MKS流量计应用范围及执行标准

MKS流量计应用范围及执行标准
计量是工业生产的眼睛。流量计量是计量科学技术的组成部分之一，它与国民经济、国防建设、科学研究有密切的关系。做好这一工作，对保证产品质量、提高生产效率、促进科学技术的发展都具有重要的作用，特别是在能源危机、工业生产自动化程度愈来愈高的当今时代，流量计在国民经济中的地位与作用更加明显。
流量计又分为有差压式流量计、转子流量计、节流式流量计、细缝流量计、容积流量计、电磁流量计、超声波流量计等。按介质分类：液体流量计和气体流量计。
MKS流量计概述
流量计英文名称是flowmeter，全国科学技术名词审定委员会把它定义为：指示被测流量和（或）在选定的时间间隔内流体总量的仪表。简单来说就是用于测量管道或明渠中流体流量的一种仪表，工程上常用单位m3/h，它可分为瞬时流量（FlowRate）和累计流量（TotalFlow），瞬时流量即单位时间内过封闭管道或明渠有效截面的量，流过的物质可以是气体、液体、固体；累计流量即为在某一段时间间隔内（一天、一周、一月、一年）流体流过封闭管道或明渠有效截面的累计量。通过瞬时流量对时间积分亦可求得累计流量，所以瞬时流量计和累计流量计之间也可以相互转化。
MKS流量计发展趋势
在工业现场，测量流体流量的仪表统称为流量计或流量表。是工业测量中Z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、石油化工、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。
弗若斯特沙利文咨询公司运用360度全视角研究模型，着眼于，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。本文以靶式流量计、容积式流量计、涡轮流量计、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。2008年流量计的市场规模达到28.3亿美元，较2007年增长约3.9%。
市场因数
驱动因素据国际能源署(IEA)预测，从2007至2030年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%。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，密闭传输设施中需要性能可靠的流体测量设备;化工和制药行业中需要高极ng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。
YZ因素当前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。
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ZG，很普遍。价格往往成为决定采购行为的Z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。
面临的挑战
传统的机械式流量计，例如差压式流量计、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SBL靶式流量计、超声波流量计、电磁流量计、质量流量计以及V锥流量计（孔板流量计）等等，是生产商把市场做大做强的又一个挑战。
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至关重要。尤其是运用基于基金会现场总线和ProfibusPA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。
展望未来
从机械式流量计到电子技术流量计的革新是流量计Z重要的发展趋势之一。靶式流量计、电磁流量计、超声波流量计、涡街流量计和V锥流量计（孔板流量计）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，当前约89.0%的流量计采用mAHART通信协议，因为采用mAHART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生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。
MKS流量计应用范围
流量计量广泛应用于工农业生产、国防建设、科学研究对外贸易以及人民生活各个领域之中。在石油工业生产中，从石油的开采、运输、炼冶加工直至贸易销售，流量计量贯穿于全过程中，任何一个环节都离不开流量计量，否则将无法保证石油工业的正常生产和贸易交往。在化工行业，流量计量不准确会造成化学成分分配比失调，无法保证产品质量，严重的还会发生生产安全事故。在电力工业生产中，对液体、气体、蒸汽等介质流量的测量和调节占有重要地位。流量计量的准确与否不仅对保证发电厂在Z佳参数下运行具有很大的经济意义，而且随着高温高压大容量机组的发展，流量测量已成为保证发电厂安全运行的重要环节。如大容量锅炉瞬时给水流量中断或减少，都可能造成严重的干锅或爆管事故。这就要求流量测量装置不但应做到准确计量，而且要及时地发出报警信号。在钢铁工业生产中，炼钢过程中循环水和氧气(或空气)的流量测量是保证产品质量的重要参数之一。在轻工业、食品、纺织等行业中，也都离不开流量计量。
应用比较多的换能器是外夹式和插入式。单声道超声波流量计结构简单、使用方便，但这种流量计对流态分布变化适应性差，微电子技术和计算机技术的飞跃发展极大地推动仪表更新换代，新型流量计如雨后春笋般涌现出来。至今，据称已有上百种流量计投向市场，现场使用中许多棘手的难题可望获得解决。我国开展近代流量测量技术的工作比较晚，被设置在测量流动通道6的上游端并相对于孔眼11和12，用于减少被测量的流体流入孔眼11和12;测量控制部件19，用于测量超声波换能器8和9之间的超声波的传播时间;及计算部件20，用于根据该测量控制部件19的信号计算流量。
流量计尽量避开铁磁性物体及具有强电磁场的设备(如大电机、大变压器的等)，以免磁场影响传感器的工作磁场和流量信号。传感器勺转换器间的流量信号线和激磁线。然而从雷电故障中损坏零部件的分析，引起故障的感应高电压和浪涌电流大部分足从控制室电源线路引入的，其他两条途径较少。由于电磁流量计测量含有悬浮固相或污脏体的机会远比其他流量仪表多，出现内壁附着层产生的故障概率也就相对较高。若附着层电导率与液体电导率相近。常见的调试期故障通常由安装不妥。
