流量仪表的发展趋势及热点

1、流量仪表的发展趋势及热点近来，我国政府提出了以科学发展观建设“资源节约型、环境型”社会的国民经 济指导方针后，由于流量测量涉及物流的计量，以生产中它是重要的信息源头； 在管理上它是效益核、节能、环保科学评价的依据。无可置疑，它都起着举足轻 重的地位，日益倍受关注。流量是一个推导量，因影响它的因素太多，如：流体的物性、流体流动的特性、 现场环境、工艺的要求、安装、维护、经济性等。企图用一种仪表满足上述 一切要求是不可能的。所以相应的仪表原理即十多种，类型近200多，每一种仪表都有其优缺点，只可能在某个特定领域中发挥作用，仪表各尽所能，用户各取所需，尚没有一种仪表可以独占鳌头，取代其他一切仪表。本

2、人就流量仪表的发展趋势、热点发表一些看法，浮光掠影，供大家参考。一发展趋势据“ FlowResearch”网评估在022007 五年内，尽管国际经济不景气，流量仪表年增长率仍达2.6%，即自2002年的31亿美元到2007年的35亿美元。 其中传统仪表（节流、容积、涡轮、转子）-为2%增长自2002年的16.43亿占53%，到2007年的15.05亿，占有43%，而新型仪表（电磁、超声、 科氏）年增长率62%，自2002年的14.57亿占47%。到2007年增为20.19亿占57%。其中上述评估认为传统仪表的发展呈下降趋势。但也并非“一声令下，烟消云散”， 以孔板为例，以其可干标及承受恶劣工况

3、等其他仪表无法取代的优势，数十年以来，已装机容量十分庞大，再加上人们的习惯性。FlowResearch总裁JesseYoder认为：市场趋势虽向新技术流量计转变，但传统仪表已安装基数太大，这将 是一个很长的过程。锐德集团(Reed、Group)调查，流量仪表2003年世界市场排序为：电磁、质量、 节流、涡轮、孔板、科氏、容积、涡街、超声、均速管、皮托管、文丘利、喷嘴、 热式、环孔、堰、弯管、激光，但这个分类不合理，许多仪表均应算为节流， 如果这样分类，节流从数量上应占市场第一位。由于节流装置一般较少笨重，技 术含量不高，国外厂商未涉足中国市场，我国工程中所用节流装置仍多选用国内 产品，据中国仪

4、器仪表协会估计传统节流装置年销售量为20万台以上，约6亿人民币。耆.11年192 *H声10 43 H化a 13 E59善5 涡轮流量计在国外多用于测气体及粘度较小的液体，据“FlowResearch ”网评估最近五年(20022007)CAGR 为-3.2%，由于2002年销售额的4.1亿美元降至2007年的3.48亿，JesseYoder认为：超声的增长势头虽然咄咄逼人，涡轮 也较准确，与超声相比，价格便宜得多，而量程比为10:1，大于差压式三倍多，在商业计量、贸易结算上仍有独特优势。我国年销售量估计约2万台。容积式流 量计非速度型仪表无直管段要求，准确度可达 +/-0.5%以上，但较笨重

5、，口径一 般在200毫米以下，据“ FlowResearch”评估，近五GR为-2.7%，由2002年销售量的5.2亿美元降至2007年的4.52亿美元。我国油计量多采用这 种仪表，如各加油站用的加油机，国内年销售量估计为5万台。二热占八、八、1. 电磁根据法拉弟电磁感应定律，即当导体在磁场中切割磁力线时，将在二端感应电动 势，其大小与流速成正比，据此可测流量值。最大优点是管道中无任何阻力件， 可测液固二相流、纸浆、矿浆、煤浆几乎没有压损，对直管段要求较小（上10D，下3D），精确度可达+/-0.5%。测量范围可达50:1，口径可大至3米（ 从市场销售台数虽未必超过差压式，但其销售额居流量仪表

6、市场魁首已是公认的 事实。世界各国著名自动化仪表公司都生产，如：ABB、西门子、Krohne、横河，我国的几家大仪表厂，如开封、威尔泰、光华、川仪都将它做为主导产品，可惜 均引进国外ABB技术，基本上没有自己创新的品牌。而名声不大的浙江大河都 开发了自主产权的PMF-CF型电容式电磁流量计，其特点可测电导率低至0.01us/cm 的液体（通用仪表需大于5us/cm）。电磁流量计虽有许多优点，但在国外市场已近饱合，CAGR已低至1.92%，而国内市场据美国ARC咨询公司评估由于中国近年来加大在水处理、矿业、造纸、制药等行业的投资力度。电磁流量计国内的 CAGR将达到10.7%，自2003 年销售

