度范圍比較窄,最多能達到的最低溫度在-40℃左右,如果外部環境溫度低于這一溫 度,那么這些表將很難正常工作。

SF6密度表的原理:密度是指某一特定物質在特定條件下單位體積的質量。SF6斷路器中的SF6氣體是密封在一個固定不變的容器內的,在20℃時的額 定壓力下,它具有一定的密度值,在斷路器運行的各種允許條件范圍內,盡管SF6氣體的壓力隨著溫度的變化而變化,但是,SF6氣體的密度值始終不變。因為 SF6斷路器的絕緣和滅弧性能在很大程度上取決于SF6氣體的純度和密度,所以,對SF6氣體純度的檢測和密度的監視顯得特別重要。如果采用普通壓力表來 監視SF6氣體的泄漏,那就會分不清是由于真正存在泄漏還是由于環境溫度變化而造成SF6氣體的壓力變化。為了能達到經常監視密度的目的,國家標準規 定,SF6斷路器應裝設壓力表或SF6氣體密度表和密度繼電器。壓力表或SF6氣體密度表是起監視作用的,密度繼電器是起控制和保護作用的。

SF6電氣設備上的SF6氣體的密度,是以SF6氣體經溫度補償以后的壓力來表示的,即以20℃時的壓力值來表示的。當工作環境溫度發生變化時,雖然 SF6氣體的密度并沒有發生變化,但SF6氣體的壓力將隨著溫度的變化而改變,密度控制器上的指針本應隨壓力的改變而發生偏轉,此時通過控制器內部的溫度 補償裝置對SF6氣體壓力的變化進行補償,而表殼內本身密封有1個大氣壓,也會產生一個補償作用,使指針不發生偏轉。只有在系統中SF6氣體發生泄漏,造 成密度下降時,SF6氣體密度控制器的指針才發生偏轉,從而起到對系統設備中SF6氣體密度的監測作用。所以為保證絕壓表的壓力讀數的正確性,產品的密封 性能要求很高,不僅需要保證彈性元件的密封,還需要保證表殼的密封。

耐低溫表研發思路:彈性元件的密封一般都會采用焊接來密封,而焊接屬于永久密封,不可拆卸,能保證很好的密封效果。表殼的密封一般需要既可拆卸,又能 保證密封性的密封方式,所以一般采用密封圈來密封。密封圈本身因材質的本身物理和化學性能,極低溫會出現脆裂現象,很少有能滿足低溫-60℃環境下的密 封。要解決低溫密封的問題,我們可以從以下幾個方面入手:①、密封材質方面,更換不同材質試驗、開發現有密封材質的極限,取長補短;②、多種密封混用,使 用多道密封。還需注意,在低溫環境下,要保證表的正常運行,所有零部件材質都需能耐低溫。

電子式壓力表

電子式壓力表通常是將壓力的變化轉換為電阻、電感或電勢等電量的變化,構成各種壓力傳感器。由于它輸出的是電量,便于信號遠傳,尤其是便于與計算機連 接組成數據自動采集系統,所以得到了廣泛的應用,極大地推進了自控技術的發展。主要由壓力傳感器、測量電路和信號處理裝置,數字壓力表就是一種典型的電子 式壓力表。

數字壓力表的發展趨勢

數字壓力表是一種既可以獨立工作,又可以與智能測控系統或智能裝置連接通信的數字式壓力儀表。主要用于標準壓力量值的傳遞和在線壓力測量以及壓力量值信息的傳輸,也可用于與壓力量值呈一定函數關系的其它量值的標定、檢驗或校準等。

數字壓力表是常見的計量器具,廣泛應用于各個領域。它能直觀地顯示出各個工序環節的壓力變化,洞察產品或介質流程中的條件形成,監視生產運行過程中的 安全動向,并通過自動連鎖或傳感裝置,構筑了一道迅速可靠的安全保障,為防范事故、保障人身和財產安全發揮了重要作用,被稱作安全的 眼睛 。

依據中國科學儀器情報署的數據,我國60%的數顯壓力表(數字顯現壓力表、精密數字壓力表)產品需求依托進口,在特別的范疇需求更多。即便我國數字壓 力表企業起步較晚,但目前正在努力追逐并取得了可喜的進步,跟著我國經濟的展開和社會的進步,以及科學學問的進步提高、本國眾多產業企業完成工藝技巧升級 的需求進步增強,本國市場對數字壓力表產品的需求正逐年增長,數顯壓力表的返修率在逐步減少,同時也觸及到了新的運用范疇,這些新的運用反過來又推進著行 業的技術改造和進步。

數字壓力表與普通壓力表比較

作為最新一代數字壓力表從根本上克服了指針式壓力表精度低、可靠性差、損壞率高等諸多缺點。尤其在腐蝕、振動等場所使用,更顯其超凡性能。數字壓力表是采用傳感器測量的儀表。它采用電池長期供電方式、無需外接電源,安裝使用方便。

原理的區別:數字壓力表是利用傳感器(可以是擴散硅、陶瓷、電容等)感受壓力,然后將電信號傳輸到電路板和信號處理器中,經過計算輸出到顯示屏幕上。

指針壓力表則是利用金屬的彈性形變(一般彈簧管、膜片、膜盒等)感受壓力,使金屬傳感裝置產生機械形變,然后通過傳動裝置帶動指針指向額定刻度。

總結而言:電池供電的數字式壓力表是為了滿足市場對電池供電、長壽命、低功耗、低成本數字式、耐震壓力表的需求,具有較為廣闊的市場前景。數字表是將來的趨勢,而且經久耐用,功能眾多。

我國壓力儀表行業經過多年的發展,取得了一定的成績,具備了一定的規模。但整體的競爭力依然偏弱,主要原因不外乎幾種:產業結構不合理、產業集中于勞 動密集型產品;技術密集型產品明顯落后于發達工業國家;生產要素決定性作用正在削弱;產業能源消耗大、產出率低;企業總體規模偏小、技術創新能力薄弱、管 理水平落后等。希望我國企業能腳踏實地,去除積弊,不斷創新,推動行業和社會的高速發展。


來源:國儀表儀器網 


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