2013汉诺威工业博览会见闻 张海平 摘 要：本文介绍2013汉诺威工业博览会的概况、笔者所见的一些液压新产品、技术报告会和关于第四次工业的一些探讨。 关键词：流体技术，液压，汉诺威工业博览会 受中国液压气动密封件工业协会委托，笔者观摩了德国汉诺威2013工业博览会，以下是笔者的部分见闻。 1.概况1.概况 概况 1.1 博览会1 博览会概况博览会概况 概况 （1）汉诺威2013工业博览会自2013年4月8日到12日在德国汉诺威市举行。有26个主展厅，总面积200，000M²。由以下11个展会组成。 1）工业自动化 2）能源：可再生和传统的，供应、传输和分配 3）风能：装置、元件和服务 4）传动驱动和自动化 5）新移动能源技术：混合和电驱动、可移动蓄能器和替代的可移动技术 6）数字化工厂 7）压缩空气和真空技术 8）工业零件供应和轻型结构 9）表面技术 10）工业绿色技术（纳米技术和激光微物质加工） 11）研究、开发和技术转让 流体传动技术归入《传动驱动和自动化传动驱动和自动化》传动驱动和自动化》。 这次参展的展商为6.550个，来自62个国家地区，与2011年相似。参观者超过22.5万，比2011年（23万）略低。 （2）汉诺威工业博览会素有所谓大小年之说。在2014年（4月7日至4月11日）就只有以下7个展会： 1)工业自动化 2)能源 3)移动技术 4)数字化工厂 5)工业零件供应 6)工业绿色技术 1 7)研究、开发和技术转让 下届传动驱动和自动化展会传动驱动和自动化展会要到2015年（4月13日至4月17日）再举行， 传动驱动和自动化展会（3）传动驱动和自动化传动驱动和自动化（MDA-Motion，Motion，Drive & Automation）Drive & Automation）展会，以前也被称作PTC—PTC传动驱动和自动化（MDA-—动力传动与控制动力传动与控制展会，分布在8个展厅（20至24完全是，在另外3个展厅——15、16、17动力传动与控制也有部分），主要围绕流体传动与控制技术流体传动与控制技术和电流体传动与控制技术电驱动及机械驱动及机械传动机械传动技术传动技术：齿轮﹑变速箱﹑无级变技术速﹑轴承﹑直线传动﹑联轴器﹑刹车﹑皮带和链条﹑润滑专家系统﹑传动附件﹑电机﹑内燃机﹑电驱动系统﹑电机保护装置﹑服务等等。其中，流体动力主要在17、20、21、23展厅。 由于紧接着（4月15至21日）就是Bauma（宝马）建筑机械展在德国慕尼黑举行，所以有个别流体动力供货商这次就没有参加MDA展了。 （4）这次博览会的主题是Industrie 4.0（第四次工业）。因此MDA2013的主题：能效、可持续性、状况监测、风力发电机的驱动技术等也围绕着第四次工业。 MDA的中心目标：蓝色竞争力（Blue Competence）——力争使德国与欧洲的机械制造业在绿色技术国际竞争中走在最前列。 1.2 德国的流体技术产业德国的流体技术产业 产业 德国的流体技术产业产值2009年约为40亿，2010年约为55亿€，2011年达到70亿€，同比增加了27%（图1）。但2012年估计只增加2%，2013年预计没有增长。 图1 德国液压工业的总销售额在2010年达到了38亿欧元，在2011年达到了50亿欧元。 力士乐公司2012年的销售额达到了创纪录的65亿欧元，但由于2012年下半年订单显著减少，估计2013年的销售额不会增长。 1.3 世界市场 世界市场 德国VDMA（德国机械设备协会）统计了金砖四国流体技术元件进口来源（见表1、2），从中可以看出，中国在其它三个金砖国家中的销售份额上升了。 表1 2010年金砖四国流体技术元件进口来源 年金砖四国流体技术元件进口来源 2 表2 2011年金砖四国流体技术元件进口来源 年金砖四国流体技术元件进口来源 1 巴西 美国 俄罗斯 德国25.0% 2 德国14.5% 3 中国 中国 日本 乌克兰 印度 德国22.7% 中国 德国22.4% 韩国 中国 日本 德国出口到中国的流体动力产品从2001年的0.41亿欧元增加到2011年的74.3亿欧元，目前占德国总出口额的14.1%。 根据占世界贸易95%以上的42个国家的报告，德国VDMA统计出了历年来在世界市场上流体动力产品的总值及各国所占的份额（表3）。从中可以看到，一，流体动力技术产品在快速增长；二，中国产品所占份额也在不断稳步上升。 