廣西計量檢測研究院力值計量裝備如何實現(xiàn)跨越式發(fā)展

（廣西計量檢測研究院，廣西 南寧 530000）

如何跟蹤國內(nèi)外相關(guān)先進技術(shù)，結(jié)合我區(qū)工業(yè)發(fā)展特色和廣西力值檢測需求，制定廣西力值量傳發(fā)展的戰(zhàn)略方案，是一項重大的研究課題。廣西由于地處邊陲，國家投資偏弱，工業(yè)發(fā)展緩慢，計量工作徘徊在全國下游，力值計量檢測手段落伍,空白點很多。

1 廣西力標(biāo)準(zhǔn)機現(xiàn)狀及戰(zhàn)略構(gòu)思

（1）廣西目前有600kN以下的小力值標(biāo)準(zhǔn)機裝置三套，是20世紀(jì)70～80年代留下的，準(zhǔn)確度低，設(shè)備老化嚴(yán)重，經(jīng)常出故障，檢測空間和量程范圍受限，難以滿足經(jīng)濟發(fā)展需要。另外廣西大力值還有5MN量程范圍的0.3級測力儀標(biāo)準(zhǔn)，僅能滿足試驗機類的量傳，由于沒有相應(yīng)的大力值標(biāo)準(zhǔn)機裝置，要檢測相關(guān)的液壓千斤頂、工作測力儀，只能外出向有相應(yīng)反力架的單位借用設(shè)備才能實現(xiàn)，測量誤差大、過程繁瑣、工作臟累、安全性差、及時率低、客戶抱怨多。

（2）在廣西，有大型工程裝載機、重型汽車、柴油機、液壓千斤頂、拉拔儀等儀器設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，還有錨具、鋼索、橋梁支座等路橋建設(shè)所需的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件及配套產(chǎn)品企業(yè)，屬優(yōu)勢特色產(chǎn)業(yè)，有些產(chǎn)品產(chǎn)值在國內(nèi)排名龍頭地位，試驗機、工程用的力傳感器及其測量系統(tǒng)的延伸產(chǎn)業(yè)鏈正在興起，上述產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值近50億；廣西漸進高潮的高速鐵路、城鐵、公路、港口及核電站工程每年投資約700億。

（3）隨著廣西－東盟經(jīng)濟圈及泛北部灣經(jīng)濟圈的發(fā)展深入，廣西成為我國與東盟經(jīng)濟區(qū)域合作的窗口，西南與東盟區(qū)域經(jīng)濟合作的紐帶，承接長三角及珠三角經(jīng)濟區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的熱土，廣西地緣經(jīng)濟地位得到迅速提升。廣西區(qū)政府正大力改善投資硬環(huán)境和軟環(huán)境，根據(jù)廣西經(jīng)濟及計量事業(yè)的發(fā)展，力值量傳業(yè)務(wù)也將逐年增加，因此必須開拓新的檢測業(yè)務(wù)。

由于廣西力值計量裝備嚴(yán)重滯后于其他省份，如果只是簡單按照別人有什么我們也就裝備什么的方案，就會導(dǎo)致要裝備的數(shù)量多、性能一般、投入大且跟不上、重復(fù)投資多、速度慢，收益少，最終還得跟在別人后面處于落后狀態(tài)，因此必須加強自主創(chuàng)新，高起點地研究一條投資少、技術(shù)先進、經(jīng)濟和社會效益明顯、能鍛煉科研隊伍的路線，實現(xiàn)廣西力值計量裝備的跨越式發(fā)展。

廣西計量檢測研究院應(yīng)緊緊圍繞上述廣西工業(yè)特色，結(jié)合自己的經(jīng)濟實力；還要兼顧今后發(fā)展，盡量以較少的投入來滿足量大面廣的需求。擬先分別按500kN、3MN、12MN三個量程為突破點，實現(xiàn)廣西力值標(biāo)準(zhǔn)裝置（適當(dāng)融入拓展功能結(jié)構(gòu)設(shè)計）的跨越式發(fā)展，滿足今后力值量傳、工程與材料檢測相結(jié)合的綜合性技術(shù)服務(wù)平臺建設(shè)需求。除一般工程檢測外，還可開展微觀應(yīng)變、蠕變、高精度力值傳感器、防減災(zāi)害技術(shù)的科研和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的深度開發(fā)。

2 我國力值基準(zhǔn)機及國外力值標(biāo)準(zhǔn)機的概況

（1）目前我國的力值標(biāo)準(zhǔn)裝置以1000kN為量程劃分點。小于或等于1000kN量程范圍的劃分稱為小力值，大于1000kN量程范圍的稱為大力值。由于建標(biāo)較早，受當(dāng)時生產(chǎn)技術(shù)的條件限制，小力值基準(zhǔn)機準(zhǔn)確度等級為0.001級、0.002級，大力值基準(zhǔn)機準(zhǔn)確度等級為0.01級、0.03級，級別差達到一個數(shù)量級以上。

（2）國內(nèi)各省院均想在準(zhǔn)確度等級和量程方面提升力值檢測能力。在小力值量程范圍內(nèi)做得好一些，但在大力值量程范圍方面，受國家量傳體系的限制，要提高其準(zhǔn)確度等級，是很艱難的。力標(biāo)準(zhǔn)機一般分為機械靜重式、機械杠桿式、機械靜重和杠桿混合式、帕斯卡液壓式、機械疊加式、液壓疊加式；其中靜重式精度最高但價格最貴，杠桿式和帕斯卡液壓式次之，疊加式最便宜，其中液壓疊加式比機械疊加式更便宜，且升級能力強，故為許多省院采用，但由于受當(dāng)時所采用的技術(shù)方案及研制要求的條件限制，許多省級院研制的準(zhǔn)確度等級在0.1級至0.05級之間，無法滿足0.1級大力值測力儀的量值傳遞，存在空白點。

