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我國的物位儀表行業發展概況

文章出處：行業資訊責任編輯：東莞市柏奧電子有限公司發表時間：2020-08-31

　　一、我國的物位儀表行業發展概況
液位(Level)是很古老的過程參數，是從蒸汽時代開始就有的四大熱工參數(溫度、壓力、流量、液位)之一。二十世紀以來發展了各類工業，如：電力、冶金、化工、石化、采礦、建材等等。這些工業過程控制中，主要檢測參數仍是這四大參數，當然，其內容更豐富了。液位也從早期只是測量水位、發展到各類液體如：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來涵蓋以上測量內容。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的中文名稱，具體的定義應為：不同相物料其相界面的位置稱為物位。根據不同相物料，可細分為：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、物位測量技術的發展
物位是過程參數中最簡單的參數，借助簡單工具(量尺)，甚至目測就能知道物位值。所以在自動化程度不高時，物位檢測儀表的需求并不迫切，直到二十世紀五十年代以前，主要還是測量液位，主要的方法是用機械原理的浮子(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，窺鏡，嚴格說不能算儀表，只是設備的附件。
二十世紀五十年代起，電測技術的發展促進了電氣式液位計的發展。除了簡單的電極式液位控制器外，最先被應用的是電容式物位控制器，以及在這基礎上發展的連續式電容物(液)位計。浮子式之類機械式液位計也被附加電氣裝置、使能給出電氣控制信號或將測得的液位信號用電氣信號遠傳。電動差壓變送器也廣泛用來測液位，使液位測量儀表從機械型向電氣型發展。
   物位測量技術的迅速發展是從上世紀七十年代后期起由微電子技術的迅速發展而帶動起來的。首先是微電子技術促進了工業自動化的發展。PLC、PC、DCS等的應用對物位計及其他各種現場檢測儀表提出了巨大的需求。同時微電子技術又使非電量電測技術有了飛躍進步，發展了許多新型的物位檢測方法，以及電子型的物位檢測儀表。使整個物位儀表領域有了非常巨大的改觀，使原來以機械式原理為主的物位儀表，發展為以微電子技術的電子型智能儀表為主。主要有以下幾個領域：
1 電子型物位控制器(物位開關)
在物位的過程控制中，很多場合只需要將物位控制在一定范圍內，而并不需要精確測量其位置；或在物位越過某一限定位置(高位或低位)時，發出控制報警信號。這類應用的需求量很大。早期主要應用浮球式液位控制器或電接點式液位控制器。由于原理限制，許多場合不能應用，電子型物位控制器的發展極大地擴展了這類應用。因為物位控制器結構簡單、可靠、應用方便，有些還有自診斷功能。都是微電子技術與非電量電測技術結合的產品，如：音叉式、超聲式、光導式、熱導式、微波式等等。
2 非接觸的TOF(行程時間)測量原理
TOF(Time of Flight行程時間或傳播時間)測量原理，又稱回波測距原理，是非接觸測距的一種方法，是近年來發展最快、應用最廣的物位測量新技術。原理是：安裝在料倉頂部的探頭向倉內發射某種能量波，能量波傳播到被測物料面上時，在物料面上反射并返回探頭被接受。波的來回傳播時間就是距離的量度，可以據之計算出物位。
可以應用的能量波有機械波(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)。相應的物位計稱為：超聲物位計，微波物位計及激光物位計。
3 大型儲罐液位精密計量
