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流量计

流量测量的发展可追溯到古代的水利工程和城市供水系统。古罗马凯撒时代已采用孔板测量居民的饮用水水量。公元前1000年左右古埃及用堰法测量尼罗河的流量。我国著名的都江堰水利工程应用宝瓶口的水位观测水量大小等等。
流量计
基本简介
测量的发展可追溯到古代的水利工程和城市供水系统。古罗马凯撒时代已采用孔板测量居民的饮用水水量。公元前1000年左右古埃及用堰法测量尼罗河的流量。我国著名的都江堰水利工程应用宝瓶口的水位观测水量大小等等。计量是工业生产的眼睛。流量计量是计量科学技术的组成部分之一,它与国民经济、国防建设、科学研究有密切的关系。做好这一工作,对保证产品质量、提高生产效率、促进科学技术的发展都具有重要的作用,特别是在能源危机、工业生产自动化程度愈来愈高的当今时代,流量计在国民经济中的地位与作用更加明显。流量计又分为有差压式流量计、转子流量计、节流式流量计、细缝流量计、容积流量计、电磁流量计、超声波流量计和堰等。按介质分类:液体流量计和气体流量计。
基本资料
中文名:流量计

外文名:flowmeter

拼音:liú liàng jì

型号:SG-NZ-KD1;SGY-EXQ41W;EXQ41W

款式:机械式指针刻度显示;电子带数显

连接方式:螺纹;焊接;法兰

材质:碳钢;不锈钢;;衬氟;塑料

压力:0.6/1.0/1.6/2.5/4.0/5.0Mpa

温度:根据实际情况匹配

流量计又分为差压式流量计、转子流量计、节流式流量计、细缝流量计、机械式指针流量计、逆止型指针流量计、容积流量计、电磁流量计、超声波流量计和堰等。按介质分类:液体流量计和气体流量计。

发展历史
早在1738年,瑞士人丹尼尔第一伯努利以伯努利方程为基础利用差压法测量水流量。后来意大利人G.B.文丘里研究用文丘里管测量流量,并于1791年发表了研究结果。1886年,美国人C.赫谢尔用文丘里管制成测量水流量的实用装置20世纪初期到中期,原有的测量原理逐渐成熟,人们开始探索新的测量原理自1910年起美国开始研制测量明沟中水流量的槽式流量计。1922年,R.L.帕歇尔将原文丘里水槽改革为帕歇尔水槽(于1929年为美国土木工程师协会所命名)。1911~1912年,美籍匈牙利人 T.von卡门提出卡门涡街的新理论。30年代出现探讨用声波测量液体和气体的流速的方法,但到第二次世界大战为止未获很大进展,直到1955年才有应用声循环法(两组型)的马克森流量计,用于测量航空燃料的流量。1945年,A.科林用交变磁场成功地测量了血液流动的情况。60年代以后,仪表向精密化、小型化等方向发展。例如,为了提高差压仪表的精确度而出现力平衡差压变送器和电容式差压变送器;为使电磁流量计的传感器小型化和改善信噪比而出现用非均匀磁场和低频励磁方式的电磁流量计。随着集成电路技术的迅速发展,具有锁相环路技术的超声(波)流量计也得到了普遍应用。微型计算机的广泛应用,进一步提高了流量测量的能力,如激光多普勒流速计应用微型计算机可处理较为复杂的信号。

美国早在1886年即发布过第一个TUF专利,1914年的专利认为TUF的流量与频率有关。美国的第一台TUF是在1938年开发的,它用于飞机上燃油的流量测量,只是直至二战后因喷气发动机和液体喷气燃料急需一种高精度、快速响应的流量计才使它获得真正的工业应用。如今,它已在石油、化工、科研、国防、计量各部门中获得广泛应用。

流量测量最早是由瑞士人开始的,在1738年,瑞士著名的物理学家丹尼尔·伯努利以伯努利方程为基础,利用了差压法测量了水流量。

后来,意大利物理学家文丘里又用文丘里管测量了流量,并发表了研究成果。

1886年,美国人赫谢尔应用文丘里管制成了测量水流量的的实用测量装置。

20世纪初期到中期,原有的测量原理逐渐走向成熟,人们不再将思路局限在原有的测量方法上,而是开始了新的探索。1910年时,美国人开始了槽式流量计的研究工作,这种流量计是用来测量明沟中水流量的。1922年,帕歇尔将水槽测量改革为帕歇尔水槽。

