物位儀表與儲罐測量技術
255, 255, 255;"> 物位測量設備用來確定儲罐容器筒倉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VDC市場調研公司發現2004年全球過程工業物位測量設備的市場總值為13.2億美元其中儲罐計量系統大約占3.27億美元大批檢測技術被用于測量物位一個被廣泛測量的過程變量
255, 255, 255;"> 物位測量傳感器分為兩類點位開關與連續物位計一些技術在這兩類傳感器上都有使用點位是指物料到達高于或低于容器中某個特定點此類設備用來指示容器是滿空還是處于中間某個位置連續物位計則能提供物料位于容器內任何位置上的信息
255, 255, 255;"> 相對于過程控制儲罐計量ITG是指對庫存存儲和保管交接等應用進行的物位測量很多ITG系統都比過程物位測量儀表具有更大的測量范圍和更高的測量精度
255, 255, 255;"> 不同技術的出貨情形
255, 255, 255;"> 這里出貨的過程設備包括連續與點位測量設備但不包括只能提供點測量的振動式產品
255, 255, 255;"> 靜壓式液位計是迄今為止全球出貨金額最大的過程物位測量設備其中絕大部分都是連續測量設備這種設備中最簡單的是靜壓式探頭設備它通過測量儲罐底部的壓力來確定敞口儲罐中的液位這是因為密度已知液體任何點上的壓強都由該點之上的液體高度確定
255, 255, 255;"> 而另一方面差壓式設備是最普遍的連續液位測量設備在應用當中差壓式傳感器的高壓部分與儲罐底部相連低壓部分則與密閉儲罐頂部空出的部位相連如果液體密度恒定則測得的壓強差就指示了實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使某些重力發生變化從而產生錯誤的讀數這就需要對其進行修正
255, 255, 255;"> 對接下來的5年VDC公司預計靜壓式設備的全球市場份額將會下降但下降不會太多壓力式傳感預計仍將是過程物位測量領域的主導技術這種技術已經使用了很長時間甚至一些主要的供應商也擔心其被取代但其實并沒有這么快
255, 255, 255;"> 靜壓式液位測量技術持久占據主導地位根據具體應用的不同這可被歸結于很多因素靜壓式液位測量一些具有吸引力的特點包括
255, 255, 255;"> 1較低的產品和/或維護成本
255, 255, 255;"> 2易于安裝
255, 255, 255;"> 3堅固耐用
255, 255, 255;"> 4高可靠性經過長期驗證的
255, 255, 255;"> 5較寬的介質兼容性以及
255, 255, 255;"> 6用戶熟悉度
255, 255, 255;"> 其中成本可能是最主要因素例如2004年只有占全球連續物位測量市場1%份額的聲波/超聲波產品擁有較低的平均售價而其他產品的成本則相對較高
255, 255, 255;"> 非接觸式微波/雷達產品占據了全球ITG市場的最大份額2004年此類設備在海運和非海運應用中的出貨金額占全球ITG設備總出貨金額的60%多而靜壓式儲罐計的出貨金額則低于6%
255, 255, 255;"> 自從1976年由Saab海洋電子公司推出并應用在油輪上以來非接觸式微波/雷達產品已經廣泛用于各類ITG應用例如在1991年這些產品約占全美ITG市場的10%到1997年達到大約14%2002年則為22%
255, 255, 255;"> 該技術在美國及整個北美的市場份額要遠低于其全球市場份額這主要是因為在海運業出貨的ITG系統主要是應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尤其是亞洲和環太平洋國家和地區2004年ITG系統在北美海運應用上的出貨量不到全球市場份額的2%而亞太地區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
255, 255, 255;"> 非接觸式微波/雷達物位測量設備安裝于儲罐頂部它向下發送微波信號至儲罐中物料的表面然后接收器接收反射回來的信號根據發射和接收信號的差別系統就能計算出儲罐中的物位
255, 255, 255;"> 這里有如下兩種調制方法
