第一篇：國內外水處理技術的現狀 發展趨勢

國內外相關技術的現狀

發展趨勢

世界上許多地區正面臨著最嚴重的缺水。據世界銀行的統計，全球80%的國家和地區都缺少民用和工業用淡水。隨著資源成本不斷上升和環保意識逐漸增強，許多企業開始運用綠色技術，降低碳排放，盡量減少廢物產生。其中水處理技術就是其中非常重要的一項綠色技術。

根據聯合國統計，到2025年，三分之二的世界人口可能會面臨水資源短缺，因此水處理技術將會越來越得到重視，這包括了高效率的水資源管理和污水處理。例如：在北美尤其在加拿大，水管理及污水處理設施的面臨的問題十分急切。63%的目前運行的設施都在超期運行，他們的平均運行時間已經達到18.3年。其中52%污水處理設施在超期運行。在美國的干旱地區，對海水淡化技術的需求越來越高。海水淡化技術主要局限在于效率，而隨著淡水的短缺，這些局限逐漸被淡化和忽視。水處理技術的發展擁有巨大的前景，許多國家都在實施水處理的政策和項目。根據全球知名增長咨詢公司的預測，至2010年，全球水資源管理和污水處理技術市場規模預計將達到3，500億美元。

目前先進的水管理和污水處理技術及其發展趨勢包括了循環用水、反滲透海水淡化和臭氧化等。例如，反滲透海水淡化技術正在迅速占領的大型設施市場，而這一領域過去主要以熱工過程設備為主。處理效率的提升和滲透膜價格的回落，促使反滲透海水淡化市場在過去5年中迅速發展，現在應用反滲透海水淡化技術的已不再是小規模的工廠，大型反滲透海水淡化廠已是司空見慣。

在污水處理方面，澳大利亞的研究人員在生物發電領域提出了一種新的旋轉生物電化學接觸器，這項技術能夠將已經運用于污水處理行業30年的旋轉生物污水處理技術的效率提高15%；此外，一種能夠處理高污染廢水的技術也已經問世，這種技術能夠處理污染物濃度超過300，000ppm的污水，而處理成本僅有原先通過儲存和化學處理方法的十分之一。這種技術目前被認為是最簡單、最易于使用及經濟的處理技術.中國目前同樣也面臨巨大的淡水短缺和水污染的問題。作為一個人均擁有水資源量最小的國家，必須采取措施以避免未來嚴重危機的發生。中國北方缺水問題極度嚴重，因此國家啟動了浩大的“南水北調”工程，整個工程耗資達到幾十億美元，預計2050年建成。污水問題同樣困擾著中國，估計有3億人口的飲用水是被污染的。2004年至2008年，污水排放量年增長率達到18%，從482億噸增長至572億噸。預計在2010年，中國的污水排放將達到640億噸。中國持續的工業化、城市化進程和經濟的快速增長，是導致污水排放量連年上升的主要原因；而與此相對的是，中國的污水處理廠卻基本上未能實現滿負荷的運行。以2008年為例，中國污水處理廠的處理污水量僅僅達到的設計負荷的64%，主要的原因在于運營費用過高。在這種情況下，中國的污水處理行業將需要更多的投資和更先進的技術。在第11個5年計劃之間（2006年至2010年），政府預計在水處理方面投入超過3000億元人民幣。截至2009年，中國一共有1572座污水處理廠，同時2063家在建。

隨著社會經濟和城市化進程的發展，水資源緊缺和水環境污染已成為本世紀全球性問題并且日趨嚴重。甚至有人認為：水的問題有可能超過能源問題而成為 21 世紀世界上最為重要的問題。因此，必須對水的問題予以高度重視。而正確掌握和合理利用現有水處理技術并研究新的水處理技術是解決水環境污染和合理利用水資源的重要途徑，作為水處理工作者，更有責任直面問題，積極探索和正確把握未來水處理技術的發展動向。鑒于此，通過對我國水處理技術發展現狀的回顧和當前水處理常用模式及所面臨問題的分析，對我國水處理技術的發展趨勢進行了展望。

一、水處理技術的發展現狀及其存在模式水處理技術的發展現狀

我國有文字記載的給水處理從明礬凈水開始，而比較完整的現代自來水廠是創建于1882 年的上海楊浦水廠。此后凈水技術經歷了簡單沉淀，慢濾處理，依靠外國專家“照搬照抄”新建大型水廠，采用平流池、雙層過濾技術以及絮凝、消毒等。20 世紀 60 年代以后，城市供水全面普及，給水處理從蘇聯模式中走了出來，在學術理論、規范制定、人才培養、設備供應等方面逐漸形成了自己的體系。如在水處理中開始注重投藥后的混合，采用靜態管道混合器等“細節”，推廣應用了絮凝等技術，在減少水頭損失、提高絮凝效果、降低藥量消耗等方面進行了許多研究；引進淺層沉降理論，對平流池的設計進行了改進，對濾池配水有了相應的研究，對混凝劑有了應用。世紀 80 年代以后，隨著改革開放的深入，給水處理引進吸收了外國先進技術和設備，提高了絮凝加藥的自動化水平，開始了提高水質和微污染水源處理技術的發展，消毒劑廣泛使用并呈多樣化趨勢，供水管網水質實現了自動檢測，常規水處理技術得到加強。目前，對于經濟發展帶來的水源污染的生物預處理技術及臭氧活性炭等水的深度處理技術在向實用化發展中，小型膜處理設備也已應用于高品質飲用水處理系統之中。

與此同時，在工業給水處理上也進行了許多研究和應用，如用混凝沉淀和過濾方式進行工業用水的預處理，用離子交換、軟化、除鐵等進行鍋爐用水的處理，但是在工業循環水處理上由于缺乏自主技術，早期沿用了外國自來水處理中水質穩定的概念，片面地以控制 CaCO3 結垢為主，忽略了結垢的其他鹽類和化合物，對工業水溫度變化的特點和水的腐蝕以及水中菌、藻等引起的微生物黏泥的影響未予以考慮，走了彎路。目前工業循環水處理上則主要以投加緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑等化學藥劑為手段來控制水的腐蝕、結垢和微生物黏泥。需要說明的是在工業水處理中的緩蝕劑 20 世紀 60 年代以采用鉻酸鹽和亞硝酸鹽為主，由于毒性大，至 20 世紀七八十年代受到環境保護的限制逐漸為磷酸鹽所取代。然而，近年來由于磷的隨水排放又引起了水域富營養化而產生“赤潮”公害，各國已紛紛提出禁磷或限磷要求，因而有機系列的鉬系、鎢系、硅系等無公害水處理緩蝕劑相繼得到開發并逐漸推廣應用。

阻垢劑方面，曾用木質素、淀粉類及腐植酸類，目前應用最廣的為有機磷酸鹽和高分子聚羧酸類。殺菌劑方面早期如氯、次氯酸鈉、次氯酸鈣等最為普遍，后來又發展了二氧化氯等。然而氯消毒后產生的副產物三鹵代甲烷(THM3)現已確認為致癌物質，因而目前使用的殺菌滅藻劑已擴大到臭氧、過氧化氫等非含氯的氧化型殺菌劑以及以季銨鹽如十二烷基二甲基芐基溴化銨為代表的非氧化型殺菌劑。

在廢(污)水處理上，目前主要采用中和、沉淀、曝氣、生物處理、混合稀釋和過濾等手段，處理的目的是基本滿足排放水質的要求，并且，總體處理率不是很高。

養殖水處理方面，自 20 世紀 60 年代以來，一些國家如日本、美國、德國、加拿大、丹麥等，已經先后不同程度地開展了循環水養殖水處理技術的研究。目前，國外已將臭氧、紫外線與生物濾器等水處理技術和設施廣泛應用于水產養殖，而且向機械化、現代化方向發展。我國在這方面起步較晚，但近些年來發展比較迅速，在廣大科技工作者的一致努力下，已經取得了一系列的成就，發展了各種各樣的循環養殖水處理設施。目前水處理應用的幾種主要模式