液體石油產品的轉運、倉儲管理中。許多大型儲罐需高精度測量液位，以計算儲量。按國際慣例，用于貿易結算的液位計測量精確度需在±1mm以內，用于庫存管理的液位計，測量精確度在±3mm以內，屬于計量級的液位計，量程一般為30m或更大。能滿足這類要求的液位計有：伺服型浮子液位計，高精度微波(雷達)液位計，磁致伸縮液位計等。由于都是結合了微電子技術，除了能達到高精度測量液位外，都有數字通訊接口，并可以和平均溫度計、壓力傳感器結合進行綜合測量。
這三種原理的儀表中，超聲波物位計已應用了20多年，技術已成熟。微波物位計是近十幾年來發展起來的，發展速度很快，應用也越來越廣。激光物位計雖然技術也已成熟，由于原理上的原因，應用面較狹。總體來說，這類儀表已成為物位測量中非常重要的手段，應用增長很快。
綜上所述，電子型物位儀表已成為物位儀表中主流，即使機械原理的儀表許多也是結合了微電子技術成為機電一體型的儀表。
三、我國的物位儀表工業
我國的物位儀表工業起步較晚，由于物位參數較簡單，玻璃板(管)液位計也不一定是儀表廠生產，五十年代我國并沒有專業的物位儀表廠。上世紀六十年代才開始有些廠生產浮子式等的液位儀表。在計劃經濟時代雖然也定點了幾個廠生產物位儀表，如開封儀表廠、銀河儀表廠、上海自動化儀表五廠等。但由于需求不旺，發展不快，同時定點生產流量計的開封儀表廠及銀河儀表廠都把重點轉為流量計，只有上海自儀五廠始終以物位儀表為主，但企業規模不大。生產產品以機械型儀表為主。
上世紀七、八十年代，國家經濟的發展，大型項目引進國外技術，使我國石化、冶金等工業自動化水平提高很快，對自動化儀表的需求也增長。但物位儀表相對于其他參數的儀表，發展仍較慢。在88年8月物位儀表行業協會成立時，約有22個成員單位，涵蓋了當時主要物位儀表生產廠。進入九十年代，國家進一步改革開放、經濟發展，自動化程度的提高使物位儀表需求猛增，原有生產能力遠遠不能滿足需求，國外產品大量進來(主要是高端產品)，生產低端產品的民營企業發展也很快。在市場經濟大潮中我國物位儀表工業面臨洗牌。原來物位儀表行業協會中的一些成員廠，有的破產、有的改制為民營企業、也有些改變了產品方向。但新成立了更多的物位儀表廠，有國外獨資、合資的，更多的是民營企業。據不完全統計，稍具規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
進入中國市場較早的國外物位儀表公司為了進一步擴大市場份額、降低成本，紛紛在國內設廠制造。首先是生產機械型產品如：磁翻轉液位計、磁浮子液位計及開關的公司；因為這類產品機加工量大、運費也貴，在國內加工可大幅度降低成本，縮短交貨期，國內也具備制造條件。電子型物位計基本上是組裝，主要電子部件從國外進口、安裝法蘭，外殼等機械部件逐步尋求國內加工。規格、性能都同國外產品，價格可下降。主要還是為了獲取更大的中國市場份額。
在產權結構上以獨資為多，早期成立的合資廠目前已多是外方控股，或轉為獨資。目前還未有以中國為生產基地出口返銷的，但從發展來看是可能的。因為中國勞動力成本低，還有一定制造業基礎，特別是獨資后知識產權保護問題易于解決。跨國公司會找成本最低的地方生產。有些公司已在國內買地造廠房，是作長期打算的。據規定，在我國正式注冊成立公司享受國民待遇、也可加入行業協會及選入領導機構。這一屆物位儀表行業協會理事會中，就有五家外資企業入選。這部分廠會成為我國物位儀表行業的重要力量，成為我國物位儀表高端產品的主要供應商。
2 生產機械型產品為主的民營企業
機械型物位儀表生產門檻低、需要量又很大，所以促進了這類工廠的發展，數量較多，包括原有的物位儀表廠及最近十余年逐步建立的民營企業。規模大的年銷售額已達數千萬元，如上海星申儀表有限公司。規模小的僅幾十萬元。它們將面臨優勝劣汰的競爭，部分廠會被市場淘汰，產品質量好的，能適應市場的將得到發展，規模會擴大。
3 生產電子型物位儀表的民營公司