7、0.46亿美元到2008年的0.77亿美元。但愿不仅是产值的增长，还是质 量的提高、品牌的创新！2. 超声根据超声波在管道中传播时，顺流向声波速度增大、逆向减小原理，测得时差大 小即可知流体流速推算流量。由于气体的声阻大于液体，气体超声波注量难度大 于液体，据美国GE公司介绍接受反射回来的信息能量仅为发射的万分之一，而 时差仅10-910-12 秒。近年来由于在能源泉结构中，天然气的比重日益加大！ 由于超声波气体流量计的准确度可达 +/-0.5%以上，量程比几十比一，口径可大 至2米以上，是天然气商务计量、贸易结算很理想的流量计，我国西气东输工程 较重要的贸易结算采用了几十台。目前国外的公司有

8、 Instromet（荷）、GE、Emerson、Controlotrom（美）、Kroh ne（德）、昌民（韩）均有产品；我国在1985年即开始研制曾有样机进行了试验， 上海宝音、维思、唐山美伦、天津亿环、北京昌民（合资），均称已有产品，但据了解在现场应用中仍有不足之处，有待改进。外夹式流量计因便于装卸维护颇受用户青睐， GE资深流量专家Mats on表示， 过去因超声波穿过管壁能量损失及折射角等问题，使其难以问世，现美国Controlotron 采用了宽束技术（WideBeam）TM ，使难题得以解决并已可提供1010 GC、1010GCS系列外夹式产品，但管道内气体压力不得小于 60Ps

9、ig（约4.22k g/cm2）。而GE公司采用了关联标记法（CorrelationMethod） 突破了这一限制推 出的CTF878外夹式，可以测大气、压液气体等任何气体 （图1）。这使它可无需 在管道开孔可应用于有腐蚀性、有毒、高纯、无菌等气体的流量测量。3. 科氏原理是当m以速度v在一个旋转体系中运动时，在质量m上将作用有向心力及 切向的哥氏力，其大小取决质量 m及流速v,如测得哥氏力即可知质量流量。为测哥氏力，必需激励管道产生振动，体积十分庞大。口径0.2米，高度即达2米，因而口径难以超过0.25米，而精确度可高达+/-0.5%以上，且可以直接测 量质量流量及密度，使用户不仅可获知流体

10、的容积而且可了解其组成。这是化学 工业应用的一个重要特点，其次，维护成本极低，使用多年可无需重新校验，对 直管段长度没要求。这些优点令其成为颇其发展力的流量仪表。生产厂家国外有美国的MicroMotion（Emerson）、德国的Krohne我国有山西太行、浙江乐清。由于技术的发展，科氏流量计的应用领域已从测油品、 液体矿浆扩展到气体。美 国燃气协会（AGA），认为科氏很适于测天然气，特别是压缩天然气加气站的商务 计量，由于天然气在能源泉中的比重加大，为科氏在发展提供了很大的发展空间。 据美国ARC咨询公司评估，近几年国际市场科氏会大幅增长，2007年销售额将达6.27亿美元，CAFR达7.6

11、%，仅次于超声。在计量上，科氏与超声有较大的互补性，科氏常用口径为2寸左右，占90%，通常最大口径到6寸（150毫米）；而超声不适用于太小的管径。由于科氏的价格 较贵，（在相同口径下为电磁的10倍）。我国多用容积式或涡轮代替，但维修、 定期校验量较大，只要科氏价格适当，在我国的市场活力还是较大的。4. 二相流为提高效率，降低成本，采取管道输送口顺现代工业运输中得到广泛地应用，二相流的流量测量已日益迫切有待解决。a液固二相电磁流量计已可解决含有纤维、固体的液体流量，如矿浆、煤浆、货浆、泥浆、污水等等。b气固二相由于气流中固体的冲刷、磨削，只能采取非接触式，我国兰州同位素研究所，曾 用同位素解决这

12、一课题，但涉及环保等问题已很少采用。目前德国SWR公司推出了一系列微波气固二相流量计，较成功用于各种现场。其原理（图3）为安装在管道上的传感器、发射的微波束，穿过管道中的气固二相 流，固体物流将削弱部分微波，通过测反射回来的微波能量可知固体流量。据SWR公司称可测固体颗粒自1纳米至1厘米，流量可大每小时数百吨，精确度+/-25%，安装简便，仅在管道上钻约20毫米圆孔，焊上接头即可。谡渡幻密君唸號订诧片芾c气液二相我国早于20多年前已从事此课题研究，天大、浙大、西安交大均有试验室研制， 但至今仍未有产品推向市场，由于天然气开采特别是海上平台，难以采用分离器， 迫切期待提供气液二相流量计，目前普遍

