第一節(jié) 產(chǎn)品定義及發(fā)展歷程
1、定義
電量變送器是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)中交流電壓、交流電流、有功功率、無(wú)功功率、頻率、功率因數(shù)等電氣參量經(jīng)隔離變送成線性直流模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)的一種測(cè)量裝置。它廣泛應(yīng)用與發(fā)電廠、變電站的電氣測(cè)量,巡回檢測(cè),計(jì)算機(jī)檢測(cè)和電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集中。
2、分類
電量變送器分模擬式電量變送器和交流采樣電量變送器。前者是將各種電氣量(電流、電壓、功率、頻率等)變換成線性比例的直流電流或直流電壓,采用直流采樣的方法,而后者則是對(duì)交流直接采樣。
模擬式電量變送器,一個(gè)變送器只能變換一個(gè)或兩個(gè)電氣量,所以功能非常單一。這種變送器使用的電子器件多,電路復(fù)雜,且電子元件的性能不穩(wěn)定,失效率高,因此測(cè)量誤差較大,加上變送器的價(jià)格昂貴,使工程投資大。又由于變送器輸出的是交流電量的有效值,在需要交流電量瞬時(shí)值的場(chǎng)合,這種方法更是無(wú)能為力了。
3、發(fā)展歷程
20世紀(jì)80年代,改革開放的春風(fēng)給變送器 行業(yè) 帶來(lái)了生機(jī)與活力;90年代,在黨和國(guó)家關(guān)于“大力加強(qiáng)變送器的開發(fā)和在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中普遍應(yīng)用”的決策指引下,變送器 行業(yè) 進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期。至今,我國(guó)變送器 行業(yè) 已經(jīng)歷了50個(gè)春秋。
“八五”以來(lái),在國(guó)家的支持下,我國(guó)的變送器技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。在學(xué)術(shù)交流方面,1989年10月由敏感元器件與變送器分會(huì)發(fā)起主辦的“STC”89 首屆全國(guó)敏感元件與變送器學(xué)術(shù)會(huì)議”已延續(xù)至今。目前,其論值組織機(jī)構(gòu)為:“全國(guó)敏感元件與變送器學(xué)術(shù)團(tuán)體聯(lián)合組織委員會(huì)”。在原電子工業(yè)部的努力及敏感元器件與變送器分會(huì)的積極組織下,實(shí)施的“雙加工程”即:加快力度加快發(fā)展,的方針指導(dǎo)下,建立了我國(guó)敏感元器件與變送器三大生產(chǎn)基地。分別是安徽基地、山西基地和黑龍江基地。
“九五”其間,通過科技攻關(guān),變送器技術(shù)領(lǐng)域水平得到較大的提高。主要以工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、科學(xué)測(cè)試儀器為服務(wù)領(lǐng)域,以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向,以提高敏感元件及變送器的技術(shù)水平、可靠性水平和產(chǎn)業(yè)孵化為目標(biāo),安排工程化 研究 、新產(chǎn)品、共性關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)三個(gè)層次內(nèi)容。變送器技術(shù) 研究 國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目取得了51個(gè)品種86個(gè)規(guī)格的新產(chǎn)品。初步建立了敏感元件與變送器產(chǎn)業(yè)。
“十五”其間,傳感技術(shù)攻關(guān)的目標(biāo)是:提高傳統(tǒng)傳感技術(shù)等級(jí)、可靠性和可應(yīng)用性水平,增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力;積極創(chuàng)新系統(tǒng),開發(fā)新產(chǎn)品,縮小差距,支持和促進(jìn)我國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展,振興制造業(yè)。變送器技術(shù)國(guó)家指定的科技攻關(guān)范圍較小,僅選擇了少數(shù)項(xiàng)目,集中在幾個(gè)單位內(nèi)進(jìn)行,MEMS等5項(xiàng)新型變送器已列入 研究 開發(fā)的重點(diǎn);國(guó)家計(jì)委決定從2002年開始組織實(shí)施的新型電子元器件產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)中有5項(xiàng)新型敏感元件與變送器已經(jīng)啟動(dòng);一些省、市新建立的“變送器產(chǎn)業(yè)基地”、“MEMS科技股份有限公司”,呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。