槽式流量计发展的同时,美籍匈牙利人卡门正在研究涡街理论,1911年到1912年,他提出了卡门涡街新理论。

到了30年代,又出现了探讨用声波测量液体和气体的流速的方法声波测量流量的方法,但到第二次世界大战为止未获得很大进展,直到1955才有了应用声循环法的马克森流量计的问世,用于测量航空燃料的流量。

1945年,科林用交变磁场成功的测量了血液流动的情况。

20世纪的60年代以后,测量仪表开始向精密化、小型化等方向发展。例如,为了提高了差压仪表的精确度,出现了力平衡差压变送器和电容式差压变送器;为了使电磁流量计的传感小型化和改善信噪比,出现了用非均匀磁场和低频励磁方式的电磁流量计,此外,具有宽测量范围和无活动检测部件的实用卡门涡街流量计,也在70年代问世。

随着集成电路技术的迅速发展,具有锁相环路技术的超声(波)流量计也得到了普遍应用,微型计算机的广泛应用,进一步提高了流量测量的能力,如激光多普勒流速计应用微型计算机后,可处理较为复杂的信号。

发展趋势
在工业现场,测量流体流量的仪表统称为流量计或流量表。是工业测量中最重要的仪表之一。随着工业的发展,对流量测量的准确度和范围要求越来越高,为了适应多种用途,各种类型的流量计相继问世,广泛应用于石油天然气、石油化工、水处理、食品饮料、制药、能源、冶金、纸浆造纸和建筑材料等行业。

弗若斯特沙利文咨询公司运用360度全视角研究模型,着眼于全球,综合应用行业、科技技术发展、经济、竞争环境和行业用户等多项模块,对流量计市场进行全面研究。本文以容积式流量计、涡轮流量计(典型的叶轮式流量计)、差压式流量计、变面积式流量计、电磁流量计、超声波流量计、涡街流量计(典型的流体振荡式流量计)、科里奥利质量流量计和插入式热质量流量计作为研究对象,对市场进行分析。

2008年全球流量计的市场规模达到28.3亿美元,较2007年增长约3.9%。

在全球,流量计的主要生产商包括:毕托巴流量计(Bitobar),阿西布朗勃法瑞(ABB),艾默生(Emerson),恩德斯豪斯(EndressHauser或E H),科隆(Krohne),西门子(Siemens),横河(Yokogawa),以及通用电气(GeneralElectric),霍尼韦尔职 (Honeywell),英维思(Invensys)和山武(Yamatake)。

市场影响因素

驱动因素据国际能源署(IEA)预测,从2007至2030年全球需要对能源基础设施累计投资26.0万亿美元(以2007年美元价值计)。其中,电力行业投资13.6万亿美元,占总投资额的52.3%。到2030年,世界许多地方的石油、天然气和电力的基础设施将需要更换。从长期来看,可预见的能源投资将给流量计在石油天然气和能源行业板块的应用带来不小的发展空间。

面临激烈的竞争环境,以及为了应对全球节能减排的诉求,各个行业用户更加关注生产工厂的运行效率,尽可能降低能耗,以提高竞争力。因此,大量的投资被用于提升工厂的自动化水平和现场数据的采集和实时监控,以提升工厂的过程控制效率。诸如,在石油天然气和能源行业,密闭传输设施中需要性能可靠的流体测量设备;化工和制药行业中需要高精准的流量计等,种种趋势必将带动传感器和现场设备(包括流量计)的发展。

流量计中正在更多地引入电子技术,如数字信号处理(DSP)和微处理器,这使得流量计具备了自诊断功能,并且能够更好地与生产控制层面进行通信。性能的提高更好地满足了行业用户的需求,给流量计创造了更多的市场应用空间。

抑制因素当前全球经济形势有待进一步提振,工业品需求不旺盛。众多行业用户放缓新项目投资或者暂停设备更新升级,等待全球经济出现复苏迹象。所以,在短期内,这将会给流量计在其主要应用行业的发展前景带来一定影响。

