广西计量检测研究院力值计量装备如何实现跨越式发展

（广西计量检测研究院，广西 南宁 530000）

如何跟踪国内外相关先进技术，结合我区工业发展特色和广西力值检测需求，制定广西力值量传发展的战略方案，是一项重大的研究课题。广西由于地处边陲，国家投资偏弱，工业发展缓慢，计量工作徘徊在全国下游，力值计量检测手段落伍,空白点很多。

1 广西力标准机现状及战略构思

（1）广西目前有600kN以下的小力值标准机装置三套，是20世纪70～80年代留下的，准确度低，设备老化严重，经常出故障，检测空间和量程范围受限，难以满足经济发展需要。另外广西大力值还有5MN量程范围的0.3级测力仪标准，仅能满足试验机类的量传，由于没有相应的大力值标准机装置，要检测相关的液压千斤顶、工作测力仪，只能外出向有相应反力架的单位借用设备才能实现，测量误差大、过程繁琐、工作脏累、安全性差、及时率低、客户抱怨多。

（2）在广西，有大型工程装载机、重型汽车、柴油机、液压千斤顶、拉拔仪等仪器设备生产企业，还有锚具、钢索、桥梁支座等路桥建设所需的预应力构件及配套产品企业，属优势特色产业，有些产品产值在国内排名龙头地位，试验机、工程用的力传感器及其测量系统的延伸产业链正在兴起，上述产业年产值近50亿；广西渐进高潮的高速铁路、城铁、公路、港口及核电站工程每年投资约700亿。

（3）随着广西－东盟经济圈及泛北部湾经济圈的发展深入，广西成为我国与东盟经济区域合作的窗口，西南与东盟区域经济合作的纽带，承接长三角及珠三角经济区产业转移的热土，广西地缘经济地位得到迅速提升。广西区政府正大力改善投资硬环境和软环境，根据广西经济及计量事业的发展，力值量传业务也将逐年增加，因此必须开拓新的检测业务。

由于广西力值计量装备严重滞后于其他省份，如果只是简单按照别人有什么我们也就装备什么的方案，就会导致要装备的数量多、性能一般、投入大且跟不上、重复投资多、速度慢，收益少，最终还得跟在别人后面处于落后状态，因此必须加强自主创新，高起点地研究一条投资少、技术先进、经济和社会效益明显、能锻炼科研队伍的路线，实现广西力值计量装备的跨越式发展。

广西计量检测研究院应紧紧围绕上述广西工业特色，结合自己的经济实力；还要兼顾今后发展，尽量以较少的投入来满足量大面广的需求。拟先分别按500kN、3MN、12MN三个量程为突破点，实现广西力值标准装置（适当融入拓展功能结构设计）的跨越式发展，满足今后力值量传、工程与材料检测相结合的综合性技术服务平台建设需求。除一般工程检测外，还可开展微观应变、蠕变、高精度力值传感器、防减灾害技术的科研和相关产业的深度开发。

2 我国力值基准机及国外力值标准机的概况

（1）目前我国的力值标准装置以1000kN为量程划分点。小于或等于1000kN量程范围的划分称为小力值，大于1000kN量程范围的称为大力值。由于建标较早，受当时生产技术的条件限制，小力值基准机准确度等级为0.001级、0.002级，大力值基准机准确度等级为0.01级、0.03级，级别差达到一个数量级以上。

（2）国内各省院均想在准确度等级和量程方面提升力值检测能力。在小力值量程范围内做得好一些，但在大力值量程范围方面，受国家量传体系的限制，要提高其准确度等级，是很艰难的。力标准机一般分为机械静重式、机械杠杆式、机械静重和杠杆混合式、帕斯卡液压式、机械叠加式、液压叠加式；其中静重式精度最高但价格最贵，杠杆式和帕斯卡液压式次之，叠加式最便宜，其中液压叠加式比机械叠加式更便宜，且升级能力强，故为许多省院采用，但由于受当时所采用的技术方案及研制要求的条件限制，许多省级院研制的准确度等级在0.1级至0.05级之间，无法满足0.1级大力值测力仪的量值传递，存在空白点。