“十一五”——2006年十屆全國(guó)人大四次會(huì)議表決通過了關(guān)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年計(jì)劃綱要。自此拉開了“十一五”的大幕。“十一五” 規(guī)劃 綱要中著重強(qiáng)調(diào)了推進(jìn)工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí),其中提升電子信息制造業(yè),培育生物產(chǎn)業(yè),推進(jìn)航空航天產(chǎn)業(yè),發(fā)展新材料產(chǎn)業(yè)等計(jì)劃的提出,以及對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)和新能源開發(fā)等項(xiàng)目的實(shí)施無(wú)疑為中國(guó)變送器的技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)空間的開拓提供了有力的支持。
前階段工信部下發(fā)了《信息產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展“十一五” 規(guī)劃 和2020年中長(zhǎng)期 規(guī)劃 綱要》中明確的指出新型元器件技術(shù)開發(fā)將重點(diǎn)圍繞敏感元件和變送器等。并且對(duì)于變送器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了 規(guī)劃 和政策支持。
第二節(jié) 產(chǎn)品特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域 分析
1、特點(diǎn)
1)不易受寄生熱電偶和沿電線電阻壓降和溫漂的影響,傳輸線可用非常便宜的更細(xì)的雙絞線導(dǎo)線;
2)在電流源輸出電阻足夠大時(shí),經(jīng)磁場(chǎng)耦合感應(yīng)到導(dǎo)線環(huán)路內(nèi)的電壓,不會(huì)產(chǎn)生顯著影響,因?yàn)楦蓴_源引起的電流極小,一般利用雙絞線就能抵抗降低干擾;
3)電容性干擾會(huì)導(dǎo)致接收器電阻有關(guān)誤差,對(duì)于4~20mA兩線制環(huán)路,接收器電阻通常為250Ω(取樣1~5V)這個(gè)電阻小到不足以產(chǎn)生顯著誤差,因此,可以允許的電線長(zhǎng)度比電壓遙測(cè)系統(tǒng)更長(zhǎng)更遠(yuǎn);
4)各個(gè)單臺(tái)示讀裝置或記錄裝置可以在電線長(zhǎng)度不等的不同通道間進(jìn)行換接,不因電線長(zhǎng)度的不等造成精度的差異;
5)將4mA用于零電平,使判斷開路或電量變送器損壞(0mA狀態(tài))十分方便;
6)在兩線輸出口容易增設(shè)防浪涌和防雷器件,有利于安全防雷防爆。
2、應(yīng)用領(lǐng)域
因電量變送器的產(chǎn)品較多,不同產(chǎn)品其應(yīng)用領(lǐng)域較為不同,具體來(lái)說(shuō):
1)超薄電壓、電流變送器:測(cè)量電流、電壓信號(hào)隔離變送輸出模擬信號(hào)。
2)電流、電壓變送器:測(cè)量電流、電壓信號(hào)隔離變送輸出模擬信號(hào)。
3)三相電流、電壓變送器:測(cè)量三相電流、電壓信號(hào),隔離變送輸出三路模擬信號(hào)。
4)三相功率變送器:能測(cè)量三相有功功率,無(wú)功功率,隔離變送輸出模擬信號(hào)。
5)頻率變送器:可測(cè)量工頻頻率,并隔離變送輸出標(biāo)準(zhǔn)的電流或電壓信號(hào)。
6)功率因數(shù)變送器:用于測(cè)量單、三相系統(tǒng)的功率因數(shù),經(jīng)隔離變換成直流信號(hào)輸出。
7)電度變送器:將電力系統(tǒng)中的電度量轉(zhuǎn)換成高線性比例輸出的脈沖量。該變送器帶 RS485通訊接口,采用 Modbus協(xié)議,可輸出三相電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、頻率、功率因數(shù)、有功電度、無(wú)功電度等數(shù)字量。
總的來(lái)說(shuō),電量變送器可用于各行各業(yè),加之這些年來(lái),家用電器、汽車、信息產(chǎn)業(yè)三方面的飛速發(fā)展,對(duì)變送器的需求大增,所以變送器制造業(yè)發(fā)展很快,形成獨(dú)立的產(chǎn)業(yè),這就拉動(dòng)了工業(yè)設(shè)備,特別是半導(dǎo)體設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展,所以中國(guó)有必要特別關(guān)注變送器產(chǎn)業(yè)。
