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我國(guó)的物位儀表行業(yè)發(fā)展概況
文章出處：行業(yè)資訊
責(zé)任編輯：東莞市柏奧電子有限公司
發(fā)表時(shí)間：2020-08-31
一、我國(guó)的物位儀表行業(yè)發(fā)展概況
液位(Level)是很古老的過程參數(shù)，是從蒸汽時(shí)代開始就有的四大熱工參數(shù)(溫度、壓力、流量、液位)之一。二十世紀(jì)以來發(fā)展了各類工業(yè)，如：電力、冶金、化工、石化、采礦、建材等等。這些工業(yè)過程控制中，主要檢測(cè)參數(shù)仍是這四大參數(shù)，當(dāng)然，其內(nèi)容更豐富了。液位也從早期只是測(cè)量水位、發(fā)展到各類液體如：酸、堿、化工液體、各種油類的液位，并且延伸到不相容液體的界面如：油、水界面，水中的固態(tài)沉淀物界面(污泥界面)等，以及散裝固體料位如：煤、礦石、砂、水泥、谷類等。英文仍是Level來涵蓋以上測(cè)量?jī)?nèi)容。而中文如仍用液位顯然不妥，故近年來逐步用物位來作為這類參數(shù)的中文名稱，具體的定義應(yīng)為：不同相物料其相界面的位置稱為物位。根據(jù)不同相物料，可細(xì)分為：液位(氣—液相界面位置)、料位(氣—固相界面位置)，液—液相界面位置，液—固相界面位置等。
二、物位測(cè)量技術(shù)的發(fā)展
物位是過程參數(shù)中最簡(jiǎn)單的參數(shù)，借助簡(jiǎn)單工具(量尺)，甚至目測(cè)就能知道物位值。所以在自動(dòng)化程度不高時(shí)，物位檢測(cè)儀表的需求并不迫切，直到二十世紀(jì)五十年代以前，主要還是測(cè)量液位，主要的方法是用機(jī)械原理的浮子(力)式及壓力式，用指針就地指示液位。至于大量使用的玻璃板(管)液位計(jì)，窺鏡，嚴(yán)格說不能算儀表，只是設(shè)備的附件。
二十世紀(jì)五十年代起，電測(cè)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了電氣式液位計(jì)的發(fā)展。除了簡(jiǎn)單的電極式液位控制器外，最先被應(yīng)用的是電容式物位控制器，以及在這基礎(chǔ)上發(fā)展的連續(xù)式電容物(液)位計(jì)。浮子式之類機(jī)械式液位計(jì)也被附加電氣裝置、使能給出電氣控制信號(hào)或?qū)y(cè)得的液位信號(hào)用電氣信號(hào)遠(yuǎn)傳。電動(dòng)差壓變送器也廣泛用來測(cè)液位，使液位測(cè)量?jī)x表從機(jī)械型向電氣型發(fā)展。
物位測(cè)量技術(shù)的迅速發(fā)展是從上世紀(jì)七十年代后期起由微電子技術(shù)的迅速發(fā)展而帶動(dòng)起來的。首先是微電子技術(shù)促進(jìn)了工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展。PLC、PC、DCS等的應(yīng)用對(duì)物位計(jì)及其他各種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表提出了巨大的需求。同時(shí)微電子技術(shù)又使非電量電測(cè)技術(shù)有了飛躍進(jìn)步，發(fā)展了許多新型的物位檢測(cè)方法，以及電子型的物位檢測(cè)儀表。使整個(gè)物位儀表領(lǐng)域有了非常巨大的改觀，使原來以機(jī)械式原理為主的物位儀表，發(fā)展為以微電子技術(shù)的電子型智能儀表為主。主要有以下幾個(gè)領(lǐng)域：
1 電子型物位控制器(物位開關(guān))