MKS流量计执行标准
CJ/T1017-1993潜水型电磁流量计1993-12-01作废
CJ/T122-2000超声多普勒流量计建设部2001-06-01现行
CJ/T3017-1993潜水电磁流量计建设部1993-12-01现行
CJ/T3054.1-1995水量计量仪表均速管流量计建设部1994-12-01现行
CJ/T3063-1997给排水用超声流量计(传播速度差法)建设部1997-02-01现行
GB/T12826-1991移动设备用卷绕电缆载流量计算导则国家技术监督局1992-02-01现行
GB/T17286.1-1998液态烃动态测量体积计量流量计检定系统第1部分:一般原则国家技术监督局1998-10-01现行
GB/T17286.2-1998液态烃动态测量体积计量流量计检定系统第2部分:体积管国家技术监督局1998-10-01现行
GB/T17286.3-1998液态烃动态测量体积计量流量计检定系统第3部分:脉冲插入技术国家技术监督局1998-10-01现行
GB/T17286.4-2006液态烃动态测量体积计量流量计检定系统第4部分：体积管操作人员指南国家质量监督检验检疫2006-07-01现行
GB/T17288-1998液态烃体积测量容积式流量计计量系统国家技术监督局1998-10-01现行
GB/T17288-2009液态烃体积测量容积式流量计计量系统2009-10-01即将实施
GB/T17289-1998液态烃体积测量涡轮流量计计量系统国家技术监督局1998-10-01现行
GB/T17289-2009液态烃体积测量涡轮流量计计量系统2009-10-01即将实施
GB/T18604-2001用气体超声流量计测量天然气流量国家质量监督检验检疫.2002-08-01现行
GB/T18659-2002封闭管道中导电液体流量的测量电磁流量计的性能评定方法国家质量监督检验检疫.2002-08-01现行
MKS流量计常用类型
流量测量方法和仪表的种类繁多，分类方法也很多。2011年以前可供工业用的流量仪表种类达60种之多。品种如此之多的原因就在于没有一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都适用的流量仪表，但是随着时代的进步，这个科技大爆炸的时代里，终于出现了一个Zxin产品-质量流量计，质量流量计适用于任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件，只是价格比较昂贵，无法在所以工业中都得到普及。
旧式的60多种流量仪表，每种产品都有它特定的适用性，也都有它的局限性。按测量对象划分就有封闭管道和明渠两大类；按测量目的又可分为总量测量和流量测量，其仪表分别称作总量表和流量计。
此外，按测量原理可分为如下几个大类：
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、原子物理原理：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。
本文按照目前Z流行、Z广泛的分类法分别来阐述各种流量计的原理、特点、应用概况及国内外的发挥在那情况：
靶式
靶式流量计是基于力学原理的一种流量计，它在工业上的开发应用已有数十年的历史。新型SBL靶式流量计是在传统靶式流量计的基础上，随着新型传感器、微电子技术的发展研制开发成的新型电容力感应式流量计，它既有孔板、涡街等流量计无可动部件的特点，同时又具有很高的灵敏度、与容积式流量计相媲美的准确度，量程范围宽。[1]
ZG于20世纪70年代开发电动、气动靶式流量变送器它是电动、气动单元组合仪表的检测仪表。由于当时力转换器直接采用差压变送器的力平衡机构，这种流量计使用时不免带来力平衡机构本身所造成的诸多缺陷，如零位易漂移，测量精确度低，杠杆机构可靠性差等。由于力平衡机构性能不佳的拖累，靶式流量计本身的许多优点亦未能得到有效的发挥，至今用户对旧靶式流量计的不良印象仍未消除。
新型SBL靶式流量计的力转换器采用应变式力转换器，它完全消除了上述力平衡机构的缺点，新型靶式流量计还把微电子技术和计算机技术应用到信号转换器和显示部分，流量计具有一系列优点，相信今后在众多流量计中发挥重要的作用。
差压式
差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件与流体相互作用产生的差压，已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。
差压式流量计由一次装置(检测件）和二次装置（差压转换器和流量显示仪表）组成。通常以检测件形式对差压式流量计分类，如孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计、皮托管原理式-毕托巴流量计等。
二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计,差压变送器及流量显示仪表。它已发展为三化（系列化、通用化及标准化）程度很高的、种类规格庞杂的一大类仪表，它既可测量流量参数，也可测量其它参数（如压力、物位、密度等）。[2]
差压式流量计的检测件按其作用原理可分为：节流装置、水力阻力式、离心式、动压头式、动压头增益式及射流式几大类。
检测件又可按其标准化程度分为二大类：标准的和非标准的。
所谓标准检测件是只要按照标准文件设计、制造、安装和使用，无须经实流标定即可确定其流量值和估算测量误差。
非标准检测件是成熟程度较差的，尚未列入国际标准中的检测件。差压式流量计是一类应用Z广泛的流量计，在各类流量仪表中其使用量占居首位。由于各种新型流量计的问世，它的使用量百分数逐渐下降，但目前仍是Z重要的一类流量计。
差压式流量计流体体积流量公式为：
v=aA√2/j(p-q)
v--体积
j--液体密度
a--流量系数，与流道尺寸取压方式和流速公布有关
A--孔板开孔面积
p-q--压力差
MKS流量计优点：
（1）应用Z多的孔板式流量计结构牢固，性能稳定可靠，使用寿命长；
（2）应用范围广泛，至今尚无任何一类流量计可与之相比拟；
（3）检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产，便于规模经济生产。
MKS流量计缺点：
（1）测量精度普遍偏低；
（2）范围度窄，一般仅3:1~4:1；
（3）现场安装条件要求高；
（4）压损大（指孔板、喷嘴等）