VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Развитие ракетно-космической и авиационной техники, автомобилестроения, атомной, нефтяной и газовой промышленности, медицины, бытовой сферы предопределяет необходимость разработки и создания новых датчиков давления для различных информационно-измерительных и управляющих систем с улучшенными качественными и эксплуатационными показателями. Перспективно создание датчиков давления на базе полупроводниковых микроэлектромеханических систем (МЭМС), преимуществами которых являются высокая чувствительность, надежность, малые габаритные размеры, возможность производства в групповом технологическом процессе [1].

Рынок датчиков для измерения давления показывает положительную динамику на протяжении нескольких лет. В натуральном выражении рынок демонстрирует рост, однако показатели роста объема рынка в натуральном выражении чуть меньше, чем в денежном выражении, в связи с повышением цены импортной продукции.

На данный момент отечественные производители активно осваивают внутренний рынок сбыта, в связи политикой импортозамещения иностранной продукции, а также повышения цен у иностранных конкурентов. В перспективе прогнозируется еще большее усиление доли отечественных производителей на внутреннем рынке.

В настоящее время в России действует более 40 предприятий, выпускающих датчики давления. В числе лидеров рынка стоят такие предприятия, как ПГ «Метран» (г. Челябинск), ОАО «Теплоприбор», ОАО «Манотомь» (г. Томск), ПГ «Мида» (г. Ульяновск), «Элемер» (г. Зеленоград), РПКБ, (Раменское, Московская область), «Темп-Авиа» (Арзамас, Нижегородская область), МИЭТ (Москва), ЗАО “НПК ВИП”, АО «НИИФИ» (г. Пенза) и другие [2].

Особенностью рынка датчиков давления является наличие огромного числа иностранных игроков. Конкуренция разворачивается в основном между глобальными международными компаниями: Metran – Emerson, E+H, Yokogawa, далее подступают Wika (в основном малогабаритные датчики), Simens, Honeywell. Кроме того, на российском рынке присутствуют такие компании как Rosemount, Druck, Motorola, Trafag, Kulite, Ametek и другие.

Структура современного рынка датчиков давления определяется следующими сегментами:

- Ракетно-космическая техника;

- Авиация (преобладают изделия РФ);

- Автомобильный и железнодорожный транспорт;

- Судостроение;

- Медицина;

- Топливно-энергетический комплекс (ТЭК);

- Жилищно-коммунальное хозяйство (ЖКХ);

- Атомная энергетика;

- Химические и промышленные производства;

- Трубопроводные системы;

- Научные и прикладные исследования.

В области ракетно-космической техники и авиации прослеживается достаточно консервативная ситуация. Основные игроки, работающие в этих сегментах (на российском рынке АО «НИИФИ», РПКБ «Раменское», «Темп-Авиа», и Kulite, Ametek, Honeywell на мировом рынке) уже давно и прочно занимают свои позиции. Деятельность в этих сегментах требует особого вида лицензирования, высококвалифицированных и узкоспециализированных специалистов в области разработки, применения дорогих и энергоемких технологий, поэтому смена игрока достаточно редкое явление и фактически производители, закрепившиеся на этом рынке, являются монополистами в своих нишах. Требования к техническим характеристикам датчиков в этих отраслях, отличаются:

– высокими значениями показателей надежности (ресурс 100-150 тыс. часов, срок службы не менее 20 лет);

– высокими значениями параметров внешних воздействующих факторов (температура от минус 196 до 600 °С, давление от абсолютного вакуума до 300 МПа, влажность до 98%, вибрация 30g при частотах до 5000 Гц, ускорение 30 g и механический удар до 150 g);

– реализация принципа резервирования измерительных каналов, что в результате сказывается на цене.

Транспортные сегменты рынка (автомобильный, железнодорожный транспорт и гражданское судостроение) являются достаточно динамично развивающимися направлениями. Особенно бурный рост демонстрирует автомобильный рынок, стремительно увеличивающиеся объемы производства и объемы реализации, делают его лидером на всем рынке датчиков давления. Непрерывное увеличение роли автоэлектроники в повышении характеристик и комфорта автомобилей влечет за собой спрос и на количество датчиков в автомобиле [3].

