探寻流量测量的未来

作者:本网编辑 文章来源:《流程工业》2006年增刊第2期 发布时间:2013-01-25
流量是流程工业生产中重要的过程参数,因此对流量的测量成为过程控制中最重要的任务之一.

流量是流程工业生产中重要的过程参数,因此对流量的测量成为过程控制中最重要的任务之一。流量测量仪器的种类不计其数,从简单的机械流量计到科里奥利流量计和超声波流量计,很难一一陈述。哪种测量原理将成为市场的主流?不同测量原理的流量计在功能上是否有共同的发展趋势?这是各大厂商和用户共同关心的问题,也是我们本期论坛的核心话题。

测量原理的讨论

测量精确并且易于操作的流量计毋庸置疑将占有更大的市场。对于最有发展前景的测量原理的预测许多人持有不同意见。科里奥利和超声波测量技术被认为潜力最大。也有人认为各系列的流量计——电磁流量计、差压流量计、超声波流量计和科里奥利流量计均会有较大增长,但后两种流量计的增长速度将是最快的。超声波流量计和科里奥利流量计在2002年已经分别占到了市场份额的7.7%和15.5%,增长势头强劲。预计从2002年至2009年,超声波流量计的市场增长率将比市场平均增长率2.6%高7.2%。美国ARC咨询公司2004年的研究报告预测科里奥利流量计未来5年的增长率为8.9%,到2008年超声波流量计的增长率为7.9%,达到这一增长率的主要驱动力是对原料气和石化产品的高度精确的测量要求。不同测量原理的流量计在功能上是否有共同的发展趋势呢?

趋势看点一:智能化

随着市场对流量计的精确度、稳定性、测量速度及灵敏度的要求不断提高,能够更好地满足这些高标准要求的智能化流量计将延续它在市场中的主流地位。微处理器和人工智能技术的发展与应用为流量计的智能化发展提供了坚强的后盾。与此同时,智能化流量计将成为数字工厂结构中智能、数字现场仪表的一部分,当流量计与数字化工厂结构整合时,将节省更多的成本、增加工厂的有效性、安全性和环境协调性。

趋势看点二:多变量测量

多变量流量计具有巨大的潜力。艾默生过程管理公司的Klaus Brockmann先生表示,使用多变量功能的流量计,用户可以同时测量质量流量、体积流量、密度、温度、固体百分含量、浓度、糖度、API值、Plato值、Balling值等多个变量,还可将流量值作为第二变量输出。这将大大降低用户的组装、安装和调试的成本。大型化工装置将密度测量作为标准测量参数,以及在制药业中,浓度、密度和粘度作为PAT在线过程监测的高级质量参数等事实,进一步证实了这个发展趋势。

趋势看点三:自诊断功能

在一般的工艺流程中,经常会出现这样那样问题,因此确切诊断出错的原因和位置是非常必要的。具备自诊断功能的仪表可以帮助用户进行问题排查,大大缩短寻找问题的时间,减少用户的工作量,从而提高整个系统的工作效率。面对自诊断功能在整个流量计使用过程中日益凸现的重要地位,各大流量计厂商均在流量计的研发过程中,加大了完善自诊断功能的力度。

科隆公司的Rolf Haag博士介绍,科隆公司的新一代电磁流量计OPTIFLUX,一改电磁流量计诊断分析局限于检测仪表本身的微控制器和内存的传统。其三层固定诊断(3×100% diagnostics)让现场的工程师能及时地判断出仪表的状态和测量值的质量,提供给工程师更加全面的信息:100%传感器和转换器的微处理器,内存、软件、电子温度和输出的检测。这种分析水平使该仪表超越了如VDI、VDE和NAMUR 2650.的诊断要求。减少了为确保仪表在规定操作范围内运行,而进行的费时的校验测量情况的例行工作。新的电磁流量计能够执行内部检测,并且可根据需要打印检验证书。工程师们能够在问题发生前执行预防性例行维护。通过分析已有数据、漂移或变化的趋向,使问题得到更及时有效的解决。艾默生公司新近推出的具有新一代MVD技术的高准ELITE科氏流量计可以在线诊断流量计的标定系数和仪表状态,其自动校验功能更是大大地降低了流量测量验证的困难和费用,并且还可以进行预测性的维护,以便在停止运行之前确定仪表状态。“以前对装置的诊断仅限于识别出现故障的电子设备或监控过程状态,直至质量不合格的产品或不可接受的过程变化开始影响产品的质量或过程效率。通常商业惯例会要求停止过程或卸下流量计以校验其性能是否符合质量、安全性或法规要求,”Klaus Brockmann先生说,“新的仪表校验技术会把科氏仪表的机械和电气属性与装运前工厂内设置的参考值来做比较。无需从管道上卸下流量计,并且无需辅助设备。最后所得到的数据会提醒操作人员,注意那些因为腐蚀、腐灼或其他过程影响过程测量的变化所造成的科氏仪表的不一致性。”