1）污水處理

目前應用最為廣泛的污水處理模式，該模式以曝氣池（氧化溝）、二沉池為主要功能單元，其中根據曝氣池（氧化溝）內構筑物建造形式的不同又可以區分多種

水處理工藝。該模式主要應用于城市生活污水和工業廢水的處理，處理目標以達到污水排放要求為標準，如將氨氮、化學耗氧量分別降至 5 25mg/L 和 50 100mg/L 以下。

2）飲用水處理

2001 年 6 月 7 日，我國頒布了新的《生活飲用水衛生規范》，其中要求生活水的 CODMn小于 3mg/L；2000 年 1 月 1 日實施的《地表水環境質量標準》要求水源處理出水中氨氮質量濃度在 0.5mg/L 以下。這些相關標準的執行，對于水處理來說其出水水質標準有很大的提高，并且國家還在考慮制定水質的行業標準。對經濟技術發達地區和城市在保障公共健康的基礎上將提出更高的水質標準，除嚴格控制有毒有害的項目外，還將增加微生物項目，同時，還考慮適當提高水質的感觀性項目和要求，以適應生活水平提高的需求。應該指出，當前常規水處理達不到對 COD 和氨氮去除的要求，投加高劑量的氯氣消毒又會導致三鹵

甲烷和鹵乙酸等有致突變作用的消毒副產品，對水的飲用安全構成威脅。氨氮的去除有賴于生物預處理，色、嗅、味等的改善需要利用活性炭或臭氧活性炭的吸附和生物降解等工藝。所以考慮增加預處理或深度處理環節是當前提高供水水質的必需工作。

從國內外目前的研究看，將各種預氧化處理(臭氧、高錳酸鉀、二氧化氯、過氧化氫)、生物處理和活性炭吸附與常規處理聯合起來，優化組合新的凈水工藝，是當前受污染水源水水質凈化的基本技術對策。

3）純凈水處理

4）鍋爐水處理

二、水處理技術的發展趨勢

縱觀上述水處理技術的發展現狀和我國當前水處理所面臨的問題，研究國外水處理技術的發展歷程，結合新世紀合理開發利用水資源的要求，可對我國水處理技術粗略勾勒出如下的發展趨勢。常規水處理

以去除懸浮固體，膠體及細菌為目的的常規工藝對色度、氨氮、耗氧量不能有較好的去除效果現行的“混凝 沉淀 過濾 消毒”的常規處理組合仍將在新世紀的初期得到延續，但不是簡單重復，而應是“強化”或“優化”了的工藝組合，并針對不同的水源條件和水質要求，輔以預處理和深度處理。

當原水中氨氮、亞硝酸鹽含量高，有機物多，較易生物降解時，采用生物預處理將是適宜的，因出水水質可得到全面提向，運轉費低廉。當原水中有機物量多且較難降解時，為保證凈水廠出水水質全面達到規定的有機物(包括消毒副產物)指標與使出水降低致突活性(Ames 試驗呈陰性)，采用活性炭過濾將是必要的，是今后發展的方向。生物預處理

生物預處理技術可以有效去除原水中的氨氮及可部分降解有機物。針對當前水體污染狀況及趨勢，生物預處理工藝作為去除氨氮的有力武器在很長一段時間內將不會改變，但目前還需要進行實際應用方面的廣泛研究，特別是對含藻水處理中應對暴發期的工藝措施進行更為廣泛深入的研究。

藻類密度一般較小，因而其絮體不易沉淀，采用氣浮則可以取得較好的除藻效果。氣浮法的主要問題是藻渣難以處理，氣浮池附近臭味重，操作環境差。深度處理技術

目前我國尚在應用研究階段的臭氧氧化、臭氧活性炭吸附等水的深度處理技術在歐美等發達國家已廣泛應用，該技術已引入到我國水處理技術上來，但吸收、轉化和應用工作應有一段時間。水處理藥劑的發展

消毒殺菌方面，THM3 的問題雖已經引起世界的關注，但目前為止我國限于技術和經濟條件，液氯消毒仍為大多數水廠所采用。隨著國外研究開發出新的高效、低毒或無毒替代品，我國將會逐漸限制、淘汰液氯殺菌的方式。工業水處理中的藥劑將從有毒有公害的藥劑向低毒、無毒、無公害藥劑方面發展，由不易生物降解藥劑向易生物降解方面發展，由單一的水處理藥劑向復合的多功能藥劑方面發展。膜處理技術

膜技術是利用離子交換膜或有機高分子合成膜組成的技術，近年來發展迅速，對于水 質處理，可能是 21 世紀的革新技術。

膜處理技術被譽為 21 世紀水處理技術的關鍵技術，是替代傳統工藝的最佳選擇。膜分離技術的主要作用原理是以壓力梯度為驅動力，利用特定膜的透過性能分離水中離子、分子和雜質而進行的濾膜機械篩分作用，是膜技術從化工領域向水處理領域、發展的結果。近10 年來我國主要用于桶裝、瓶裝高品質飲用水的處理，歐美則已建成了日處理水量幾萬到幾十萬立方米規模的水廠。目前膜處理技術在水處理方面的主要應用有反滲透(Reverse Osmotic，RO)、電滲析(Electrodialysis，ED 或 EDR)、鈉濾(Nanofiltration，NF)、超濾(Ultrafiltration，UF)和微濾(Microfiltration，MF)等5種。UF和 MF 運行所需壓力低，膜的成本低，可替代傳統水處理的混凝過程，值得推廣；而 RO 和NF 可分離直徑達 0.0001μm 到 0.001μm 的顆粒，對病毒、有機物和溶解性無機物均能有效去除，既可用于工業水處理也可用于飲用水處理，能避免化學藥劑投加產生的問題和常規消毒副產物生成，特別是解決了 20 世紀 90 年代以來新發現的常規方法不能除去和殺死隱性孢子蟲的問題。隨著飲用水水質要求的提高和膜技術的發展，膜技術和膜產品將會得到廣泛的開發和應用。但膜組件的集成化，膜破損的檢測，膜污染的控制及洗滌，膜處理中污排水的處理及膜成本降低等等問題還需深入研究。

微濾、超濾與反滲透是靠壓力驅動使水透過半透膜，而將水中所含雜質：膠體、無機離子、有機物、微生物等截留的過濾技術。它們的區別主要是膜的孔徑和截留粒子成分子的直徑不同。一般顆粒介質(砂、煤等)過濾技術可去除 2—5μm 以上的粒子。微濾可以去除 0.1—0.2μm 的粒子，能將絕大多數形成濁度的粒于去掉。超濾可去除 0.005μm、含分子量 1000 以上的粒子，包括細菌、病毒。反滲透則可去除 0.3—1.2nm 大小的有機物(分子量 200—500)與無機離子，用于除鹽、海水談化。納濾是一種低壓反滲透，可去除納米級的粒子、有機物(分子量 300)、無機離子，用于軟化、除鹽。

膜技術的應用需與其他技術(如前處理、后處理)組合才能充分發揮其特點。水質好的原水，可經微濾、消毒就能供飲用。澳大利亞一公司生產的微濾膜設備可定期自動沖洗(防堵塞)或用藥劑清洗(寧波自來水公司已引進該設備生產純凈水出售)。對于含鹽量高、硬度高并受有機物污染的原水可最終采用反滲透制取優質水。考慮到需要保留一些有益于健康的離子，則可在反滲透后進行礦化、鈣化等處理，或者采用納濾，少去除離子。膜技術的應用中，關鍵是防止膜污染。無機鹽形成的垢，有機物的粘附與微生物的積累、滋長都會造成膜的堵塞，降低膜的通水量(如維持溫水量則需增加進水壓力)。因此，根據原水水質選擇必需的前處理格外重要，否則合影響膜的使用壽命，使膜更換頻繁，增加運行成本。

針對膜上不同的污染，選用清洗液定期對膜進行清洗，也是膜技術應用中的重要環節。一些國家在研究用微濾與超濾來取代常規的凈水工藝，結果表明：技術是可行的，但從經濟上考慮需慎重。隨著有機膜的大量應用、膜的高速率生產使膜的成本迅速下降，可以認為膜技術在給水事業上會得到越來越多的應用。分質供水和水的高效利用技術