表3 在国际流体技术在国际流体技术产品市场上占的份额流体技术产品市场上占的份额（产品市场上占的份额（%） 年份 总值,总值,亿109 125 121 121 109 125 € 德国 德国 美国 美国 日本 日本 意大利 意大利 中国大中国大2.2 2.2 3.2 3.2 陆 3.6 3.6 4.3 4.3 4.9 4.9 31.2 31.2 31.0 31.0 31.3 31.3 28.3 28.3 25.9 25.9 10.4 10.4 10.2 10.2 12.2 12.2 13.0 13.0 13.0 13.0 8.8 8.8 8.0 8.0 6.5 6.5 6.8 6.8 9.2 9.2 13.5 13.5 13.7 13.7 5.2 5.2 4.9 4.9 5.1 5.1 168 168 204 204 2006 2006 2007 2007 2009 2009 2010 2010 2011 2011 2.一些2.一些液压一些液压新产品液压新产品 新产品 限于笔者知识范围，主要关心了液压技术方面的新产品。限于时间，也没有对所有展台进行详细学习，因此，以下只能举例介绍一些所见。 1）泵分流器 采用多个齿轮泵同轴并联的分流器已有几十年历史了。专业制造分流器的Jahns公司这次推出了采用多个同轴径向柱塞泵的分流器，据说，分流精度可从3%提高到0.5%。 3 2）管接头 在两年前的展会上，VOSS公司就推出了以锌镍为保护层的管接头，能耐盐雾试验800小时以上。现在，镀层经过改进，称为VOSScoat（VOSS外套）。未安装的原始出厂件盐雾试验可达到2000小时；模拟实际工况，接到管道上，带有轻微表面损伤的，也可达到1000小时以上。 3）塑料单向阀 力士乐宣布，2010年推出的Z1S——10通径单向阀， 100L/min，350bar，采用了工程塑料制造阀芯阀座，工作介质温度：–20至+80°C。现在寿命试验已达到2千万次。 特点： -密封性好，在10%最高工作压力时已能达到密封； -只磨损易换件，铸铁阀体不会磨损，因此容易更换； -由于阀座也采用塑料，无须端面密封。 4）油箱 传统油箱分为普通通大气油箱与压力油箱两大类。贺特克公司在两年前的展会上推出了真空油箱，但未公布详情。这次用动画片的形式展示了详情。在该油箱中设有一个通大气的气囊，把液压油与大气隔开。油箱附有一个负压处理器，以便排出油液中可能含有的空气与水分。另设置了过滤器与冷却器。这样，油箱就不需要再承担分离油液中的空气、水和固体杂质及散热的任务，而仅起补偿液体体积变化、补偿外泄漏的作用。油箱体积就不需要再遵守必须几倍于液压泵流量的设计准则了，可以降到原有体积的十分之一。由于油液中含气量低，泵被气蚀的危险也大大降低了。 5)过滤器 过滤器的滤芯一般都是圆柱形的。这次贺特克公司展出了锥形的回油过滤器。据该公司介绍，根据使用观察和数字实，圆柱形的回油过滤器截留的污垢不均匀，上多下少，而锥形的可以更均匀，从而截留更多污垢。 6）污染颗粒计数仪 液压油液的污染状况过去都是采样，然后离线测定。这次，多个公司，如ARGO、贺特克、HYDROTECHNIK、派克、MPfilter等，都展出了在线的污染颗粒计数仪，这样可以及早了解油液污染状况，特别适用于风力发电机之类人工不便接近的应用场合。 7）液压缸 液压缸缸体长期以来，都是采用钢或铝制的，几乎已成为天经地义的了。这次派克公司推出了以碳纤维为主体，铝制螺纹接头，无金属内套的液压缸，耐压达380bar，重量比钢制的减轻60%，疲劳失效寿命较铝制的长得多，耐腐蚀性也极大地提高了。 4 8）自治油缸 力士乐公司、VOITH、贺特克等公司都展出了从变频电机、泵、油箱到液压缸整套的所谓自治缸：只要接上电源、给入位置或速度指令就可工作了。 VOITH公司的自治缸采用了容积控制回路，不再使用液阻控制，能效很高。这套缸动作如此灵活，使人很容易误以为是气动缸。 由于其高能效，将对传统液压技术带来震撼性的变革。 9）变频调速 在这次的展会上，各个大公司几乎都推出了变频调速组合泵，如派克，布赫等。力士乐则展出了FcP、DFEn、SvP三种性能级别的变频调速组合泵。 据介绍，亚琛工大的多学科联合研究中心，在成立后短短几个月内就确定了一个全新的装载机传动方案：使用转速达6500r/m的高速发电机、自治缸，取消液压操纵阀，常规的从发动机泵组合体到操纵阀到工作缸的被电线取代了。能效、灵活性大大提高。 高速电机使用的铜铁量与普通电机相同，扭矩相似，但由于速度高，输出功率成倍增长。与2kW常规电机同样体积，转速达22，500r/m的高速调频电机，其功率已可达到22kW。现在，高速电机的功率重量比已能达到2∼3kW/kg，达到与高压泵同等水平——5∼6kW/kg的样品也已试制出来了。因此，其动态性大大改善了。 而高速电机加减速器的成本甚至比低速电机还低。 大学液压教科书都需要改写了！ 10）测试设备 借着电子技术高速发展的东风，德国HYDROTECHNIK公司把测试仪的最小采样节拍从1ms降到0.1ms，相应提高了压力传感器的频响特性，这样可以更精确地测试分析高速压力波动。 