255, 255, 255;"> 1脈沖系統是測量由發射脈沖到接收到回波的時間通過發射與接收脈沖之間的延時即可直接計算出物位
255, 255, 255;"> 2調頻連續波FMCW發射方案是將頻率已改變的回波信號與發射的微波信號混合由于其頻率不同因為調頻因此混合信號的頻率與到物料表面的距離成正比
255, 255, 255;"> 所采用的微波頻率對雷達物位計的性能有很大影響高頻短波長的信號對蒸汽泡沫和污染物極為敏感在24GHz的頻率上即使是少量的水蒸氣也能吸收微波信號低頻長波長和寬波束角的信號則會從儲罐壁和攪拌器上返回許多干擾回波現已知最佳頻率為10GHz左右
255, 255, 255;">
255, 255, 255;"> 非接觸式微波/雷達設備完全或相對不易遇到其它許多技術可能面臨的測量問題如
255, 255, 255;"> 3與物料密度相關
255, 255, 255;"> 4與物料介電常數有關
255, 255, 255;"> 5易受灰塵影響
255, 255, 255;"> 6維護強度高
255, 255, 255;"> 7在真空下不能工作
255, 255, 255;"> 8易受壓力影響
255, 255, 255;"> 9易受介質與傳感器之間的環境如泡沫和變化密度的蒸汽等影響
255, 255, 255;"> 10易受量程的影響以及
255, 255, 255;"> 11易受溫度的影響等
255, 255, 255;"> 該技術的非接觸特性尤其適合用來測量粗糙或遭腐蝕的物質迄今為止大多數ITG系統都是用于石油天然氣行業海基和陸基的應用包括精煉在2004年的全球ITG系統市場當中上述應用所占份額超過87%其中絕大多數出貨的產品都是采用非接觸式微波/雷達技術的
255, 255, 255;"> 非接觸式微波/雷達技術設備價格較高這是阻止它獲得更廣泛應用的一個障礙對于過程物位測量應用情況更是如此其中2004年該技術大約只占全球出貨量的6%然而其價格正在下降以滿足過程和ITG系統的應用預計在接下來的5年里采用該技術的產品平均售價將會有很大降低
255, 255, 255;"> 影響因素包括采用低成本器件提供簡化功能產品和提高低價位產品的產量提高產量將導致更大的規模經濟效益此外更多廠家正在進入這一市場從而進一步加大了價格競爭壓力
255, 255, 255;"> 高增長的市場
255, 255, 255;"> 非接觸式微波/雷達產品預計將是過程物位測量和ITG應用中增長最快的產品而ITG市場中的接觸/制導式微波/雷達產品和聲波/超聲波系統甚至預計將有更高的增長不過聲波/超聲波技術現在只占全球ITG市場很小的份額小于1%
255, 255, 255;"> 2004年接觸/制導式微波/雷達產品大約占全球物位測量設備市場的4%以及全球ITG市場的大約3%這是最近才推出的一項新的物位測量技術VDC第一個意識到Bindicator和Krohne公司的這類產品1997年在過程物位測量上的應用以及BartonInstrumentSystem公司的產品2002年在ITG上的應用
255, 255, 255;"> 接觸/制導式微波/雷達物位測量設備可以測量液體糊料漿料粉末以及其他特殊顆粒材料的物位2004年此項技術在過程固體和液體物位測量應用上的出貨量上分別占據全球份額的8.8%和3.1%
255, 255, 255;"> 該類產品有些被稱為射頻或時域反射計安裝在儲罐頂部沿插入罐內物料中的傳輸線或波導發射無線電或低頻微波信號與非接觸式微波/雷達物位測量設備一樣接觸式微波/雷達設備也有脈沖和頻率調制兩種類型
255, 255, 255;"> 和非接觸式產品相比接觸式微波/雷達物位計在較低的無線電和微波頻率上工作且成本更低卻擁有許多同樣的優點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聯邦通信委員會或其他國家的類似政府監管機構的許可限制
255, 255, 255;"> 這種全電子設備可在超短或超長距離內進行測量且不易受灰塵空氣運動溫度或壓力波動的影響
255, 255, 255;"> 另一方面壓在傳輸線或波導上的重物也會引起虛假讀數此外此類產品還難以測量介電常數極低的塑料材料如EPS珠的物位但是它對塑料球和塑料片的測量效果卻很好