淺談流量計的現(xiàn)狀及發(fā)展

淺談流量計的現(xiàn)狀及發(fā)展摘要：隨著工業(yè)的發(fā)展，對流量測量的準(zhǔn)確度和范圍要求越來越高，為了適應(yīng)多種用途，各種類型的流量計相繼問世，廣泛應(yīng)用于石油天然氣、石油化工、水處理、食品飲料、制藥、能源、冶金、紙漿造紙和建筑材料等行業(yè)。流量計是工業(yè)測量中最重要的儀表之一,可分為:容積式流量計、差壓式流量計、浮子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、流體振蕩流量計中的渦街流量計、質(zhì)量流量計和插入式流量計等。關(guān)鍵詞：流量測量累積流量發(fā)展分析流量測量方法和儀表的種類繁多，分類方法也很多。至今為止，可供工業(yè)用的流量儀表種類達60種之多。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種對任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量儀表。這60多種流量儀表，每種產(chǎn)品都有它特定的適用性，也都有它的局限性。按測量對象劃分就有封閉管道和明渠兩大類，按測量目的又可分為總量測量和流量測量，其儀表分別稱作總量表和流量計。總量表測量一段時間內(nèi)流過管道的流量，是以短暫時間內(nèi)流過的總量除以該時間的商來表示，實際上流量計通常亦備有累積流量裝置，做總量表使用，而總量表亦備有流量發(fā)訊裝置。因此，以嚴格意義來分流量計和總量表已無實際意義。一、分析影響流量計的相關(guān)市場因素：1、驅(qū)動因素：據(jù)國際能源署預(yù)測，從2007至2030年全球需要對能源基礎(chǔ)設(shè)施累計投資26萬億美元(以2007年美元價值計)。其中，電力行業(yè)投資13.6萬億美元，占總投資額的52.3%。目前的金融危機并不會影響長期投資，至2030年，預(yù)計單是維持目前能源的供應(yīng)能力就需要全球能源投資的一多半資金，并且到2030年，世界許多地方的石油、天然氣和電力的基礎(chǔ)設(shè)施將需要更換。從長期來看，可預(yù)見的能源投資將給流量計在石油天然氣和能源行業(yè)板塊的應(yīng)用帶來不小的發(fā)展空間。面臨激烈的競爭環(huán)境，以及為了應(yīng)對全球節(jié)能減排的訴求，各個行業(yè)用戶更加關(guān)注生產(chǎn)工廠的運行效率，盡可能降低能耗，以提高競爭力。因此，大量的投資被用于提升工廠的自動化水平和現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和實時監(jiān)控，以提升工廠的過程控制效率。諸如，在石油天然氣和能源行業(yè)，密閉傳輸設(shè)施中需要性能可靠的流體測量設(shè)備；化工和制藥行業(yè)中需要高精準(zhǔn)的流量計等，種種趨勢必將帶動傳感器和現(xiàn)場設(shè)備包括流量計的發(fā)展。流量計中正在更多地引入電子技術(shù)，如數(shù)字信號處理(DSP)和微處理器，這使得流量計具備了自診斷功能，并且能夠更好地與生產(chǎn)控制層面進行通信。性能的提高更好地滿足了行業(yè)用戶的需求，給流量計創(chuàng)造了更多的市場應(yīng)用空間。2、抑制因素：當(dāng)前全球經(jīng)濟形勢有待進一步提振，工業(yè)品需求不旺盛。眾多行業(yè)用戶放緩新項目投資或者暫停設(shè)備更新升級，等待全球經(jīng)濟出現(xiàn)復(fù)蘇跡象。所以，在短期內(nèi)，這將會給流量計在其主要應(yīng)用行業(yè)的發(fā)展前景帶來一定影響。同時全球流量計市場生產(chǎn)商眾多，競爭異常激烈，流量計生產(chǎn)商正面臨著行業(yè)用戶對價格較為苛刻的要求，為了能夠使產(chǎn)品更好地滲透進入流量計應(yīng)用的主要行業(yè)，生產(chǎn)商之間的價格競爭再所難免，這一現(xiàn)象在國內(nèi)尤為普遍。價格往往成為決定采購行為的最主要決定因素。長此以往，生產(chǎn)商更多關(guān)注價格策略，導(dǎo)致產(chǎn)品創(chuàng)新性不夠，阻礙市場發(fā)展。二、分析流量計市場面臨的相關(guān)挑戰(zhàn)：傳統(tǒng)的機械式流量計，例如差壓式流量計、容積式流量計和變面積式流量計，已經(jīng)處于普及化階段，價格競爭激烈，利潤空間日益減少，技術(shù)革新較少，市場相對成熟。專家認為，實現(xiàn)產(chǎn)品的差異化和定制化生產(chǎn)是生產(chǎn)商在成熟市場的激烈競爭中的一個重要突破點。