在物位的過程控制中，很多場(chǎng)合只需要將物位控制在一定范圍內(nèi)，而并不需要精確測(cè)量其位置；或在物位越過某一限定位置(高位或低位)時(shí)，發(fā)出控制報(bào)警信號(hào)。這類應(yīng)用的需求量很大。早期主要應(yīng)用浮球式液位控制器或電接點(diǎn)式液位控制器。由于原理限制，許多場(chǎng)合不能應(yīng)用，電子型物位控制器的發(fā)展極大地?cái)U(kuò)展了這類應(yīng)用。因?yàn)槲镂豢刂破鹘Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、應(yīng)用方便，有些還有自診斷功能。都是微電子技術(shù)與非電量電測(cè)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)品，如：音叉式、超聲式、光導(dǎo)式、熱導(dǎo)式、微波式等等。
2 非接觸的TOF(行程時(shí)間)測(cè)量原理
TOF(Time of Flight行程時(shí)間或傳播時(shí)間)測(cè)量原理，又稱回波測(cè)距原理，是非接觸測(cè)距的一種方法，是近年來發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的物位測(cè)量新技術(shù)。原理是：安裝在料倉(cāng)頂部的探頭向倉(cāng)內(nèi)發(fā)射某種能量波，能量波傳播到被測(cè)物料面上時(shí)，在物料面上反射并返回探頭被接受。波的來回傳播時(shí)間就是距離的量度，可以據(jù)之計(jì)算出物位。
可以應(yīng)用的能量波有機(jī)械波(聲或超聲波)、電磁波(通常為K波段，C波段或X波段的微波)，光波(通常為紅外波段的激光)。相應(yīng)的物位計(jì)稱為：超聲物位計(jì)，微波物位計(jì)及激光物位計(jì)。
3 大型儲(chǔ)罐液位精密計(jì)量
液體石油產(chǎn)品的轉(zhuǎn)運(yùn)、倉(cāng)儲(chǔ)管理中。許多大型儲(chǔ)罐需高精度測(cè)量液位，以計(jì)算儲(chǔ)量。按國(guó)際慣例，用于貿(mào)易結(jié)算的液位計(jì)測(cè)量精確度需在±1mm以內(nèi)，用于庫(kù)存管理的液位計(jì)，測(cè)量精確度在±3mm以內(nèi)，屬于計(jì)量級(jí)的液位計(jì)，量程一般為30m或更大。能滿足這類要求的液位計(jì)有：伺服型浮子液位計(jì)，高精度微波(雷達(dá))液位計(jì)，磁致伸縮液位計(jì)等。由于都是結(jié)合了微電子技術(shù)，除了能達(dá)到高精度測(cè)量液位外，都有數(shù)字通訊接口，并可以和平均溫度計(jì)、壓力傳感器結(jié)合進(jìn)行綜合測(cè)量。
這三種原理的儀表中，超聲波物位計(jì)已應(yīng)用了20多年，技術(shù)已成熟。微波物位計(jì)是近十幾年來發(fā)展起來的，發(fā)展速度很快，應(yīng)用也越來越廣。激光物位計(jì)雖然技術(shù)也已成熟，由于原理上的原因，應(yīng)用面較狹。總體來說，這類儀表已成為物位測(cè)量中非常重要的手段，應(yīng)用增長(zhǎng)很快。
綜上所述，電子型物位儀表已成為物位儀表中主流，即使機(jī)械原理的儀表許多也是結(jié)合了微電子技術(shù)成為機(jī)電一體型的儀表。
三、我國(guó)的物位儀表工業(yè)
我國(guó)的物位儀表工業(yè)起步較晚，由于物位參數(shù)較簡(jiǎn)單，玻璃板(管)液位計(jì)也不一定是儀表廠生產(chǎn)，五十年代我國(guó)并沒有專業(yè)的物位儀表廠。上世紀(jì)六十年代才開始有些廠生產(chǎn)浮子式等的液位儀表。在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代雖然也定點(diǎn)了幾個(gè)廠生產(chǎn)物位儀表，如開封儀表廠、銀河儀表廠、上海自動(dòng)化儀表五廠等。但由于需求不旺，發(fā)展不快，同時(shí)定點(diǎn)生產(chǎn)流量計(jì)的開封儀表廠及銀河儀表廠都把重點(diǎn)轉(zhuǎn)為流量計(jì)，只有上海自儀五廠始終以物位儀表為主，但企業(yè)規(guī)模不大。生產(chǎn)產(chǎn)品以機(jī)械型儀表為主。