第三節(jié) 產(chǎn)業(yè)鏈概述
一、在產(chǎn)業(yè)鏈中的位置
二、相關(guān) 行業(yè) 簡(jiǎn)述
1、溫度變送器
以HAKK-WB系列溫度變送器為例,它是24V供電、二線制的一體化變送器。產(chǎn)品采用進(jìn)口集成電路,將熱電阻或熱電偶的信號(hào)放大,并轉(zhuǎn)換成4-20mA或0-10mA的輸出電流,或0~5V的輸出電壓。其中鎧裝變送器可以直接測(cè)量氣體或液體的溫度特別適用于低溫范圍測(cè)量,克服了冷凝水對(duì)測(cè)溫所帶來(lái)的影響特點(diǎn)。
HAKK-WB系列溫度變送器有如下特點(diǎn):可直接安裝在電量變送器接線盒內(nèi)、信號(hào)準(zhǔn)確、可遠(yuǎn)傳(最大1000M)、精度高、抗干擾、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、免維護(hù)。該系列產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制各領(lǐng)域。
2、溫控儀
溫控儀是調(diào)控一體化智能溫度控制儀表,它采用了全數(shù)字化集成設(shè)計(jì),具有溫度曲線可編程或定點(diǎn)恒溫控制、多重PID調(diào)節(jié)、輸出功率限幅曲線編程、手動(dòng)/自動(dòng)切換、軟啟動(dòng)、報(bào)警開關(guān)量輸出、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢、與計(jì)算機(jī)通訊等功能,將數(shù)顯溫度儀表和ZK晶閘管電壓調(diào)整器合二為一,集溫度測(cè)量、調(diào)節(jié)、驅(qū)動(dòng)于一體,儀表直接輸出晶閘管觸發(fā)信號(hào),可驅(qū)動(dòng)各類晶閘管負(fù)載。
溫度控制器采用智能PID控制,當(dāng)通過熱電偶(熱電阻)采集的被測(cè)溫度偏離所希望的給定值時(shí),YWK-CT溫度控制器可根據(jù)測(cè)量信號(hào)與給定值的偏差進(jìn)行比例(P)、積分(I)、微分(D)運(yùn)算,從而控制繼電器通斷比率,促使測(cè)量值恢復(fù)到給定值,達(dá)到自動(dòng)控制的效果;控制器還具有上、下限溫度告警和繼電器輸出功能,性價(jià)比高,可廣泛用于電力、化工、注塑、包裝、食品等企業(yè)。
3、壓力變送器
一般意義上往往指壓力變送器主要由測(cè)壓元件電量變送器、測(cè)量電路和過程連接件等組成。它能將接收的氣體、液體等壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)(4~20mADC),以供給指示報(bào)警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進(jìn)行測(cè)量、指示和過程調(diào)節(jié)。
壓力變送器根據(jù)測(cè)壓范圍可分成一般壓力變送器(0.001MPa~20MPa)和微差壓變送器(0~1.5kPa),負(fù)壓變送器三種。壓力變送器,壓力電量變送器的主要作用是把壓力信號(hào)傳到電子設(shè)備,進(jìn)而在計(jì)算機(jī)顯示壓力。
壓力變送器用于測(cè)量液體、氣體或蒸汽的液位、密度和壓力,然后將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變成4~20mA DC信號(hào)輸出。壓力變送器分電容式壓力變送器和擴(kuò)散硅壓力變送器,陶瓷壓力變送器,,應(yīng)變式壓力變送器等。
4、信號(hào)隔離器
以SK--GL系列智能隔離器為例,它是將輸入單路或雙路電流或電壓信號(hào),變送輸出隔離的單路或雙路線性的電流或電壓信號(hào),并提高輸入、輸出、電源之間的電氣隔離性能。
SK--GL系列智能隔離器采用了先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù),在對(duì)高、低頻干擾信號(hào)的抑制方面均有著優(yōu)異表現(xiàn),即使在大功率變頻控制系統(tǒng)中依然能夠可靠應(yīng)用,內(nèi)部采用數(shù)字化調(diào)校、無(wú)零點(diǎn)及滿度電位器、自動(dòng)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)零點(diǎn)、溫度漂移自動(dòng)補(bǔ)償?shù)戎T多先進(jìn)技術(shù),并符合IEC61000-4-4:1995中所規(guī)定的第四類(惡劣工業(yè)現(xiàn)場(chǎng))環(huán)境對(duì)產(chǎn)品的抗電磁干擾要求,這一系列技術(shù)的應(yīng)用使產(chǎn)品的穩(wěn)定性及可靠性得到科學(xué)的保證。以上各項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)先國(guó)際先進(jìn)水平。
