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电气自动化文章

发布时间:2012-08-29

电气自动化文章电气自动化行业涉及的范围很广,小到一个开关,大到宇航飞机,都属于电气自动化行业范畴,主要产品涉及到变频器、变压器、电机、成套设备、PLC、传感器、低压电器等等,我们就一些典型电气自动化产品在国内发展的现状以及趋势举例,使您对整体市场现状有所了解。
 
1中国变频器市场的发展趋势
自上个世纪80年代开始外资变频器产品进入我国市场,并且随着我国经济的高速发展和人们节能环保意识的增强,90年代以来变频器在我国的应用越来越普及,行业规模迅速扩大。已广泛应用于金融、能源、交通、化工、纺织、教育、医疗等多种行业。
    根据网络媒体统计,目前国内带变动负载,具有节能潜力的电机至少有1.8亿千瓦,由此为变频器的应用提供了极为巨大的市场。此外,由于新型高压电力电子器件的问世,高压和中压变频器也有长足的发展。
目前,外资品牌在中国中、低压变频器市场仍然占据主导地位。主要有ABB、西门子、富士电机、三菱电机、安川电机、台达、施耐德、艾默生、丹佛斯、三肯、AB、瓦萨等,占据了我国中低压变频器市场的前12强,其年销售额*小的也在2亿元左右。内资品牌中规模*大的英威腾已经排名在13名之后,其他企业的规模更小。而变频器产品一般有3年左右的成熟期,质量是否可靠,性能是否稳定,需要客户使用时间的检验。由于大部分本土企业成立的历史不长,产品线还在完善当中,许多新产品进入市场的时间较短,在产品的成熟度和品牌知名度方面很难与历史悠久的国际知名品牌抗衡。另外,由于中国中低压变频器市场的特殊性,外资品牌先入为主,对内资品牌参与市场竞争带来不利影响。当然在内资品牌起步的初期,的确有部分产品质量不过关,可靠性与稳定性较差,影响了内资品牌的业内口碑。近几年随着本土企业的成长、综合实力迅速提高,目前内资品牌的口碑已明显改善,但要彻底改变用户对的整体印象,尚需生产企业的共同努力和时间的考验,相信内资品牌会越做越好,改变外资品牌垄断的现象。
   变频器市场经过2007年高速增长后,受人民币升值国家宏观调控等影响2008年该市场的发展态势变得比较微妙,多数供应商都对宏观调控对该市场的影响表达了忧虑。但是鉴于变频器是是一种高技术含量、高附加值、高效益回报的高科技产品,节能环保的关键设备,响应国家政策号召,在未来势必会持续增长的走势。 
 
2变压器在中国的新发展趋势
    目前,在我国从事电子变压器研究、开发、生产的单位已超过2000家,其中有国营、民营和外资企业。世界上*大的电子变压器生产厂家美国���思公司和世界上*大的软磁铁氧体生产厂家日本TDK公司都在我国设有生产基地。世界上许多先进的电子变压器技术、生产工艺和产品都在我国汇集在一起。面对这样一个多种化的平台,技术交流是大有可为的,变压器在中国的新发展大有空间。
近年来,电源中电子变压器所用的铁心材料和导电材料价格连续上涨,上游原材料形成卖方市场。作为下游的电子变压器的电源用户,可以在全球范围内选择和采购,形成买方市场。处于中间位置的电子变压器行业,只有走技术**之路,才能摆脱这种两头受气的困境。然而,在成熟的电子变压器行业里,技术**比较困难。但是每一个细小环节的改进,就可以带来新的理念和新的产品。电源中的电子变压器,象所有作为商品的产品一样进行任何技术**,都必须在具体使用条件下完成具体功能中,追求性能价格比*好。现在的电源产品,普遍以“轻、薄、短、小”为特点向小型化和便携化发展。电子变压器必须适应作为用户的电源产品对体积和重量的要求。同时,电子变压器的原材料价格上涨。因此,如何减小体积和重量,如何降低成本,成为近年来电子变压器发展的主要方向。
    硅钢是工频电源中电子变压器大量使用的铁心材料。要减少电子变压器中的铁心用量,必须提高硅钢的工作磁通密度(工作磁密)。硅钢的工作磁密既决定于饱和磁通密度,又决定于损耗。因为效率是电子变压器的重要性能指标,现在,为了节能,许多电源产品都提出待机损耗要求。电子变压器的铁心损耗是待机损耗的主要组成部分,因此,都对电子变压器的效率或损耗提出明确的严格要求。