上世紀(jì)七、八十年代，國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大型項(xiàng)目引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，使我國(guó)石化、冶金等工業(yè)自動(dòng)化水平提高很快，對(duì)自動(dòng)化儀表的需求也 增長(zhǎng)。但物位儀表相對(duì)于其他參數(shù)的儀表，發(fā)展仍較慢。 在88年8月物位儀表行業(yè)協(xié)會(huì)成立時(shí)，約有22個(gè)成員單位，涵蓋了當(dāng)時(shí)主要物位儀表生產(chǎn)廠。進(jìn)入九十年代，國(guó)家進(jìn)一步改革開放、經(jīng)濟(jì)發(fā)展，自動(dòng)化程度的提高使物位儀表需求猛增，原有生產(chǎn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，國(guó)外產(chǎn)品大量進(jìn)來(主要是高端產(chǎn)品)，生產(chǎn)低端產(chǎn)品的民營(yíng)企業(yè)發(fā)展也很快。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)大潮中我國(guó)物位儀表工業(yè)面臨洗牌。原來物位儀表行業(yè)協(xié)會(huì)中的一些成員廠，有的破產(chǎn)、有的改制為民營(yíng)企業(yè)、也有些改變了產(chǎn)品方向。但新成立了更多的物位儀表廠，有國(guó)外獨(dú)資、合資的，更多的是民營(yíng)企業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，稍具規(guī)模的物位儀表廠約八十余家，大致可分為三類：
1 外資或合資公司
進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)較早的國(guó)外物位儀表公司為了進(jìn)一步擴(kuò)大市場(chǎng)份額、降低成本，紛紛在國(guó)內(nèi)設(shè)廠制造。首先是生產(chǎn)機(jī)械型產(chǎn)品如：磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì)、磁浮子液位計(jì)及開關(guān)的公司；因?yàn)檫@類產(chǎn)品機(jī)加工量大、運(yùn)費(fèi)也貴，在國(guó)內(nèi)加工可大幅度降低成本，縮短交貨期，國(guó)內(nèi)也具備制造條件。電子型物位計(jì)基本上是組裝，主要電子部件從國(guó)外進(jìn)口、安裝法蘭，外殼等機(jī)械部件逐步尋求國(guó)內(nèi)加工。規(guī)格、性能都同國(guó)外產(chǎn)品，價(jià)格可下降。主要還是為了獲取更大的中國(guó)市場(chǎng)份額。
在產(chǎn)權(quán)結(jié)構(gòu)上以獨(dú)資為多，早期成立的合資廠目前已多是外方控股，或轉(zhuǎn)為獨(dú)資。目前還未有以中國(guó)為生產(chǎn)基地出口返銷的，但從發(fā)展來看是可能的。因?yàn)橹袊?guó)勞動(dòng)力成本低，還有一定制造業(yè)基礎(chǔ)，特別是獨(dú)資后知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)問題易于解決。跨國(guó)公司會(huì)找成本最低的地方生產(chǎn)。有些公司已在國(guó)內(nèi)買地造廠房，是作長(zhǎng)期打算的。據(jù)規(guī)定，在我國(guó)正式注冊(cè)成立公司享受國(guó)民待遇、也可加入行業(yè)協(xié)會(huì)及選入領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)。這一屆物位儀表行業(yè)協(xié)會(huì)理事會(huì)中，就有五家外資企業(yè)入選。這部分廠會(huì)成為我國(guó)物位儀表行業(yè)的重要力量，成為我國(guó)物位儀表高端產(chǎn)品的主要供應(yīng)商。
2 生產(chǎn)機(jī)械型產(chǎn)品為主的民營(yíng)企業(yè)
