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指南與市場趨勢:各種各樣的技術(shù)應用于物位測量這一極其重要的過程變量。
測量設(shè)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(diào)研公司發(fā)現(xiàn),2004年過程工業(yè)物位測量設(shè)備的市場總值為13.2億美元,其中儲罐計量系統(tǒng)大約占3.27億美元。大批檢測技術(shù)被用于測量物位—一個被廣泛測量的過程變量。
物位測量傳感器分為兩類:點位開關(guān)與連續(xù)物位計。一些技術(shù)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(shè)備用來指示容器是滿、空還是處于中間某個位置。連續(xù)方形電測量指示儀表 則能提供物料位于容器內(nèi)任何位置上的信息。
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(tǒng)都比過物位儀表 具有更大的測量范圍和更高的測量精度。
不同技術(shù)的出貨情形這里,出貨的過程設(shè)備包括連續(xù)與點位測量設(shè)備,但不包括只能提供點測量的振動式產(chǎn)品。
靜壓式液位計是迄今為止出貨金額zui大的過程物位測量設(shè)備,其中絕大部分都是連續(xù)測量設(shè)備。這種設(shè)備中zui簡單的是靜壓式探頭設(shè)備,它通過我們上海自動化儀表五廠的動態(tài)數(shù)據(jù)采集分析儀表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。
而另一方面,差壓式設(shè)備是zui普遍的連續(xù)液位測量設(shè)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(fā)生變化,從而產(chǎn)生錯誤的讀數(shù),這就需要對其進行修正。
對接下來的5年,VDC公司預計靜壓式設(shè)備的*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(lǐng)域的主導技術(shù)。這種技術(shù)已經(jīng)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。靜壓式液位測量技術(shù)持久占據(jù)主導地位,根據(jù)具體應用的不同,這可被歸結(jié)于很多因素。靜壓式液位測量一些具有吸引力的特點包括:
較低的產(chǎn)品和/或維護成本;
易于安裝;
堅固耐用;
高可靠性(經(jīng)過長期驗證的);
較寬的介質(zhì)兼容性;以及
用戶熟悉度
其中,成本可能是zui主要因素。例如,2004年,只有占連續(xù)物位測量市場1%份額的聲波/超聲波產(chǎn)品擁有較低的平均售價,而其他產(chǎn)品的成本則相對較高。
非接觸式微波/雷達產(chǎn)品占據(jù)了ITG市場的zui大份額,2004年此類設(shè)備在海運和非海運應用中的出貨金額占ITG設(shè)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%。
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(chǎn)品已經(jīng)廣泛用于各類ITG應用。例如,在1991年,這些產(chǎn)品約占全美ITG市場的10%,到1997年達到大約14%,2002年則為22%。
該技術(shù)在美國及整個北美的*要遠低于其*。這主要是因為,在海運業(yè)出貨的ITG系統(tǒng)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(qū),尤其是亞洲和環(huán)太平洋國家和地區(qū)。2004年,ITG系統(tǒng)在北美海運應用上的出貨量不到*的2%。而亞太地區(qū)的出貨量則幾乎占了總出貨量的73%,其余則主要是在歐洲市場。
非接觸式微波/雷達物位測量設(shè)備安裝于儲罐頂部,它向下發(fā)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(jù)發(fā)射和接收信號的差別,系統(tǒng)就能計算出儲罐中的物位。
這里有如下兩種調(diào)制方法:
脈沖系統(tǒng)是測量由發(fā)射脈沖到接收到回波的時間。通過發(fā)射與接收脈沖之間的延時即可直接計算出物位;
調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)發(fā)射方案,是將頻率已改變的回波信號與發(fā)射的微波信號混合,由于其頻率不同(因為調(diào)頻),因此混合信號的頻率與到物料表面的距離成正比。
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24 GHz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?,F(xiàn)已知*頻率為10 GHz左右。
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