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物位仪表与储罐测量技术

作者:Jim Taylor,Venture Development 公司(VDC)部门经理2006.07.25阅读 4079

  指南与市场趋势:各种各样的技术应用于物位测量这一极其重要的过程变量。
  物位测量设备用来确定储罐、容器、筒仓或其它任何适宜容器中的流体和/或颗粒状固体的高度。近来www.cechina.cn,VDC市场调研公司发现,2004年全球过程工业物位测量设备的市场总值为13.2亿美元,其中储罐计量系统大约占3.27亿美元。大批检测技术被用于测量物位—一个被广泛测量的过程变量。
  物位测量传感器分为两类:点位开关与连续物位计。一些技术在这两类传感器上都有使用。点位是指物料到达、高于或低于容器中某个特定点,此类设备用来指示容器是满、空还是处于中间某个位置。连续物位计则能提供物料位于容器内任何位置上的信息。

全球范围内预计出货增长率最高的物位测量技术表

  相对于过程控制,储罐计量(ITG)是指对库存存储和保管交接等应用进行的物位测量。很多ITG系统都比过程物位测量仪表具有更大的测量范围和更高的测量精度。
  不同技术的出货情形
  这里,出货的过程设备包括连续与点位测量设备,但不包括只能提供点测量的振动式产品。
  静压式液位计是迄今为止全球出货金额最大的过程物位测量设备,其中绝大部分都是连续测量设备。这种设备中最简单的是静压式探头设备,它通过测量储罐底
部的压力来确定敞口储罐中的液位,这是因为密度已知液体任何点上的压强,都由该点之上的液体高度确定。
  而另一方面,差压式设备是最普遍的连续液位测量设备。在应用当中,差压式传感器的高压部分与储罐底部相连,低压部分则与密闭储罐顶部空出的部位相连。如果液体密度恒定,则测得的压强差就指示了实际的液位。如果液体密度不恒定,则液体成分或工作温度的改变会使某些重力发生变化,从而产生错误的读数,这就需要对其进行修正。
  对接下来的5年,VDC公司预计静压式设备的全球市场份额将会下降,但下降不会太多。压力式传感预计仍将是过程物位测量领域的主导技术。这种技术已经使用了很长时间,甚至一些主要的供应商也担心其被取代,但其实并没有这么快。

储罐计量系统CAGR*

  静压式液位测量技术持久占据主导地位控制工程网版权所有,根据具体应用的不同www.cechina.cn,这可被归结于很多因素。静压式液位测量一些具有吸引力的特点包括:
  ■  较低的产品和/或维护成本;
  ■  易于安装;
  ■  坚固耐用;
  ■  高可靠性(经过长期验证的);
  ■  较宽的介质兼容性;以及
  ■  用户熟悉度
  其中,成本可能是最主要因素。例如,2004年,只有占全球连续物位测量市场1%份额的声波/超声波产品拥有较低的平均售价,而其他产品的成本则相对较高。
  非接触式微波/雷达产品占据了全球ITG市场的最大份额,2004年此类设备在海运和非海运应用中的出货金额占全球ITG设备总出货金额的60%多,而静压式储罐计的出货金额则低于6%。
  自从1976年由Saab海洋电子公司推出并应用在油轮上以来,非接触式微波/雷达产品已经广泛用于各类ITG应用。例如,在1991年www.cechina.cn,这些产品约占全美ITG市场的10%,到1997年达到大约14%,2002年则为22%。
  该技术在美国及整个北美的市场份额要远低于其全球市场份额。这主要是因为,在海运业出货的ITG系统主要是应用在新建的船舶上,而目前的船舶建造则主要集中在世界的其他地区,尤其是亚洲和环太平洋国家和地区。2004年,ITG系统在北美海运应用上的出货量不到全球市场份额的2%。而亚太地区的出货量则几乎占了全球总出货量的73%,其余则主要是在欧洲市场。
  非接触式微波/雷达物位测量设备安装于储罐顶部CONTROL ENGINEERING China版权所有,它向下发送微波信号至储罐中物料的表面,然后接收器接收反射回来的信号。根据发射和接收信号的差别,系统就能计算出储罐中的物位。
  这里有如下两种调制方法:
  ■  脉冲系统是测量由发射脉冲到接收到回波的时间。通过发射与接收脉冲之间的延时即可直接计算出物位;
  ■  调频连续波(FMCW)发射方案,是将频率已改变的回波信号与发射的微波信号混合,由于其频率不同(因为调频),因此混合信号的频率与到物料表面的距离成正比。
  所采用的微波频率对雷达物位计的性能有很大影响。高频短波长的信号,对蒸汽、泡沫和污染物极为敏感。在24 GHz的频率上,即使是少量的水蒸气也能吸收微波信号。低频长波长和宽波束角的信号,则会从储罐壁和搅拌器上返回许多干扰回波。现已知最佳频率为10 GHz左右。
  非接触式微波/雷达设备完全或相对不易遇到其它许多技术可能面临的测量问题,如:
  ■  与物料密度相关;
  ■  与物料介电常数有关;
  ■  易受灰尘影响;
  ■  维护强度高;
  ■  在真空下不能工作;
  ■  易受压力影响;
  ■  易受介质与传感器之间的环境(如泡沫和变化密度的蒸汽等)影响;
  ■ 






























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