機(jī)械型物位儀表生產(chǎn)門檻低、需要量又很大，所以促進(jìn)了這類工廠的發(fā)展，數(shù)量較多，包括原有的物位儀表廠及最近十余年逐步建立的民營(yíng)企業(yè)。規(guī)模大的年銷售額已達(dá)數(shù)千萬元，如上海星申儀表有限公司。規(guī)模小的僅幾十萬元。它們將面臨優(yōu)勝劣汰的競(jìng)爭(zhēng)，部分廠會(huì)被市場(chǎng)淘汰，產(chǎn)品質(zhì)量好的，能適應(yīng)市場(chǎng)的將得到發(fā)展，規(guī)模會(huì)擴(kuò)大。
3 生產(chǎn)電子型物位儀表的民營(yíng)公司
在我國(guó)改革開放的環(huán)境下，有些科技人員自行開發(fā)電子型物位儀表，生產(chǎn)屬于自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。這類企業(yè)這幾年發(fā)展很快，生產(chǎn)的產(chǎn)品技術(shù)含量較高，以射頻電容物位計(jì)及開關(guān)為多，超聲液位計(jì)次之，以及磁致伸縮液位計(jì)及微波物位計(jì)等。這些公司目前規(guī)模都不大，但發(fā)展空間很大。因?yàn)檫@類產(chǎn)品目前大多由國(guó)外公司供貸、定價(jià)較高，自行開發(fā)的產(chǎn)品性能指標(biāo)已能接近或達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品，價(jià)格會(huì)低很多，基本上只有進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格的一半左右，有很大市場(chǎng)空間。近幾屆MICONEX展會(huì)上均有這類公司展出產(chǎn)品如：北京古大儀表有限公司 2007年銷售了 1000臺(tái)微波物位計(jì)及 2000臺(tái)超聲物位計(jì)、銷售額達(dá) 2600萬元。今年又推出了26GHZ的高頻微波物位計(jì)，已銷售了近500 臺(tái)，是生產(chǎn)高端產(chǎn)品的代表。
北京儀通鑫磊測(cè)控技術(shù)有限公司生產(chǎn)的磁致伸縮液位計(jì)2007年銷售了3000多 臺(tái)，主要用于加油站地下油罐油位測(cè)量及罐區(qū)大型儲(chǔ)罐液位測(cè)量。性能指標(biāo)接近國(guó)外產(chǎn)品，價(jià)格僅為其40%，已被許多用戶認(rèn)可，如被中國(guó)石油天然氣公司確認(rèn)為加油站工程液位計(jì)的入圍供應(yīng)商。
北京瑞普三元儀表有限公司已與西門子公司達(dá)成協(xié)議，采用購(gòu)買西門子公司微波物位計(jì)核心部件的方式，生產(chǎn)自己品牌的微波物位計(jì)。其技術(shù)指標(biāo)完全和西門子產(chǎn)品一樣，但價(jià)格可比進(jìn)口產(chǎn)品低很多，雖然比國(guó)內(nèi)自主開發(fā)的產(chǎn)品貴，但性能指標(biāo)高。可以填補(bǔ)進(jìn)口產(chǎn)品與國(guó)內(nèi)產(chǎn)品之間的中間市場(chǎng)。
當(dāng)然，這類公司也面臨競(jìng)爭(zhēng)，電子型產(chǎn)品更新淘汰很快，必須不斷研發(fā)新產(chǎn)品，跟上國(guó)際技術(shù)發(fā)展步伐，縮短與國(guó)外產(chǎn)品差距，還要經(jīng)受現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用考驗(yàn)及生產(chǎn)量增大后保持質(zhì)量穩(wěn)定，以及國(guó)外公司在中國(guó)生產(chǎn)后價(jià)格降低的競(jìng)爭(zhēng)。但是市場(chǎng)需求是發(fā)展的最大動(dòng)力，相信這些企業(yè)中的一部分會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)中得到發(fā)展，成為我國(guó)物位儀表行業(yè)中的骨干力量。
