我國微小流量計的發展現狀和前景探討

薛　曄　李　晶

(西安工程大學機電工程學院，陜西 西安　710048)

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我國微小流量計的發展現狀和前景探討

薛曄李晶

(西安工程大學機電工程學院，陜西 西安710048)

目前，國內對微小流量的定義模糊且高端微小流量計大量依賴進口，微小流量儀表的國產化顯得至關重要。結合我國微小流量計的發展，從經濟水平、技術核心角度對微小流量計的現狀進行了分析，闡述了我國流量儀表轉型升級的必要性和舉措；探討了在經濟發展新形勢下，我國微小流量計的發展趨勢，以及流量儀表發展轉型方式。

微小流量計國產化轉型創新發展概況現狀分析發展趨勢轉型

Transformation

0　引言

隨著微小流量在航空、航天、化工和生物工程等眾多領域的迅猛發展及廣泛應用[1]，現有的微小流量計是否依然滿足市場的需求已經引起越來越多的探討。研發高水平的國產化微小流量計迫在眉睫。

NSvedin利用一種流體升力的作用來測量微小流量，雖測量精度和敏感性很高，但很多工業場合無法使用，只適用于特定條件下的微小流量測量[2]。Czars利用激光多普勒測速(laserDopplervelocimetry,LDV)法直接測量并獲得微流量，但此方法對測試環境要求非常苛刻且須耗費較多時間。浙江大學通過測量氣體流量間接測量液體微小流量，但對于超低壓條件下超微小流量也無能為力[3]。邵東亮等人針對現有測試方法(如天平稱重法、人工計量等)中所存在的一些問題，提出了基于毛細管滲流理論的改進辦法[4]。

然而，與國外相比，目前我國的高檔儀器主要依賴進口，費用昂貴且對測試環境等方面的要求苛刻；絕大多數產品是基于對原有產品的改造，可靠性和穩定性等關鍵性指標尚未全部達到國際要求，處于中低檔技術水平。本文主要從經濟水平和核心技術兩方面，對國內微小流量計的現狀進行分析，研究了我國未來微小流量計的發展趨勢。

1　微小流量計現狀概況

目前，我國微小流量計種類繁多，主要應用于流程工業、實驗室和醫療事業三大領域。面對復雜的市場環境，微小流量測量一直是流量計量的一個難點問題，其主要表現在以下幾個方面。

①對微小流量的定義十分模糊，尚不明確。雖然微小流量測量從上世紀80年代就已經發展起來，但目前對微小流量計量范圍的要求僅按企業和業界的使用習慣界定，并沒有制定出一個嚴格、準確的劃分標準。

②影響流量的因素和儀表的種類繁多。流量是一個推導量，其影響因素較多[5]，如流體的物性、流動特性、工藝要求、檢測環境、安裝維護、經濟性等，然而一種儀表并不能滿足上述一切要求，因此，流量計的種類較多。目前，微小流量計測量原理達十多種，類型近200種[6-8]，但尚無一種儀表可以獨占鰲頭，取代其他儀表。

③國內流量計市場尚不成熟。目前國內企業對于微小流量計的設計研發還較少，主要以進口為主。并且，對于我國的微小流量計,產品的性能指標相對較低，可靠性和穩定性等方面與國外相比相對落后。

在我國，流量是節能減排的重要依據。目前，國內外對微小流量的研究重點大多在于對其測量裝置的改造上，希望儀表的使用界線能延伸到更小的流量范圍。眾多企業希望用戶能接受從傳統機械式儀表到電子技術流量計的革新，很多學者也對微小流量計展開積極研究。

2　微小流量計的現狀分析

據統計[9]，我國近五年來關于測量、檢驗液體流量或液位的儀器及裝置出口數量是進口數量的3倍多，由此可見我國生產能力強勁。儀器、裝置進出口情況統計如表1所示。

表1　儀器、裝置進出口情況統計表Tab.1　The import and export statisticsof instruments and apparatuses

由表1可知，我國算得上儀器儀表生產大國，然而出口金額卻不及進口金額的一半，面臨著虧損嚴重的困境。這其中有多方面的原因，本文主要從以下幾個方面進行分析。

2.1經濟水平的促進和制約

通過研究世界流量測量儀表的主要分布點不難發現，其基本上都受到經濟水平的促進與制約。微小流量測量儀表的興起可追溯至上世紀80年代，主要生產商有艾默生(Emerson)、恩德斯豪斯(E+H)、阿西布朗勃法瑞(ABB)、西門子(Siemens)、橫河(Yokogawa)、通用電氣(GeneralElectric)、霍尼韋爾(Honeywell)、英維思(Invensys)和山武(Yamatake)等。這些生產商大多來自歐洲的發達國家，集中度相對較高。與此同時，這些世界知名的公司具有很大的市場占有量，且產品價格居高不下。隨著近幾十年來我國流量儀表產業的建設與發展，我國已成為亞洲除日本外的第二大儀器儀表生產國[10]。

