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浅谈流量计的发展及应用


发布日期:[2013-02-28] 共阅[1067]次

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zui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。据预测,到2013年,流量计市场规模将达到34.8亿美元。

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,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年流量计的市场规模达到28.3亿美元,较2007年增长约3.9%。据预测,到2013年,流量计市场规模将达到34.8亿美元。2008~2013年的年均复合增长率会达到4.2%。

在,流量计的主要生产商包括: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(Honeywell),英维思(Invensys)和山武(Yamatake)。流量计市场集中度相对较高,前三名厂商——艾默生,E H和ABB占整个市场近50%的市场份额。

市场影响因素

驱动因素据能源署(IEA)预测,从2007至2030年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%。目前的金融危机并不会影响长期投资,至2030年,预计单是维持目前能源的供应能力就需要能源投资的一多半资金,并且到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。

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zui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、电磁流量计和热质量流量计等,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

流量计从机械式流量计到电子技术流量计的革新是流量计zui重要的发展趋势之一。电磁流量计、超声波流量计和涡街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。

流量计应用领域

流量测量技术与仪表的应用大致有以下几个领域。

工业生产

流量仪表是过程自动化仪表与装置中的大类仪表之一,它被广泛适用于冶金、电力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、轻纺、食品、医药、农业、环境保护及人民日常生活等国民经济各个领域,是发展工农业生产,节约能源,改进产品质量,提高经济效益和管理水平的重要工具在国民经济中占有重要的地位。在过程自动化仪表与装置中,流量仪表有两大功用:作为过程自动化控制系统的检测仪表和测量物料数量的总量表。

能源计量

能源分为一次能源(煤炭、原油、煤层气、石油气和天然气)、二次能源(电力、焦炭、人工燃气、成品油、液化石油气、蒸汽)及载能工质(压缩空气、氧、氮、氢、水)等。能源计量是科学管理能源,实现节能降耗,提高经济效益的重要手段。流量仪表是能源计量仪表的重要组成部分,水、人工燃气、天然气、蒸汽和油品这些常用的能源都使用着数量极其庞大的流量计,它们是能源管理和经济核算不可缺少的工具。

环境保护

烟气,废液、污水等的排放严重污染大气和水资源,严重威胁人类生存环境。国家把可持续发展列为国策,环境保护将是21世纪的zui大课题。空气和水的污染要得到控制,必须加强管理,而管理的基础是污染量的定量控制,流量计在烟气排放、污水、废气处理流量计量方面有着不可替代的位置。

中国是以煤为主要能源的国家,全国有上百万个烟囱不停地向大气排放烟气。烟气排放控制是*污染的重要项目,每个烟囱必须是安装烟气分析仪表和流量计,组成连椟排放监视系统。烟气的流量沆量有很大因难,它的难度为烟囱尺寸大且形状不规则,气体组分变化不定,流速范围大,脏污,灰尘,腐蚀,高温,无直管段等。

交通运输

有五种方式:铁路公路、航空、水运和管道运输。其中管道运输虽早已有之,但应用并不普遍。随着环保问题的突出,管道运输的特点引起人们的重视。管道运输必须装备流量计,它是控制、分配和调度的眼睛,亦是安全监没和经济核算的*工具。

生物制药

21世纪将迎来生命科学的世纪,以生物技术为特征的产业将获得迅速发展。生物技术中需监测计量的物质很多,如血液,尿液等;医药行业对各种医药配方,液体制剂成分的控制流量仪表也是不和或缺的。仪表开发的难度极大,品种繁多。

科学实验

科学实验需要的流量计不但数量多,且品种极其繁杂。据统计流量计100多种中很大一部分是应科研之需用的,它们并不批量生产,在市面出售,许多科研机构和大企业皆设专门小组研制的流量计。

海洋、江河湖泊

这些领域为敞开流道,一般需检测流速,然后推算流量。流速计和流量计所依据的物理原理及流体力学基础是共通的但是仪表原理及结构以及使用前提有很大差别。

 
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