    作为电子变压器一大类的工频变压器,采用工作磁密高的铁心材料后,可以不减少铁心截面和体积,而是减少线圈匝数,减少用铜量。在现在铜材价格远远高于铁心材料的情况下,可能是更好的一种设计改进方案。高温高饱和磁密软磁铁氧体材料,可以扩大电子变压器使用的温度上限到120益甚至150益。例如,汽车用电子设备中的高频电子变压器,在外界温度条件变化大和发动机室发热的高温条件下工作,就必须采用高温高饱和磁密软磁铁氧体。软磁复合材料(SMC)是上世纪90年代开发出来的新型软磁材料,其出发点是想把金属软磁材料的工作频率向MHz级和GHz级扩展,因此将金属软磁材料与其他高电阻材料,如石英、陶瓷、高分子材料等复合在一起,只要控制金属软磁材料的体积百分数在逾渗极限以下,就有可能保持软磁特性,又减少各种高频率损耗,成为一种新的软磁材料——软磁复合材料,取英文名称的**个字母,简称SMC材料。 软磁复合材料中的磁性粒子可以是纯铁、镍、钴金属、铁镍合金、铁镍钼合金、铁铝合金、铁基非晶合金、铁基纳米晶合金和软磁铁氧体经过粉碎后制成的粉末。非磁性物体可以是二氧化硅等绝缘体,硅树脂、聚乙烯、环氧树脂等高分子材料作粘接剂和硬脂酸等作润滑剂。磁性粒子和非磁性物体混合后,可以经过绝缘处理、压制成形、烧结等工艺加工成磁粉芯,也可以采用现在的塑料工程技术,注塑成各种复杂形状的磁芯。软磁复合材料的优点是密度小,重量轻,生产效率高,成本低,产品一致性好。缺点是由于磁粒子之间被非磁性物体隔开,磁性阻断,磁导率现在一般都在100以内,*近报导通过纳米技术和其他措施,已开发出磁导率超过1000的软磁复合材料,*大可达6000。
    高分子软磁复合材料近年来发展迅速,在国外已用这种材料制造高频电源变压器和电感器,并建立相应的分析理论和设计程序。据作者所知,国内虽然进行了高分子软磁材料的研究开发,但是还未见到用于电源中电子变压器的报道。
    现在,国内正在开发用于电源中电子变压器的各种铝导线。一些企业已经开发出铜包铝导线,铜线在外层,占面积15%,总比重为 3.63g/cm3,考虑趋表效应和邻近效应,这种铜包铝导线的电阻率比纯铝线会小不少,而成本增加不多,是一种充分发挥铜和铝效果的复合材料。
    近年来另一值得注意的发展趋势,是选用温度指数高、耐热等级高的180聚酯亚胺QZY漆包线和220聚酰亚胺QYZ漆包线,导线允许的电流密度增大,导线直径减少,用铜量减少,铁心窗口面积减少,用铁量也同时减少,可以降低整体成本。特别是对要求体积小的高频小功率电源变压器,采用耐热性更好的漆包线,更能显出技术经济效益。
多种变压器发展的新趋势,只会使变压器的技术更加成熟、稳定,对于我们使用者来说怎么看都是件好事。
 
3过程控制领域呈现新变革
过程控制领域在诸多方面已呈现出**面貌:DCS、PLC等控制技术不断互补和渗透,融合二者优势的新型混合控制系统已经在某些行业取得了大规模的应用;信息技术更深入地应用于过程控制领域,令生产管理与控制技术密不可分;DCS厂商已由以往的控制软硬件供应商的角色,质变为具有综合服务能力的行业解决方案提供者,而过程控制领域所呈现出的这些变革,也在深刻地影响着整个工业进程。  
  “混合控制”并不是一个新的概念,早在多年前,就有人提出这项融合了DCS控制和PLC控制双方优势的控制理念将广泛应用于流程工业,解决工业生产中控制孤岛的问题。DCS和PLC是目前工业控制领域应用*为广泛的两种控制技术。PLC结构以其结构紧凑、功能简单、速度快、可靠性高和价格低等优点,在高速的顺序控制中占据主导地位;而DCS的通讯管理能力较强,在复杂的过程控制中占据优势。DCS和PLC在流程工业的控制系统中各司其职,如电力行业,锅炉和汽机本体控制采用DCS,而程控输煤等辅机设备则采用PLC控制。但对于一些具有连续性生产特性的行业,如水泥行业,则更期待有一种集PLC与DCS优点于一体的控制系统。这种系统既能很好地实现逻辑与顺序控制,并具有传统PLC所具有的灵活性、低价位等优点,又能很好地完成过程控制,以低成本来实现高技术水平的自动化。正是这样的需求使得“混合控制系统”应运而生。