水的循環利用技術和廢(污)水處理回用技術都將會迅速得到發展，這是當前水資源緊缺的現實要求和水處理技術水平提高的具體表現。水的高度循環利用和回用將節約大量水資源，緩解水危機和滿足可持續發展及環境保護的要求，也會推動水處理產業的發展壯大，并最終形成一個高度發達的水工業體系。

第二篇：國內外水表現狀與發展趨勢

國內外水表現狀與發展趨勢

摘要:敘述了國內水表應用狀況。對國內新型水表的發展以及國外水表發展情況進行了介紹，同時還對影響水表發展方向的因素進行了分析。關鍵詞：水表應用情況新型水表國外水表發展現狀

流量計量是科學計量的一個重要組成部分，而水流量計量又是其中最重要的內容之一，在貿易結算、能源計量、過程控制、環境保護等方面起到重要的作用。近年來隨著能源和水資源的全球性匱乏，隨著南水北調等國家重點工程的啟動，隨著法制計量的不斷完善，全社會對水計量的要求越來越高。因此，研究和探索滿足新形勢下適合我國各種使用條件的水表或流量計，并擴大其流量測量范圍、延長水表的工作壽命、提高儀表智能化程度等已成為水表行業研究人員不懈的追求。

水表在各種流量計中屬于結構簡單、應用最廣泛的流量儀表，也是最重要的法制計量儀表。按最新的國際標準和國際建議，水表是按其使用用途來定義和劃分的，即任何用于測量封閉管道中可飲用冷水的具有累積流量顯示的流量儀表都為水表，這當中既包括了我們通常概念中的旋翼式水表、螺翼式水表、活塞式水表等基于機械原理工作的流量計，也有基于電子或電磁原理工作的流量計，如電磁流量計、超聲流量計等。另外帶電子裝置水表是一種在機械式水表上添加了各種輔助裝置的水表，以滿足管理和控制的需要，如各類預付費水表和電子遠傳水表。總體而言，水表的內涵比以前大大豐富了。在實際工作中，隨著電子技術的發展和成熟，電子類水表和帶電子裝置水表正發揮越來越大的作用。水資源的商品化、“一戶一表”工程的發展、階梯式水價等節水政策的實施需求更促進了這類水表的發展。

水表測量的對象是水，水在各種流體介質中是變化相對穩定的介質，其粘度、密度、清潔程度、壓力、溫度等在額定工作條件范圍內是比較理想的和穩定的。但因為流量計量的動態特性、供水過程中水壓脈動和含氣量變化以及各種安裝條件，仍會對水表的工作產生很大的影響。雖然近年來流量測量技術及儀表比以往的選擇面寬了許多，但還有許多不盡人意之處。我們所選用的水表除要適應所使用的條件并符合法制計量要求之外，還要考慮很多其它因素，如流量范圍、靈敏度、壓力損失、安裝防護要求、價格等，電子水表和帶電子裝置水表還要考慮抗干擾等電磁環境因素。因此，為了適應不同的介質條件、不同的環境條件，不同的使用要求，各種水表應運而生。可以說只要有一個新的技術發展起來，就會有人嘗試著將它應用到流量計量當中去，也就可能應用到水表中去。

每一種水表都會有其最適用的場所，在市場經濟浪潮中顯示出頑強生命力。但由于這些水表在性能上的差別細微或需要認真地分析其特點，實際上在很多情況下都沒有將它們使用到它們最適合的場所或調整最佳的使用狀態，導致計量不準確、容易損壞等等。因此，客觀公正地描述各種水表（或相同用途的流量計）的特點，正確地選用水表是水表制造商和水司用戶所要關注的。

從1999年以來，水表的國際標準ISO4064和國際建議OIML R49頻繁改動，反映了國際上對水表發展有著比以前更多的關心和重視，我國的水表國家標準和水表國家檢定規程也同步在進行修訂，預計年內可以出臺、明年可批準實施。國內新制訂的行業標準（如CJ/T224-2006《電子遠傳水表》）已批準實施，原CJ/T133《IC卡冷水水表》等也已修訂完成。結合各類技術標準修訂過程中了解到的情況，根據政府管理部門、行業協會、水表制造行業的朋友提供的信息和近年來申請新產品型式評價的產品類型，以及水表市場反映出的現象，我們大致可以看出國內外水表的現狀和發展趨勢。1.國內普通民用水表情況

現階段，在國內的各種民用水表中，旋翼式濕式水表以其結構簡單、計量穩定、價格低廉在國內得到廣泛的應用。液封式計數器的廣泛采用克服了較早濕式水表產品的度盤容易因管道水質積垢而污損缺點，解決了水表清晰抄讀的問題，得到了廣泛的應用。行業里普遍認為液封式水表是目前較適合國內管材和水質的水表。

盡管八位指針式的C型表從指示方式上比其它型式顯得不方便和落伍，甚至行業人士呼吁淘汰C型表，但目前似乎還有不少市場。全國經濟發展、生活水平不平衡自然是一個重要原因。

與國外水表外殼采用的銅材料不同，國內民用水表大部分為鐵殼水表，行業人士也曾提議逐步淘汰，但在現有國情下還難以實施，這也是衛生技術要求暫時不能寫入行業標準《居民飲用水計量儀表安全規則》的主要原因。

高靈敏度小口徑旋翼式水表這幾年在紛紛揚揚的議論中出臺了，并擠占著原來普通表的市場。這類水表在商業名稱上頗有吸引人的地方，但也混淆了一些概念。首先計量的概念是需要符合規定最大允許誤差的測量，而不僅僅是對被測量有響應。目前這類水表的大多數只是結構的設計改變來提高水表對微動流量的響應，從計量的意義來說還沒有真正提高水表的測量范圍。在型式評價（樣機試驗）中，還沒有形成一個對靈敏性能的長期可靠性進行評價的方法，在水表的國家標準和國際建議中也沒有專門的規定，現行的85年版的水表檢定規程要求對檢定項目雖然有始動流量檢定但要求并不高。由于客觀上國內一些水暖器具的質量導致微滲漏現象和少部分家庭的不道德的滴水存積方式，使得供水部門對這類水表產生興趣和需要。但在法制計量管理上對水表的靈敏度性能并無特別高的要求。實際使用中這類水表對水壓脈動的抗擾能力，即不用水自轉的可能性增大，這些也會帶來另類的麻煩。在水表新的國際標準和國際建議中，都明確一點在零流量下水表不應累積。有一些企業在開發出了計量等級達到C級的旋翼式水表，高靈敏度也高，這才是真正提高了水表的質量檔次。

一戶一表政策實施以來，水表出戶較為普遍，由于銅材價格飛漲，使水表材料成本增加，社會上偷水表銅部件時有發生，成為城市偷窨井蓋后又一新的社會問題。十多年前研究過的全塑水表現在又提到桌面上來研究了，這種水表現在仍存在方方面面的質疑，主要集中在材料的長期衛生安全性和塑料材料的檢驗手段的局限性。未來全塑水表是否能夠在供水系統中采用，完善的標準、簡捷的檢驗手段和行業政策的批準允許是關鍵的。國外在一些氣候環境變化不是太嚴酷的國家和地區（如南非和南美一些國家）也有用塑殼水表的。可能這種產品需要經過若干年的試用后才能進行較全面的評估。

2、國內直飲水水表和智能水表的情況

國內目前用于直飲水的場合一般采用計量等級C級或D級的活塞式結構的水表，外殼有銅，也有特制不銹鋼的。

電子遠傳水表、預付費水表，包括IC卡（插卡式和射頻式）水表、TM卡水表等這些智能型水表都是因水費收取制度、方式的改革而出現的水表產品，同時支持了一戶一表、階梯式水價的政策的實施，這些產品發展很快，在世界上也算是領先的，但實際使用中出現了的問題也不少，特別是帶閥門的預付費類水表，這可能與采用了閥門、電池和惡劣的使用環境以及人為的惡意攻擊有關。

總體而言，平時不用電、抗攻擊能力強的即時直讀式的電子遠傳水表更具有優勢和發展前景。

3、國內大口徑水表的情況

大口徑水表中，傳統的水平螺翼式水表及可拆卸式水平螺翼式水表仍有較大的市場。可拆卸式水平螺翼式水表具有結構簡單、通用性好、可不停水檢修等特點受到歡迎。但水平其流量范圍不寬，一般B級表的流量比只有1：67，在許多場合滿足不了要求。部分地區還用大口徑旋翼式水表，與水平螺翼式水表相比，雖然這種水表的工作抗擾性相對較好，但其流通能力小、壓力損失大以及龐大的重量體積都成為了缺點。這幾年垂直螺翼式水表、渦輪式水表及復式水表逐漸興起，為用戶提供了新的選擇。

