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計(jì)量論壇

標(biāo)題: 物位儀表與儲(chǔ)罐測(cè)量技術(shù)（轉(zhuǎn)載） [打印本頁(yè)]

作者: csxfjsw123 時(shí)間: 2007-5-25 14:15
標(biāo)題: 物位儀表與儲(chǔ)罐測(cè)量技術(shù)（轉(zhuǎn)載）
物位儀表與儲(chǔ)罐測(cè)量技術(shù)
指南與市場(chǎng)趨勢(shì)：各種各樣的技術(shù)應(yīng)用于物位測(cè)量這一極其重要的過(guò)程變量。
　　物位測(cè)量設(shè)備用來(lái)確定儲(chǔ)罐、容器、筒倉(cāng)或其它任何適宜容器中的流體和/或顆粒狀固體的高度。近來(lái)，VDC市場(chǎng)調(diào)研公司發(fā)現(xiàn)，2004年全球過(guò)程工業(yè)物位測(cè)量設(shè)備的市場(chǎng)總值為13.2億美元，其中儲(chǔ)罐計(jì)量系統(tǒng)大約占3.27億美元。大批檢測(cè)技術(shù)被用于測(cè)量物位—一個(gè)被廣泛測(cè)量的過(guò)程變量。
　　物位測(cè)量傳感器分為兩類：點(diǎn)位開關(guān)與連續(xù)物位計(jì)。一些技術(shù)在這兩類傳感器上都有使用。點(diǎn)位是指物料到達(dá)、高于或低于容器中某個(gè)特定點(diǎn)，此類設(shè)備用來(lái)指示容器是滿、空還是處于中間某個(gè)位置。連續(xù)物位計(jì)則能提供物料位于容器內(nèi)任何位置上的信息。

　　相對(duì)于過(guò)程控制，儲(chǔ)罐計(jì)量（ITG）是指對(duì)庫(kù)存存儲(chǔ)和保管交接等應(yīng)用進(jìn)行的物位測(cè)量。很多ITG系統(tǒng)都比過(guò)程物位測(cè)量?jī)x表具有更大的測(cè)量范圍和更高的測(cè)量精度。
　　不同技術(shù)的出貨情形
　　這里，出貨的過(guò)程設(shè)備包括連續(xù)與點(diǎn)位測(cè)量設(shè)備，但不包括只能提供點(diǎn)測(cè)量的振動(dòng)式產(chǎn)品。
　　靜壓式液位計(jì)是迄今為止全球出貨金額最大的過(guò)程物位測(cè)量設(shè)備，其中絕大部分都是連續(xù)測(cè)量設(shè)備。這種設(shè)備中最簡(jiǎn)單的是靜壓式探頭設(shè)備，它通過(guò)測(cè)量?jī)?chǔ)罐底部的壓力來(lái)確定敞口儲(chǔ)罐中的液位，這是因?yàn)槊芏纫阎后w任何點(diǎn)上的壓強(qiáng)，都由該點(diǎn)之上的液體高度確定。
　　而另一方面，差壓式設(shè)備是最普遍的連續(xù)液位測(cè)量設(shè)備。在應(yīng)用當(dāng)中，差壓式傳感器的高壓部分與儲(chǔ)罐底部相連，低壓部分則與密閉儲(chǔ)罐頂部空出的部位相連。如果液體密度恒定，則測(cè)得的壓強(qiáng)差就指示了實(shí)際的液位。如果液體密度不恒定，則液體成分或工作溫度的改變會(huì)使某些重力發(fā)生變化，從而產(chǎn)生錯(cuò)誤的讀數(shù)，這就需要對(duì)其進(jìn)行修正。
　　對(duì)接下來(lái)的5年，VDC公司預(yù)計(jì)靜壓式設(shè)備的全球市場(chǎng)份額將會(huì)下降，但下降不會(huì)太多。壓力式傳感預(yù)計(jì)仍將是過(guò)程物位測(cè)量領(lǐng)域的主導(dǎo)技術(shù)。這種技術(shù)已經(jīng)使用了很長(zhǎng)時(shí)間，甚至一些主要的供應(yīng)商也擔(dān)心其被取代，但其實(shí)并沒(méi)有這么快。