分析現代流量測量儀表的分布特點，先進的儀器設備大多集中分布在歐洲國家，亞洲成為中低檔技術水平產品的主要生產地。雖然各個國家、地區的發展條件有差異，國情不同，但都是在特定的歷史時期、經濟發展的促進和影響下發展壯大的。由此可見，經濟水平對流量測量技術的發展起著推動與促進作用。

2.2核心技術的促進和制約

為什么流量測量起源于發達國家？首先，這是資本主義經濟發展的必然要求。資本主義經濟發展為其奠定了雄厚的工業基礎，使得這些國家在流量測量上具有競爭力[11]。其次，資本主義發展催生了世界一流研發技術的誕生。例如：世界前三名流量儀表生產商艾默生、E+H和ABB，以高端的技術水平占據整個市場將近50%的市場份額。

而我國，流量儀表的出口量雖然很大，但是與國外同行相比，還存在著很大的差距，還有漫長的道路要走。目前，我國的流量儀表自主研發技術基礎相對于資本主義發達國家還是比較薄弱，仍需不斷積累。我國流量儀表的核心技術不足，許多高端流量儀表需要進口的主要原因就是我國流量測量技術不成熟。

流量測量領域的發展離不開科學技術的發展與進步，理論研究、自主研發和自主生產研究等都必不可少。這幾者相輔相成，共同促進流量測量領域的巨大發展。我國雖然在此領域取得了一定的技術突破，但是對于核心技術還需加大自主研發力度，否則，流量測量領域的發展會受到制約。

3　微小流量儀表的出路

作為流量儀表生產大國，我國儀表還存在產品種類不全、產品性能指標低、高技術產品少等難題，需要迎頭趕上國際先進水平。為了面對競爭激烈的市場環境，微小流量計的研制和轉型勢在必行。而未來國內的微小流量計要在行業內脫穎而出，必然要滿足以下幾個方面的要求。

①加大高端產品的科技研發。隨著微電子、計算機、通信技術的飛速發展，個性化、定制化要求將日益提高，而設計原理合理、傳感器結構簡單[12]、測試狀態簡潔直觀的儀表必然是未來微小流量計的發展趨勢。因此，我們的研發目標是高端產品、新材料和新技術，進而實現產品的轉型升級。

②傳統機械式儀表向新型儀表的轉型[13-15]。近年來，節流式、容積式、浮子等傳統流量計由于自身所存在的缺陷(如結構復雜、裝置笨重等)和用戶要求的提高，已不能滿足市場的需求。與傳統流量計相比，新型流量計以結構簡單、功能齊全等優點，發展十分迅速，大有取代傳統流量計的市場主導地位之勢。

③國產化刻不容緩。我們應該借助大數據時代的“互聯網+”等新技術拓展，多維發展，實現資源整合，把握市場變革，積極面對挑戰，把握機遇，把推動科技創新和打造國產化高端產品作為流量儀表市場的根本之策；從市場中尋找機遇，尋找出路，使我國的微小流量儀表迎頭趕上國際的先進水平，研制出具有本國特色的產品。

4　結束語

當前，我國微小流量儀表正處于從傳統機械式向新型式轉型的重要時期。在創新驅動發展戰略的背景下，要實現微小流量計的國產化，必須找準發展方向。尋找走出困境之良策，既要堅持眼下穩定生產、維持自身運營，又要謀求長遠添動力；既要積極總結過去，又要凝聚創新驅動戰略；既要采取措施、做好自身發展戰略，又要學習國內外同行先進的技術，以應對挑戰[16-18]，從而為未來中國微小流量儀表的國產化和國際化奠定堅實的基礎。在當前困難和機遇并存的局面下，我國微小流量儀表產業的發展空間仍然無限、市場仍然廣闊。

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[10]中國工業電器網.我國成為亞洲第二大儀器儀表生產國[EB/OL].[2016-02-02].http://www.cnelc.com.cn/.pdf.

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ExplorationontheCurrentDevelopingStatusandProspectsofMicroFlowmetersinChina

Nowadays,thedefinitionofthemicroflowisambiguous,andthehigh-endmicroflowmetersaremostlyimported,thusthelocalizationofmicroflowmetersbecomesvital.Combiningwiththedevelopmentofmicroflowmetersinourcountry,thecurrentsituationofmicroflowmeterisanalyzedbasedontheperspectiveofeconomiclevelandtechnicalkeypoints.Thenecessityandmeasuresoftransformationandupgradingofflowinstrumentsinourcountryaresummarized.Thedevelopingorientationofmicroflowmetersundernewsituationofeconomicdevelopmentinourcountryandthepatternsofdevelopmentandtransformationofflowinstrumentsinourcountryareexplored.

MicroflowmeterLocalizationTransformationInnovationGeneralsituationSituationanalysisDevelopmenttendency

薛曄(1990—)，女，現為西安工程大學機械工程專業在讀碩士研究生；主要從事現代測試技術方向的研究。

TH814;TP2

A< class="emphasis_italic">DOI

:10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201610010

修改稿收到日期2016-04-22。