智能電磁流量計十種發展趨勢

1. 結構日趨簡潔、輕便

　　早期流量儀表爲純機械就地顯示，如容積式流量計。不僅結構複雜(zá)笨重，重量/口徑比很大(dà)；且其中的(de)轉動件因磨損需經常維修。随著(zhe)工業管道口徑日益增大(dà)，插入式儀表以其結構簡單、輕巧、拆裝簡便，日益受到用(yòng)戶青睐，而近十年發展最快(kuài)的(de)電磁、超聲流量儀表，管道中更是沒有任何轉動件、阻力件，結構更爲簡潔，且壓損小，準确度高(gāo)，是最有發展潛力的(de)流量儀表。

2. 功能力求完善、多(duō)樣

　　早期流量儀表爲就地顯示（如容積、轉子），随著(zhe)工業水(shuǐ)平的(de)不斷提高(gāo)，已不能适應工藝要求數十台儀表集中顯示、調節、控制。有必要将傳感器（也(yě)稱一次表，如孔闆、噴嘴、内錐）與變送器（也(yě)稱二次表）分(fēn)離開。并将流量參數轉換爲電參數，遠(yuǎn)傳至中央控制室。随著(zhe)工業規模再擴大(dà)，模拟信号已無法适應，輸出信号需轉換爲數字信号，以适應現場(chǎng)總線系統、SCADA系統的(de)要求。

　　爲增加儀表的(de)可(kě)靠性，不少儀表已增加多(duō)達10餘種自診斷功能。如KROHNE公司推出的(de)Optiflux電磁流量計，可(kě)自診斷如氣泡、電極腐蝕、積垢、電極短路、流體導電率、非滿管、襯裏損壞、外部磁場(chǎng)等多(duō)方面的(de)儀表狀況。

　　儀表功能的(de)多(duō)樣化(huà)也(yě)是一種發展趨勢，如超聲除測流量外，還(hái)可(kě)測流體成分(fēn)，聲速；科氏除測流量外，還(hái)可(kě)測流體密度。
3. 準确度日益提高(gāo)

　　随著(zhe)貿易全球化(huà)，經濟市場(chǎng)化(huà)，貿易雙方都要求計量儀表日益準确，以減小經濟上的(de)損失，爲此，采取了(le)不少措施,如：
　　·ISO5167新标準的(de)公布普遍加長(cháng)了(le)節流裝置前直管段長(cháng)度，以确保儀表處于充分(fēn)發展紊流中，其目的(de)仍在于提高(gāo)這(zhè)類儀表的(de)準确度。
　　·超聲波流量計已成爲貿易核算(suàn)較理(lǐ)想的(de)流量儀表，它也(yě)有前直管要求，如達不到可(kě)采取多(duō)通(tōng)道以充分(fēn)掃描管内流速分(fēn)布，以提高(gāo)準确度。
　　·插入式流量儀表，以測線速爲代表的(de)均速管、或熱(rè)式；僅測管道直徑上多(duō)點流速，當直管段較短時(shí)，準确度往往低于±3%，爲改善這(zhè)一狀況可(kě)采取了(le)在同一截面插入兩支以上的(de)均速管，以充分(fēn)反映管内流速分(fēn)布來(lái)提高(gāo)準确度。
　　·渦輪流量計在主渦輪後增設輔助渦輪，它可(kě)校正主渦輪的(de)出口角的(de)變化(huà)進行修正，以提高(gāo)準确度。
　　·科氏流量計。據美(měi)國高(gāo)準公司宣稱，該公司推出的(de)科氏流量計，流量準确度可(kě)高(gāo)達±0.05%；密度準确度達±2×104g/cc。

4. 安裝力求簡便

　　在管道口徑随工程日益增大(dà)情況下(xià)，流量儀表的(de)安裝、維護應力求簡便，且不影(yǐng)響工藝流程的(de)正常運行，如：
　　·插入式
　　這(zhè)類儀表有插入式渦街(jiē)、渦輪；電磁；均速管；熱(rè)式等，僅需在管道上焊一個(gè)不大(dà)的(de)接頭，且可(kě)不斷流進行裝卸，十分(fēn)方便。但這(zhè)類儀表準确度僅±2%~5%，一般不适用(yòng)于貿易核算(suàn)。
　　·外夾式
　　無需在管道上進行加工，隻需将換能器夾裝在管道外壁，較插入式安裝更爲簡便，目前已有商品出售的(de)有GE公司（美(měi)）推出的(de)CTF878氣體超聲波流量計及CONTROLOTRON公司（美(měi)）推出的(de)1010DV氣體超聲波流量計。準确度目前可(kě)達到±2%。