與行業中部分企業熱衷于高靈敏度的小口徑民用水表的研發和制造相比，另一些企業關注著大口徑水表的微小流量計量能力的提高問題。因為從每種管徑的用水量分析，大口徑水表在低流量下的漏計率占的比率更多。研究用水量的組成特點，選用合適的水表，會給供水企業帶來更大的效率。

在目前國內大口徑水表的流量測量范圍普遍不夠的情況下，WPD型渦輪式水表、復式水表等或許是解決這一問題的選擇。

4、電磁水表、超聲水表等新型水表

隨著大管道流量計量的發展，超聲流量計、電磁流量計以其無可動部件、無壓損的特點得到越來越多的應用。特別是當超聲波流量計從單聲路發展到多聲路，直至16聲路的研制成功，使對流量計上游直管段長度的要求大大降低。同時，流量計自診斷和報警技術的成熟，使得流量計的使用具有更好的可靠性。由于超聲流量計具有優異的測量重復性，也常作為核查標準使用。電磁流量計在電路方面更為成熟，比如對導電率要求降低，高低頻率的交替使用提高了零點穩定性和大流量時的靈敏度，開發了能方便清洗探頭的外插式探頭，在現場核查方面也有所發展等等。電磁流量計、超聲波流量計等基于電或電子原理的流量計逐漸取代了原來的一些插入式流量儀表和機械式水表，這在國內外都是正在形成的趨勢。這些流量計新的國際標準和國際建議已將其歸類到水表的范圍中，并制定了相應的試驗要求。國內不少生產廠已建立了1m口徑以上的試驗裝置，最大的測試管道口徑已達到4m。

這些感應式水表在智能化方面相對于傳統機械水表有著無可比擬的優勢，且幾乎無壓力損失。但也有其局限性，如量程較小、易受管振、電磁環境干擾，還有就是大口徑流量計的周期檢定和現場測試始終是個難題，尚未得到有效解決。另外，這類水表的法制計量管理還有待加強。

從長遠看，感應式水表與傳統機械式水表會是互存的，而不會取而代之。

5、國外水表的發展情況

我國水表生產廠眾多，但規模大多偏小，與國外水表生產廠家相比在規模和技術方面存在著較大的差距。英國肯特公司、德國邁內克公司和瑞納公司、法國愛拓利公司、意大利邁特姆里那等都是國際上較有名的水表公司，在世界各地擁有大量分支機構,他們控制著世界水表市場。

在發達國家，由于管道直飲水較普遍，容積活塞式水表成為主要采用的產品，計量等級普遍為C級。旋翼液封式水表和單流式水表也不少，單流束水表還具有材料節省、結構小巧的優點。總體來說，國外的民用水表產品注重高計量等級和使用壽命。

國外水表產品的優勢更多體現在大口徑水表產品上，其制造工藝精致，并在一些產品上采用葉輪平衡技術，使得產品測量范圍大（可達到計量等級C級）、安裝方式適應性好（可以水平、垂直或傾斜），并可選配遠傳裝置滿足檢定或抄讀的需求，產品執行EEC標準，在流量測量能力方面優于以前版本的國際標準ISO4064。

由于美國的水表產品標準并不執行國際標準而是國內ANSI/AWWAC700系列行業標準，其設計和特點是不一樣的。除了外形尺寸獨特并采用英制單位外，產品設計更強調長期功能穩定性、使用的安全性，葉輪和計數齒輪的轉速設計較慢，相對來說對計量性能的要求不苛刻。

在其它發展中國家如東南亞、南美、非洲，大多還是與我國相同的水表產品，有些國家也在嘗試采用預付費IC卡水表和塑殼水表。還有部分國家對水表的法制管理要求并不高，因此對水表各部件的材質的要求很低，類似國內的一些劣質水表產品。

6、影響水表的發展方向的幾個因素

政策法規、技術標準和市場需求是引導水表產品發展的最重要的三個方面。

水表基本上用于貿易結算，用戶面大量廣，無疑是最重要的法制計量器具之一。水表必須符合所使用的國家法規的要求。在我國水表列為重點管理計量器具，屬強制性檢定計量儀表并有具體的實施方法；國內很多地區開展實施的不入戶抄表、一戶一表、階梯水價政策需要適用可靠的水表產品支持，電子遠傳水表、智能型水表有著廣闊的前景。生活品質的提升會有更多的城市實現管道直飲水，高計量等級、流量測量范圍寬的水表將會有更多的市場，水資源的緊張導致的水價提高是不爭的趨勢，也會使優質水表價有所值。在節能方面，國家在十一五期間非常重視量化的、可操作的節能考核，在GB 17167-2006《用能單位能源計量器具配備與管理通則》對相應的計量器具都提出了要求，其中對作為載熱介質的水的計量按大小口徑（以250mm劃分）分別提出了1.5%和2.5%的準確度要求。水表有多個規程支撐著其檢定工作，但許多人又疑惑，法規中的檢定周期能否保證在用水表的準確性，這樣的懷疑不是沒有道理的。由于使用場合和介質的復雜性，很多水表還沒有到檢定周期就已經超差了。近年來采用現場核查的方式來越來越普遍，這對保證水表（乃至流量計和其它計量器具）的正確可靠性，尤其是在涉及貿易結算而又無法按計劃拆卸或送檢的流量計是可行的方法。國際法制計量組織也開始起草這方面的國際文件，以科學合理、經濟可行的態度來對在用中的水表、電表、燃氣表和熱能表的性能進行評判。

我國的水表國家標準等同采用國際標準，國家計量檢定規程也等效采用國際建議，按目前計劃，這二個重要的水表技術法規會從明年開始批準實施。新的標準和規程在水表的技術參數表達方面與現行的方法有很大的不同：

1）現行的計量等級名稱將被代表流量范圍的一組可選的比值來代替，工作溫度和壓力也詳細等級化：

2）一般水表的準確度等級為2級，而大口徑水表的準確度等級可以選為1級； 3）水表除了原來的試驗外，增加了水溫影響試驗、水壓影響試驗和流動干擾試驗；

4）電子水表和帶電子裝置水表需做環境試驗和電磁兼容試驗等。這些規定一方面是考慮了新標準規程吸收了電磁水表等產品的技術特性，也是鼓勵水表產品提高測量范圍能力，適應更嚴酷的環境要求和運行壽命要求。

市場的需求是多方面的。一個參數的理想測量結果的獲得依賴產品本身的性能和正確的選用、安裝和使用。水表的發展趨勢除了其本身產品的改進外，更重要的是針對不同的情況場合選用對應合適的水表，同時可能還要借助其它儀表和軟件技術進行輔助，如無線遠傳、總線制方式遠程抄讀、管道漏損判斷報警。制造商不能為產品而做產品，而應考慮用戶的使用目的而選型、策劃、設計和改進。真正優秀的水表產品性能特點是計量準確穩定、流量測量范圍寬、壓損小、對水質要求不是太高、使用壽命長、附加的裝置功能可靠、材料省。盡管某些產品的商業宣傳會有一些誤導，但市場最后接受的肯定會使支持國家用水節水政策、真正做到公平計量、為企業帶來經濟效益的水表產品。

我國的水表行業面臨良好的機遇也面臨著嚴峻的考驗．一方面要捍衛國內龐大的市場，另一方面還要借鑒外國強勢企業的管理、技術、營銷等先進經驗，提高自己，增強國際競爭力，這需要水表制造商、水司用戶、相關行業協會、政府管理部門和技術檢測機構共同努力，多參與國際交流，參加到國際產品標準的制訂修訂，將水表大國做成水表強國，向全球用戶提供我們先進的、精工制造、性能一流、價格優惠的計量產品。

