壓力儀表行業(yè)技術(shù)發(fā)展解析
隨著(zhù)科技的發(fā)展儀器儀表行業(yè)也在飛速的發(fā)展，測量?jì)x器儀表包括壓力測量?jì)x器的總的發(fā)展趨勢是高性能、數字化、集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化，這個(gè)發(fā)展對
我國壓力儀表行業(yè)將主要圍繞國家重大工程、戰略性新興產(chǎn)業(yè)和民生領(lǐng)域的需求，加快發(fā)展先進(jìn)自動(dòng)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(diǎn)。在行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)方面，我們需要發(fā)展解決的問(wèn)題仍很多。
如功能安全技術(shù)及安全儀表是上zui近發(fā)展的新技術(shù)，目的是防止工業(yè)設施產(chǎn)生異常事故，以致危及人身與設備的安全。這項技術(shù)及相關(guān)儀表產(chǎn)品已經(jīng)獲得用戶(hù)的廣泛關(guān)注。我國工業(yè)設施突發(fā)事故發(fā)生比較頻繁，研究安全儀表技術(shù)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(shù)的差距。當前的重點(diǎn)著(zhù)重發(fā)展精密加工技術(shù)和特殊工藝技術(shù)。
工業(yè)無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )作為有線(xiàn)工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò )的補充，已經(jīng)得到普遍認同。我國在工業(yè)無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )方面已經(jīng)取得一定成果，繼續加強開(kāi)發(fā)有可能在這方面走在世界前列。
傳感器作為傳感網(wǎng)的基礎元件，在今后將有十分廣闊的發(fā)展前景。在這一領(lǐng)域，重點(diǎn)發(fā)展新原理、新效應的傳感技術(shù)，傳感器智能技術(shù)，傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，微型化和低功耗技術(shù)，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(shù)。
智能化技術(shù)其特點(diǎn)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(dòng)完成測量任務(wù)的功能；用于科學(xué)測試儀器和控制系統的專(zhuān)家系統軟件等。
我國的壓力儀表需求量很大，是發(fā)展zui快的國家之一。目前我國企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠滿(mǎn)足科研、生產(chǎn)和社會(huì )各個(gè)方面的一般性需求，但是需求主要依賴(lài)進(jìn)口。
實(shí)現壓力儀表的可靠性
大多數用戶(hù)寧可堅持使用久經(jīng)考驗的技術(shù)，而不愿采用不穩定的新型儀表和新技術(shù)。如果儀表出現問(wèn)題，一天的生產(chǎn)損失（即使在一家中型工廠(chǎng)中）也能輕易地超過(guò)整個(gè)儀表系統的成本。因此，可靠性是儀器儀表用戶(hù)的頭等大事，然后才是精度和成本。
可靠性的應用：一是簡(jiǎn)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(chǎn)品往往有好幾個(gè)漏點(diǎn)，如果能想辦法在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下減少漏點(diǎn)，那么不管對成本的減少還是對質(zhì)量的提高都是很好的；二是小型化，結構緊湊；三是關(guān)鍵零部件使用性能好的材料；四是設計實(shí)現zui大的人身安全。
主要壓力儀表及相關(guān)技術(shù)介紹
壓力儀表是工業(yè)控制和測量過(guò)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(yè)生產(chǎn)環(huán)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(lèi)。彈性元件在介質(zhì)壓力作用下產(chǎn)生的彈性變形，通過(guò)壓力表的齒輪傳動(dòng)機構放大，壓力表就會(huì )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zui基礎的壓力表類(lèi)型。其系列完整、結構簡(jiǎn)單、性能可靠、指示直觀(guān)、造價(jià)低廉，是應用的一種壓力表。
精密壓力表：原稱(chēng)標準壓力表，從精度等級角度講，它是壓力表的產(chǎn)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(zhù)工業(yè)流程中對測量精度要求的提升，這種儀表在測量環(huán)節的應用量也明顯增多。
電接點(diǎn)壓力表：是一種能發(fā)出開(kāi)關(guān)信號的壓力表。電接點(diǎn)壓力表又細分有單電接點(diǎn)、雙電接點(diǎn)和多接點(diǎn)電接點(diǎn)壓力表，通過(guò)各類(lèi)電接點(diǎn)來(lái)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(jìn)行指示的同時(shí)，還可遠傳出一個(gè)同步線(xiàn)性信號的壓力表。以實(shí)現本地測量指示，同步向遠程傳遞壓力信號的實(shí)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(lái)測量具有腐蝕性的介質(zhì)壓力。全不銹鋼壓力表是用于在具有腐蝕性成分的環(huán)境中測量具有腐蝕性介質(zhì)的壓力。
隔膜壓力表：是采用介質(zhì)隔離方式工作的又一種用于測量特定介質(zhì)的壓力表。
雙針壓力表：是指雙針雙管壓力表，是一種較為典型的壓力表。這種儀表設有兩個(gè)被測對象接口，可同時(shí)接入兩個(gè)被測對象，由分色指針同時(shí)指示出兩個(gè)被測對象各自的壓力。尤其適用于兩個(gè)需要同時(shí)讀數比對的測量對象。
耐振壓力表：是一種可在環(huán)境振動(dòng)和介質(zhì)脈動(dòng)場(chǎng)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(huán)境振動(dòng)，接口處設有阻尼器，脈動(dòng)介質(zhì)通過(guò)阻尼器予以濾波后才進(jìn)入彈性敏感元件，以確保耐振壓力表的正常工作和觀(guān)察者的準確讀數。