5. 量程日益增大(dà)

　　長(cháng)期以來(lái)，占流量儀表60%~70%的(de)差壓式儀表量程比隻能達到3：1；渦輪、渦街(jiē)、轉子、容積這(zhè)類儀表量程比可(kě)達10：1，仍難以滿足用(yòng)戶的(de)需求。過去常采用(yòng)并聯多(duō)台儀表來(lái)解決，實屬無奈之舉。随著(zhe)近年來(lái)微電子計算(suàn)機技術的(de)發展，采取智能式差壓變送器，即可(kě)解決差壓式流量儀表量程比小的(de)問題。而電磁、超聲、科氏由于原理(lǐ)的(de)優越，量程比達幾十比一，則輕而易舉。

6. 多(duō)相流迫切有待解決

　　國内外對(duì)多(duō)相流流量儀表的(de)研發已進行不少于二、三十年，已處于工業試用(yòng)階段，十分(fēn)成熟的(de)産品還(hái)不多(duō)，歸納起來(lái)，多(duō)采用(yòng)以下(xià)三種方法：
　　·将兩台單相流量儀表，串聯組合，各自輸出爲S1、S2，而S1=f1（qmx）; S2=f2（qmx）（qm爲流量，x爲分(fēn)相率）。解兩個(gè)方程式，即可(kě)知qm、x。
　　·采用(yòng)現代新技術，如γ射線、微波、核磁共振、全息技術、示蹤法、過程層析成象技術等。
　　·軟測量方法。基于成熟的(de)傳感器硬件，以計算(suàn)機技術爲平台，通(tōng)過軟測量模型運算(suàn)處理(lǐ)來(lái)完成。
　　目前進入實用(yòng)階段的(de)有德國SWR公司的(de)微波氣固兩相流量計；英國SOLARTRON公司推出的(de)DUALSTREAM MK1氣液兩相流量計；美(měi)國MALFI-FIAID公司開發的(de)LP多(duō)相流量計等。我國也(yě)積極開展研發，多(duō)在高(gāo)校進行，處于樣機階段。

7. 直管段長(cháng)度力求減小

　10餘種原理(lǐ)的(de)流量儀表除容積式、科氏、轉子流量計外，都是速度型，要求通(tōng)過儀表的(de)管内流速分(fēn)布應爲充分(fēn)發展紊流。爲此，儀表前應具有較長(cháng)的(de)直管段，一般爲十幾至幾十倍管徑長(cháng)度。如占流量儀表市場(chǎng)一半以上的(de)節流裝置，根據ISO5167标準，爲保證必要的(de)準确度，直管将達40D。在管徑日益增大(dà)的(de)情況下(xià)，這(zhè)個(gè)要求很不現實難以實現。因此，近年來(lái)一種以環形通(tōng)道爲特點的(de)節流裝置（環孔、内錐、槽道、梭式流量計）應運而生，這(zhè)類儀表不僅仍具有節流裝置可(kě)承受惡劣工況的(de)特點，而因其環形通(tōng)道具有整流作用(yòng)，其所需直管段僅幾倍管徑，倍受用(yòng)戶歡迎。

8. 顯示逐步數字化(huà)

　　流量儀表的(de)輸出顯示，從表盤指針顯示至通(tōng)過變送器将流量值轉換爲标準的(de)模拟電信号（0~10V或4~20mA），可(kě)進行遠(yuǎn)距傳送至中央測控室顯示或打印。而爲了(le)适應當今大(dà)型工程，傳送距離要求達到數公裏以上，模拟量的(de)傳送已不能适應要求，則需要通(tōng)過HART協議(yì)，将标準電模拟信号轉換爲數字信号以适應現場(chǎng)總線與遠(yuǎn)距離通(tōng)訊的(de)需求。通(tōng)過RS232/RS485通(tōng)訊轉換器，連接HART協議(yì)轉換器與PC機通(tōng)訊口相連接，可(kě)使通(tōng)訊距離達數公裏，其中RS232通(tōng)訊距離約2公裏，而RS485加一個(gè)中繼器，可(kě)使通(tōng)訊距離達到10公裏。

