淺談流量計的發展及應用

在工業現場，測量流體流量的儀表統稱為流量計或流量表。是工業測量中zui重要的儀表之一。隨著工業的發展，對流量測量的準確度和范圍要求越來越高，為了適應多種用途，各種類型的流量計相繼問世，廣泛應用于石油天然氣、石油化工、水處理、食品飲料、制藥、能源、冶金、紙漿造紙和建筑材料等行業。據預測，到2013年，流量計市場規模將達到34.8億美元。

弗若斯特沙利文咨詢公司運用360度全視角研究模型，著眼于，綜合應用行業、科技技術發展、經濟、競爭環境和行業用戶等多項模塊，對流量計市場進行全面研究。本文以容積式流量計、渦輪流量計（典型的葉輪式流量計）、差壓式流量計、變面積式流量計、電磁流量計、超聲波流量計、渦街流量計（典型的流體振蕩式流量計）、科里奧利質量流量計和插入式熱質量流量計作為研究對象，對市場進行分析。

2008年流量計的市場規模達到28.3億美元，較2007年增長約3.9%。據預測，到2013年，流量計市場規模將達到34.8億美元。2008~2013年的年均復合增長率會達到4.2%。

在，流量計的主要生產商包括：阿西布朗勃法瑞（ABB），艾默生（Emerson），恩德斯豪斯（EndressHauser或E H），科隆（Krohne），西門子（Siemens），橫河（Yokogawa），以及通用電氣（GeneralElectric），霍尼韋爾（Honeywell），英維思（Invensys）和山武（Yamatake）。流量計市場集中度相對較高，前三名廠商——艾默生，E H和ABB占整個市場近50%的*。

市場影響因素

驅動因素據能源署（IEA）預測，從2007至2030年需要對能源基礎設施累計投資26.0萬億美元（以2007年美元價值計）。其中，電力行業投資13.6萬億美元，占總投資額的52.3%。目前的金融危機并不會影響長期投資，至2030年，預計單是維持目前能源的供應能力就需要能源投資的一多半資金，并且到2030年，世界許多地方的石油、天然氣和電力的基礎設施將需要更換。從長期來看，可預見的能源投資將給流量計在石油天然氣和能源行業板塊的應用帶來不小的發展空間。

面臨激烈的競爭環境，以及為了應對節能減排的訴求，各個行業用戶更加關注生產工廠的運行效率，盡可能降低能耗，以提高競爭力。因此，大量的投資被用于提升工廠的自動化水平和現場數據的采集和實時監控，以提升工廠的過程控制效率。諸如，在石油天然氣和能源行業，密閉傳輸設施中需要性能可靠的流體測量設備;化工和制藥行業中需要高的流量計等，種種趨勢必將帶動傳感器和現場設備（包括流量計）的發展。

流量計中正在更多地引入電子技術，如數字信號處理（DSP）和微處理器，這使得流量計具備了自診斷功能，并且能夠更好地與生產控制層面進行通信。性能的提高更好地滿足了行業用戶的需求，給流量計創造了更多的市場應用空間。

抑制因素當前經濟形勢有待進一步提振，工業品需求不旺盛。眾多行業用戶放緩新項目投資或者暫停設備更新升級，等待經濟出現復蘇跡象。所以，在短期內，這將會給流量計在其主要應用行業的發展前景帶來一定影響。

流量計市場生產商眾多，競爭異常激烈。同時，流量計生產商正面臨著行業用戶對價格較為苛刻的要求，為了能夠使產品更好地滲透進入流量計應用的主要行業，生產商之間的價格競爭再所難免。這一現象在新興經濟體，尤其中國，很普遍。價格往往成為決定采購行為的zui主要決定因素。長此以往，生產商更多關注價格策略，導致產品創新性不夠，阻礙市場發展。

面臨的挑戰

傳統的機械式流量計，例如差壓式流量計、容積式流量計和變面積式流量計，已經處于普及化階段，價格競爭激烈，利潤空間日益減少，技術革新較少，市場相對成熟。Frost&Sullivan認為，實現產品的差異化和定制化生產是生產商在成熟市場的激烈競爭中的一個重要突破點。根據弗若斯特沙利文對行業用戶的需求進行分析，用戶群體希望生產商能夠提供為生產過程帶來切實利益的自動化設備。用戶在產品應用過程中會產生具體的需求，例如：應用在石化行業的特殊環境中，需要堅固耐用的設計以及防爆認證;用戶對直管設計的科氏流量計的需求等。如何有效獲取用戶實際需求，并且對傳統產品進行改良，是對生產商差異化和定制化生產過程的一個不小挑戰。

