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超声波明渠流量计是什么?

流量计,我们在日常生活、工作中都经常用到,但不知道大家对“超声波明渠流量计”是否知道呢?本文收集整理了一些资料,希望本文能对各位读者有比较大的参考价值。  ---查看全文 >>

关键字:超声波 明渠 流量计 

超声波明渠流量计是什么?

流量计,我们在日常生活、工作中都经常用到,但不知道大家对“超声波明渠流量计”是否知道呢?本文收集整理了一些资料,希望本文能对各位读者有比较大的参考价值。

产品概述


超声波明渠流量计是在非满管状敞开渠道测量自由表面自然流的流量仪表。非满管态流动的水路称作明渠,测量明渠中水流流量的称作明渠流量计(open channel flowmeter)。明渠流量计除圆形外,还有U字形、梯形、矩形等多种形状。

产品分类


HOH-L-01智能型明渠流量计 明渠流量计品种很多,常见的有堰式明渠流量计和槽式明渠流量计两大类。

应用范围


明渠流量计应用场所有城市供水引水渠;火电厂引水和排水渠、污水治理流入和排放渠;工矿企业水排放以及水利工程和农业灌溉用渠道。

超声波明渠流量计
超声波明渠流量计
产品特点

1、可测量非满管(圆管、蛋形管或其它异形管)流量

2、可测量渠道(圆形渠、矩形渠或其它异形渠)流量

3、可测量天然的河、溪流量

4、可测量污水排放渠道或管道(下水道)流量

5、可测量正向和反向流速和流量

6、可提供瞬时流量值和累计流量值

7、输出信号:RS-485、Modbus、4-20Ma电流信号和多路开关量

8、传感器可在恶劣的现场和污水水质下长期工作

9、可选配短信或GPRS无线模块实现远程遥测

10、传感器外壳为聚碳酸酯,防护等级IP68

11、内置自动温度补偿

12、盲区可调节,屏蔽探头附近干扰信号

在许多非满水、大流量(或小流量),自然流动的自由水面状态下测量流体的流量,谓之明渠流量检测。由于明渠流量较大或较小,流体中往往会有一定的腐蚀性或夹带一些杂质,使用一般的管道流量计检测流量是很困难的。例如工业企业排水、医院废水、农业灌溉用水、城市地下水道排水等领域中,明渠流量检测尤其是超声波非接触式明渠流量仪为首选的流量检测仪器。

超声波明渠流量仪与相应的巴歇尔槽配用,利用超声波在空气中的传播规律来测量液位高度,并不断把液位信息传输给主机,主机通过运算系统,自动测出瞬时流量和累计流量并存储。本仪器采用国际先进技术与流体不接触即可完成流量检测,并具有完善的液位测量功能,控制功能,数据传输功能和人机交流功能。本机是集超声波收发传感器,伺服电路、温度补偿传感器和补偿电路单元、积算主机、显示器、控制信号输出及串行数据或模拟量输出单元为一体的流量测量仪器。

在工业现场,测量流体流量的仪表统称为流量计或流量表。流量计是工业测量中最重要的仪表之一。 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,石化化工,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。

目前,按照结构原理,流量计可以分为:

1) 容积式流量计;

2) 叶轮式流量计;

3) 差压式流量计;

4) 变面积式流量计;

5)电磁流量计;

6)超声波流量计;超声波明渠流量计

7) 流体振荡式流量计;

8) 质量流量计;

9)涡街流量计;

10) 其他流量计;(如:冲量式流量计和动量式流量计)

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。
咨询公司运用360度全视角研究模型,着眼于全球,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。
如图1所示,2008年全球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,全球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%。

二. 市场影响因素

1. 驱动因素

据国际能源署(IEA)预测,从2007至2030年全球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全球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,以及为了应对全球节能减排的诉求,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,密闭传输设施中需求性能可靠的流体测量设备;化工和制药行业中需求高精准的流量计等,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。

2. 抑制因素

当前全球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,等待全球经济出现复苏迹象。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。

全球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最主要决定因素。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。

三. 流量计市场的主要竞争者

在全球,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(Endress Hauser或E H),科隆(Krohne),西门子(Siemens),横河(Yokogawa),以及通用电气(General Electric),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占整个市场将近50%的市场份额。国产流量计也占有一席之地。

