第一节 产品定义及应用特点

一、产品定义

气体超声流量计是通过检测气体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。

根据对信号检测的原理气体超声流量计可分为传播速度差法(直接时差法、时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。

气体超声流量计和电磁流量计一样,因仪表流通通道未设置任何阻碍件,均属无阻碍流量计,是适于解决流量测量困难问题的一类流量计,特别在大口径流量测量方面有较突出的优点,近年来它是发展迅速的一类流量计之一。

二、应用特点

气体超声流量计有以下几个特点引起人们的重视：

1、提出解决流体流动特性对流量计特性影响的新方法

推理式流量计的特性受流体流动特性的影响，是现场测量附加误差增加的一个主要原因，它是此类流量计试验研究的主题之一。但是由于现场阻流件类型的复杂性，流速廓形畸变，旋转流以及脉动流等类型千变万化，孔板流量计花了数十年时间，耗费大量人力、物力进行试验，其成果仍不能满足现场的需要，其它类型流量计的研究试验仍在大力进行中。近年出现的多声道气体超声流量计，它利用多声道构建层析网络，然后应用计算机技术进行实时补偿取得良好效果，这是一种应用软测量技术解决问题的方法，它与孔板流量计等采用对号入座式对阻流件逐个试验的方法无疑有较好的技术经济性。

2、流量计的干校技术

流量计可实施干校（无须实流校验）是仪表先进性的标志，所有类型流量计都在追求实行干校，但是并非全部流量计皆可实现。干校给仪表制造厂和用户带来巨大的经济利益，尤其是用户可解除其后顾之忧，试想，一台高压大口径流量计需定期实行实流校验，其麻烦令人恼火。超声流量计由于其本身工作原理的特点，实行干校独具优势，初步研究表明，气体超声流量计实行干校是完全可能的，对于时间传播法，它可由时间和长度二个参数进行干校，求得流量计的仪表系数。

3、流量计的计量溯源性

由于流量参数的动态性质，仪表准确度存在较大问题之一是计量溯源性。至今国际上还没有公认的流量量值的实物标准，流量量值的统一采用装置比对实现。流量量值的原级标准是一座流量标准装置，在装置上把各基本量（长度、质量、时间及温度）综合为导出量一流量，然后把流量量值传递给一台或一组流量计，称为传递标准（流量量值的载体），藉助传递标准把量值传递到工作仪表。由此可见，原级标准是一种固定装置，其特点与流量计有较大差别，不仅标准没有移动性，它亦无法实际反映流量参数的动态性质。如果能够在一台流量计上把基本量综合为导出量，它将是一台原级标准。时间传播法超声流量计的流量方程主要由二个基本量组成：时间和长度。现在国际上有些专家已注意到这个特点，认为超声流量计存在成为原级标准的可能，如果这可能变为现实，则流量测量技术将产生革命性的变化。

第二节 气体超声流量计行业发展历程

气体超声流量计的应用始于20世纪90年代，由于它的一些突出优点受到用户的欢迎。至今已有美国、荷兰、英国等12个国家政府机构批准它作为贸易结算的法定计量器具，它是继孔板流量计，涡轮流量计之后第三类适用于高压、大口径、高精度的天然气流量计。气体超声流量计的工业应用已有约40年历史，以前主要是在液体方面的应用，由于气体声能衰减较大，气体的应用遇到很大困难。80年代以来，由于高速数字信号处理技术和先进的压电陶瓷技术的发展，使气体超声流量计测量天然气技术有突破性进展，近年来，它的研发呈加速发展之势。气体超声流量计是超声流量计的一种，超声流量计的发展历程是：

世界上首台超声流量计在1972年诞生，随着单片机的应用，在上世纪80年代中后期得到发展，在1998年后得到了巨大发展和突破。从1972年开始到1985年再至1998年后，DSP芯片（一种运算速度极快并支持复杂运算的单片机芯片）的应用给超声流量计的发展带来突破。在美国，由于DSP技术的应用，超声流量计近几年是唯一的一种每年增长10%以上的流量计。

由于时差式超声流量计的测量溯源性是时间差（△t）和距离，随着电子技术的发展，这两个参数都可以测量得十分精确，因此，美国流量研究杂志认为：“超声流量计的应用前景极其广阔，今后有可能可以做为一种流量计量的标准”。时差式超声流量计这几年的技术可靠性得到了极大的改善。美国迪纳声公司运用多脉冲宽带技术（Multi Beam），突破了以前宽带技术需在不同管径范围配置多种传感器的局限，用一对标准传感器即可适用于DN25~DN2540管径的测量，并且精度达到0.5%的等级，极大地为超声流量计赢得了声誉。略……

