導(dǎo)讀:蔡武昌,1951年畢業(yè)于大同大學(xué)(上海)電機(jī)系,原上海光華儀表廠總工程師,教授級(jí)工程師,長(zhǎng)期從事流量?jī)x表研究開發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)等方面工作。社會(huì)職務(wù)現(xiàn)任中國(guó)儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì)流量工作委員會(huì)顧問。曾發(fā)表論文80余篇,獲兩項(xiàng),出版有合作編著、主編《流量測(cè)量方法和儀表的選用》、《流量計(jì)應(yīng)用指南電磁流量計(jì)》、《新型流量檢測(cè)儀表》、《流量測(cè)量技術(shù)及儀表》。
(蔡武昌)
層面為江河水文以及流程工業(yè)和公用事業(yè)。流量?jī)x表制造行業(yè)主要服務(wù)對(duì)象為流程工業(yè)和公用事業(yè)。
第二層面僅按流程工業(yè)和公用事業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域與類型劃分。
第三層面按應(yīng)用行業(yè)市場(chǎng)所占比例,據(jù)近年國(guó)外市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)對(duì)流量?jī)x表市場(chǎng)分析:化工占比25%以上;給排水、石油天然氣、食品飲料占10%~20%;精煉業(yè)、制漿造紙業(yè)占5%~10%;生物醫(yī)藥、電力、礦山冶金占5%以下。我國(guó)產(chǎn)業(yè)分布大體相當(dāng),唯食品飲料、生物醫(yī)藥要低一些。
但也有企業(yè)涉足層面劃分中所提及的服務(wù)與江河水文儀表,如上海一家儀表公司研發(fā)中的二維電磁流速儀。
流量測(cè)量之障礙
為何流量準(zhǔn)確測(cè)量如此難,因?yàn)橛休^多影響準(zhǔn)確測(cè)量各種因素(源頭)的附加誤差,例如被測(cè)流體的流動(dòng)狀態(tài)、流體工況(壓力、溫度)和流體物性(密度、組分、黏度)變化、環(huán)境條件等。
現(xiàn)場(chǎng)流量測(cè)量是一個(gè)圍繞著流量?jī)x表的測(cè)量系統(tǒng),測(cè)量準(zhǔn)確度除了儀表基本誤差外,還要加上各種影響量的附加誤差。流量?jī)x表的基本誤差是在規(guī)定條件下設(shè)計(jì)的,或在符合規(guī)定要求流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上校準(zhǔn)或量值傳遞的?,F(xiàn)場(chǎng)安裝的使用條件,往往偏離這些規(guī)定條件而帶來附加誤差。譬如0.5級(jí)準(zhǔn)確度的儀表,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量誤差會(huì)超過0.5%。各項(xiàng)條件較好,工作細(xì)致,誤差可能在1%以內(nèi);如條件較差,工作粗糙(如管道內(nèi)徑與儀表內(nèi)徑不匹配,差別較大,連接處墊圈突入),測(cè)量誤差可能會(huì)超過1%,甚至到5%。這其中也有儀表功能性附加誤差,如超聲流量計(jì)所測(cè)流量過低,處于湍流向?qū)恿鬓D(zhuǎn)變過渡區(qū)間,儀表系數(shù)處于隨機(jī)性變化;電磁流量計(jì)液體電導(dǎo)率瞬間變化,都會(huì)使測(cè)量誤差增加。
流量?jī)x表之歷程
階段為萌芽期(1934年~1949年)。
1934年上海光華精密機(jī)械廠(上海光華儀表廠前身)為上海各自來水公司提供修配用水表零件,1936年生產(chǎn)整只儀表。1946年天津聯(lián)昌機(jī)器廠(天津自動(dòng)化儀表三廠前身)也生產(chǎn)水表。期末有數(shù)家水表生產(chǎn)廠。
新中國(guó)成立前我國(guó)僅有幾家生產(chǎn)水表的企業(yè),次世界大戰(zhàn)時(shí)出現(xiàn)的制堿等流程工業(yè)以及公用業(yè)水廠、電廠等所用差壓式流量計(jì)還是從國(guó)外進(jìn)口。
第二階段為發(fā)展初創(chuàng)期(1950年~1969年)。
這一時(shí)期新建了若干國(guó)營(yíng)企業(yè)(如開封儀表廠),發(fā)展了一些私營(yíng)企業(yè),到期末時(shí)生產(chǎn)流量?jī)x表的企業(yè)已有20家左右(流量?jī)x表行業(yè)傳統(tǒng)上不包括水表業(yè)和家用燃?xì)獗順I(yè))。儀表品種已有差壓式、浮子式、容積式、葉輪渦輪式等傳統(tǒng)流量?jī)x表,并開始研發(fā)電磁式、超聲式等新技術(shù)流量?jī)x表,少量提供市場(chǎng)試用。流量?jī)x表制造業(yè)在這一時(shí)期曾組織過多次儀表的統(tǒng)一設(shè)計(jì)或聯(lián)合設(shè)計(jì),并開始建立校準(zhǔn)流量?jī)x表的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。