第三篇：國內外核電儀控技術的現狀和發展趨勢分析（本站推薦）

5月26日，第一屆中國（國際）核電儀控技術大會在北京召開，包括國家核安全主管部門、電力企業、科研院所以及核電儀控設備供應商等方面的200余名專家，對國內外核電儀控技術的現狀和發展趨勢進行交流與研討。

全數字化是發展趨勢

核電站從工程管理、工程設計、設備制造、工程建設、安全運行和退役，無一不體現高端技術。儀控系統就是其中一項重要的組成部分。

中核集團科技委副主任、中國工程院院士葉奇蓁認為，雖然國內核電行業采用數字化控制系統還處于起步階段，但隨著全球信息化和數字化技術的迅猛發展，核電儀表控制系統的數字化是當前核電技術發展的必然趨勢。

日本福島發生核事故之后，客觀上對核電安全的要求提高，這也給儀控設備行業帶來了新的發展機遇，同時也對儀控技術與裝臵的研究、設計、制造、選型、應用、維護提出了越來越高的要求。全數字化儀控系統的應用將對確保核電廠的安全、可靠、經濟運行，起到至關重要的作用。

作為全數字化儀控系統在國內首次應用的江蘇田灣核電站，其出色的運行業績為核電站儀控領域的發展提供了良好實踐。全數字化儀控系統降低了人為誤操作引起的非計劃停堆停機的概率，并從軟件和硬件上確保了電站安全系統的高可靠性；全數字化儀控系統自田灣核電站投入臨時運行至今一直穩定運行，從未發生由于系統軟件或硬件原因造成的非計劃停堆；與傳統的模擬儀控系統相比，數字化儀控系統大大提高了核電廠運行的效率、安全性和可靠性。

田灣核電站的投運，標志著國內核電市場全數字化儀控時代已到來，目前在建的核電站均采用了全數字化的儀控技術。

何為數字化儀控系統

據北京廣利核系統工程有限公司總工程師朱毅明介紹，核電儀控系統是核電站“神經中樞”，體現了工業控制領域的前沿技術，可分為模擬、模擬加數字、全數字三種類型，經歷了三代的發展過程。

最早是上世紀60年代，核電站是完全基于模擬組合儀表和繼電器的設計，這種設計還是比較可靠的，狀況良好,盡管功能比較簡單，維修起來比較費勁，但運行效果還是不錯的。

目前在國內的核電站基本上都是第二代，控制系統基本沿用了模擬單元組合式儀表，加入了計算機數據采集系統(DAS)，包括數據的采集、顯示、報警和日志記錄、趨勢的記錄等，與國內上世紀80年代火電廠的技術水平差不多。

全數字化的核電站儀控系統是第三代產品，它的控制層、監控層完全計算機化，實現先進主控室的設計，控制回路也根據計算機化的特點進行了改進，而不是把原來模擬系統的邏輯圖、原理圖直接拿過來用計算機實現。計算機系統是有其特點的，所以必須改進之后才能應用于DCS（分散式控制系統），田灣核電站是世界第一家使用全數字化控制系統的新建核電站。

在大亞灣和秦山核電站,反應堆保護系統是組合式模擬儀表加繼電器邏輯；到上世紀90年代，嶺澳等核電站加入了采集系統，在主控室有幾個終端來顯示采集的數據和報警，模擬操作盤臺加上數字化采集系統，常規島與一般的火電廠基本相同，采用DCS，核島控制系統比較重要，沿用了組合式儀表。2000年以來，田灣等在建的核電站都用到了全數字化的控制系統, 主控室模擬盤大大縮小，甚至只剩下一個緊急操作盤，保護系統也升級為基于核安全級的DCS。

朱毅明把核電儀控系統分為三個層次：

一是儀表和執行器層次。核電站儀控系統的最基礎層次是儀表和執行器層,無論是火電、核電、輕工、化工、石化，與主設備打交道的主要是傳統的變送器（如無線壓力變送器）、傳感器和執行器等。目前在核電站中大部分都是采用模擬技術，數字化技術很少采用，在信號傳輸方面也沒有采用現場總線技術。

二是控制層次。控制層基于數據采集單元、DCS控制站和PLC產品，完成現場信號輸入輸出、自動控制和保護功能。

三是監控層次。傳統的主控室基于老式的模擬盤，有點像上世紀70年代火電廠的大型模擬操作盤，上面有一些計算機化的數據采集系統。新型的主控室已經取消了模擬盤，完全采用計算機化的操作界面，每個操作員面前會有5~6臺操作終端，但會保留有少量的后備手動操作手段，作為計算機系統的后備。

儀控系統安全分級

據朱毅明介紹，各國對核電儀控系統設備的安全分級有很多種方式。比如，歐洲和美國的分類方法就不相同。美國只有核安全級(lE)和非安全級(NC)，歐洲的分類方式比較復雜，在歐洲主導的IEC 61226 標程中，將安全性重要的儀控系統分為A、B、C 三個等級。

在美國，儀表和執行器層次由安全級和非安全級設備組成，安全級設備中包括一些核專用的核測儀表，如中子通量的測量和與反應堆相關的特殊的變送器、傳感器。除此之外，還要用到很多核級的常規儀表。這種核級設備的設計制造，需要取得國家頒發的許可證。在非核級的設備中，除了一些核電站、反應堆專用的儀器儀表，大多是壓力、流量、溫度傳感器和變送器，與普通發電設備應用的沒有太大的差異，這部分設備的量也是很大的。

在控制層，分為核島、常規島、BOP等部分。核島的運行控制要歸到核安全級系統，因為其保證電廠處于正常穩定的運行工況。核安全級系統包括反應堆保護系統、專設安全設施控制(安注、安噴、輔助給水、安全殼隔離等)，還有一些相關的測量系統。如棒控棒位系統、堆芯測量系統。常規島部分基本全是非安全級的；BOP 部分也基本上是非安全設備,如放射性廢物處理、壓縮空氣、除鹽水、制氫、輻射監測、安防系統等。在監控層，除了主控室外，還有遠程停堆操作站，當主控室不可用時，操作人員可以在遠程停堆操作站停止反應堆反應。

數字化儀控系統安全分級

據朱毅明介紹，核電數字化儀控系統也分為非安全級(NC)、安全級（1E)二類。非安全級主要完成機組在運行狀態下的自動控制和監控操作，也叫做運行儀控系統；安全級主要完成在事故工況下的保護和事故緩解功能，主要包括反應堆跳堆、專設安全設施控制、事故后監視等功能。

一、非安全級DCS。從核電站方面講，核電站不愿意采用數字化控制系統有二個顧慮。一是因為數字化控制系統都是采用馮諾依曼計算機基本結構，這種結構的計算機會不會在某種特定情況下導致全部失效? 比如2000年世界范圍內曾經爆發過“千年蟲”。二是軟件的可靠性問題。軟件的可靠性問題是一個世界級的難題，很難對軟件的可靠性進行量化評估。國外對于硬件的可靠性已經研究了幾十年，是可以應用概率論的方法進行量化的。復雜軟件的缺陷是不可避免的,如果要求將數字化儀控系統軟件的所有條件組合進行全覆蓋測試，將是一個天文數字，沒有任何人任何國家能夠做到。所以，造成了核電場對使用基于軟件的數字化儀控系統是非常謹慎的。一般情況下安全級、非安全級采用不同廠家的設備或不同設計技術的設備，這是一種多樣化的措施，可以避免控制系統和安全系統同時出現問題的情況。

核電站非安全級DCS與火電廠DCS的差異主要在于可靠性和可維護性的不同。核電站出于運營的需要，要求產品至少能夠在現場運行10~15年，維護期20~25年，這對廠家來說是非常困難的。很多芯片、顯示器、計算機等零部件和裝臵都已經停產，而DCS廠家卻還要維護下去。在一些核電站，對于DCS還有抗地震要求，要求在SLl/SL2地震條件下保持系統功能的完整性。

二、核安全級DCS。這部分是與火電廠不同的，反應堆保護系統是核安全級DCS 重要的應用,基本是按照獨立多通道設計。目前運行的大亞灣、嶺澳一期核電站均采用模擬組合儀表、繼電器和磁邏輯的反應堆保護系統, 田灣核電站在國內首先采用基于數字化技術的反應堆保護系統, 嶺澳二期和秦山一期保護系統改造也采用了類似的系統。