抗震壓力表：是一種適用于在振動(dòng)較為強烈的環(huán)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(jìn)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(wú)線(xiàn)技術(shù)、光纖技術(shù)也都在研發(fā)或者使用中，產(chǎn)品的多樣性和多功能性能讓用戶(hù)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(zhù)電力工業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電力系統的在線(xiàn)運行設備也在更新?lián)Q代，SF6氣體設備已經(jīng)逐步取代了過(guò)去的充油設備。隨著(zhù)我國的市場(chǎng)范圍擴大，產(chǎn)品的出口范圍越來(lái)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(lái)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，zui低溫度通常能到達-60℃。而目前市場(chǎng)上的很多密度表使用的環(huán)境溫度范圍比較窄，zui多能達到的zui低溫度在-40℃左右，如果外部環(huán)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(zhì)在特定條件下單位體積的質(zhì)量。SF6斷路器中的SF6氣體是密封在一個(gè)固定不變的容器內的，在20℃時(shí)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(zhù)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(lái)監視SF6氣體的泄漏，那就會(huì )分不清是由于真正存在泄漏還是由于環(huán)境溫度變化而造成SF6氣體的壓力變化。為了能達到經(jīng)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(jīng)溫度補償以后的壓力來(lái)表示的，即以20℃時(shí)的壓力值來(lái)表示的。當工作環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，雖然SF6氣體的密度并沒(méi)有發(fā)生變化，但SF6氣體的壓力將隨著(zhù)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(fā)生偏轉，此時(shí)通過(guò)控制器內部的溫度補償裝置對SF6氣體壓力的變化進(jìn)行補償，而表殼內本身密封有1個(gè)大氣壓，也會(huì )產(chǎn)生一個(gè)補償作用，使指針不發(fā)生偏轉。只有在系統中SF6氣體發(fā)生泄漏，造成密度下降時(shí)，SF6氣體密度控制器的指針才發(fā)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(chǎn)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(fā)思路：彈性元件的密封一般都會(huì )采用焊接來(lái)密封，而焊接屬于*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(lái)密封。密封圈本身因材質(zhì)的本身物理和化學(xué)性能，極低溫會(huì )出現脆裂現象，很少有能滿(mǎn)足低溫-60℃環(huán)境下的密封。要解決低溫密封的問(wèn)題，我們可以從以下幾個(gè)方面入手：①、密封材質(zhì)方面，更換不同材質(zhì)試驗、開(kāi)發(fā)現有密封材質(zhì)的極限，取長(cháng)補短；②、多種密封混用，使用多道密封。還需注意，在低溫環(huán)境下，要保證表的正常運行，所有零部件材質(zhì)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(dòng)采集系統，所以得到了廣泛的應用，極大地推進(jìn)了自控技術(shù)的發(fā)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(fā)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(xiàn)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(guān)系的其它量值的標定、檢驗或校準等。
數字壓力表是常見(jiàn)的計量器具，廣泛應用于各個(gè)領(lǐng)域。它能直觀(guān)地顯示出各個(gè)工序環(huán)節的壓力變化，洞察產(chǎn)品或介質(zhì)流程中的條件形成，監視生產(chǎn)運行過(guò)程中的安全動(dòng)向，并通過(guò)自動(dòng)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(chǎn)安全發(fā)揮了重要作用，被稱(chēng)作安全的“眼睛”。
依據中國科學(xué)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(chǎn)品需求依托進(jìn)口，在特別的范疇需求更多。即便我國數字壓力表企業(yè)起步較晚，但目前正在努力追逐并取得了可喜的進(jìn)步，跟著(zhù)我國經(jīng)濟的展開(kāi)和社會(huì )的進(jìn)步，以及科學(xué)學(xué)問(wèn)的進(jìn)步提高、本國眾多產(chǎn)業(yè)企業(yè)完成工藝技巧升級的需求進(jìn)步增強，本國市場(chǎng)對數字壓力表產(chǎn)品的需求正逐年增長(cháng)，數顯壓力表的返修率在逐步減少，同時(shí)也觸及到了新的運用范疇，這些新的運用反過(guò)來(lái)又推進(jìn)著(zhù)行業(yè)的技術(shù)改造和進(jìn)步。
數字壓力表與普通壓力表比較
作為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(diǎn)。尤其在腐蝕、振動(dòng)等場(chǎng)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(cháng)期供電方式、無(wú)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(jīng)過(guò)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(chǎn)生機械形變，然后通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)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(mǎn)足市場(chǎng)對電池供電、長(cháng)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(chǎng)前景。數字表是將來(lái)的趨勢，而且經(jīng)久耐用，功能眾多。
壓力儀表行業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)很大的挑戰。我國壓力儀表行業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，取得了一定的成績(jì)，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(chǎn)業(yè)結構不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動(dòng)密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達工業(yè)國家；生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低；企業(yè)總體規模偏小、技術(shù)創(chuàng )新能力薄弱、管理水平落后等。希望我國企業(yè)能腳踏實(shí)地，去除積弊，不斷創(chuàng )新，推動(dòng)行業(yè)和社會(huì )的高速發(fā)展。