  DCS适用于复杂的过程控制已成为业内共识,但随着超大规模工业生产的不断建设,原有的DCS架构、理念必须经历变革才能满足快速发展的工业进程。业内专家分析指出,新一代的自动化控制系统要能够满足超大规模过程的需要,控制器要向提高控制品质、便于安装维护和节省空间发展,过程控制网络要从传统的冗余网络进化到可多路径优化选择的容错网络,系统功能要从传统的过程控制扩展到设备的监视与维护,同时还要进一步走向开放。各DCS厂商都在积极推出自己的新一代控制系统,其中,霍尼韦尔的Experion PKS以其一系列的**性在石化、化工、水泥等领域赢得青睐。Experion PKS以不单单满足用户对于控制的需求,而是整合了资产管理、故障预估、异常状况、生产管理等多项功能,可以显著提高用户资产的使用率和可靠性、操作效率及业务决策能力。
  如今,工业生产不仅追求高效,对于**的需求也与日俱增。如何在控制的过程中保证**,是每个DCS的设计者们都在思考的问题。Experion PKS中加入了许多**功能,如将仪表**系统、火灾报警系统都纳入其中,可对突发事件及时响应。同时,为减少人为错误,保证系统可靠稳定运行,Experion PKS将人机界面设计的尽量简单、易操作,并在操作失误发生时及时发出“错误指示”提醒操作者。Experion PKS还是**一个根据异常状况管理协会(ASM)的研究成果,在设计时考虑了异常状况管理的过程自动化系统。
  除在软件方面的**之外,硬件的革新也以为用户节省成本、提高生产效率为出发点。Experion PKS的控制器C300采用倾斜30度角的竖型设计安装,不但有利于散热,还可以节省空间,在海上平台等空间狭小的应用场合更显示出其优势。
  过程控制理念的变革也催生DCS厂商的角色正在发生质变。仅仅为用户提供控制系统软硬件和控制技术服务的企业将在市场上逐渐失去竞争力,那些拥有行业经验、可以利用先进的控制和信息技术、帮助用户真正实现绩效提升的“专家型企业”,也将*终占据过程控制市场的*高席位。如西门子正致力于在冶金行业为用户提高产品质量和降低成本。西门子(中国)有限公司工业自动化与驱动技术集团自动化系统部总经理斐德思曾表示:“SIMATIC PCS 7的优势不仅体现在规划和工程实施阶段,也体现在安装和调试,日常操作和维护、维修和现代化改造中。我们将**与容错系统完全集成到了SIMATIC PCS 7中,用户无需额外了解和学习新的工程工具,所带来的益处就是降低成本和节约时间,同时还减少了维护和维修的工作量。”而霍尼韦尔团队则可以为炼油行业的客户提供从原油开采、罐区监控、原油加工、油品调和、储运以及加油站监控等整个供应链的****。在这期间,霍尼韦尔将利用专业的行业知识为用户提供选油、油品加工、运送等多方面的专业建议,使得用户实现整个供应链的*优化生产。
这种角色的转变在考验着原有DCS厂商的实力,也在革新着整个过程控制市场的竞争态势。在这一过程中,*大的受益者则是正在蓬勃发展中的流程工业,无论是先进的理念还是**的技术,*终都将服务于应用,在**与实践之间寻找*佳的契合点。
 
4、中国低压电器行业发展现状分析
中国国内低压电器制造企业数量较多,国外一些公司也已进入国内市场,竞争非常激烈。我国低压电器制造业面临着供大于求的严峻形势。由于电力、石化、建筑等产业的大发展,给低压电器制造业的发展提供了很好的机遇,但是企业数量增加太多,再加上国外一些电器公司面对着中国这个巨大的市场也一涌而上,更加剧了竞争的激烈程度。