在我國改革開放的環境下，有些科技人員自行開發電子型物位儀表，生產屬于自己知識產權的產品。這類企業這幾年發展很快，生產的產品技術含量較高，以射頻電容物位計及開關為多，超聲液位計次之，以及磁致伸縮液位計及微波物位計等。這些公司目前規模都不大，但發展空間很大。因為這類產品目前大多由國外公司供貸、定價較高，自行開發的產品性能指標已能接近或達到國外同類產品，價格會低很多，基本上只有進口產品價格的一半左右，有很大市場空間。近幾屆MICONEX展會上均有這類公司展出產品如：北京古大儀表有限公司 2007年銷售了 1000臺微波物位計及 2000臺超聲物位計、銷售額達 2600萬元。今年又推出了26GHZ的高頻微波物位計，已銷售了近500 臺，是生產高端產品的代表。
北京儀通鑫磊測控技術有限公司生產的磁致伸縮液位計2007年銷售了3000多臺，主要用于加油站地下油罐油位測量及罐區大型儲罐液位測量。性能指標接近國外產品，價格僅為其40%，已被許多用戶認可，如被中國石油天然氣公司確認為加油站工程液位計的入圍供應商。
  北京瑞普三元儀表有限公司已與西門子公司達成協議，采用購買西門子公司微波物位計核心部件的方式，生產自己品牌的微波物位計。其技術指標完全和西門子產品一樣，但價格可比進口產品低很多，雖然比國內自主開發的產品貴，但性能指標高。可以填補進口產品與國內產品之間的中間市場。
當然，這類公司也面臨競爭，電子型產品更新淘汰很快，必須不斷研發新產品，跟上國際技術發展步伐，縮短與國外產品差距，還要經受現場應用考驗及生產量增大后保持質量穩定，以及國外公司在中國生產后價格降低的競爭。但是市場需求是發展的最大動力，相信這些企業中的一部分會在競爭中得到發展，成為我國物位儀表行業中的骨干力量。
三、我國的物位儀表市場
  近年來,我國經濟高速增長，新建企業的自動化程度都很高，儀表選型都和國外接軌，故新型及高端的物位儀表需求量很大，而我國物位儀表工業相對較落后，不能制造。相當部分要靠進口。我國物位儀表市場中，用于貿易結算及庫存管理的計量級液位儀表（計量級微波液位計及伺服液位計），基本上全部進口。主要供貨商為Enraf、Emersion、E+H等公司。
用于過程檢測的電子型物位儀表中，射頻電容式物位儀表國內生產廠家較多，技術也較成熟，估計國內產品占市場份額一半以上，E+H公司也開始在國內組裝生產。磁致伸縮液位計在加油站應用較多，國內品牌已被中石油等大企業認可，按測點數計算，國內品牌約有接近一半的市場占有率。用于大型儲罐的長量程，多功能品種主要還是國外品牌，主要供貨商為MTS、K-TEK公司，后者已在天津的工廠內組裝生產。國內生產的微波及超聲物位儀表，雖然近幾年增長很快，但在總量上與國外品牌產品相比份額還是很少的，臺件數來計約占15%，銷售額比例更低。
磁浮子液位計、浮球液位計及開關等機械型產品主要靠國內企業供貨。因為機械加工國外成本高，運費也貴，同類產品約是國內產品的2～3倍。對于常規工況，國內產品都能滿足要求，故大部分都由國內廠供貨。高溫、高壓工況，特殊材質，則大多由國外公司供貨，價格貴，但量不多。
有些機械和電子技術結合的產品如：電動浮筒液位計，國內雖生產多年，但性能差。國外產品價格很貴。這類產品市場需求量又多。有些企業就采取國內外相結合方式，購買國外知名品牌的電子轉換部件，國內自己加工機械筒體部分，這樣既保證儀表性能，又能大幅度降低價格。用自己品牌也避免了知識產權的糾紛。這種方式成為當前電動浮筒液位計的主要生產方式，也被用戶認可，占了大部分的市場份額。國外公司因為價格限制無法大量直銷，大量銷售電子轉換部件也可贏利。提供電子轉換部件的國外公司有：Fisher、Foxboro。由于國內自己產品性能近期內難以達到國外產品水平，故這種方式將會持續一段時間。

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