HYDROTECHNIK公司还展出了采用不同色彩外壳的压力传感器，以标识不同压力等级，避免误用造成的损坏。虽说是小改进，但对使用者带来极大便利。 3.技术报告会3.技术报告会 技术报告会 与展会并行的还有以下4个主题的技术报告会： -风电中的传动技术， -状况监测系统， -密封技术， -可持续性，能效，轻型结构。 3.1 风电中的1 风电中的传动风电中的传动技术传动技术 技术 5 1）WinDrive technology for large offshore turbines without frequency converters 无变频器的海上大型轮机的风力驱动技术，Uwe Reimesch，Voith Turbo Wind公司 2）Combining the advantages of a direct drive and a geared generator system in a hybrid drive system 在混合驱动系统中结合直接驱动与齿轮传动系统的优点，Matthias Deicke，Winergy股份公司 3）„Aerogear“ als bewährtes Getriebekonzept für Offshorewindenergieanlagen “空气齿轮”作为海上风力发电机经过考验的变速器方案，Dr. Mohamed Sfar，Renk股份公司 4） Modellierung des Blattlagers zwischen Rotorblatt und Nabe einer Windenergieanlage 一台风力发电机转动叶片与节点间叶片轴承的建模，Oliver Michael Maier，Germanischer Lloyd Industrial Services公司 5） Neuentwicklungen und Modifikationen von Verschraubungsgeräten für die speziellen Anforderungen der Windindustrie 为满足风力工业特殊要求而研发与改进的螺纹旋紧装置，Jürgen Schimohr，Maschinenfabrik Wagner公司 6） Challenges for bearings in wind turbine 对风力发电机中轴承的挑战，Andreas Bierlein，Schaeffler Technologies股份公司 7） Utilising 2-phase evaporative precision cooling to increase the performance of power conversion systems 使用2相蒸气精确冷却以提高功率转换系统的性能，Calum McConnell，Parker Hannifin公司 8） Flottenvergleich – Cloud-basierte Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen 风力发电机以云（储存、计算）为基础的状况监测的设备比较，Erwin Weis，SKF公司 Asset Diagnostic Services 3.2 状况监测系统2 状况监测系统 状况监测系统 1） Schwingungsbasiertes Condition Monitoring und Remote Service im Automatisierungsumfeld – Beispiel：Vertikalmühlen-Antriebe 自动化场所以振动为基础的状况监测和远程服务——实例：垂直磨臼驱动，Dr. Jörg Deckers，Siemens股份公司 2）Kosteneinsparung durch den Einsatz intelligenter Online Condition Monitoring Systeme in der Fluidtechnik 通过在流体技术系统中使用在线状况监测系统降低成本，Roman Cecil Krähling，ARGO-HYTOS公司 3）Zustandsüberwachung mit Schadensprognose 带损坏预报的状况监视，Ingo Schumacher，National Instruments Germany公司 4）Condition Monitoring Systeme für Windenergieanlagen：Aktueller Stand und Ausblick auf zukünftige