Условия эксплуатации в этом сегменте не такие жесткие как в аэрокосмической отрасли, верхние пределы измеряемых давлений обычно не превышают 100-200 бар (в некоторых случаях 1000-2800 бар, для установки в камерах сгорания дизельных двигателей), диапазон рабочих температур от минус 40 до 150 °С, менее жесткие требования к показателям надежности и метрологическим характеристикам, в конструкции преобладают дешевые пластиковые материалы.

В следующую группу родственных сегментов можно объединить такие направления как ТЭК, атомную энергетику, химические и промышленные производства, трубопроводные системы, ЖКХ, сходные по типу применяемых датчиков давления. В приведенной группе наблюдается разнообразие зарубежных и отечественных производителей, наряду с крупными и почтенными компаниями («Метран», «Мида», Honeywell, Druck, Omega и пр.) на рынке присутствуют и мелкие фирмы–новички, которые тоже находят своих потребителей. Бурный рост количества узлов учета тепла, газа, как в промышленности, так и в бытовом секторе, провоцирует рост рынка датчиков. Перспективы развития рынка довольно радужные. Насыщение рынку в ближайшем будущем не грозит, но конкуренция ужесточается буквально с каждым днём. Растущий рынок притягивает инвестиции и новые предприятия - изготовители появляются практически каждый квартал. Основным конкурентным преимуществом становится цена, но низкая цена естественно приводит к необходимости применения менее дорогостоящих и менее качественных материалов. Качество измерительных механизмов их ремонтопригодность ухудшаются, и приборы переходят в разряд одноразовых изделий со сроком жизни равным межповерочному периоду – купил, использовал до окончания поверки и - меняй на новый [2].

Отличительными особенностями датчиков являются:

– наличие в конструкции защитных воспринимающих мембран из титана и нержавеющей стали, для измерения давления агрессивных сред;

– наличие в конструкции отображающих устройств и индикаторов (потребность в визуальном контроле по-прежнему остается актуальной);

– использование популярных промышленных цифровых интерфейсов (HART, Fieldbus, CAN, PROFIBUS) для подключения в измерительную компьютерную сеть;

– высокие метрологические характеристики (типичные значение погрешностей 0,1%,..0,5%).

Сегмент медицинских датчиков давления не отличается крупными товарными и денежными оборотами, хотя и имеет тенденцию к росту. Бурное развитие различного медицинского оборудования (особенно компьютеризированных систем мониторинга и диагностики) в последние годы, стимулирует расширение номенклатуры датчиков и их количества. Компаний, работающих в медицинской отрасли не так много, основным игроком здесь является Motorola, чьи датчики давления используются в медицинской технике по всему миру. Требования к характеристикам датчиков достаточно умеренные, верхние пределы измеряемых давлений не превышают 100 кПа, диапазон температур от 10 до 50 °С, погрешность на уровне 0,5..1,0%.

В области научно-прикладных исследований и других применений потребности датчиков давления штучные, порой экзотические, и не связаны с крупносерийным производством.

Таким образом, современный рынок датчиков в целом и датчиков давления в частности, являются динамично развивающейся отраслью. В связи с политикой импортозамещения отечественные производители датчиков давления занимают более устойчивые позиции. Это особенно заметно в таких сегментах рынка как ракетно-космическая техника и авиация.

Список литературы

1. Васильев В.А., Москалев С.А., Ползунов И.В., Шокоров В.А. Состояние и перспективы создания полупроводниковых МЭМС и датчиков давления на их основе, Метрология. 2014, № 11 – С. 15-24.

2. Сайт: Группа проектов КИПИНФО (http://www.kipinfo.ru/info/stati/?id=53).

3. С. Сысоева // Автомобильные датчики давления. Эволюция технологий для массовых применений МАР/ВАР // Компоненты и технологии, 2008, №2, с. 10-18.

Код для цитирования: Скопировать