目前，核安全級DCS研發最大的問題是軟件的可靠性。目前，軟件可靠性無法量化。

核安全級DCS對于實時性要求很高，在DCS系統中，實時性一方面意味運算周期短，但更主要的是確定性。核安全級DCS對于信息安全有很高的要求，程序和數據受到保護，不受偶然的或者惡意的原因而遭到破壞、更改。數據真實性和完整性在儀控系統中更為重要，數據校驗和冗余是有效的方法。

國產化是突破重點

據了解，國內的核電站數字化儀控系統發展了很多年，但是因為市場太小，過去20多年就3~5個項目，發展緩慢。但現在不一樣，在建就是幾十臺,將來還會有幾十臺，市場容量擴大了。

數字化儀表控制系統控制著核電站300多個系統近萬套設備，是核電站的“控制中樞”和“神經中樞”，核電站數字化儀控系統由于安全性、可靠性要求極高，是核電裝備國產化最重要、最困難的部分。而控制系統一直是我國成套裝備國產化的薄弱環節。

目前，國內核電站數字化儀控系統和關鍵儀控設備主要被國外技術所壟斷，已投運或已開工建設的國內核電站項目，所采用的全數字化儀控系統均直接采用國外產品和技術，或者由國外公司總承包。數字化儀表控制系統設計自主化，成為我國大規模建設核電機組必須突破的核心技術之一。

“本次大會為核科學和儀器儀表領域專家的學術交流搭建了一個良好的平臺，對于推動我國核電儀控技術的發展，促進產、學、研、用緊密結合，推動我國核電儀控學術界的國際交流，有非常重要的意義。”國家環保部核安全管理司司長劉華在第一屆中國（國際）核電儀控技術大會上指出。

據悉，經過多年努力，我國已確立了較為完整的核電儀控設備設計、制造安全規范，形成了一批相對成熟的核電儀控設備供應商，國產化程度得到不斷提升。其中，核電站非安全級數字化儀控系統已經完全實現自主化；核安全級數字化控制平臺研制也取得了突破性進展，發布了具有完整自主知識產權據的原理樣機階段的研制成果。國產化儀控技術的發展將為核電安全架起更為穩固的防護網。

第四篇：國內外工業激光現狀與發展趨勢

國內外工業激光現狀與發展趨勢

1．國外工業激光現狀與趨勢

國外以美、德、日為代表的幾個發達國家在激光加工產業領域的發展速度驚人，它們在主要的大型制造產業，如汽車、電子、機械、航空、鋼鐵等行業中基本完成了用激光加工工藝對傳統工藝的更新換代，進入“光制造”時代。激光在工業制造中所顯示出的低成本、高效率以及應用的巨大潛力，成為世界主要工業國家間互相競爭的動力，紛紛將激光技術作為本國重要的尖端技術給予積極支持，加緊制定國家級激光產業發展計劃。美國通過其“精密激光機械加工(PLM)協會”來激勵其新工藝技術的發展，力求使美國工業激光器技術在世界上處于領先的地位，并在世界市場中獲得較大的份額。德國在1994-2002年制訂了國家激光發展計劃，促使德國激光器和激光工業應用后來居上，位于世界領先地位。激光設備在德國汽車和機械制造中的廣泛應用，使其在這些領域內的競爭能力近年來得到顯著提高。并制訂了德國“2002-2006光學促進計劃”，將激光技術作為重中之重，認為未來所有制造加工業中有12%以上的加工工藝需要用激光技術來替代。除此之外，英國“阿維爾計劃”、日本“激光研究五年計劃”，甚至俄羅斯、韓國、新加坡、印度也制訂有專門的激光技術發展計劃。

根據國際激光行業權威刊物《LASER FOCUS WORLD》每年發布的統計資料表明，全球激光器產業市場發展迅猛，激光產品銷售每年平均以高于10%的速度增長，并呈現出加速增長的趨勢。2008年世界激光產業僅激光器（不包括廣泛用于通信和家電的半導體激光器）年產值就超過了70億美元，激光加工裝備年產值超過了130億美元。

激光工業裝備制造企業由研究型的單臺特種設備制造企業，發展到標準化、規模化生產的跨國公司。國外許多知名激光企業均通過兼并重組快速發展壯大。德國通快公司(Trumpf)通過兼并、重組，成為擁有7家從事激光產品生產的企業，成為當今世界上激光裝備制造產業的霸主。美國相干公司(Coherent)在2001年初將醫療激光集團出售給以色列ESC／Sharplan公司后，購買了幾家從事工業激光產品制造的公司，專著于工業激光領域的技術研究和產品開發。這些大型企業的形成，一方面推動了激光應用技術與產業走向新的發展階段，另一方面也表明這些廠商正在謀求規模化發展，提升激光設備的性能價格比，以便壟斷市場。國外工業激光的發展趨勢體現在以下幾個方面：

（1）鮮明的產品差異化特色，核心競爭力明顯

鮮明的差異化產品特色也成為國外著名激光企業的核心競爭力。典型代表有：德國Trumpf公司生產的高功率軸快流CO2激光器和碟片激光器及其加工系統、德國Rofin公司生產的板

條激光器、Synrad公司的射頻激勵連續中小功率激光器、Coherent公司的射頻激勵脈沖中小功率激光、美國PRC公司的軸流CO2激光器、IPG公司的光纖激光器。

（2）新的應用領域不斷拓展延伸

發達國家激光技術新應用開發速度驚人，它們在主要的大型制造業，如汽車、電子、機械、航空、鋼鐵等行業中基本完成了用激光加工工藝對傳統工藝的更新換代，進入“光制造”時代。由于激光具有高的時間及空間分辨率，在需要高度精密加工的場合得到進一步推廣和應用，如電子、半導體、微納機械制造、生物、環保等行業。

（3）產業鏈專業分工越來越細

國外激光產業發展的一個顯著特點是產業鏈專業化分工越來越明細，相關器件達到了同行業最高水平，打造了一個完善的激光產業鏈。

美國的II-VI公司和德國的Kugler公司成為激光器光學鏡片的著名專業供應商，產品覆蓋全球。

德國Fraunhofer、Nutech研究所、漢諾威激光研究所、慕尼黑技術大學的IWB研究所是國際上進行激光技術應用開拓研究的專業機構，其研究開發的激光切割、焊接、熔覆、激光再制造等方面的工藝成果已廣泛應用在奔馳、寶馬、奧迪、大眾等汽車公司和空客飛機公司。德國Trumpf公司的系列軸快流CO2激光器產品中的射頻電源和Rofin公司系列板條CO2激光器中射頻電源、美國PNA公司CP系列激光器中的高壓開關電源均由專門的電源公司為其提供。隨著半導體激光器的普及，也誕生了Lumonics等幾家著名的電源專業配套公司。德國Precitec、HighYAG、Laser Mech、Laserline、Fraunhofer和Scansonic專等專業公司開發的激光切割頭、焊接頭和專用熔覆頭成為各激光加工裝備制造商的首選核心器件。

德國Siemens、日本Fanuc和西班牙Fagor等專業公司開發的激光加工數控系統成為激光加工裝備制造行業的壟斷產品。

（4）傳統激光器向高功率發展，新型激光器不斷涌現

隨著技術的進步和對高效率和高利潤的不斷追求，傳統的氣體和固體激光器逐漸向更高的功率和更高的性價比方向發展。如德國Trumpf推出的萬瓦級軸快流CO2激光五軸切割、焊接和表面處理系統是這一發展趨勢的典型代表。

美國、德國和日本成為新型激光器研發的主力軍，新型激光器也成為推動激光產業發展壯大的核心。光纖激光器、半導體激光器、紫外激光器等新型激光器產品相繼出現并日趨成熟。主要發展方向是高功率、高光束質量、高可靠性、高智能化、固態化和低成本。高亮度大功率半導體泵浦固態激光器、紫外激光器、超短脈寬固體激光器(皮秒和飛秒)成為未來新型

