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超聲波流量計成為主流產品

發布時間:2014-06-28

 根據美國ARC咨詢集團出版的有關“超聲波流量計全球展望”的新報道,新一代的超聲波流量計已經克服了過去落后的技術,并成為監控流量和控制流量的基準技術。ARC咨詢集團的研究室主任Wil Chin先生說,超聲波技術將逐漸成為流量測量選擇的技術,不僅僅是對傳統流量技術的替代。Chin先生估計超聲波流量計產品市場將從2003年的大約4億多美元增長到2008年的6億多美元,這將和全世界的電磁式流量計的銷售額相當。 
        技術創新促進了增長 
       技術創新促進了快速增長及新供應商的不斷出現。最近出版的《超聲波和相關流量計的選型指導》,書中列舉了全世界70多家超聲波流量計供應商,其中50多家供應商有自己的制造技術。該書的合著者之一David W. Spitzer先生指出:這些供應商的大多數不是基于北美和西歐的傳統市場。一些重要的供應商開始在東歐、日本以及其它的亞洲國家,比如韓國、新加坡和中國等建立他們的市場。 
      有兩種基本的超聲波流量計技術:多普勒頻移技術和時差技術。多普勒法超聲波流量計的工作原理是:通過測量在流體中不連貫聲音、泡沫、或微粒折射的聲波頻率偏移來測量流體的流速。當有流量時,隨著流量的增加,頻率偏移也增加。時差法超聲波流量計的工作原理是:通過觀測超聲波在介質中的順流和逆流傳播時間差來間接測量流體的流速。有流速的地方,時間差隨著流速的增加而增加。
      時差法超聲波流量計有單個或多個信號通道。一個時差法超聲波流量計的信號通道越多,它的精度就越高,也就是說它的精度越接近一個電磁式流量計的精度。在石油和氣體應用中的密閉輸送測量時,多通道時差法超聲波流量計已經通過AGA、API、OIML的認證(如圖2所示)。 
      同樣,也有便攜式和半便攜外夾裝式時差法流量計以及多普勒法流量計。Chin先生說,最初,外夾裝式流量計被看作是測試裝置,因為隨著時間的流逝,超聲波耦合油脂會發生退化。E+H公司的新型超聲波流量計,它有一個傳感器座,不需要超聲波或者聲耦合油脂。有關在這個領域的開發,按照Chin先生所說,Caldon公司已經發明了一種創新的耦合油脂,這種油脂不會發生退化(Caldon公司是在美國匹茲堡市的一家高精度時差法超聲波使用儀器制造商)。 
      多普勒法流量計一直被應用于特殊場合,多年以來,它們在可靠性和其它一些問題破壞了它們的聲譽。多普勒法流量計,不管是插入式(濕敏傳感器),還是外夾裝式,主要應用于廢水中的淤泥測量、挖泥和采礦中的高濃度泥漿測量。 
      按照Spitzer先生所說,對于外夾裝式流量計,不管是多普勒法式還是多時差法式,一個重要的問題是:他們都不能對體積流量提供一個可跟蹤的準確的信息說明。Spitzer說,超聲波流量計的性能說明常常是以高參考精度為主。應當注意的是提到的典型精度是速度精度,不是測量的體積流量的精度。一個能測量速度且具有高精度的超聲波流量計,可能在測量體積流量時不具有高精度。 
      外夾裝式流量計另外一個重要的問題是管道襯里材料的不同,測量能力也不同。比如,瀝青襯里材料在聲學上比其它材料,如塑料有更好的性能。 
      多年來,多通道時差法流量計一直應用于大口徑管道中高品質液體和氣體的測量及密閉輸送。這些裝置受通道幾何形狀的限制,主要應用在大尺寸管道中,傳感器的數量也增加了成本。典型的多通道流量計的價格范圍在30000~40000美金,或者更高的價格范圍。ARC公司的Chin指出,德國Krohne公司是液體流量計的業內領導者,美國國家儀器(NI)公司是氣體流量計的業內領導者。 
      以前,單通道時差法流量計在聯軸節結構中相當普遍,但隨著時間的推移,性能高而且價格日益降低的電磁式流量計和渦流式流量計,使這些單通道時差法流量計的應用越來越少。 
      近年來,幾家制造廠商開發出了新一代的聯軸節流量計,并把該裝置分類為多功能多通道流量計。與石油和煤氣工業中應用的高精度的多通道流量計相比,這些流量計的通道比較少,但是它有更高的精度。由于聯軸節流量計的聯軸節結構,它能被校準到一個參考標準進行體積流量測量,因此,相對于外夾裝式流量計,它有一個重要的進步。西門子公司(Siemens)設計的流量計產品在臨時的定型水流斷面上配置了反射目標。德國Krohne公司在他們的流量計產品中配置了三聲道設計,美國Controlotron公司也制造這種類型的多功能多通道流量計產品。 
      多功能多通道流量計正在大量的銷售,作為所有容積式流量計類型產品的置換物,包括電磁式流量計以及其它的裝置,如:透平流量計。這些產品,比如所有時差法超聲波流量計,它們的附加賣點是它們能測量絕緣流體和低傳導流體,而電磁式流量計不能測量這樣的流體。相對時差法超聲波流量計,這些流量計有許多新的重要的應用。比如,Krohne公司聲稱:他們公司的三聲道的多功能多通道流量計的應用范圍是:含有固體雜質的液體(最高可達5%)和含有低程度的氣泡的液體(最高可達2%)。Krohne公司說,在與渦流式流量計產品二者擇一時,他們公司三聲道的測量傳感器的價格具有競爭力,在整個流程工廠中,這個產品允許單個流量計技術的應用。 
      與時差法超聲波流量計很相似的測量裝置是相關流量計。不是所有的相關流量計都是超聲波流量計,但至少有一類時差法超聲波流量計認為是相關流量計。Spitzer說,相關流量計通過測量管道內不同位置的參數來測量流體的速度。以超聲波流量計為例,一副傳感器固定在下游,一副傳感器固定在上游,并以交叉相關計算來確定流體的速度。其它的相關流量計,比如美國CiDRA公司研制的新型聲納陣列流量計,完全不是基于超聲波的流量傳感器。
 
 

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