（3）國外某公司力值傳感器及其儀表能長期壟斷國際市場超過60年，其中一個重要原因就是他們擁有精準(zhǔn)的力源基礎(chǔ)裝置，確保其產(chǎn)品研發(fā)，實現(xiàn)高精度高品質(zhì)檢測試驗，不斷出新成果（我國的高端標(biāo)準(zhǔn)力傳感器全是他們生產(chǎn)的）。我國要富民強國，必須堅持不斷創(chuàng)新才能打破國外的壟斷。

我國力值標(biāo)準(zhǔn)機的未來發(fā)展趨勢，靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機向0.001級發(fā)展；疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機向0.01級～0.03級發(fā)展；低成本和高準(zhǔn)確度的疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機有取代杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機的趨勢。

3 疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機控制系統(tǒng)的概況

疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機的控制系統(tǒng)隨著控制技術(shù)的進步主要分為4個發(fā)展階段，即液壓精細油閥控制系統(tǒng)、液壓伺服油閥控制系統(tǒng)、精密機械伺服控制系統(tǒng)、數(shù)字油源控制系統(tǒng)，準(zhǔn)確度等級由0.3級發(fā)展到0.1級～0.05級，并向到0.03級～0.01級邁進，必須做好正確的研究篩選。

由于液壓精細油閥控制系統(tǒng)、液壓伺服油閥控制系統(tǒng)和精密機械伺服控制系統(tǒng)存在影響因素眾多，所以提高量程、穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度等級等方面比較困難。

數(shù)字油源控制系統(tǒng)是指一種數(shù)字伺服電機直接控制精密油泵的數(shù)字液壓動力系統(tǒng)，是浙江紹興肯特公司獲得國家專利（專利號：ZL200710068074.9和ZL200820166751.0）的先進控制技術(shù)，精度更高，穩(wěn)定時間、量程和功能不受限制，其機械結(jié)構(gòu)組成簡單但制造技術(shù)高，數(shù)字油源伺服技術(shù)先進，價格便宜，可持續(xù)性良好，被認為是顛覆液壓控制系統(tǒng)傳統(tǒng)思維的革命性進步，廣西力值標(biāo)準(zhǔn)裝置優(yōu)先采用該控制技術(shù)。

4 廣西力值計量裝備實現(xiàn)跨越式發(fā)展的實施措施

2008年本院開始制定并實施廣西力值計量裝備發(fā)展規(guī)劃。針對國內(nèi)力值標(biāo)準(zhǔn)機產(chǎn)品嚴(yán)重滯后，研制方案眾多且效果不一的現(xiàn)狀，本著充分發(fā)揮本院技術(shù)人員的技術(shù)、檢測和生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)和制造優(yōu)勢，從單一購買模式變?yōu)楫a(chǎn)研合作研制開發(fā)模式，并以此促進廣西力值計量科研隊伍的發(fā)展。通過充分研究比較、現(xiàn)場考察，確定相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，優(yōu)選一款技術(shù)先進、投資少、簡單易實現(xiàn)的力值標(biāo)準(zhǔn)機研制方案作為突破點。本院與浙江紹興肯特公司簽署合作協(xié)議，采用具有中國專利的先進數(shù)字油源系統(tǒng)，分期按500kN、12MN、3MN三個量程，研制價廉質(zhì)優(yōu)的三臺（500kN、12MN、3MN）液壓疊加式力標(biāo)準(zhǔn)樣機，并適時融入拓展功能結(jié)構(gòu)設(shè)計，改善投入產(chǎn)出比，滿足今后廣西法治計量量傳的需要，并為廣西特色產(chǎn)業(yè)和科研活動提供技術(shù)支持。 最終滿足今后廣西力值檢測發(fā)展的需求：一是力值量值傳遞，二是工程技術(shù)檢測，三是精密材料檢測及研發(fā)。

5 廣西力值計量裝備跨越式發(fā)展已取得階段性成果

（1）2009年安裝調(diào)試并經(jīng)檢定合格和建標(biāo)的500kN液壓疊加式力標(biāo)準(zhǔn)裝置(拉壓)經(jīng)連續(xù)三年考核，精度達 0.01級，達到國內(nèi)先進水平，開展力值量值傳遞。

（2）12MN多功能液壓疊加式力標(biāo)準(zhǔn)裝置也完成研制，并2012年10月完成現(xiàn)場安裝調(diào)試合格，該裝置出廠前驗收精度達0.05級，該標(biāo)準(zhǔn)裝置具有電耗減少50%，檢測千斤頂效率提高十二倍，還具備橡膠支座檢測功能，能方便快速的實現(xiàn)高精度檢測和低精度檢測的快速轉(zhuǎn)換，已進行長期穩(wěn)定性考核。

（3）利用該裝置技術(shù)廣西計量院已于2010年11月10日首次獲得中國專利，發(fā)明人為廖文軍、植宇輝、莫華榮、李海根，專利號ZL200920199848.6。

（4）積累成功經(jīng)驗，融入功能拓展的結(jié)構(gòu)設(shè)計，制定出投入產(chǎn)出效益好的一款大力值標(biāo)準(zhǔn)機研制方案。

（5）繼續(xù)研制 3MN多功能液壓疊加式力標(biāo)準(zhǔn)裝置（拉壓），該裝置將拓展預(yù)應(yīng)力錨索試驗、長期應(yīng)變試驗和疲勞試驗功能

若能全部實現(xiàn)預(yù)定指標(biāo)，必將為實現(xiàn)廣西力值計量裝備的跨越式發(fā)展打下良好基礎(chǔ)，大幅提升廣西力值計量檢測能力。