第三节 国家经济环境对产品所在行业影响分析

我国气体超声流量计等仪器仪表及工业自动控制产业在经过持续多年的高速发展后，2008年虽然经历了国际金融危机对实体经济的冲击和国内经济调整的双重考验，仍然取得了产销增幅18%、出口首超百亿美元、国产控制系统相继在火电、化肥、炼油领域取得突破等令人注目的进展和业绩。

2009年的形势将更为严峻，实体经济对气体超声流量计等仪控产业的影响尚未见底。预计全年产销增幅在上年已下降11%的情况下再降八个百分点，至10%左右。需求不足、产能过剩将使全行业利润增幅降至5%左右的历史低点。压价竞争将从中资企业为主的中低档产品蔓延至中外资企业之间所有的低、中、高档产品。因三资企业上年初即进入大幅调整，至年底已渐趋稳，而中资企业在三季末才显疲态，至今仍在下滑，因此，今年中资企业的困难将大于“三资”。

由于出口交货值已占全行业产值30%，国际市场的短期难以复苏将继续制约生产增长，出口占比大的光学仪器行业将接近零增长。长期以能源重化工业为主领域的工业自动化行业将随着传统流程工业项目的减少而增幅降至20%以下。值得关注的是08年仍保持较高增幅的科学测试、环境监测、医疗、测绘等仪器、供应用仪表及各种专用仪表是否会因各应用行业的困难及房地产业不景气等影响而增势回落。虽然国家刺激经济的措施也将惠及仪控产业，但其间接性和滞后性将其效用至少在年末才能显现。

百年一遇的经济危机使快速发展但竞争力尚不强的中国气体超声流量计等仪控产业面临严峻挑战，同时也带来了必须“更上一层楼”的压力和难得的机遇。绝大多数企业正全力以赴认真应对当前，同时着眼长远，采取有力措施，力争尽早摆脱低迷，走上发展新轨道。

第四节 产品工艺特点或流程

气体超声流量计是由超声波换能器、信号处理电路、单片机控制系统三部分组成。气体超声流量计作为天然气计量系统具有下列主要特点和基本要求。

1、防爆要求。流体易燃易爆，可能的危险区域应按GB3836.1进行分级，在危险区域内，任何仪表和电器设备选型和安装都应符合GB3836的规定。

2、不中断供气要求。为了保证连续输气，不能因计量仪表维修等中断供气，计量站和计量回路宜设置旁通，对于重要的大流量用户，推荐采用并联双计量回路。旁通阀和并联双计量回路上游阀或（下游阀）应选择关闭性能好、耐用、有检漏装置的截断阀，避免非计量流失。

3、工况的多样性。天然气从采集、处理、运输到分配的各个环节都需要计量，采集环节流体脏污，气体带液甚至混有固相。不同的气井压力差异大。运输环节流体压力也较高，但分配到最终用户处，压力可能将得很低。因此，不同环节的流量测量应了解清楚流体工况和具体条件，不能一概而论。

4、不同的准确度要求。天然气计量属大宗能源计量，而且流量值越大，涉及到的结算金额越大。而所配置的计量仪表的价格与准确度有关，准确度越高，价格也越高，计量值相对较小的计量系统，一般承但不起价格昂贵得多的高准确度仪表，因此，只能降低要求，但仍应达到有关标准的要求。略……

第五节 国内外技术未来发展趋势分析

气体超声流量计在气体计量领域已获得巨大成功+随着人们对其认识的提高，其在流量控制、储藏工程和计量交接方面的应用将更加普遍。

气体超声流量计研究部门、厂商和用户还在继续努力，力争使超声流量计在气体贸易输送领域得到全面认可。AGA9号报告目前已正式出版，对时间差法多声道气体超声流量计测量气体技术进行了描述，并对产品性能指标进行了要求。在ISO/TR的基础上，完成正式标准的建立和发行，必将推动超声流量测量技术的发展。

某些研究部门正在研究可测量湿气和酸性气体的超声流量计，如果技术突破可以计量湿气，其应用前景将更加广阔，不仅可用于并口计量，还能在其它湿气计量场合应用。

第六节 气体超声流量计市场现状分析及预测

最近几年超声波流量计市场的一切增长，几乎都是由于这种产品在石油和天然气领域销量的增加而带来的。超声波流量计在这一领域的销量比起以前将近翻了一倍。由于AGA9监护运输标准的推广，天然气的监护运输市场已经基本成形。在2003年到2005年间，监护运输量增加了三倍多，而这一领域占超声波流量计销售的5%。只有液体碳氢化合物监护运输的API和OIML标准在行业内得到推广，超声波流量计才能在这个领域普及。