　　靜壓式液位測(cè)量技術(shù)持久占據(jù)主導(dǎo)地位，根據(jù)具體應(yīng)用的不同，這可被歸結(jié)于很多因素。靜壓式液位測(cè)量一些具有吸引力的特點(diǎn)包括：
　　■  較低的產(chǎn)品和/或維護(hù)成本；
　　■  易于安裝；
　　■  堅(jiān)固耐用；
　　■  高可靠性（經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期驗(yàn)證的）；
　　■  較寬的介質(zhì)兼容性；以及
　　■  用戶熟悉度
　　其中，成本可能是最主要因素。例如，2004年，只有占全球連續(xù)物位測(cè)量市場(chǎng)1%份額的聲波/超聲波產(chǎn)品擁有較低的平均售價(jià)，而其他產(chǎn)品的成本則相對(duì)較高。
　　非接觸式微波/雷達(dá)產(chǎn)品占據(jù)了全球ITG市場(chǎng)的最大份額，2004年此類設(shè)備在海運(yùn)和非海運(yùn)應(yīng)用中的出貨金額占全球ITG設(shè)備總出貨金額的60%多，而靜壓式儲(chǔ)罐計(jì)的出貨金額則低于6%。
　　自從1976年由Saab海洋電子公司推出并應(yīng)用在油輪上以來(lái)，非接觸式微波/雷達(dá)產(chǎn)品已經(jīng)廣泛用于各類ITG應(yīng)用。例如，在1991年，這些產(chǎn)品約占全美ITG市場(chǎng)的10%，到1997年達(dá)到大約14%，2002年則為22%。
　　該技術(shù)在美國(guó)及整個(gè)北美的市場(chǎng)份額要遠(yuǎn)低于其全球市場(chǎng)份額。這主要是因?yàn)椋诤＿\(yùn)業(yè)出貨的ITG系統(tǒng)主要是應(yīng)用在新建的船舶上，而目前的船舶建造則主要集中在世界的其他地區(qū)，尤其是亞洲和環(huán)太平洋國(guó)家和地區(qū)。2004年，ITG系統(tǒng)在北美海運(yùn)應(yīng)用上的出貨量不到全球市場(chǎng)份額的2%。而亞太地區(qū)的出貨量則幾乎占了全球總出貨量的73%，其余則主要是在歐洲市場(chǎng)。
　　非接觸式微波/雷達(dá)物位測(cè)量設(shè)備安裝于儲(chǔ)罐頂部，它向下發(fā)送微波信號(hào)至儲(chǔ)罐中物料的表面，然后接收器接收反射回來(lái)的信號(hào)。根據(jù)發(fā)射和接收信號(hào)的差別，系統(tǒng)就能計(jì)算出儲(chǔ)罐中的物位。
　　這里有如下兩種調(diào)制方法：
　　■  脈沖系統(tǒng)是測(cè)量由發(fā)射脈沖到接收到回波的時(shí)間。通過(guò)發(fā)射與接收脈沖之間的延時(shí)即可直接計(jì)算出物位；
　　■  調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）發(fā)射方案，是將頻率已改變的回波信號(hào)與發(fā)射的微波信號(hào)混合，由于其頻率不同（因?yàn)檎{(diào)頻），因此混合信號(hào)的頻率與到物料表面的距離成正比。
　　所采用的微波頻率對(duì)雷達(dá)物位計(jì)的性能有很大影響。高頻短波長(zhǎng)的信號(hào)，對(duì)蒸汽、泡沫和污染物極為敏感。在24 GHz的頻率上，即使是少量的水蒸氣也能吸收微波信號(hào)。低頻長(zhǎng)波長(zhǎng)和寬波束角的信號(hào)，則會(huì)從儲(chǔ)罐壁和攪拌器上返回許多干擾回波。現(xiàn)已知最佳頻率為10 GHz左右。
　　非接觸式微波/雷達(dá)設(shè)備完全或相對(duì)不易遇到其它許多技術(shù)可能面臨的測(cè)量問(wèn)題，如：
　　■  與物料密度相關(guān)；
　　■  與物料介電常數(shù)有關(guān)；
　　■  易受灰塵影響；
　　■  維護(hù)強(qiáng)度高；
　　■  在真空下不能工作；
　　■  易受壓力影響；
　　■  易受介質(zhì)與傳感器之間的環(huán)境（如泡沫和變化密度的蒸汽等）影響；
　　■  易受量程的影響；以及
　　■  易受溫度的影響等。
　　該技術(shù)的非接觸特性尤其適合用來(lái)測(cè)量粗糙或遭腐蝕的物質(zhì)。迄今為止，大多數(shù)ITG系統(tǒng)都是用于石油天然氣行業(yè)海基和陸基的應(yīng)用，包括精煉。在2004年的全球ITG系統(tǒng)市場(chǎng)當(dāng)中，上述應(yīng)用所占份額超過(guò)87%，其中絕大多數(shù)出貨的產(chǎn)品都是采用非接觸式微波/雷達(dá)技術(shù)的。
　　非接觸式微波/雷達(dá)技術(shù)設(shè)備價(jià)格較高，這是阻止它獲得更廣泛應(yīng)用的一個(gè)障礙。對(duì)于過(guò)程物位測(cè)量應(yīng)用，情況更是如此，其中2004年該技術(shù)大約只占全球出貨量的6%。然而，其價(jià)格正在下降，以滿足過(guò)程和ITG系統(tǒng)的應(yīng)用；預(yù)計(jì)在接下來(lái)的5年里，采用該技術(shù)的產(chǎn)品平均售價(jià)將會(huì)有很大降低。
　　影響因素包括采用低成本器件、提供簡(jiǎn)化功能產(chǎn)品，和提高低價(jià)位產(chǎn)品的產(chǎn)量。提高產(chǎn)量將導(dǎo)致更大的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。此外，更多廠家正在進(jìn)入這一市場(chǎng)，從而進(jìn)一步加大了價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)壓力。
　　高增長(zhǎng)的市場(chǎng)
　　非接觸式微波/雷達(dá)產(chǎn)品預(yù)計(jì)將是過(guò)程物位測(cè)量和ITG應(yīng)用中增長(zhǎng)最快的產(chǎn)品。而ITG市場(chǎng)中的接觸/制導(dǎo)式微波/雷達(dá)產(chǎn)品和聲波/超聲波系統(tǒng)甚至預(yù)計(jì)將有更高的增長(zhǎng)。不過(guò)聲波/超聲波&#