9. 校驗力争幹标

　　流量是一個(gè)推導量，由一些基本參數（長(cháng)度、質量、時(shí)間）組成；同時(shí)它又是一個(gè)動态量，隻有流體運動時(shí)才産生流量，因此，它又與流動的(de)狀态密切相關。影(yǐng)響流量大(dà)小的(de)因素很多(duō)，有些因素如流速，管徑的(de)影(yǐng)響可(kě)以通(tōng)過函數确定；還(hái)有不少因素難以确定，需要用(yòng)流量系數C予以涵蓋來(lái)修正儀表所測的(de)流量值，流量系數C對(duì)當前絕大(dà)多(duō)數流量儀表來(lái)說，必須通(tōng)過校驗裝置。幾十年來(lái)，流量儀表都難避開這(zhè)一繁瑣的(de)校驗程序，必須建立龐大(dà)昂貴的(de)校驗裝置。

　　但是，現在有些儀表（如孔闆、超聲波流量計）已可(kě)避開實校而通(tōng)過幹标得(de)到流量系數，準确度也(yě)可(kě)控制在應用(yòng)可(kě)接受的(de)程度。所謂幹标，即嚴格控制制造的(de)幾何尺寸。通(tōng)過一定的(de)标準，可(kě)以得(de)到流量系數，但欲達到這(zhè)個(gè)目的(de)，還(hái)是要通(tōng)過大(dà)量的(de)校驗，積累數以萬計的(de)數據；歸納整理(lǐ)才有可(kě)能。不少儀表如渦街(jiē)，均速管等爲省略校驗程序，也(yě)積極向幹标目标努力。要使某一種儀表達到幹标的(de)目的(de)，應該由行業協會組織進行，才可(kě)能得(de)到業内的(de)認同。

10. 壓損力求減小

　　當流體流過流量儀表時(shí)，由于儀表中存在運動件、阻力件，會産生一些不可(kě)恢複壓力損失；即使儀表中空無一物(wù)，如科氏流量計，因要強制流體流向改變，也(yě)會有較大(dà)的(de)壓力損失；電磁、超聲流量計由于流體與管壁的(de)摩阻，也(yě)會有些壓損，不過相對(duì)較小，可(kě)忽略不計。流量儀表所産生的(de)壓力損失，造成了(le)流動的(de)滞緩，爲維持正常的(de)工藝流程必須加大(dà)動力，以彌補這(zhè)個(gè)損失。加大(dà)動力所需的(de)年運行費，對(duì)有些儀表特别是管徑較大(dà)時(shí)，是一個(gè)不菲的(de)數字，可(kě)能爲初始購(gòu)置費幾十倍。節能降耗在世界各國，特别是發達國家都十分(fēn)重視，因此，流量儀表的(de)壓力損失已被列入訂貨者的(de)選型條件。壓損過大(dà)的(de)流量儀表特别是當口徑較大(dà)時(shí)，基本上已被用(yòng)戶排除在外；同時(shí)，研發壓損小的(de)流量儀也(yě)列入了(le)生産廠家的(de)課題。

　　流量儀表伴随著(zhe)現代工業的(de)發展有必要逐步完善其性能；而技術的(de)進步也(yě)讓流量儀表的(de)完善成爲可(kě)能，這(zhè)二者是相輔相成，相互促進的(de)。

　　流量儀表的(de)準确度反映了(le)它接近真值的(de)能力。它不僅取決于儀表的(de)原理(lǐ)及制造，還(hái)必需由校驗裝置在理(lǐ)想狀态下(xià)來(lái)确定，而實際使用(yòng)時(shí)，往往因達不到那樣理(lǐ)想的(de)條件，準确度會下(xià)降不少，樣本中的(de)準确度隻是一個(gè)可(kě)能達到的(de)最高(gāo)值。

　　近十幾年以來(lái)，我國GDP增長(cháng)率都在兩位數以上，大(dà)型工程如雨(yǔ)後春筍，但令人(rén)遺憾的(de)是，由于國産自動化(huà)儀表在性能、質量、可(kě)靠性等方面與國外相比仍存在不小差距。國産儀表并未在火熱(rè)的(de)建設中應運而生，壯大(dà)起來(lái)。而國外不少知名企業如：ABB、E+H、Emerson、Krohne、橫河(hé)爲降低成本，增強競争力，紛紛在我國建立了(le)生産基地或銷售服務中心，但核心技術仍由他(tā)們嚴格控制中。

　　在儀器儀表行業中，大(dà)力倡導創新意識，建立獨立知識産權的(de)品牌，振興民族儀表工業，仍是迫不及待、任重道遠(yuǎn)，不可(kě)等閑視之。
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