根據(jù)弗若斯特沙利文對行業(yè)用戶的需求進行分析，用戶群體希望生產(chǎn)商能夠提供為生產(chǎn)過程帶來切實利益的自動化設(shè)備。用戶在產(chǎn)品應(yīng)用過程中會產(chǎn)生具體的需求，例如：應(yīng)用在石化行業(yè)的特殊環(huán)境中，需要堅固耐用的設(shè)計以及防爆認證，以及用戶對直管設(shè)計的科氏流量計的需求等。如何有效獲取用戶實際需求，并且對傳統(tǒng)產(chǎn)品進行改良，是對生產(chǎn)商差異化和定制化生產(chǎn)過程的一個不小挑戰(zhàn)。而引導(dǎo)用戶接受并使用新技術(shù)流量計，如超聲波流量計、電磁流量計和熱質(zhì)量流量計，渦街流量計等，是生產(chǎn)商把市場做大做強的又一個挑戰(zhàn)。三、淺談流量計發(fā)展1、傳統(tǒng)的流體整流器經(jīng)長期的研究與實踐已趨于成熟，它一般采用阻隔體分隔流道來調(diào)整管道內(nèi)的速度分布，以達到整流的目的，這一類整流器主要用于實驗室和流量標(biāo)定系統(tǒng)。但這種方法易引起污物堵塞和增加阻力損失，所以在工業(yè)管道上很少采用。在現(xiàn)在的工業(yè)生產(chǎn)中渦街流量計由于其獨特的性能得到了廣泛的應(yīng)用，但仍有兩個方面的問題困擾著人們，一是由于儀表上游管道阻流件的干擾，流場發(fā)生畸變，影響旋渦正常撥離，而為了克服流場擾動，儀表前需要配裝較長直管道(一般為15-40倍的工藝管內(nèi)徑的長度)，而在實際現(xiàn)場是很難滿足的。二是渦街流量計主要特點之一是量程寬，一般在10:1左右，應(yīng)該說這樣寬的測量范圍應(yīng)屬比較優(yōu)良的性能，但在實際工業(yè)應(yīng)用中，最大流量遠低于儀表的上限值，最小流量又往往會低于儀表的下限值，一些儀表經(jīng)常工作在下限流量附近，造成儀表的計量準(zhǔn)確度下降，這時信號較弱，儀表的抗干擾能力也下降，為了測量小流量，人們往往采用內(nèi)腔形狀為圓臺的傳統(tǒng)變徑管，經(jīng)過縮小直徑提高測量處的流速。使渦街流量計工作在正常流速范圍內(nèi)，但采用這種變徑管的方式不僅結(jié)構(gòu)尺寸大(一般長度為工藝管內(nèi)徑的3-5倍)，還會在變徑管處產(chǎn)生大量旋轉(zhuǎn)流團，增大局部阻力損失，也使流場發(fā)生畸變。所以必須在變徑管與儀表之間加裝大于15倍工藝管內(nèi)徑長度的直管道進行整流，且增加了沿程阻力損失，這種方法增加施工成本，也給加工、安裝帶來不便。針對上述問題，相關(guān)專家指出縱端面采用特殊形線的變徑整流器擁有提高流速及改變流速分布的多重作用，其結(jié)構(gòu)尺寸小，長度僅為工藝管內(nèi)徑的1/3，可以直接卡裝在儀表的兩端，不僅不需要另外附加直管道，而且可以降低儀表對上游直管道的要求。實驗表明：儀表上游阻力件為一個平面內(nèi)的兩個90°彎頭，在一般情況下，渦街流量計上游側(cè)應(yīng)加裝大于20倍管道內(nèi)徑長度的直管道，而渦街流量計加裝了變徑整流器大大降低了對上游測直管道長度的要求，其阻力遠遠小于傳統(tǒng)的變徑管。更主要的是可使下限流速降為原來的1/3，量程比提高到15:1以上。2、機械式流量計到電子技術(shù)流量計的革新是流量計最重要的發(fā)展趨勢之一。電磁流量計、超聲波流量計和渦街流量計利用電氣原理工作，從而避免了機械流量計工作中需要更換的運動機件。同時，自診斷功能被引入流量計中，使得流量儀表不僅僅是簡單的測量工具，更多地為了系統(tǒng)維護的目的，例如：空管道偵測和自檢驗等。并且，在電子流量計中結(jié)合先進的通信技術(shù)后，使得控制人員能夠遠程實時獲取生產(chǎn)現(xiàn)場的流量數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。據(jù)研究表明，當(dāng)前全球約92.0%的流量計采用相關(guān)通信協(xié)議，因為采用通信協(xié)議的流量計在安裝難度和操作要求上都低于采用現(xiàn)場總線協(xié)議的流量計，并且引入現(xiàn)場總線系統(tǒng)對用戶來說也是一項不小的成本。但是，隨著行業(yè)用戶不斷提高自動化水平，希望從流量測量中獲取除了流量數(shù)據(jù)以外更多的信息，比如診斷信息和狀態(tài)檢測等，這些數(shù)據(jù)傳送都需要依賴現(xiàn)場總線支持，固現(xiàn)場總線協(xié)議流量計與通訊協(xié)議相互配合的形式必將成為主流。參考文獻1，ISBN:780164901X姜仲霞、姜川濤、劉桂芳《渦街流量計》（流量計應(yīng)用指南）北京中國石化出版社2006-01出版p25-2252，ISBN:7502571450蔡武昌、應(yīng)啟戛《新型流量監(jiān)測