GE传感与测量的超声波流量计具有诊断功能和全套诊断参数,可以从流量计诊断系统明确了解流量计和传感器的状况。通过记录调试过程中的诊断参数并与当前数据进行比较,从而评定信号状态。操作员或仪表技术员可以定期记录诊断参数,然后通过电子邮件将流量计诊断、设置和信号波形发送给制造商的工程师进行评估。大多数“流量计故障”都是通过这种方式解决的,无需访问现场,可节约时间、人力和费用。客户更可将流量计的RS232输出连接到设备服务器上,从而通过互联网实现流量计的远程连接。这样,服务工程师可以远程浏览实时数据并根据需要修改该流量计的设置参数。对于突发的紧急情况,远程访问是最及时、有效的解决方案。而远程访问领域的发展也会成为改善当前状况,提供效率的一种趋势。

趋势看点四:用户友好界面和菜单

每个用户都希望购买的仪表是个”傻瓜机”,即无需阅读冗长的安装使用说明书就可以根据仪表自带的提示轻易完成设备的安装、调试、运行的功能。在仪表行业朝着多功能方向发展的今天,将复杂的功能整合到简单的操作界面中也是仪表发展的方向之一。

例如科隆公司的夹持式流量计OPTISONIC 6300操作就非常简便。用户可以按照OPTISONIC 6300的安装导航指引,不需要培训或任何特殊工具,就可以在几分钟的时间完成安装。同时,OPTISONIC 6300的维护工作也相当简便,由于使用专门的保护盖,使仪表可以抵御外部的各种干扰因素,如灰尘,有腐蚀性蒸汽,阳光或机械振动。从而大大也减少了用户维护工作量。这样的保护盖设计保护了探头和管壁之间的耦合剂。使用户重新加耦合剂也十分方便。

用户友好不仅指软件,也包括硬件。Klaus Brockmann先生指出,容易读数的数字和图形显示、大按钮、尽量可见等这些特点都为用户提供了更多的便利。

趋势看点五:成本效益

成本不再只是一个采购价格的问题,越来越多的用户在采购时考虑的不仅仅是采购的仪表价格,还要考虑安装、使用的各项成本以及使用的便利性。

如科隆公司新推出的电池式电磁流量计WATERFLUX,其性能就远远超越了机械式水表。机械式水表在很多场合应用不理想,如含杂质水的测量、双向计量等。WATERFLUX能够很好地解决这类问题。同时,由于WATERFLUX没有内部阻碍,所以与传统的机械式水表相比具有更小的压力损失和更长的工作稳定性。无需过滤器、过滤网、不需要定期清洗从而成本更低。这种经济效益随着口径的增大,更加明显。

艾默生过程管理推出的新型MicroMotion 3711型气体流量计算机可以帮助管理日益增加的维护成本、降低测量以及维护人员和培训的要求。对于新的工厂,3711型气体流量计算机可以改进测量,同时降低成本。

未来的测量任务

尽管流量测量技术已经非常先进,但是对某些领域的应用仍然需要谨慎对待。Klaus Brockmann解释说:“高温、高压和对材料强度的高要求表明科里奥利流量计将扩大其应用范围。包括沉淀物和腐蚀的诊断以及两相流体的测量。我们近期开发的新技术可以帮助用户解决这些问题。”当前的另一个重要任务是高温测量,尤其是油气工业中的高温测量。同时对测量仪器的卫生要求也将提高,例如需符合EHEDG(欧洲卫生工程设计集团)和3A的要求。但是有一点却自始至终保持不变:当今和未来的用户现在并将继续关心的不仅仅是准确的测量数据,更重要的是得到针对测量任务的可靠的解决方案。

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