第三階段為發(fā)展中期(1970年~1980年)。
發(fā)展中期陸續(xù)有一些國(guó)營(yíng)自動(dòng)化儀表廠擴(kuò)展品種,增產(chǎn)或轉(zhuǎn)產(chǎn)流量?jī)x表。這一時(shí)期出現(xiàn)了許多校辦工廠和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),期末生產(chǎn)企業(yè)估計(jì)在80~100家之間,其中有些企業(yè)以后成為有相當(dāng)實(shí)力的民營(yíng)企業(yè)。電磁流量計(jì)等新技術(shù)儀表已可批量提供市場(chǎng)。
第四階段為技術(shù)引進(jìn)和吸收成長(zhǎng)期(1981年~1999年)。
這一時(shí)期儀表行業(yè)以許可證貿(mào)易、合作生產(chǎn)、中外合資等方式引進(jìn)先進(jìn)技術(shù),生產(chǎn)差壓變送器、電磁流量計(jì)、科里奧利流量計(jì)、超聲流量計(jì)等先進(jìn)新型流量?jī)x表,我在21世紀(jì)初曾匯集,共有許可證貿(mào)易27項(xiàng),合作/合資生產(chǎn)33項(xiàng)。期末全國(guó)生產(chǎn)流量?jī)x表的企業(yè)估計(jì)為280家左右。
第五階段為多種經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)期(2000年以后)。
2003年,流量?jī)x表制造企業(yè)估計(jì)在450~540家之間,除國(guó)營(yíng)、民營(yíng)、中外合資外,21世紀(jì)初又進(jìn)入了外商獨(dú)資企業(yè)。流量?jī)x表市場(chǎng)占有比例居于前列的企業(yè),都在中國(guó)建立了流量?jī)x表生產(chǎn)基地。外商企業(yè)持先進(jìn)型號(hào)儀表,占有市場(chǎng),競(jìng)爭(zhēng)更趨激烈。
從企業(yè)狀況方面來說,當(dāng)前我國(guó)制造企業(yè)在550~650家之間,其中資質(zhì)優(yōu)、實(shí)力強(qiáng)者占1/6~1/4(不包括生產(chǎn)家用水表、燃?xì)獗砥髽I(yè),2003年生產(chǎn)家用水表企業(yè)隊(duì)伍也相當(dāng)龐大,有260~300家)。按企業(yè)經(jīng)濟(jì)成分所有,分為國(guó)營(yíng)、民營(yíng)、中外合資和外商獨(dú)資四類。國(guó)有企業(yè)數(shù)量已不多,在中國(guó)儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì)流量?jī)x表工作委員會(huì)(CIMA/FMC)所聯(lián)系的50余家會(huì)員中所占比例不到10%;民營(yíng)企業(yè)則占很大比例,從原有國(guó)企改制的,國(guó)企改制分流職工自行創(chuàng)業(yè)衍生的,原國(guó)有企事業(yè)有志者下海建立的,民間有志者利用社會(huì)技術(shù)力量興辦的,其中有些已成為行業(yè)中間骨干力量;中外合資企業(yè)至少有20家,在外商獨(dú)資企業(yè)進(jìn)入之前,其產(chǎn)品是先進(jìn)的,占有市場(chǎng)很大份額;外商獨(dú)資企業(yè)已超過12家,流量?jī)x表領(lǐng)頭企業(yè)都在我國(guó)建立了生產(chǎn)基地,如Emerson、E H、Krohne、橫河電機(jī)、西門子、ABB、奧巴爾等,其中有些已具有相當(dāng)規(guī)模,也有企業(yè)關(guān)閉或壓縮本國(guó)生產(chǎn)點(diǎn),從中國(guó)生產(chǎn)產(chǎn)品返銷本國(guó)和出口第三國(guó),如設(shè)在蘇州的橫河電機(jī)。
在市場(chǎng)規(guī)模方面,由于流量?jī)x表尚沒有官方或半官方的單獨(dú)統(tǒng)計(jì)項(xiàng),因此各界所提供的也只能是研究估計(jì)。2012年,流量?jī)x表市場(chǎng)容量估計(jì)在90億元左右(包括進(jìn)口儀表,其中零部件占35%~40%),約占市場(chǎng)的1/4(不包括家用水表、燃?xì)獗恚?。進(jìn)口儀表中除整臺(tái)儀表外,還有一部分是電子部件和關(guān)鍵元件。某調(diào)查研究顯示2002~2007年間銷售金額年增長(zhǎng)率為18.7%,近年有所下降,2007~2011年間估計(jì)為7.07%。