Entwicklungen aus der Sicht der Zertifizierung 风力发电机的状况监测系统：从6 资质角度来看，当前状况与今后发展，Dr. Karl Steingröver，Germanischer Lloyd Industrial Services公司 5）Condition Monitoring – Wear Debris Monitoring of wind turbine gearboxes 风力发电机齿轮箱磨损颗粒的状况监测，Steve Dye，Parker Kittiwake Developments公司 6） Steuerungsintegrierte Condition Monitoring Systeme 与控制器结合的状况监测系统，Holger Fritsch und Ulrich Oertel，Bachmann Monitoring公司 7）Treffsichere Alarmierung durch virtuelles Trending mit HAICMON 使用HAICMON通过虚拟趋向的接触报警，Herwig Eichler，HAINZL Industriesysteme公司 8）Von der Früherkennung zur Schadensvermeidung – Innovationen in der Zustandsüberwachung 从早期识别到避免损伤——状况监测中的创新，Stefan Palenberg，FAG Industrial Services公司/Schaeffler Industrial Aftermarket 9）Transparenz schafft Vertrauen 透明带来信任，Christoph Schneider，ifm consulting公司 10）Monitoring für komplexe Anlagen 复杂装置的监测，Matthias Luft，PRÜFTECHNIK Condition Monitoring公司 11）Feldbusneutrale Referenzarchitektur für Condition Monitoring in der Fabrikautomation 用于工厂自动化中状况监测，于区域总线的参考结构，Dr. Jan Bredau，Festo股份公司/Prof. Martin Wollschlaeger，Dresden工大 12）Umsetzung des VDMA Einheitsblattes Condition Monitoring für Feldgeräte und Automatisierungstechnik VDMA 野外仪器与自动化技术状况监测统一化的实现，Frank Lubnau，Siemens股份公司/Albrecht Winter，J. Schmalz公司 3.3 密封技术 密封技术 1）Dichtungen – nur ein einfaches Konstruktionselement? 密封圈——仅是一个简单的设计元件？Dr. Volker Seifert，Bosch Rexroth股份公司 2）Neues Dichtkonzept für Wellenabdichtungen mit hohem Energieeinsparpotenzial 具有高节能潜力的新型轴密封方案，Holger Jordan，Trelleborg Sealing Solutions Germany公司 3）Statische Dichtelemente 静密封元件，Christoph Meissner und Thomas Braun，Parker Hannifin Manufacturing Germany公司 4）Innovationsmanagement bei Freudenberg Sealing Technologies 弗罗伊贝密封技术的创新管理，Felix Reymann，Freudenberg Sealing Technologies公司 可持续性，能效，3.4 可持续性，能效，轻型结构 7 1)Reduzieren des Differenzialdrucks 减小压差，Dr. Andreas Schindelin，ARGO-HYTOS公司 2）Neue Wege gehen – Optimale Ressourcenschonung verlangt nach innovativen Nachhaltigkeitskonzepten 走新的路——最佳资源利用要求创新的可持续性方案，Roman Mackert，SEW-EURODRIVE公司 