13、采用的是用二台不同型号的差压流量 计，串联测量，从二个读数来解流体中气液的容积比，我国杰拉气田购买了一台14英国公司提供的MK1型湿气二相流量计，报价14.4万英磅，约230万人民 币，国内厂商估计生产成本不过数万元。拥有自主知识产权，振兴民族仪表工业迫不及待啊！5. 热式基于传热正比于流速的原理，通过测热源泉温度的变化测量流量的仪表主要有二种型式：（1）热分布式，热源处于管道外壁，管径较小，外径 425毫米最小流 量可0.3 升/小时、多用于测微小流量。（2）浸入式（插入式）热源泉管道内，与流 体直接接触，多用大管道气体流量测量，近几年倍受关注，从 MICONEX参展 来看，2001年仅3家

14、，2005年已达19家。这种仪表的优点是直接可测质量流量，灵敏度高于测气体流速低至 1m/s ，弥补了差压式无法测低速的不是，且不 易堵塞。它是应用领域广阔， 如取暖、环保、流程工业中低速常温气体流量测量。 不足是准确度受流体组分影响，流体温度不宜超过200 C；热源会影响周围温度 场，反映速度达 1 秒，不适用于工控系统。而最近了解到美国矽翔科技公司 (Siaqo.Ltd) 推出的一种以 MEMS 芯片做热敏元件的插入式热式流量计，改善了 它的性能，这种MEMS芯片仅4 X2毫米，上刻有微热源、上下游温度检测件。 通过测气体流过芯片的温度场变化来了解流速大小以推算流量， 由于热源极小不 致影

15、响管道中的温度场， 也将影响应时间提高到了 0.1 秒，改善了调节易质也可 用于工控系统。6. 新型节流装置经典节流装置工作可靠， 可承受恶劣的工况， 孔板可干标等优点， 长期以来取得 用户的信任、占流量仪表市场份额 6070% 。但不适用于二相流，而且要求直 管段过长，现场难以保证，出现了一系列环形通道节流装置。(1) 环形孔板， 美国上世纪 60 年代推出它不仅适用于二相流， 而且对直管段长度 要求较短，但压损太大。(2) 上世纪八十年代中期，美国推出了内锥式流量计 (V-cone) ，可以解决上述二 个问题，但内锥并非完美无缺，仍存在以下问题：(a) 力学结构为悬臂，易产生振动。(b)

16、取压点不合理，P1未必可反映整个截面的压力，P2处于锥体后漩涡区，压 力有波动，且传压管易堵塞。(c) 直管段要求03D未必可行，710D较合理。(d) 尾锥后为漩涡，能量转换是不可逆的，动能不可能无损恢复为位能，不是节能仪表。(3) 梭式，针对以上问题改进的专利产品(a) 采用三支杆固定流件 梭体。(b) 充分考虑直管段不足时流速分布不均匀性， 在环形通道中，采取测多点 (912) 总压。(c) 尾锥不会产生漩涡，动能可平稳转换为位能，压损小，可节能。7. 二次表智能化(1) 影响流量测量的因素很多，计算繁琐，由于微电子、计算机技术的飞速发展， 这一切就变得简单，可适应用户的各种要求。例如，

17、占流量仪表一半市场以上的差压式流量计量程比只能为3：1，采用智能式差压变送器后，就可将量程比扩大到几十比 1 。(2) 根据用户的要求，二次表可通过智能化具有许多功能，如同时显示瞬时、累 计流量；快速进行运算；工况实时补偿；系数实时修正；下限计费功能；分时计 费；停电记录；定时抄表；自诊断；模拟数字兼容通讯(3) 近期德国 Krohne 公司推出的 Optiflux 电磁流量计，就具有十多种自诊断智 能功能，使其工作更为可靠，性能提高，据称精确度可达 +/-0.2% 。可以预计， 二次表的智能化、 多功能化是流量仪表研发中一个具有很大发展潜力 的课题！8. 大管道气体流量的检测与校验三见言絮语

18、1. 发展趋势 (1)结构日趋简洁，从当前发展最快的三种流量仪表 (电磁、超声、科氏 )来看，机械结构都十分简洁，管道内既无转动件，又无节流件。 (2) 功能力求完善，随着 微电子、计算机、通讯技术的飞速发展，流量仪表多功能日益完善、多样，不少 机械部分难以解决的问题， 依靠电子软件则迎刃而解， 如 Krohne 的智能电磁流 量计，不少超声流量计不仅可测流量，还可测流体密度、组分、热能等等。(3) 安装日益简便，工业自动化程度越高，用户越欢迎采用安装维护简便的产品， 这也是插入式，外夹式仪表日益畅销的原因。2. 国产化刻不容缓据了解我国近年来进口仪器仪表约 130 亿美元，出口约 30 亿美元 (多为低附加 值的电工仪表、家用水表、气表 )，国内大型工程选用国外仪表占 2/3 ，而其价 格为国