近来,我国政府提出了以科学发展观建设“资源节约型、环境友好型”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,在生产中它是重要的信息源头;在管理上它是效益考核、节能、环保科学评价的依据。无可置疑,在以上方面它都起着举足轻重的地位,倍受关注。
流量是一个推导量,影响它的因素较多,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达十多种,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
据专业网评估报告显示,流量仪表的销售额从2002年的31亿美元增长到2007年的35亿美元,年增长率仍达2.6%。其中传统仪表(节流、容积、涡轮、转子等)为负增长-2.2%,2002年16.43亿,占总流量仪表的53%;2007年15.05亿,占43%,而新型仪表(电磁、超声、科氏等)年增长率约6.2%,2002年14.57亿,占47%;2007年增为20.19亿,占57%。其中:
年增长率 2002年 2007年
电磁 1.92% 5.9亿 6.49亿
超声 10.4% 3.73亿 6.12亿
科氏 6.9% 3.72亿 5.19亿
上述评估认为传统仪表总的发展呈下降趋势,但也并非“一声令下,烟消云散”。以孔板为例,它具有可干标及承受恶劣工况等优势,数十年来其他仪表无法取代,已装机容量十分庞大。也有专业人士认为,市场趋势虽向新型流量计转变,但传统仪表的安装基数很大,取代将是一个很长的过程。
据某市场评估集团调查显示,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、激光等,但这个分类不合理,许多仪表(划下横线)均应算为节流,这样来看,节流从数量上应占市场位。由于节流装置一般较为笨重,技术含量不高,国外厂商基本未涉足中国市场,我国工程中所用节流装置仍主要选用国内产品,据中国仪器仪表协会估计,传统节流装置年销售量为20万台以上,约6亿元人民币。
涡轮流量计在国外多用于测气体及粘度较小的液体,评估显示,从2002~2007年CAGR为-3.2%,由2002年销售额的4.1亿美元降至2007年的3.48亿,专家认为:超声的增长势头虽然咄咄逼人,而涡轮也较准确,与超声相比,价格便宜得多,而量程比为10:1,大于差压式3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,无直管段要求是其特点,准确度可达+/-0.5%以上,但较笨重,口径一般在200毫米以下,近五年CAGR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。我国油品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、热点
1. 电磁流量计
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,将在两端产生感应电动势,其大小与流速成正比,据此可测流量值。电磁流量计的优点是管道中无任何阻力件,可测液固两相流、纸浆、矿浆、煤浆等,几乎没有压损,对直管段要求较小(上10D,下3D),度可达+/-0.5%。测量范围可达50:1,口径可大至3米。市场销售台数虽未必超过差压式,但其销售额居流量仪表市场魁首已是公认的事实。
世界各国自动化仪表公司,如ABB、西门子、Krohne、横河等,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和,CAGR已低至1.92%。而据ARC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%,预计2008年为0.77亿美元。
2. 超声流量计
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,气体超声波流量计难度大于液体,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10-9~10-12s。近年来由于在能源结构中,天然气的比重日益加大、超声气体流量计准确度可达+/-0.5%以上,量程比为几十比一,口径可大至2m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。
目前国外公司Instromet(荷)、GE、Emerson、Controlotron(美)、Krohne(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,目前上海宝音、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流量专家表示,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(Wide Beam TM),使难题得以解决并已可提供1010GC、1010GCS系列外夹式产品,但管道内气体压力不得小于60Psig(约4.22kg/cm2)。而GE公司采用了关联标记法(Correlation Method)突破了这一限制推出的CTF878外夹式气体超声波流量计(图1),可以测大气、压缩气体等。它可无需在管道开孔就可应用于有腐蚀性、有毒、高纯、无菌等气体的流量测量。