25216;術(shù)現(xiàn)在只占全球ITG市場(chǎng)很小的份額（小于1%）。
　　2004年，接觸/制導(dǎo)式微波/雷達(dá)產(chǎn)品大約占全球物位測(cè)量設(shè)備市場(chǎng)的4%，以及全球ITG市場(chǎng)的大約3%。這是最近才推出的一項(xiàng)新的物位測(cè)量技術(shù)。VDC第一個(gè)意識(shí)到Bindicator和Krohne公司的這類產(chǎn)品1997年在過(guò)程物位測(cè)量上的應(yīng)用，以及Barton Instrument System公司的產(chǎn)品2002年在ITG上的應(yīng)用。
　　接觸/制導(dǎo)式微波/雷達(dá)物位測(cè)量設(shè)備可以測(cè)量液體、糊料、漿料、粉末以及其他特殊顆粒材料的物位。2004年，此項(xiàng)技術(shù)在過(guò)程固體和液體物位測(cè)量應(yīng)用上的出貨量上分別占據(jù)全球份額的8.8%和3.1%。
　　該類產(chǎn)品（有些被稱為射頻或時(shí)域反射計(jì)）安裝在儲(chǔ)罐頂部，沿插入罐內(nèi)物料中的傳輸線或波導(dǎo)發(fā)射無(wú)線電或低頻微波信號(hào)。與非接觸式微波/雷達(dá)物位測(cè)量設(shè)備一樣，接觸式微波/雷達(dá)設(shè)備也有脈沖和頻率調(diào)制兩種類型。
　　和非接觸式產(chǎn)品相比，接觸式微波/雷達(dá)物位計(jì)在較低的無(wú)線電和微波頻率上工作，且成本更低，卻擁有許多同樣的優(yōu)點(diǎn)。此外，它們通常還擁有更大的安裝靈活性與更少的安裝成本，且其使用還不受美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)或其他國(guó)家的類似政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)的許可限制。
　　這種全電子設(shè)備可在超短或超長(zhǎng)距離內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，且不易受灰塵、空氣運(yùn)動(dòng)、溫度或壓力波動(dòng)的影響。
　　另一方面，壓在傳輸線或波導(dǎo)上的重物也會(huì)引起虛假讀數(shù)。此外，此類產(chǎn)品還難以測(cè)量介電常數(shù)極低的塑料材料（如EPS珠）的物位。但是，它對(duì)塑料球和塑料片的測(cè)量效果卻很好。
文章編號(hào)：060704
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　　1- 很好，有很高的參考價(jià)值
　　2- 一般，有一定的參考價(jià)值
　　3- 不好，沒(méi)有參考價(jià)值