（3）国外某公司力值传感器及其仪表能长期垄断国际市场超过60年，其中一个重要原因就是他们拥有精准的力源基础装置，确保其产品研发，实现高精度高品质检测试验，不断出新成果（我国的高端标准力传感器全是他们生产的）。我国要富民强国，必须坚持不断创新才能打破国外的垄断。

我国力值标准机的未来发展趋势，静重式力标准机向0.001级发展；叠加式力标准机向0.01级～0.03级发展；低成本和高准确度的叠加式力标准机有取代杠杆式力标准机的趋势。

3 叠加式力标准机控制系统的概况

叠加式力标准机的控制系统随着控制技术的进步主要分为4个发展阶段，即液压精细油阀控制系统、液压伺服油阀控制系统、精密机械伺服控制系统、数字油源控制系统，准确度等级由0.3级发展到0.1级～0.05级，并向到0.03级～0.01级迈进，必须做好正确的研究筛选。

由于液压精细油阀控制系统、液压伺服油阀控制系统和精密机械伺服控制系统存在影响因素众多，所以提高量程、稳定度和准确度等级等方面比较困难。

数字油源控制系统是指一种数字伺服电机直接控制精密油泵的数字液压动力系统，是浙江绍兴肯特公司获得国家专利（专利号：ZL200710068074.9和ZL200820166751.0）的先进控制技术，精度更高，稳定时间、量程和功能不受限制，其机械结构组成简单但制造技术高，数字油源伺服技术先进，价格便宜，可持续性良好，被认为是颠覆液压控制系统传统思维的革命性进步，广西力值标准装置优先采用该控制技术。

4 广西力值计量装备实现跨越式发展的实施措施

2008年本院开始制定并实施广西力值计量装备发展规划。针对国内力值标准机产品严重滞后，研制方案众多且效果不一的现状，本着充分发挥本院技术人员的技术、检测和生产企业的技术和制造优势，从单一购买模式变为产研合作研制开发模式，并以此促进广西力值计量科研队伍的发展。通过充分研究比较、现场考察，确定相关技术指标，优选一款技术先进、投资少、简单易实现的力值标准机研制方案作为突破点。本院与浙江绍兴肯特公司签署合作协议，采用具有中国专利的先进数字油源系统，分期按500kN、12MN、3MN三个量程，研制价廉质优的三台（500kN、12MN、3MN）液压叠加式力标准样机，并适时融入拓展功能结构设计，改善投入产出比，满足今后广西法治计量量传的需要，并为广西特色产业和科研活动提供技术支持。 最终满足今后广西力值检测发展的需求：一是力值量值传递，二是工程技术检测，三是精密材料检测及研发。

5 广西力值计量装备跨越式发展已取得阶段性成果

（1）2009年安装调试并经检定合格和建标的500kN液压叠加式力标准装置(拉压)经连续三年考核，精度达 0.01级，达到国内先进水平，开展力值量值传递。

（2）12MN多功能液压叠加式力标准装置也完成研制，并2012年10月完成现场安装调试合格，该装置出厂前验收精度达0.05级，该标准装置具有电耗减少50%，检测千斤顶效率提高十二倍，还具备橡胶支座检测功能，能方便快速的实现高精度检测和低精度检测的快速转换，已进行长期稳定性考核。

（3）利用该装置技术广西计量院已于2010年11月10日首次获得中国专利，发明人为廖文军、植宇辉、莫华荣、李海根，专利号ZL200920199848.6。

（4）积累成功经验，融入功能拓展的结构设计，制定出投入产出效益好的一款大力值标准机研制方案。

（5）继续研制 3MN多功能液压叠加式力标准装置（拉压），该装置将拓展预应力锚索试验、长期应变试验和疲劳试验功能

若能全部实现预定指标，必将为实现广西力值计量装备的跨越式发展打下良好基础，大幅提升广西力值计量检测能力。