三、我國(guó)的物位儀表市場(chǎng)
近年來,我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)，新建企業(yè)的自動(dòng)化程度都很高，儀表選型都和國(guó)外接軌，故新型及高端的物位儀表需求量很大，而我國(guó)物位儀表工業(yè)相對(duì)較落后，不能制造。相當(dāng)部分要靠進(jìn)口。我國(guó)物位儀表市場(chǎng)中，用于貿(mào)易結(jié)算及庫(kù)存管理的計(jì)量級(jí)液位儀表（計(jì)量級(jí)微波液位計(jì)及伺服液位計(jì)），基本上全部進(jìn)口。主要供貨商為Enraf、Emersion、E+H等公司。
用于過程檢測(cè)的電子型物位儀表中，射頻電容式物位儀表國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家較多，技術(shù)也較成熟，估計(jì)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品占市場(chǎng)份額一半以上，E+H公司也開始在國(guó)內(nèi)組裝生產(chǎn)。磁致伸縮液位計(jì)在加油站應(yīng)用較多，國(guó)內(nèi)品牌已被中石油等大企業(yè)認(rèn)可，按測(cè)點(diǎn)數(shù)計(jì)算，國(guó)內(nèi)品牌約有接近一半的市場(chǎng)占有率。用于大型儲(chǔ)罐的長(zhǎng)量程，多功能品種主要還是國(guó)外品牌，主要供貨商為MTS、K-TEK公司，后者已在天津的工廠內(nèi)組裝生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的微波及超聲物位儀表，雖然近幾年增長(zhǎng)很快，但在總量上與國(guó)外品牌產(chǎn)品相比份額還是很少的，臺(tái)件數(shù)來計(jì)約占15%，銷售額比例更低。
磁浮子液位計(jì)、浮球液位計(jì)及開關(guān)等機(jī)械型產(chǎn)品主要靠國(guó)內(nèi)企業(yè)供貨。因?yàn)闄C(jī)械加工國(guó)外成本高，運(yùn)費(fèi)也貴，同類產(chǎn)品約是國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的2～3倍。對(duì)于常規(guī)工況，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品都能滿足要求，故大部分都由國(guó)內(nèi)廠供貨。高溫、高壓工況，特殊材質(zhì)，則大多由國(guó)外公司供貨，價(jià)格貴，但量不多。
有些機(jī)械和電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)品如：電動(dòng)浮筒液位計(jì)，國(guó)內(nèi)雖生產(chǎn)多年，但性能差。國(guó)外產(chǎn)品價(jià)格很貴。這類產(chǎn)品市場(chǎng)需求量又多。有些企業(yè)就采取國(guó)內(nèi)外相結(jié)合方式，購(gòu)買國(guó)外知名品牌的電子轉(zhuǎn)換部件，國(guó)內(nèi)自己加工機(jī)械筒體部分，這樣既保證儀表性能，又能大幅度降低價(jià)格。用自己品牌也避免了知識(shí)產(chǎn)權(quán)的糾紛。這種方式成為當(dāng)前電動(dòng)浮筒液位計(jì)的主要生產(chǎn)方式，也被用戶認(rèn)可，占了大部分的市場(chǎng)份額。國(guó)外公司因?yàn)閮r(jià)格限制無法大量直銷，大量銷售電子轉(zhuǎn)換部件也可贏利。提供電子轉(zhuǎn)換部件的國(guó)外公司有：Fisher、Foxboro。由于國(guó)內(nèi)自己產(chǎn)品性能近期內(nèi)難以達(dá)到國(guó)外產(chǎn)品水平，故這種方式將會(huì)持續(xù)一段時(shí)間。
我國(guó)的物位儀表行業(yè)發(fā)展概況