物位測(cè)量技術(shù)
　　■  由Emerson Process Management公司提供的Mobrey磁性液位計(jì)，據(jù)稱可對(duì)所有液體（包括腐蝕性或有毒液體）的液位進(jìn)行測(cè)量，且無(wú)需外部電源。該液位計(jì)還提供基本的或接口級(jí)的低成本冗余。可在-160－400 °C溫度范圍和壓力等級(jí)PN6－PN420（ANSI 150－2500）條件下工作。采用密封盒，而唯一的可移動(dòng)且與液體接觸的部分為不銹鋼或鈦制浮子，因此降低了維護(hù)要求和提高了產(chǎn)品使用壽命。www.emersonprocess.com
　　■  Soliphant M的模塊化設(shè)計(jì)使Endress+Hauser振動(dòng)限制開關(guān)可以應(yīng)用于不同場(chǎng)合。它擁有各種電子接口、傳感器設(shè)計(jì)、封裝、過(guò)程控制連接及許可。其新型的短叉幾何設(shè)計(jì)，適用于小型罐的應(yīng)用。本質(zhì)安全電子插入技術(shù)可提供靈敏的調(diào)整、開關(guān)延時(shí)與裝配和磨損的診斷。該設(shè)備提供緊湊版本（FTM50），及分別配有延伸管和延伸繩的版本（FTM51和FTM52）。www.endress.com
　　■  由Honeywell Sensing and Control提供的液位傳感器系列，采用全內(nèi)反射原理來(lái)提高固態(tài)傳感器的傳感速度、可靠性與經(jīng)濟(jì)性。該系列產(chǎn)品采用一個(gè)光施密特觸發(fā)器，給出數(shù)字輸出以表明有無(wú)液體的存在。其符合IP67等級(jí)，而且設(shè)計(jì)是針對(duì)極端溫度、壓力、振動(dòng)和沖擊的情形。www.honeywell.com
　　■  Siemens Milltronics提供了各種各樣用于液體、固體、漿料和交界面的物位測(cè)量?jī)x表。根據(jù)測(cè)量任務(wù)，可分別采用點(diǎn)位測(cè)量（當(dāng)物位低于或高于設(shè)定門限時(shí)，輸出一個(gè)二進(jìn)制信號(hào)）和連續(xù)測(cè)量（一個(gè)連續(xù)監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，發(fā)射模擬或數(shù)字信號(hào)）。有各種備選技術(shù)，如超聲波、雷達(dá)、電容和靜壓等方法。www.siemens.com
　　■由日本橫河電機(jī)公司提供的EJX110A差壓變送器，可用來(lái)測(cè)量液體、氣體或氣流，以及液位、密度和壓力。它能同時(shí)精確地測(cè)量差壓與線壓，并將測(cè)量結(jié)果顯示在多功能LCD上。數(shù)字通信使其能進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。最適合用于液體有無(wú)的檢測(cè)。www.yokogawa.com

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