SK--GL系列智能隔離器可以與單元組合儀表及DCS、PLC等系統(tǒng)配套使用,在油田、石化、制造、電力、冶金等 行業(yè) 的重大工程中有著廣泛應(yīng)用。
第四節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
MEMS技術(shù)的發(fā)展,是把電量變送器的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了新的高度。電量變送器的檢測(cè)儀表,在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上,內(nèi)置微處理器,或把微電量變送器和微處理器及相關(guān)集成電路(運(yùn)算放大器、A/D或D/A、存貯器、網(wǎng)絡(luò)通訊接口電路)等封裝在一起完成了數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化。
除MEMS外,新型電量變送器的發(fā)展還有賴于新型敏感材料、敏感元件和納米技術(shù),如新一代光纖電量變送器、超導(dǎo)電量變送器、焦平面陳列紅外探測(cè)器、生物電量變送器、納米電量變送器、新型量子電量變送器、微型陀螺、網(wǎng)絡(luò)化電量變送器、智能電量變送器、模糊電量變送器、多功能電量變送器等。包括微電子機(jī)械加工技術(shù),包括體微機(jī)械加工技術(shù)、表面微機(jī)械加工技術(shù)、LIGA技術(shù)(X光深層光刻、微電鑄和微復(fù)制技術(shù))、激光微加工技術(shù)和微型封裝技術(shù)等。
第五節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝特點(diǎn)或流程
變送器工藝原理
第六節(jié) 國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 分析
近年來(lái),電量變送器正處于傳統(tǒng)型向新型電量變送器轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段。新型電量變送器的特點(diǎn)是微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化,它不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造,而且可導(dǎo)致建立新型工業(yè),是21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。微型化是建立在微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)基礎(chǔ)上的,目前已成功應(yīng)用在硅器件上形成硅壓力電量變送器(如上述EJX變送器)。
總的來(lái)說(shuō),電量變送器的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該是朝著新材料、新技術(shù)及與藝術(shù)結(jié)合的趨勢(shì)發(fā)展的。這就給現(xiàn)代電量變送器的設(shè)計(jì)帶來(lái)空前的影響,綜合起來(lái)看主要有以下幾個(gè)方面的影響:
1、視覺形式方面
人類主要通過視覺、觸覺和聽覺器官來(lái)感知世界,而前兩者更為重要,其中有75%以上的信息主要是通過視覺獲得。材料正是通過重要視覺元素——色彩來(lái)影響電量變送器的視覺形式。
2、設(shè)計(jì)風(fēng)格方面
從某種意義上說(shuō),工業(yè)設(shè)計(jì)史與現(xiàn)代材料的發(fā)明史是同步的;設(shè)計(jì)風(fēng)格的演變與不同特性的材料更加休戚相關(guān),不同程度地受到材料和技術(shù)的影響。換言之,材料和技術(shù)是影響現(xiàn)代電量變送器設(shè)計(jì)風(fēng)格的最主要的因素,其中技術(shù)是主導(dǎo)因素,他對(duì)現(xiàn)代電量變送器設(shè)計(jì)風(fēng)格有著根本性的影響。技術(shù)主要是從造型、結(jié)構(gòu)、等方面對(duì)現(xiàn)代電量變送器設(shè)計(jì)風(fēng)格進(jìn)行影響。
3、科技含量方面
近年來(lái),電量變送器隨著其科技含量?jī)?nèi)容的不斷豐富而其自身價(jià)格也得到了不小的提升,而今后的電量變送器市場(chǎng)占有率的對(duì)決主要是在科學(xué)技術(shù)上進(jìn)行的,其技術(shù)含量高的產(chǎn)品其價(jià)格也較高,各生產(chǎn)廠家誰(shuí)先握有先進(jìn)的技術(shù)誰(shuí)就在未來(lái)電量變送器市場(chǎng)上占有先機(jī)。
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