流量计技术进展“，

虽然一些流量计在50年里没有太大变化，但其他流量计已经有了重大改进。一些最大的变化发生在电子和先进的诊断方面，这使得流量计在自动化和过程控制方面更加有用。由于经济状况不稳定，仪器仪表市场在过去两年里一直在变化，因此关于哪种流量传感器类型的使用正在增加，哪种流量传感器类型的使用正在下降的预测差异很大。然而，市场分析人士似乎同意，在技术改进方面，如压差、超声波、科里奥利流量计和涡流流量计，这些都越来越受欢迎，而一些更传统的流量传感器，如涡轮和正排量，则在下降。让我们来看看一组流量计技术，检查他们的一般特点，并看到一些最近的改进。

DP仍是标准

压差流量计的工作原理都很简单:通过限制的压降与流量成正比。它们可以针对特定的特性进行设计，以便在广泛的应用程序集中提供最佳结果，包括托管转移、过程控制和监控。DP流量计易于校准，这降低了维护成本，通常足以证明用更新、更复杂的设备替换旧的DP设备。

DP流技术的进步包括主元件和变送器。即使是基本的孔板，长期以来的行业标准，也有了许多改进:

•调节孔板需要更少的直管向上和下游，同时仍然提供优越的测量性能。

•改进的孔板技术便于直接安装和安装在现有的凸面法兰上。

•平均皮托管，插入技术和低压降，已使更准确。

发射机的进步包括更复杂的诊断、无线网络和多变量功能:

•内置变送器诊断可以超越内部验证，使用统计过程监控来检测异常情况，如流体成分变化或脉冲线堵塞。

•仔细的电源管理可以降低消耗，使电池供电和无线通信成为现实。这可以降低安装成本，并允许在不可接近的位置进行测量。

•多变量DP流量计可以通过一个管道穿透计算质量和能量流，无需安装多达10个单独的设备。

随着这些进步，DP流量计继续成为一项不断发展的技术，并保持行业标准。

坚硬液体的磁性

磁流量计或磁力计的工作原理是法拉第定律，即导体在磁场中运动时会产生与其速度成正比的电压。在磁力计中，导体是通过传感器的流体，通过校准建立所产生的电压、磁场强度和速度之间的关系。

磁力计可以提供高精度的体积流量测量，通过传感器不会造成压力损失，并且可以缩放到0.1到120英寸的管线尺寸。直径。磁力计可以处理剧烈的泥浆流，例如采矿泥浆和纸浆库存，这些应用对于其他类型的传感器来说非常困难。

然而，这也有实际的限制。例如，工艺流体必须导电，磁力计不能与气体或蒸汽一起使用。

科里奥利精确

科里奥利流量测量的原理是，当流体通过以谐振频率振动的振荡管时，会产生力使管扭曲。扭转量与流体流过管子的质量流速成正比。

同时测量密度，因为在固定体积的管道中，流体的单位体积质量随谐振频率成比例地增加或减少。密度除以质量提供了一个高度精确的体积流量计算。

通过在宽范围内提供高精度的多变量测量，科里奥利仪表已被证明是广泛应用的理想选择，包括过程和质量控制，财务托管转移，批处理，质量平衡等。由于质量测量不受压力、温度、密度和粘度变化的影响，它们越来越多地用于取代容积计。此外，还可以对液体特性进行复杂的分析，包括粘度和比重。

由于其能够提供更多的节省和效率，科里奥利流量计是少数几个在过去两年中增加销售的技术之一。更近期的发展，包括在存在夹带气体的情况下准确测量的能力和双线环动力科里奥利流量计的出现，增加了该技术的实用性。

旋涡式的主力

旋涡流量计的工作原理被称为冯卡门效应，即当气流通过一个钝体或脱落杆时，它会在钝体的下游产生漩涡。涡流的频率与流速成正比。旋涡传感器通常使用换能器来检测旋涡的频率并传输流量信号。

涡流流量计是一种准确可靠的仪器设备，可用于测量液体，蒸汽或气体，并提供良好的精度，高可靠性，宽转弯，与其他传感器相比，特别是在6英寸的线尺寸中具有吸引力的价格水平。或更小。随着用户认识到这种计量技术的优势，对该技术的采用持续增长。

涡流测量仪的一个缺点是无法测量非常低的流量。为了产生可测量的涡流，需要有一个最小速度。具体的阈值取决于设备和流体参数。

超声波仍在发展

虽然超声波流量计于1963年首次问世，但在过去50年里已经有了很大的改进，一些市场分析人士仍然认为它是一种“高科技”设备。

主要有两种技术途径:多普勒和渡越时间:

•多普勒仪表通过管道发送超声波信号，测量运动流体中颗粒反射的信号，并通过测量多普勒频移计算流速。

•一个传输时间单元向管道另一侧的接收器发送两个超声波信号，一个与流动有关，一个与流动相反。它通过测量两个信号之间传输时间的差异来计算流量。

超声波流量计的最新发展包括测量气体和低流量的能力，以及测量多普勒和过境时间的配置。超声波流量计发展最快的应用是石油流体的保管转移。

气体热质量

热质量流量计通过检测从受热表面对流到流过该表面的流体的热量来测量流量。热质量流量计几乎全部用于测量气体。

采用两种方法:毛细管法和浸没法:

•在毛细管传感器中，一小部分气体被转移到一个小的加热毛细管中，毛细管外部包裹着两个RTD温度传感器。rtd测量的是气体带走热量的速率。

浸没式传感器完全位于管道中，通常以探头的形式出现。这使得它适用于广泛的管道直径和质量流量。对于非常大的管道，探头可能有多个测点。

机械解决方案

围绕机械方法建造的传感器可以追溯到几个世纪以前，仍然有很大的安装基础，但面对基于没有移动部件的电子方法，它们在大多数领域的市场地位正在受到侵蚀。目前，大多数机械传感器设计都使用某种形式的电子信号处理，但它们仍然依赖于轴承中的旋转元件。

•涡轮流量计自1790年以来一直存在，依赖于旋转转子，可以是桨轮，螺旋桨或类似的设备。流量来源于转子在流过的流体中旋转时的速度。

•正位移(PD)流量计也是一种古老的方法，通过使流体位移装置如活塞、齿轮、章动盘、旋转叶片或膜片来测量流量。PD流量计可以非常精确，具有非常宽的调差范围，但是它们可能会导致很大的压降，并且精确的运动是昂贵的。

不是你父亲的发射机

50年来，流量计一直使用变送器;也就是说，一种将流量传感器的本地信号转换为标准格式模拟信号的设备，通常是4-20 mA电流或3-15 psi气动压力，可以传输回控制室或馈送到本地控制器。

气动变送器几乎已经从现场消失，但大多数现代现场设备仍然通过双绞线电缆上的4-20 mA信号进行通信。今天，它们还通过HART、无线HART和现场总线网络连接。现代变送器充斥着电子设备、计算机和智能设备，使它们能够执行各种诊断和高级功能，例如在DP或涡流量计中计算质量流量，或者用科里奥利流量计检测像啤酒品牌变化这样细微的东西。

自从制造商将第一个微处理器放入发射器，操作员就有能力执行诊断和校准功能。在早期和现在，这是通过手持HART通信器在现场完成的，需要操作人员物理插入以访问内部发射机数据。今天，现场总线网络和HART允许从控制室执行这些功能。资产管理软件平台可以从发射器获取传感器数据，并在不派出技术人员的情况下进行必要的诊断。

自动诊断

目前可用的诊断功能包括寻找特定问题的诊断功能，以及持续监测流量计系统总体健康状况的诊断功能。例如，Micro Motion智能电表验证系统可以检查整个科里奥利单元、传感器和电子设备的健康状况和性能，而设备是在线的，过程是流动的。这大大节省了人力和校准成本。

应用于DP流量计的类似技术可以通过检测过程异常来探测设备的健康状况。在一个案例中，来自流量计的这些信息使一家大型化学品制造商能够在催化流动达到临界“粘滑流动”条件前大约30分钟检测到催化流动的扰动。作业公司能够及时采取预防措施，避免了停产。

能够自动验证校准可以节省大量的资金。例如，啤酒厂必须验证用于测量酒精产量的流量计的校准，以用于税收目的。美国FDA 27 CFR第25部分要求，“…啤酒制造商应定期测试测量装置。”一家啤酒厂有12个磁力表符合这一要求，所以他们与外部组织签约，每年两次验证流量计。按每米1600美元计算，每年的成本为38400美元。仪表校准期间的停机时间造成了47万美元的收入损失。

啤酒厂用具有内部仪表验证诊断的新设备替换了旧的流量计。现在，这些检查是自动进行的，过程几乎没有中断，每年为啤酒厂节省了50多万美元。

流量计诊断功能

诊断功能可作为诊断影响传感器的工艺问题的实用工具。

传感器故障和退化-大多数变送器可以确定传感器何时失效，或传感器何时读数过高或过低。带有活动部件的流量计，如PD和涡轮流量计，可能会受到磨损或侵蚀，流量计内壁上的沉积物会影响性能。流量变送器可以检测到这类问题。