全球流量计市场生产商众多,竞争异常激烈。同时,流量计生产商正面临着行业用户对价格较为苛刻的要求,为了能够使产品更好地渗透进入流量计应用的主要行业,生产商之间的价格竞争再所难免。这一现象在新兴经济体,尤其中国,很普遍。价格往往成为决定采购行为的最主要决定因素。长此以往,生产商更多关注价格策略,导致产品创新性不够,阻碍市场发展。

面临的挑战

传统的机械式流量计,例如差压式流量计、容积式流量计和变面积式流量计,已经处于普及化阶段,价格竞争激烈,利润空间日益减少,技术革新较少,市场相对成熟。Frost&Sullivan认为,实现产品的差异化和定制化生产是生产商在成熟市场的激烈竞争中的一个重要突破点。根据弗若斯特沙利文对行业用户的需求进行分析,用户群体希望生产商能够提供为生产过程带来切实利益的自动化设备。用户在产品应用过程中会产生具体的需求,例如:应用在石化行业的特殊环境中,需要坚固耐用的设计以及防爆认证;用户对直管设计的科氏流量计的需求等。如何有效获取用户实际需求,并且对传统产品进行改良,是对生产商差异化和定制化生产过程的一个不小挑战。

引导用户接受并使用新技术流量计,如超声波流量计、电磁流量计、热质量流量计和V锥流量计(孔板流量计)等等,是生产商把市场做大做强的又一个挑战。

此外,新技术流量计不断被引入各个行业的同时,快速有效的售后服务对生产商来说同样至关重要。尤其是运用基于基金会现场总线和ProfibusPA总线的流量计,对软件技术有一定要求,有效的服务能够为用户提供更适合的解决方案,并且贴近用户。

发展趋势

从机械式流量计到电子技术流量计的革新是流量计最重要的发展趋势之一。电磁流量计、超声波流量计、涡街流量计和V锥流量计(孔板流量计)利用电气原理工作,从而避免了机械流量计工作中需要更换的运动机件。同时,自诊断功能被引入流量计中,使得流量仪表不仅仅是简单的测量工具,更多地为了系统维护的目的,例如:空管道侦测和自检验等。并且,在电子流量计中结合先进的通信技术后,使得控制人员能够远程实时获取生产现场的流量数据和历史数据。

据Frost&Sullivan的研究,当前全球约89.0%的流量计采用mAHART通信协议,因为采用mAHART通信协议的流量计在安装难度和操作要求上都低于采用现场总线协议的流量计,并且引入现场总线系统对用户来说也是一项不小的成本。但是,随着行业用户不断提高自动化水平,希望从流量测量中获取除了流量数据以外更多的信息,比如,诊断信息和状态检测等,这些数据传送都需要依赖现场总线支持。而且,西门子和艾默等厂商生正在着力推行现场总线协议的流量测量技术。相信,这必将推动现场总线协议流量计在各个行业的应用前景。

此外,无线技术流量计也正在逐步被用户所接受,恶劣环境中的流体测量对无线技术来说是一个很好的应用空间。不过,用户完全接受并普及无线技术流量计还需要一定的时间。

卫生领域常用
涡轮

涡轮流量计,是速度式流量计中的主要种类,它采用多叶片的转子(涡轮)感受流体平均流速,从而推导出流量或总量的仪表。一般它由传感器和显示仪两部分组成,也可做成整体式。

涡轮流量计涡轮流量计和容积式流量计、科里奥利质量流量计称为流量计中三类重复性、精度最佳的产品,作为十大类型流量计之一,其产品已发展为多品种、多系列批量生产的规模。

优点:

1、高精度,在所有流量计中,属于最精确的流量计;

2、重复性好;

3、元零点漂移,抗干扰能力好;

4、范围度宽;

5、结构紧凑。

缺点:

1、不能长期保持校准特性;

2、流体物性对流量特性有较大影响。

应用概况:

涡轮流量计在以下一些测量对象获得广泛应用:石油、有机液体、无机液、液化气、天然气、食品、饮料和低温流体统在欧洲和美国,涡轮流量计在用量上是仅次于孔板流量计的天然计量仪表,仅荷兰在天然气管线上就采用了2600多台各种尺寸,压力从0.8~6.5MPa的气体涡轮流量计,它们已成为优良的天然气计量仪表。

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