在品種組成方面,流程工業(yè)和公用事業(yè)常用流量?jī)x表各品種都能滿足。
但蔡武昌認(rèn)為其中科氏力式估計(jì)偏高些,其他項(xiàng)估計(jì)偏低些。
流量?jī)x表制造業(yè)存在的問題主要表現(xiàn)為三點(diǎn)。點(diǎn)為企業(yè)研究開發(fā)力量薄弱,投入少。第二點(diǎn)與點(diǎn)有相似之處,即本土企業(yè)產(chǎn)品水平低,大部分保持在中低檔水平,相對(duì)落后,呈同質(zhì)化現(xiàn)象。第三點(diǎn)是相當(dāng)一部分企業(yè)不重視提高產(chǎn)品質(zhì)量性能,例如應(yīng)當(dāng)實(shí)流校準(zhǔn)的儀表,竟有不校準(zhǔn)者,惡性低價(jià)競(jìng)爭(zhēng),擾亂市場(chǎng)。有些企業(yè)沒有實(shí)質(zhì)性生產(chǎn)能力,貼牌銷售,近乎皮包公司。雖然政府鼓勵(lì)研發(fā)創(chuàng)新,對(duì)投入新產(chǎn)品采取改免稅等措施,但收效似乎不大。在產(chǎn)品質(zhì)量管理方面也采取設(shè)置準(zhǔn)入門檻、定期抽查等措施,但低劣儀表還是充斥市場(chǎng)。
但隨著有識(shí)之士的努力,重視企業(yè)信譽(yù),市場(chǎng)力量必將優(yōu)勝劣汰,健康發(fā)展。
流量?jī)x表之成果
產(chǎn)品開發(fā)成果方面,以上現(xiàn)有儀表作參照系,列舉兩種在某些方面處于世界前列的實(shí)例。
彎管流量計(jì)。河北理工大學(xué)智能儀表廠(原唐山理工儀器儀表有限公司)李志教授團(tuán)隊(duì)20余年研究開發(fā),使彎管流量計(jì)準(zhǔn)確度等級(jí)提高到0.5~1級(jí),獲得系列彎管流出系數(shù),可以做到不實(shí)流校準(zhǔn),應(yīng)用于供熱水管網(wǎng)、蒸汽管網(wǎng),該公司累計(jì)發(fā)貨量現(xiàn)已超過17000臺(tái)。上似乎未見有企業(yè)定型產(chǎn)品。
超聲水表。國(guó)外也有超聲流量計(jì)用作水表,我國(guó)則根據(jù)水表標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)要求設(shè)計(jì)超聲水表,價(jià)格低廉,應(yīng)用于管網(wǎng)區(qū)域計(jì)量管理。例如中國(guó)水協(xié)2010年度報(bào)告稱調(diào)查82家企業(yè)所用近1300臺(tái)超聲流量計(jì)中,超聲水表占56%。
關(guān)鍵設(shè)備“國(guó)產(chǎn)化”實(shí)例
中大管徑多聲道氣體超聲波流量計(jì)。西氣東輸期干線所用氣體超聲流量計(jì)都用進(jìn)口產(chǎn)品,上海中核維思儀器儀表公司與上海同濟(jì)大學(xué)合作,經(jīng)十余年研發(fā)的多聲道氣體超聲流量計(jì),已在西氣東輸二期工程的干、支線上應(yīng)用,在國(guó)家政策支持下,已有70%~80%采用了維思公司的產(chǎn)品。
流量?jī)x表之趨勢(shì)
在企業(yè)發(fā)展方面,外資企業(yè)會(huì)攜國(guó)外技術(shù)與產(chǎn)品進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng),利用在中國(guó)制造的低成本優(yōu)勢(shì),降低產(chǎn)品價(jià)格,進(jìn)一步擴(kuò)大在華市場(chǎng)。有實(shí)力的國(guó)內(nèi)企業(yè)將會(huì)進(jìn)一步發(fā)展,在已有基礎(chǔ)上逐步開發(fā)產(chǎn)品。市場(chǎng)中資質(zhì)較差的企業(yè)將會(huì)被逐漸淘汰,而前一階段企業(yè)的膨脹勢(shì)頭也會(huì)有所緩和與冷卻。流量測(cè)量領(lǐng)域的服務(wù)性企業(yè)將會(huì)有進(jìn)一步發(fā)展,如面向用戶去現(xiàn)場(chǎng)為大管徑流量?jī)x表進(jìn)行定期檢定。
在流量的測(cè)量方法上,也會(huì)有進(jìn)一步的發(fā)展。如雙相、多相流量測(cè)量,具有測(cè)量氣/固、氣/液、固/液雙相或多相技術(shù)的產(chǎn)品將會(huì)逐步出現(xiàn),而現(xiàn)今國(guó)內(nèi)尚無(wú)像樣的定型產(chǎn)品。上尚處于初創(chuàng)成長(zhǎng),亦適用雙相流的聲納流量計(jì)、微波流量計(jì)等新穎儀表亦將會(huì)發(fā)展。除此之外,流量?jī)x表在功能上也會(huì)增加自診斷和多參數(shù)測(cè)量等。
附:流量?jī)x表發(fā)展見解之紀(jì)綱篇
流量?jī)x表發(fā)展見解之武麗英篇