3）Energieeffiziente hydraulische Lenksysteme in der Mobilhydraulik 行走液压中的高能效液压转向系统，Dr. Richard Käsler，WEBER-HYDRAULIK公司 4）Geordnete metallische zellulare Strukturen zur Gewichtsreduktion in der Fluidtechnik 在流体技术中应用有序的金属细胞结构以减轻重量，Dr. Siegfried Lösch，LCE Lösch Cellular Engineering Ziviltechniker公司 5）Hocheffiziente，applikationsspezifische Antriebslösungen in internationalen Märkten – Energieverbrauch senken，Produktivität steigern 在国际市场中针对应用的高效率驱动方案——降低能耗，提高生产率，Dr. Johannes T. Grobe，Bosch Rexroth 公司 6） Energieeffizienz in der Automatisierungstechnik 自动技术中的能效，Roland Volk，Festo股份公司 7）Das Wälzlager als Schlüssel zu mehr Effizienz –mit Produktinnovationen und Berechnungstools zu reibungsarmen Systemen 滚动轴承作为提高效率的关键元件——通过产品创新和计算工具实现低摩擦系统，Dr. Claus Müller，Schaeffler Technologies股份公司 8）Präzise geometrische Maschinenausrichtung – der Schlüssel zu Energieeffizienz und Kostenersparnis 精确的形状加工——提高能效与降低 成本的关键因素，Christian M. Reidler，PRÜFTECHNIK Alignment Systems公司 4．IndustryIndustry 4.0 第四次工业 第四次工业 在一些欧美国家也称其为“Integrated Industry”——集成化工业。 在德国是如此划定工业的：第一次，机械化；第二次，流水线大规模生产；第三次，电控自动化。而第四次工业的目标则是智能工厂Intelligente Fabrik(Smart Factory)。最早是在2011年汉诺威博览会上提出来的。作为德国联邦今后提升传统制造工业的战略发展方向，112页的实施建议由项目预研究小组在2012年10月2日提交给德国联邦此项目牵头的教育科研部（BMBF）、经济部（BMWi）和内政部（BMI）。 背景是今后制造业将面临的形势——紧缺的资源、员工年龄结构改变、能源转变、全球化。 技术基础：互联网和空间分布系统。 8 特点：灵活易变、高资源效率、考虑人类工程学、以及使顾客与业务伙伴最紧密结合。 变革大致在以下几个方面。 4.1 生产工艺与信息技术1 生产工艺与信息技术联姻生产工艺与信息技术联姻 联姻 生产工艺与信息技术更紧密地结合在一起。 力士乐公司推出了开放核心，即工程师可以用各种高级编程语言，通过各种编程工具，从各类硬件的各种操作系统出发，调用核心的控制功能，完成各种应用。演示模型是一个平板电脑，通过无线网络（W-LAN），控制一个六自由度的平台，随平板电脑摆动。 4.2 产品个性化2 产品个性化 产品个性化 在高度灵活生产的基础上迎合产品个性化，面向批产量1。 降低集中控制度，增加生产设备的自主控制。各生产设备通过互联网的形式联接。 让产品控制工厂。 已经在Kaiserlautern市建立了一个示范工厂。 4.3 生产人性化3 生产人性化 生产人性化 分散生产，可以分散能量供应。充分利用现代通讯手段，员工可以就近，甚至在家里上班。他们问道，如果大量员工每天长途开车上班，那在厂里花很大力气节能减排，又有多大实际意义呢？ Industry 4.0在这次的汉诺威博览会上也被广泛地讨论了。较普遍的意见是，Industry 4.0不会是一个从今天到明天突变，一下子抛弃全部已有设备的，而是一个渐进的过程。前几次工业中，每个阶段也都延续几十年。因为，在进行实质性的工程技术改造前，首先需要的是，在参与者的脑子里发生改变。将来第一位要做的是，跨技术领域的思考。我们最终要赢得的是我们的商业伙伴和员工。如果做不到这点的话，所有闭门思考出来的方案都是没有用的。 9