激光器發展的重點。

（二）國內工業激光現狀與發展趨勢

我國激光技術研究與國外同時起步，是當時與國外技術差距最小的高科技領域。在國家“六五”至“十一五”科技項目的支持下，逐步形成了以華中科技大學和中科院四大光機為典型代表的研究機構，在激光器的一些核心技術研發上已形成較全面的技術成果，形成了5個國家級的激光技術研究中心。其中，激光技術國家重點實驗室、激光加工國家工程研究中心、武漢光電國家實驗室（籌）和最早開設激光學科的華中科技大學均坐落在武漢，成為我國激光技術的發源地。

我國激光加工產業一直呈指數增長，目前我國已經形成華中、珠三角、長三角、環渤海四大激光產業帶，有21個省市、地區生產和銷售激光設備，常年有定型產品生產和銷售，并形成一定規模的企業有200家左右，以激光產品為主業的上市公司有兩家。2008年全國激光產業銷售總額達到了80億元。

中國工業激光的發展也正在緊跟國際發展的趨勢，主要體現在：

（1）通過上市融資，龍頭企業正在形成中國第一個以工業激光為主打產品的上市公司是華工科技股份責任公司，2005年深圳大族激光公司緊跟著成為第二家工業激光上市企業。華工科技以生產高端的激光工業設備為主，大族激光以生產量大面廣的低端激光工業設備為主。但大族激光通過2008年再次融資9億元，目前正在向高端激光工業設備進軍。2009年華工科技股份責任公司也實現了再次融資4.58億元，將主要投向5個項目：高檔數控等離子切割機生產線建設項目、先進固體激光器產業化項目、激光特種制造裝備、半導體材料激光精密制造裝備以及激光加工工藝研發中心建設項目。

（2）走國際合作道路和引進高層次人才，核心競爭力正在形成為應對市場競爭，中國工業激光企業必須形成自己的核心競爭力，以抗衡國外激光工業設備大量進入中國的現狀。深圳大族激光公司正在建設激光研究院，聘請國內外知名激光專家進行研究工作，并聘用了曾在德國Rofin公司長期工作的呂啟濤博士為公司的技術老總。華工科技公司也引進了閻大鵬博士，開發生產出了光纖激光器。武漢法利萊激光公司收購了澳大利亞激光企業，提升了激光切割機的技術水平。武漢華俄激光公司引進了俄羅斯的固體激光切割機技術，在國內首次成立了中俄合資的激光公司。

（3）國民經濟支柱行業正在加大使用激光制造設備的力度

武漢鋼鐵公司正在建設“激光加工工藝研究中心”，并與激光企業聯合開發激光冷軋板拼焊設

備、東風汽車公司越來越重視轎車車身的激光焊接、南車集團也開始將激光設備用于火車制造、武昌造船廠已購買多臺激光切割機。

（4）中國激光產業鏈正在形成隨著市場的不斷擴大，中國激光企業正在尋求自身的定位，逐步在形成產業鏈。如北京卓立漢光專門生產激光調節支架、廣東許多中小企業專門生產激光設備的機箱、河南南陽生產氣體激光器的風機、湖北老河口生產大型激光工作臺、成都東駿激光公司專門生產固體激光晶體。

（5）新一代工業激光器正在受到激光企業的重視

為在競爭中立于不敗之地，國內龍頭企業正在開發新一代工業激光器及其應用裝備：光纖激光器、紫外激光器及其精密加工設備、大功率半導體激光器及其焊接、熱處理設備、高功率碟片激光器及其焊接設備、高功率氣體激光器及其切焊組合設備等。

總之，隨著中國由制造業大國向制造業強國轉變，激光加工技術越來越受到制造業的重視，國內大型、重型企業也越來越關注激光加工設備的進展，中國激光加工行業的明天一定非常光明。

第五篇：抽油機國內外研究現狀與發展趨勢

抽油機國內外研究現狀與發展趨勢

一．國內抽油機研發現狀

油機是有桿抽油系統中最主要舉升設備。根據是否有游梁，可分為游梁式抽 油機和無游梁式抽油機。經過一百多年的實踐和不斷的改進創新，抽油機不管是結構形式還是在使用功能上，都產生了很大的變化。特別是近幾十年來，世界對原油的需求量不斷加大，對油田深度開采的能力有了更進一步的要求，在很大程度上加快了抽油機技術發展的速度，催生出多種類型。目前, 國內抽油機制造廠有數十家, 產品類型已多樣化, 但游梁式抽油機仍處于主導地位。根據公開發表的資料統計, 我國現有6 大類共45 種新型抽油機[ 1] , 并且每年約有30 種新型抽油機專利, 十多種新試制抽油機[2] , 已形成了系列, 基本滿足了陸地油田開采的需要。各種新型節能游梁式抽油機如雙驢頭式抽油機、前置式抽油機、異相曲柄平衡抽油機、前置式氣平衡抽油機、下偏杠鈴系列節能抽油機[ 3]和用窄V 形帶傳動的常規抽油機等均已在全國各個油田推廣應用, 并取得了顯著的經濟效益。長沖程、低沖次的無游梁式抽油機的研制也取得了一些進展, 如由勝利油田研制的無游梁鏈條抽油機, 經過國內十幾個油田稠油及叢式井的推廣使用[4], 在低沖次抽油和抽稠油方面已初見成效。此外, 桁架結構的滑輪組增距式抽油機、滾筒式長沖程抽油機已在某些油田進行了工業試驗[5];齒輪增距式長沖程抽油機的研制工作也取得了新的進展;質量輕、成本低、便于調速和調整沖程的液壓抽油機經過幾年的研制和工業性試采油, 也積累了一定的經驗[6]。其他型式新穎的抽油機如數控抽油機、連續抽油桿抽油機、車載抽油機、磨擦式抽油機、六連桿游梁式抽油機和斜直井抽油機等也正處于不斷改造和試生產過程中[7]。然而，游梁式抽油機的缺點是不容易實現長沖程低沖次的要求，因而不能滿足稠油井、深抽井和吉氣井采油作業的需要。同時，長沖程低沖次的無游梁式抽油機的性能尚有待完善(如油田正在使用的鏈條式抽油機還存在鏈條壽命短、換向沖擊載荷大和鋼絲繩易斷、導軌剛．度不足容易變形等問題)，而且品種規格還很少，不能適應當前石油工業的發展[8]。液壓抽油機至今仍處在研制階段[9]

二·國外抽油機的研發現狀

目前，世界上生產抽油機的國家主要有美國、俄羅斯、法國、加拿大和羅馬

尼亞等[10]。為了減少能耗, 提高采油經濟效益,近年來國外研制與應用了許多節能型抽油機。例如異相型抽油機節電15%~ 35%;前置式抽油機節電368% 前置式氣平衡抽油機節電35% 輪式抽油機節電50%~ 80% 大圈式抽油機節電30%;自動平衡抽油機節電30% ~ 50%;低矮型抽油機節電5% ~20%;ROTAFLEX 抽油機節電25% 智能抽油機節電174%;螺桿泵采油系統節電40%~ 50% [11]。近年來國外很重視改進和提高抽油機的平衡效果, 使抽油機得到更精確平衡。近年來, 為了節約能耗、提高采油經濟效益, 國外研制與應用了許多節能型抽油機, 在采油實踐中, 取得較好的使用效果。如變平衡力矩抽油機, 可使上沖程平衡力矩大于下沖程力矩。前置式氣平衡抽油機, 由于可在動態下調節氣平衡,平衡效果較好。氣囊平衡抽油機有90% 以上載荷得到平衡[12]。雙井抽油機可利用兩口油井抽油桿柱合理設計得到更精確的平衡。自動平衡抽油機可保證在上下沖程每一瞬間得到較精確的平衡效果[13]。近年來國外研制與應用了多種類型長沖程抽油機, 其中包括增大沖程游梁抽油機、增大沖程無游梁抽油機和長沖程無游梁抽油機[14]。1 前置式氣平衡抽油機 美國工J uf kin 公司生產的A 系列前置式氣平衡抽油機具有較好的技術經濟指標, 抽油機重量減輕40 %, 尺寸縮小3 5 % , 動載荷較小, 受力均勻, 運轉平穩, 節約電耗35 %。2 無游梁長沖程抽油機 美國R O T A F L E x 寬帶傳動抽油機實踐表明: 抽油機系統效率為5 % , 而常規抽油機只有40 %。提升液體能耗比常規抽油機減少25 % , 可使用29.4 kw 電 動機, 而同級常規抽油機須用只kw 電動機。美國W es t er n G e a : 有限公司研制的液壓驅動無游梁長沖程抽油機占地面積較小, 可節約電耗10 % 一1 5 %。美國N a ti o n al Su p p ly 有限公司研制的無游梁長沖程抽油機節約電耗10 %一20 % 3 智能抽油機 美國N a t io n al S u p p ly 有限公司研制的智能抽油機減速器峰值扭矩減少34.7 %, 電動機功率減少1 7.4 % , 產量增加19 % , 抽油機系統效率平均提高47.8 % , 投資費用減少20 % , 成本利用率提高2 0.7 %。天然氣發動機驅動抽油機 美國生產的天然氣發動機驅動抽油機可比電動機功率減少30 % , 動力費用與采油成本均較低。4 變平衡力矩抽油機 美國Pi on ne r 公司研制了變平衡力矩抽油機, 利用抽油機連桿運動以及新增加的連桿擺動機構作用原理, 使得上沖程時平衡力矩大于下沖程時的平衡力矩, 實現更精確地平衡抽油機載荷、減少抽油機電力消耗的目的三·國內抽油機的發展趨勢