不论是从技术上还是从经济上看，超声波测量仪器都是流量测量的理想选择。通过多光束和数字信号处理，超声波测量仪可以实现很高的测量精确度。与传统的涡轮式仪表不同，它没有移动的元件，因此几乎不需要维修。而且，它也不会阻挡或者减慢管道中气体或者液体的流动。它能够准确地测量液态石油气产品的宽频，而不需像机械型技术那样得到验证。高灵敏度使其可以检测到管道中的任何泄漏，并可以测量和补充各种会影响监护运输领域中的测量准确度的变量。

超声波测量技术作为一种可行的流量计技术，已稳步发展好多年了，作为其最显著的两个特征：适应范围宽和容易安装，在电子学和传感器设计方面已取得巨大的进步。尽管目前还没有流量仪器可以普遍被接受，而超声波流量计却营运很好。预计超声波流量计将是呈两位数增长的为数不多的器件之一。略……

第七节 气体超声流量计产品产值分析及预测

我国是天然气资源比较丰富的大国，据评价，天然气远景储量达38万亿立方米，目前已探明储量就有1.6万亿立主米，但长期以来天然气工业的发展却比较滞后，2004年我国天然气年产量只有400多亿立方米。到2008年，我国生产天然气已经达到760.82亿立方米，与上年相比增长12.3%。随着西气东输管道工程等建成投产，标志着我国已经开始走上了天然气事业的快速发展期，我国能源结构将面临重大调整，据预测，2030年我国天然气产量将达到3000亿立方米。由此可见，天然气作为一种环保、燃烧充分、清洁的能源今后将成为了我们生活中必不可少的一种重要能源，而起着重要作用的天然气流量计量系统也必将面临着重大的发展机遇。

随着科学技术的发展，气体超声流量计作为一类新型的气体计量器具，正在越来越多的影响着气体产业的计量，目前，我国对气体超声流量计的使用超过整体行业运用计量器具的三分之一。天然气的产量还在继续快速增长，对计量器具的需求也将快速增加，气体超声流量计在未来的应用将更加广泛，这将刺激整个行业加大投入，把更多精力投入到生产气体超声流量计，未来几年的产量及产值都将迅速增加。

第八节 气体超声流量计市场需求分析及预测

1、气体超声流量计市场现状

准确地进行天然气流量测量是企业部门进行经济分析，降低运行成本的关键一环，直接地影响着一个企业的经济效益，倍受供需双方关注。随着世界能源供求日益紧张；人们都十分关心并寻求一种精度高，适应性强的流量计来测量天然气流量，以维护企业的利益。超声波流量计自投放市场以来，与目前其他类型流量计相比，显然有着更多更好的性能特性，因而倍受人们青睐。近几年，在北美及加拿大新建设几条大型输气管道工程中，如AIIiance管线、Vector管和北部边疆等管道工程中已开始用超声波流量计，作为贸易计量，应用效果已得到证实。最近二、三年来，我国先后从国外引进了超声波流量计约30台，西南油田分公司占三分之一。据不完全统计，我国目前所使用的超声波流量计约占世界使用量的５％，可见我国流量界是相当关注这一新型流量仪表。目前，正在拟建中的新疆轮南至上海的西气东输工程，贸易计量的首选流量计为超声波流量计，口径DN250~300mm；中小型站场选用DN50~200mm涡轮流量计。

2、天然气需求增长正促使超声流量计市场健康成长

超声波流量计主要用于监控天然气传输，因为天然气需求的激增，超声流量计市场也随之增长。而且，在天然气需求以及测量需要大幅度增加的同时，欧洲和美国行业组织正在进一步推动超声波流量计更广泛地利用。

2007年全球超声波流量计市场已达到4.4亿美元，2002年时全球市场值仅为2.55亿美元，预计到2012年平均增长率还会保持在9.8%。并且进入超声波流量计市场的公司数量正在不断增加，并预言还会有更多的企业将进入该市场，因为超声波流量计的应用还在继续增长。

超声波流量计的市场最重要的增长因素是用于天然气监控传输的多声道超声气体流量计一直是爆炸性增长。在欧洲和美国行业组织批准进一步推动更广泛地利用多声道超声波流量计。与此同时，天然气需求以及测量需要也在大幅度增加。超声波流量计也正在更加广泛地用来测量工艺过程气体和火炬气。

过去几年里，超声波流量计的市场增长十分迅速，这一趋势仍在继续，特别是使用超声波流量计的天然气流量市场还将继续扩大。随着越来越多的用户积极成功应用经验，以及对新技术认识加深，应用优势得以显现，我们相信他们将越来越多地采用超声波流量计。略……