引導用戶接受并使用新技術流量計，如超聲波流量計、電磁流量計和熱質量流量計等，是生產商把市場做大做強的又一個挑戰。

此外，新技術流量計不斷被引入各個行業的同時，快速有效的售后服務對生產商來說同樣至關重要。尤其是運用基于基金會現場總線和ProfibusPA總線的流量計，對軟件技術有一定要求，有效的服務能夠為用戶提供更適合的解決方案，并且貼近用戶。

發展趨勢

流量計從機械式流量計到電子技術流量計的革新是流量計zui重要的發展趨勢之一。電磁流量計、超聲波流量計和渦街流量計利用電氣原理工作，從而避免了機械流量計工作中需要更換的運動機件。同時，自診斷功能被引入流量計中，使得流量儀表不僅僅是簡單的測量工具，更多地為了系統維護的目的，例如：空管道偵測和自檢驗等。并且，在電子流量計中結合*的通信技術后，使得控制人員能夠遠程實時獲取生產現場的流量數據和歷史數據。

據Frost&Sullivan的研究，當前約89.0%的流量計采用mAHART通信協議，因為采用mAHART通信協議的流量計在安裝難度和操作要求上都低于采用現場總線協議的流量計，并且引入現場總線系統對用戶來說也是一項不小的成本。但是，隨著行業用戶不斷提高自動化水平，希望從流量測量中獲取除了流量數據以外更多的信息，比如，診斷信息和狀態檢測等，這些數據傳送都需要依賴現場總線支持。而且，西門子和艾默等廠商生正在著力推行現場總線協議的流量測量技術。相信，這必將推動現場總線協議流量計在各個行業的應用前景。

此外，無線技術流量計也正在逐步被用戶所接受，惡劣環境中的流體測量對無線技術來說是一個很好的應用空間。不過，用戶*接受并普及無線技術流量計還需要一定的時間。

流量計應用領域

流量測量技術與儀表的應用大致有以下幾個領域。

工業生產

流量儀表是過程自動化儀表與裝置中的大類儀表之一，它被廣泛適用于冶金、電力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、輕紡、食品、醫藥、農業、環境保護及人民日常生活等國民經濟各個領域，是發展工農業生產，節約能源，改進產品質量，提高經濟效益和管理水平的重要工具在國民經濟中占有重要的地位。在過程自動化儀表與裝置中，流量儀表有兩大功用：作為過程自動化控制系統的檢測儀表和測量物料數量的總量表。

能源計量

能源分為一次能源（煤炭、原油、煤層氣、石油氣和天然氣）、二次能源（電力、焦炭、人工燃氣、成品油、液化石油氣、蒸汽）及載能工質（壓縮空氣、氧、氮、氫、水）等。能源計量是科學管理能源，實現節能降耗，提高經濟效益的重要手段。流量儀表是能源計量儀表的重要組成部分，水、人工燃氣、天然氣、蒸汽和油品這些常用的能源都使用著數量極其龐大的流量計，它們是能源管理和經濟核算*的工具。

環境保護

煙氣，廢液、污水等的排放嚴重污染大氣和水資源，嚴重威脅人類生存環境。國家把可持續發展列為國策，環境保護將是21世紀的zui大課題。空氣和水的污染要得到控制，必須加強管理，而管理的基礎是污染量的定量控制，流量計在煙氣排放、污水、廢氣處理流量計量方面有著不可替代的位置。

中國是以煤為主要能源的國家，全國有上百萬個煙囪不停地向大氣排放煙氣。煙氣排放控制是*污染的重要項目，每個煙囪必須是安裝煙氣分析儀表和流量計，組成連櫝排放監視系統。煙氣的流量沆量有很大因難，它的難度為煙囪尺寸大且形狀不規則，氣體組分變化不定，流速范圍大，臟污，灰塵，腐蝕，高溫，無直管段等。

交通運輸

有五種方式：鐵路公路、航空、水運和管道運輸。其中管道運輸雖早已有之，但應用并不普遍。隨著環保問題的突出，管道運輸的特點引起人們的重視。管道運輸必須裝備流量計，它是控制、分配和調度的眼睛，亦是安全監沒和經濟核算的*工具。

生物制藥

21世紀將迎來生命科學的世紀，以生物技術為特征的產業將獲得迅速發展。生物技術中需監測計量的物質很多，如血液，尿液等；醫藥行業對各種醫藥配方，液體制劑成分的控制流量儀表也是不和或缺的。儀表開發的難度極大，品種繁多。

科學實驗

科學實驗需要的流量計不但數量多，且品種極其繁雜。據統計流量計100多種中很大一部分是應科研之需用的，它們并不批量生產，在市面出售，許多科研機構和大企業皆設專門小組研制的流量計。

海洋、江河湖泊

這些領域為敞開流道，一般需檢測流速，然后推算流量。流速計和流量計所依據的物理原理及流體力學基礎是共通的但是儀表原理及結構以及使用前提有很大差別。