四. 流量计面临的挑战

传统的机械式流量计,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。实际上,以上提到的新技术流量计在十多年前就已经开发应用,如何使客户认识到运用新技术流量计能切实有效地提高生产效益是生产商的一个重要课题。
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,对生产商来说同样是至关重要的。尤其是运用基于基金会现场总线(Foundation Fieldbus)和Profibus PA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。

五. 流量计发展趋势

从机械式流量计到电子技术流量计的革新是流量计最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,当前全球约89.0%的流量计采用mA HART通信协议,因为采用mA HART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。

类型及原理


按测量原理分类

(1)力学原理:属于此类原理的仪表有利用伯努利定理的差压式、转子式;利用动量定理的冲量式、可动管式;利用牛顿第二定律的直接质量式;利用流体动量原理的靶式;利用角动量定理的涡轮式;利用流体振荡原理的旋涡式、涡街式;利用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰、槽式等等。

(2)电学原理:用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。

(3)声学原理:利用声学原理进行流量测量的有超声波式.声学式(冲击波式)等。

(4)热学原理:利用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式、间接量热式等。

(5)光学原理:激光式、光电式等是属于此类原理的仪表。

(6)原于物理原理:核磁共振式、核辐射式等是属于此类原理的仪表.

(7)其它原理:有标记原理(示踪原理、核磁共振原理)、相关原理等。

超声波明渠流量计
超声波明渠流量计
按流量计结构原理分类

按当前流量计产品的实际情况,根据流量计的结构原理,大致上可归纳为以下几种类型:

1.容积式流量计

容积式流量计相当于一个标准容积的容器,它接连不断地对流动介质进行度量。流量越大,度量的次数越多,输出的频率越高。容积式流量计的原理比较简单,适于测量高粘度、低雷诺数的流体。根据回转体形状不同,目前生产的产品分:适于测量液体流量的椭圆齿轮流量计、腰轮流量计(罗茨流量计)、旋转活塞和刮板式流量计;适于测量气体流量的伺服式容积流量计、皮膜式和转简流量计等.

2.叶轮式流量计

叶轮式流量计的工作原理是将叶轮置于被测流体中,受流体流动的冲击而旋转,以叶轮旋转的快慢来反映流量的大小。典型的叶轮式流量计是水表和涡轮流量计,其结构可以是机械传动输出式或电脉冲输出式。一般机械式传动输出的水表准确度较低,误差约±2%,但结构简单,造价低,国内已批量生产,并标准化、通用化和系列化。电脉冲信号输出的涡轮流量计的准确度较高,一般误差为±0.2%一0.5%。

3.差压式流量计(变压降式流量计)

差压式流量计由一次装置和二次装置组成.一次装置称流量测量元件,它安装在被测流体的管道中,产生与流量(流速)成比例的压力差,供二次装置进行流量显示。二次装置称显示仪表。它接收测量元件产生的差压信号,并将其转换为相应的流量进行显示.差压流量计的一次装置常为节流装置或动压测定装置(皮托管、均速管等)。二次装置为各种机械式、电子式、组合式差压计配以流量显示仪表.差压计的差压敏感元件多为弹性元件。由于差压和流量呈平方根关系,故流量显示仪表都配有开平方装置,以使流量刻度线性化。多数仪表还设有流量积算装置,以显示累积流量,以便经济核算。这种利用差压测量流量的方法历史悠久,比较成熟,世界各国一般都用在比较重要的场合,约占各种流量测量方式的70%。发电厂主蒸汽、给水、凝结水等的流量测量都采用这种表计。目前生产的产品分:孔板流量计、楔形流量计、文丘里管流量计、平均皮托管

4.变面积式流量计(等压降式流量计)

放在上大下小的锥形流道中的浮子受到自下而上流动的流体的作用力而移动。当此作用力与浮子的“显示重量”(浮子本身的重量减去它所受流体的浮力)相平衡时,俘子即静止。浮子静止的高度可作为流量大小的量度。由于流量计的通流截面积随浮子高度不同而异,而浮子稳定不动时上下部分的压力差相等,因此该型流量计称变面积式流量计或等压降式流量计。该式流量计的典型仪表是转子(浮子)流量计。