插线-科里奥利流量计可能会出现长期涂层堆积或堵塞。通过监测获取传感器读数所需的电压，诊断可以检测涂层或堵塞传感器线路的存在。DP流量计还可以检测堵塞的脉冲线。一家气转液(GTL)工厂能够使用该技术，通过使用信息优化维护计划来提高过程质量并增加正常运行时间。

峰值-夹带空气、凝析液中气体泄漏、气蚀或其他问题可能导致测量误差或下游设备损坏。变送器可以测量过程噪声并检测这些过程问题的存在。在一家工业气体制造商的计费现场，一台往复式气体压缩机导致流量测量线出现脉动，导致计费不准确。DP流量计中的先进诊断能够检测到这种情况，从而进行纠正。

作文-类似于啤酒厂使用科里奥利仪表检测啤酒变化的例子，多变量仪表的诊断可以确定气体和管道中的液体馏分，液体凝析液泄漏，以及流体成分可能变化的其他情况。

电气回路诊断-不必要的电气回路变化，如壳体中的水，接地回路问题，腐蚀或不稳定的电源，都是可能影响输出的条件。复杂的诊断可以监控从流量计到主机系统的电气回路的完整性，并在不必要的情况可能危及操作时发出警报。

不仅仅是一个过程变量

现代流量计不仅仅是测量流量。流量计具有先进的诊断、信号处理和计算功能，可以为用户节省大量的维护、校准和故障排除费用。为什么过程中会出现控制问题?问问你的流量计。

特雷弗·鲍尔、罗伯特·佐恩、艾米·约翰逊和马克·凯斯特担任产品经理艾默生过程管理仪表部门，包括Rosemount, Micro Motion和Daniel。

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诊断直读式频率计

每种类型的流量计都有其特定的诊断方法。以磁力计为例，以下是磁力计可用的一些特殊诊断功能:

接地和接线故障检测-发射机在很宽的频率范围内连续监测信号振幅。如果信号振幅在50或60赫兹(最常见的交流周期频率)超过5毫伏，这是一个接地或接线问题的迹象。

高工艺噪声-该诊断检查是否有工艺条件导致不稳定或噪声读数，如高水平的化学反应或液体中夹带气体。发射机在很宽的频率范围内监测信号振幅，检查信噪比，并在信噪比超过限制时发出警报。

空的管-当管道为空时，会出现错误读数，例如在批处理操作中。该诊断可以判断管道何时为空，将流量设置为零，并提醒操作人员。

更新传感器技术对您有什么好处?

以下是一些从各种行业和应用中受益于改进的传感器和发射机技术的用户示例:

德国的一家纸浆造纸厂使用传统的孔板来测量三台造纸机的蒸汽流量。为了帮助提高产量，该公司升级了安装了Rosemount Annubar质量流量计，该流量计具有更低的压力损失，并提供完全补偿的质量流量测量。

一个污水处理设施在将浓缩污泥转移到废物处理公司的过程中，在测量流量时出现了问题。污泥的高固体含量，以及管道的涂层，使其他类型的流量计感到困惑。由于测量不准确，工厂向处理公司支付了太多的费用，而冲洗管线以提高精度的维护成本也很高。该厂安装了Rosemount 8750A磁流量计(见图)，不受固体含量高或堆积的影响。

酿酒师经常使用科里奥利仪表的多面功能。一家公司在Lauter Tun上安装了科里奥利仪表，提高了酿造过程的效率，同时减少了浪费，消除了耗时的采样。该设备测量麦汁浓度为±0.1°柏拉图/球，并提供了一个±0.05%的麦汁体积流量，因为它通过酿造釜。

旋涡流量计的大调节范围使其适用于大流量的应用。一家造纸厂想要添加一种要求高光泽度的新纸。高光泽纸要求高蒸汽流速，而低光泽纸要求低蒸汽流速。加入高光泽度等级，增加了流量计所能看到的蒸汽流量范围，而低端蒸汽流量已不能再用常规流量计准确测量。为了解决这个问题，工厂安装了一个罗斯蒙特8800涡流量计来测量蒸汽流量到超级压路机，这导致更可靠和准确的信号，即使在最低流量。

在California Paperboard，由于生产损失和原材料浪费，信号峰值每年造成9万至18万美元的损失。纸浆料的流量计将前馈信号发送到Fourdrinier机器上的干端扫描仪。当尖峰发生时，它迫使控制系统禁用自动控制。产品的不一致性增加了，每一集都损失了半小时的制作时间。这个问题通过安装一个带有数字信号处理的磁力计来解决，它可以过滤掉尖峰。

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