20世紀9O年代以來，我國東部各主要油田相繼進入中高含水開發期[17]。為確保高效生產，對抽油機的要求呈現兩個特點：一是急需采用長沖程抽油機，以增加油井的產液量；二是為了降低油井的單位生產成本，對抽油機的節能性提出了更高的要求[18]。其次就目前抽油機耗電量大，工作效率、能量利用率低這一現狀仍是我國抽油機研究的重點之一，在抽油機效率和節能方面，還有很大的提升空間，具有非常誘人的前景[19]。長沖程抽油機的研制應用能力不足一直是我國抽油機發展的瓶頸，長沖程抽油機具有減小沖程損失、提高系統效率、延長機桿泵的使用壽命、減少故障及提高整機運行質量等優點[20]。因此, 發展長沖程抽油機對當前我國老油田高含水井后期開采, 減緩產量遞減速度, 開采稠油、低滲透油田以及沙漠油田深井及超深井的機械開采, 都具有重要的現實意義[21]。游梁式抽油機的局限性十分突出，多方面事實說明，長沖程、低沖次、低功耗的無游梁式抽油機是今后抽油機發展的主要方向[22]。為適應油田采油需要, 在適當發展游梁式長沖程抽油機的同時, 應加速開發各類無游梁式長沖程抽油機[23]。開發無游梁曲柄搖桿輪式斜井抽油機和大型斜直井抽油機將對我國油氣資源開采有重要意義[24]。根據我國實際情況, 發展無游梁大沖程、低能耗、具有高適應性的直井抽油機和斜井抽油機, 將是我國今后抽油機發展的主要方向[25]。近年來，變頻技術在抽油機上得到了廣泛應用。利用變頻控制系統實時調整工作參數，提高電機功率因數，減小供電電流，還可以實現電機的軟起動，減小沖擊，并可根據油井供液能力實時調整沖次頻率，實現增產節能效果[26]；另外，研究開發機電一體化抽油裝置，根據抽油機井特性實時控制和改變抽油狀態，實現高效智能化采油[27]。如美國NSCO公司智能抽油機，采用微處理器和自適應電子控制器進行控制與監測，具有功能多、抽油效率高、自動化程度高、經濟性好、安全可靠、適應性強等優點[28]。研發大型、高適應性的叢式井抽油機，隨著世界油氣資源的不斷開發，油層開采深度逐年加大，油田含水量的增多，大泵提液采油工藝和稠油開采等都要求采用大型抽油機[29]。現代大型抽油機應具備有高適應性，以適應多種惡劣環境和地層油層的變化，如開發一種機型能適應不同自然氣候與地貌環境的差異、地層油層的遷移改變、沖程沖次的改變、油氣層性狀的改變、連續與間歇抽油的調整等[30]。另外，由于現代大型抽油機的結構和控制的復雜性，體積的龐大，其工作面積也相應增大，同一抽油機可以對多口相鄰油井同時抽油作業，采用綜合平衡方式和節能方式，達到最好的作業效果[31

四·國外抽油機的發展趨勢

如前所述, 世界范圍內抽油機技術發展的總趨勢是向著多樣化、超大載荷、長沖程、節能型、無游梁式和自動化、智能化方向發展[32]。1.朝著大型化方向發展

隨著世界油氣資源的不斷開發，開采油層深度逐年增加，石油含水量也在不斷增多，采用大泵提液采油工藝和開采稠油等，都要求采用大型抽油機，所以近年來，國外出現了許多大載荷抽油機，如前置式氣平衡抽油機最大載荷213kN，氣囊平衡抽油機最大載荷227kN等[33]。還會出現更大載荷新型抽油機[34]。采 用長沖程抽油方式，抽油效率高，抽油機壽命長，動載荷小，排量穩定，具有較好的采油經濟效益，所以近年來國外出現了許多長沖程抽油機，如法國Mape公司抽油機，最大沖程10m[35]；美國WGCO公司抽油機最大沖程24.38m，NSCO公司抽油機最大沖程27.48m；原蘇聯鋼帶式超長沖程抽油機最大沖程1500m。長沖程抽油機全部采用低沖次抽油方式，Mape公司抽油機最大沖次5min，GDCO公司抽油機最大沖次為3min[36]。2.朝著低能耗方向發展

為了減少能耗，提高采油經濟效益，近年來國外研制與應用了許多節能型抽油機。例如異相型抽油機節電15%～35%；前置式抽油機節電36.8%；前置式氣平衡抽油機節電35%；輪式抽油機節電50%～80%；大圈式抽油機節電30%；自動平衡抽油機節電30%～50%；低矮型抽油機節電5%～20%；ROTAFLEX抽油機節電25%；智能抽油機節電17.4%；螺桿泵采油系統節電40%～50%[37]。3.朝著精確平衡方向發展

近年來國外很重視改進和提高抽油機的平衡效果，使抽油機得到更精確平衡。例如變平衡力矩抽油機，可使上沖程平衡力矩大于下沖程力矩。前置式氣平衡抽油機，由于可在動態下調節氣平衡，平衡效果較好。氣囊平衡抽油機有90%以上載荷得到平衡。雙井抽油機可利用兩口油井抽油桿柱合理設計得到更精確的平衡。自動平衡抽油機可保證在上下沖程每一瞬間得到較精確的平衡效果[38]。4.朝著高適應性方向發展

現代抽油機應具有較高的適應性，以便拓寬使用范圍[39]。例如適應各種自然地理和地質構造條件抽油的需要；適應各種成分石油抽汲的需要；適應各種類型油井抽汲的需要；適應深井抽油需要；適應長沖程抽油的需要；適應節電的需 要；適應精確平衡的需要；適應無電源和間歇抽油的需要；適應優化抽油的需要等[40]。5.朝著長沖程無游梁方向發展

近年來國外研制與應用了多種類型長沖程抽油機，其中包括增大沖程游梁抽油機、增大沖程無游梁抽油機和長沖程無游梁抽油機[41]；實踐與理論分析表明，增大沖程游梁抽油機是常規游梁抽油機的發展方向；增大沖程無游梁抽油機是增大沖程抽油機的發展方向；長沖程無游梁抽油機是長沖程抽油機的發展方向[42]。6.朝著自動化和智能化方向發展

近年來抽油機技術發展的顯著標志是自動化和智能化。美國Baker提升系統公司、Delta-X公司、APS公司等均研制了自動化抽油機，具有保護和報警功能，實時測得油井運行參數，及時顯示與記錄并通過計算機進行綜合計算分析，推出最優工況參數，進一步指導抽油機以最優工況抽油。美國NSCO公司智能抽油機，采用微處理機和自適應電子控制器進行控制與監測，具有抽油效率高、節電、功能多、安全可靠、自動化程度高、經濟性好、適應性強等優點[43]。

參考文獻 [1] 張建軍．游梁式抽油機設計計算[M]．北京：石油工業 出版社，2005． [2] 張曉東，賈國超．關于我國抽油機發展的幾點思考[J]． 石油礦場機械，2008，37(1)：24—37