在国内低压电器市场中国企的产品仍占有60%~70%,仍是主导力量。这些企业经过50来年的发展,设计和制造水平有了很大提高,自行设计和制造的产品基本能满足国民经济的需求,但我国低压电器行业企业的制造工艺落后,专用工艺设备少,产品生产重复性差,可靠性水平不高。企业负担重,再加上受拖欠货款的影响,资金紧张是国企的通病,技术改造资金投入太少,产品水平不高,形不成规模经济和经济批量。国企的市场竞争对手主要有两个,一个是合资企业,另一个是民营企业。合资企业通常是外资出技术及装备,中方出厂房及劳动力。产品的起点高,系列化,工装模具好,又没有国企那样重的负担,可谓经济实力与技术实力均比较强大。由于合资企业建立的时间尚短,规模也比较小,合资企业的产品价格又高,在竞争中并不占上风。民营企业从1985年以来增速很快,现在已是增中趋缓,但增加的速度仍快于其他所有制,起初从事低压电器的民营企业规模很小,产品品种规格不多,近几年经济规模不断扩大,经济效益愈加明显。这类企业中有一些已达到国家大中型企业的规模,他们的产品成本比国企的低,产品售价有优势,经营思路符合市场经济的规律,销售系统强大、有效,因此他们的经济效益呈现快速增长的趋势。  
低压电器的用户主要是电力工业、石化、煤炭、冶金、建筑业以及民用等,低压电器生产厂家的产品绝大多数由低压成套设备厂家所购买,然后组装成配电屏、动力配电箱、保护屏、控制屏等低压成套装置再卖给用户。其特点为:量大面广,可以说国民经济各行各业都离不开低压电器。人们的日常生活,也离不开低压电器;品种规格多(电压、电流、保护、极数),环境条件复杂(海拔、温度、湿度、污染情况等);用户对低压电器的质量(外观、可靠性、寿命、体积等)越来越关注,质高价低的产品、既节能又不污染环境的产品受欢迎。
    我国低压电器制造企业主要集中在北京、天津、辽宁、上海、江苏、浙江和广东等地,企业组织规模小而散。缺乏竞争实力和优势。目前我国低压电器企业进入国家大型企业的厂家为数不多,而中小企业占90%以上(年销售收入和总资产均在5亿元及以上的为大型企业;在5000万元及以上的为中型企业,其余为小型企业)。区域结构趋同,未能体现比较优势和协作效益。80年代以来20年间,低压电器厂由原来600多家,增加到现在的1000多家。由于盲目上项目、铺摊子,地区产业趋同化现象严重,经济效益低下,低水平重复建设,造成产品积压,能源、材料浪费,经济效益低下的**后果。技术结构不合理,主要产业技术装备水平低。据统计,在企业的主要技术设备中,技术经济性能比先进的只占1/3。骨干企业主导产品达到90年代国际技术水平的仅占18%左右。
    我国低压电器产品销售市场主要在国内,为发电设备、自动控制设备等配套。据统计每新增1万kW发电设备,约需4万件各类低压电器产品与之配套,其中约需框架式空气断路器230台,约需塑壳式断路器2200台。另外,低压电器与电动机总安装容量之比约为0.5件/W。也就是说一套30万kW的发电设备需120万件各类低压电器元件与之配套,其中包括框架式低压断路器6900台,塑壳式断路器66000台。
    低压电器产品进口品种不多,数量不大,受到政府有关政策限制。通常情况下,只有重点工程中需要的低压电器元件国内不能生产的才可以考虑进口,还有一种情况是外商指定必须选用某外国大公司的产品,才予考虑进口。
    我国现行的低压电器产品价格比较混乱,国企产品价格大体上执行行业自律价,行业协会会员单位之间按自律价销售产品,不得漫天要价,也不能低价倾销。非行业协会会员单位往往比照行业协会的"自律价",根据自己公司的需要制定一个产品销售价格。出厂价、优惠价、零售价和批量出厂价等五花八门,损害了顾客的利益,也不利于企业间的公平竞争和经济效益。国外一些电器公司在国内办的一些独资公司或合资公司的产品价格均高于国产产品的价格。近两年来国外一些大公司为了挤占国内低压电器市场,已有降价的趋势,但降价幅度不太大。国内产品价格竞争很激烈,买方市场的形成,供大于求,必然导致价格大战,近期产品市场价格略有下降,利润也在下降。
    我国低压电器产品出口东南亚国家的数量比较大,由于国家对机电产品出口的重视、扶持及鼓励,东南亚金融危机的好转都有利于低压电器的出口。总之,可以预见我国低压电器市场容量会稳步增长,前景是乐观的。