第九节 当前行业存在的问题

1、科技创新及其产业化进展滞缓

气体超声流量计等计量仪器行业是光、机、电、计算机和许多种基础学科高度综合的产物,对新技术非常敏感,是现代产业产品中更新换代频率新技术应用和发展极迅速的门类之一,每年都有一批新产品推出,特别是当今信息时代,竞争日趋激烈,稍微放慢发展速度,就会被远远抛在后面。在已经跨入21世纪的今天,我国气体超声流量计等计量仪器仪表的普遍水平还停留在20世纪80年代初国际水平上,大型和高档仪器设备几乎全部依赖进口,许多急需的专用仪器还是空白,中低档产品保证质量上还有许多难关需要攻克。科技创新及其产业化发展滞缓,是制约我国计量仪器仪表产业发展的一个“瓶颈"而制约我国计量仪器仪表产业科技创新和发展滞缓的主要因素有三个:第一是科研经费严重不足;第二是人才匮乏;第三是缺乏产学研全用的有效结合。

2、产品稳定性和可靠性长期得不到根本性解决

我国气体超声流量计等计量产品,包括产业自动化仪表系统,通信仪器等,虽然技术指标同国外同类产品比较差距不算很大,但稳定性和可靠性不高。极大地限制了我国计量产品的使用范围和可信程度,究其原因主要有三个方面:(1)长期忽视了基础技术的研究的开发；(2)国产通用件和基础件质量不过关；(3)企业对产品的质量控制和管理不力,产品质量不过关。

3、旧体制束缚了企业的发展

旧体制是制约我国经济,特别是国有企业发展一个共性问题。气体超声流量计等仪器行业也不例外。相当一批国有企业,由于长期在旧体制的束缚下,不能从学生的历史包袱中挣脱出来,在市场竞争中丧失活力,生产和经营严重滑坡,一大批骨干企业,在生死线上苦苦挣扎,所以,加快体制的改革是发展的重要途径之一。

4、气体超声流量计等计量仪器仪表产业的发展受到客观环境的制约其主要表现在：(1)赋税过重。计量用产品企业对国民经济有巨大的拉动作用产生难以估量的倍增效益。对具有如此特殊属性的产业,如同其他产业一样征收17%增值税,33%所得税以及相同比例的关税则赋税过重。(2)各级政府包括产业的主管部门以及银行、税务、工商等部门对发展计量产品产业重要性认识不足,支持不够。(3)缺少支持民族产业发展的采购政策。(4)我国基础产业能力差包括产品质量,服务能力和信誉能力都较差,直接影响产业的发展。

第十节 行业未来发展预测分析

以西气东输项目为标志，表明中国天然气工业从启动期进入快速发展期，而消费主要集中在化工、城市燃气、工业燃料、发电四大领域。目前，全球石油储采比约40年、天然气储采比约为70年，而中国的石油储采比为12年、天然气储采比的45年。因此，发展天然气工业是提前应对石油枯竭的必然选择。2005年国内天然气消费量460亿立方米，预期到2010年为1000亿立方米，2020年2000亿立方米，2030年到3000亿立方米，2050年达到4500亿立方米。“十一五”期间，我国天然气增速在15%-20%，再往后十年的增速仍会超过10%。在环保越来越引起人们关注的同时，天然气成为全球范围内当前的明星能源。

天然气的良好发展对天然气传输测量技术气体超声流量计的需求增大，气体超声流量计将来的发展必然会受到下游产业的拉动。

第十一节 行业投资前景分析

近年来，随着我国能源、化工、节能环保等领域快速发展，气体超声流量计等仪器仪表行业市场需求增长较快，特别是工业自动化仪表和控制系统等技术含量高的产品需求增长尤为快速。自动化测控设备和控制系统产量增幅达38%，超过仪器仪表行业平均增幅的12个百分点。而劳动密集的大部分中低档产品增幅回落，低于行业平均值。

企业利润变化正在出现两种不同的情况，一方面有些企业由于生产熟练程度提高、产品技术含量增加等原因，劳动生产率提高，利润率上升；另一方面，由于原材料价格、人力和公用事业费用上升、汇率变化等原因，不少产品成本上升，产能过大的中低档产品在本国企业之间、中高档产品在外资企业之间和外资与本国企业之间的价格竞争日益激烈，有些企业利润已出现下降迹象。

因此在产品技术含量高的生产企业的投资风险较低，而技术含量低的企业将面临竞争激烈甚至被淘汰的结局。略……

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