5.动量式流量计

利用测量流体的动量来反映流量大小的流量计称动量式流量计.由于流动流体的动量P与流体的密度 及流速v的平方成正比,即p v2,当通流截面确定时,v与容积流量Q成正比,故p Q2。设比例系数为A,则Q=A 因此,测得P,即可反映流量Q.这种型式的流量计,大多利用检测元件把动量转换为压力、位移或力等,然后测量流量。这种流量计的典型仪表是靶式和转动翼板式流量计。

6.冲量式流量计

利用冲量定理测量流量的流量计称冲量式流量计,多用于测量颗粒状固体介质的流量,还用来测泥浆、结晶型液体和研磨料等的流量。流量测量范围从每小时几公斤到近万吨。典型的仪表是水平分力式冲量流量计,其测量原理是当被测介质从一定高度h自由下落到有倾斜角 的检测板上产生一个冲力,冲力的水平分力马质量流量成正比,故测量这个水平分力即可反映质量流量的大小。按信号(九)的检测方式,该型流量计分位移检测型和直接测力型。

7.电磁流量计

电磁流量计是应用导电体在磁场中运动产生感应电动势,而感应电动势又和流量大小成正比,通过测电动势来反映管道流量的原理而制成的。其测量精度和灵敏度都较高。工业上多用以测量水、矿浆等介质的流量。可测最大管径达2m,而且压损极小。但导电率低的介质,如气体、蒸汽等则不能应用。

电磁流量计造价较高,且信号易受外磁场干扰,影响了在工业管流测量中的广泛应用。为此,产品在不断改进更新,向微机化发展.

8.超声波流量计

超声波流量计是基于超声波在流动介质中传播的速度等于被测介质的平均流速和声波本身速度的几何和的原理而设计的。它也是由测流速来反映流量大小的。超声波流量计虽然在70年代才出现,但由于它可以制成非接触型式,并可与超声波水位计联动进行开口流量测量,对流体又不产生扰动和阻力,所以很受欢迎,是一种很有发展前途的流量计。

超声波流量计的分类:1 多谱勒式超声波流量计:换能器1发射频率为f1的超声波信号,经过管道内液体中的悬浮颗粒或气泡后,频率发生偏移,以f2的频率反射到换能器2,这就是多谱勒将就,f2与f1之差即为多谱勒频差fd。设流体流速为v,超声波声速为c,多谱勒频移fd正比于流体流速v。当管道条件、换能器安装位置、发射频率、声速确定以后,c、f1、θ即为常数,流体流速和多谱勒频移成正比,通过测量频移就可得到流体流速,进而求得流体流量。2时差式超声波流量计: 时差式超声波流量计是利用声波在流体中顺流传播和逆流传播的时间差与流体流速成正比这一原理来测量流体流量的。

9.流体振荡式流量计

流体振荡式流量计是利用流体在特定流道条件下流动时将产生振荡,且振荡的频率与流速成比例这一原理设计的.当通流截面一定时,流速与导容积流量成正比。因此,测量振荡频率即可测得流量.这种流量计是70年代开发和发展起来的.由于它兼有无转动部件和脉冲数字输出的优点,很有发展前途。目前典型的产品有涡街流量计、旋进旋涡流量计。

10.质量流量计

由于流体的容积受温度、压力等参数的影响,用容积流量表示流量大小时需给出介质的参数。在介质参数不断变化的情况下,往往难以达到这一要求,而造成仪表显示值失真。因此,质量流量计就得到广泛的应用和重视。质量流量计分直接式和间接式两种。直接式质量流量计利用与质量流量直接有关的原理进行测量,目前常用的有量热式、角动量式、振动陀螺式、马格努斯效应式和科里奥利力式等质量流量计。间接式质量流量计是用密度计与容积流量直接相乘求得质量流量的。

还有适用于明渠测流的各种堰式流量计、槽式流量计;适于大口径测流的插入式流量计;测量层流流量的层流流量计;适于二相流测量的相关法流量计;以及激光法、核磁共振法流量计和多种示踪法、稀释法测流等。

综上所述,本文已为讲解超声波明渠流量计,相信大家对超声波明渠流量计的认识越来越深入,希望本文能对各位读者有比较大的参考价值。

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