一些化学制造工厂正在竞争生存，不仅在外部与其他全球公司竞争，而且在内部与其公司的全球设施竞争。其他行业也面临着类似的挑战。

    提高产量或降低制造成本的工艺改进通常需要增强过程控制，但过程工厂中安装的测量仪器基础可能因年龄，性能不足或不可靠而无法促进改进。老化过程工厂的维护成本和计划外过程停机对资产负债表造成了极大的破坏。升级到更新，更准确，更可靠的仪器可能会非常昂贵。新工厂建设还必须始终关注优化过程控制基础设施的成本。新工厂建设的预算批准决定必须根据工厂拟生产的产品的预计市场条件权衡此类成本。在当今动荡的全球市场中，

    本文介绍了过去几年中发生的双线仪表的研究进展，特别是电磁流量计的研究进展，以及这项新技术在资本投资和成本方面可以为工厂建设者和运营商带来的显着成本效益。所有权。

双线回路电源的意义

    一项涉及德国，瑞士，英国，加拿大和美国化学工业的204名参与者的调查（Manfred Koenig，Ph.D.，KIM Ludwigshafen，德国，2006）显示，87％的人选择双线仪器而不是四线制在线应用，89％用于公用事业。这种压倒性的偏好可能源于这样的事实：旧的过程工厂采用双线双绞线电缆网络构建，在整个工厂控制方案中将所有过程单元和测量仪器连接在一起。

    然而，这些现有的电缆相对简单并且不能支持除了可能共用相同电缆管道的其他电源的干扰不敏感的低能量仪器。此外，这些双线环支持的低能量水平在含有易燃材料的危险区域中的爆炸风险方面更容易安全。许多老式过程工厂也可能拥有一个重要的电磁流量计安装基础，采用战前（1945年前）技术，如正排量（PD），涡轮，可变面积（VA或转子流量计）和差压（dP） 。

需要更换旧技术

    直到21世纪，双线回路才能够支持这些相对简单的仪器，这些仪器通过各种方式将其测量转换为4-20mA输出或脉冲信号到控制系统。更先进的流量计技术，如三畅，超声波或电磁流量计，直到八年前，除了输出回路外，还需要专用电源来实现其功能，因此需要四线基础设施至少。因此，将旧的双线仪表设备升级到更现代的四线技术可能需要在安装单独的电力电缆和供电模块方面花费大量资金。

    2006年推出了真正的双线环路供电在线液体电磁流量计，取得了重大突破。这一突破的本质是设备电源管理的创新。这是迄今为止缺失的部分，因为要成为真正的环路供电设备，仪表必须使用小于3.6 mA的剩余回路电流和小于1瓦的电能直接提供完整的16 mA跨度。流量计在单个4-20 mA HART双线回路上运行，由直流电源远程供电，通过Class 1 Division 1认证，可通过使用经认可的安全屏障部署为本质安全型。

    2011年推出了真正的双线，环路供电的三畅流量计，采用了一种新的更先进的通用电子平台。2012年推出了用于低压气体的双线回路供电直列式电磁流量计，2013年推出了第二个双线回路供电的三畅电磁流量计，提供了改进的测量性能和额外的高性能仪表管材料。

    多年来，电磁和涡街流量计已经采用双线回路供电形式，但由于这些设计在2013年被纳入其新的通用电子平台，因此性能得到了提升。因此，所有“现代”流量测量技术 - 即也就是说战后引入的那些 - 已经成为双线，环路供电的设备，只有一个例外，即热质量（热扩散）仪表。不幸的是，该技术的功率要求超过了目前双线环路功率管理所能达到的要求。

技术升级的回报

    考虑一个含有液体工艺成分的1“工艺流程，其成本为1美元/磅，质量流速为150磅/分钟。我们每小时150美元的流量，每小时9,000美元，每8小时轮班72,000美元。计算每五天工作周进一步计算为360,000美元，例如，40周工作年即1440万美元。假设现有装置是涡轮流量计。

    现在，想象一下安装一个双线，环路供电的三畅质量流量计代替现有仪表。该生产线需要排空，可能需要更换一个工艺法兰，使三畅能够机械地安装在涡轮机的位置。然而，已经用于将现有仪表的流量信号传送到控制室的双线回路可以不加改变地用于三畅流量计的完整电气安装方面。

    变化的好处是显着而明确。假设现有的仪表测量不确定度为读数的0.2％，那么通过使用三畅至0.1％的读数，测量不确定性得到改善，每年对成分的控制提高0.1 / 100 x $ 14,400,000，即14,400美元。质量流量精度为0.1％的双线三畅质量流量计将在大约6-8个月内支付。在实践中，测量不确定性的改善会更大，因为操作员将从三畅获得温度和密度信息，并且测量将没有任何流体属性依赖性。例如，粘度变化会对涡轮流量计性能产生重大影响。涡轮流量计**终经历的机械磨损，导致流量不足，

    此外，如果将工艺成分与另一种成分混合，则可以通过使用三畅技术的**终密度作为控制点的在线混合控制来实现额外的工艺改进。双线回路供电仪表可以提供双4-20 mA输出，但由于主要4-20 mA输出代表主变量也是HART，因此外部HART回路转换器或HART I / O卡进入控制系统可以提供2-20 mA信号的二级，三级和四级变量。三畅仪表是真正的多变量设备。某些双线设备也可与Profibus或Foundation Fieldbus通信一起使用。

降低布线成本

    2003年，WIB / EXERA（国际仪器用户协会）报告T 2732 X 03发布，它提供了当时为四线仪器提供电源的项目报价的平均调查。根据设计和工厂特点，每台仪器的价格从1,200欧元到1,800欧元不等，平均成本为1,500欧元（约合2,000美元）。假设每年2％的通货膨胀因素是合理的，给出大约2,500美元的当前数字。

    从化学工业的另一个来源，安装四线电缆的估计为40美元/英尺到50美元/英尺。对于线性50英尺的电缆线路，例如，每端有10英尺的垂直线，相当于3,150美元。实际成本和预算估计高达10,000美元。

机会的程度

    现代战后流量测量技术具有不同的功率要求，因此，它们并非全部可用于相同尺寸范围的双线环路功率形式。例如，双线三畅流量计的直径限制为2“; 电磁和在线低压气体超声波限制在8“; 涡流和内联液体超声波限制在12“。

    然而，对于化学工业，特别是工厂中可能有三分之二的工艺管道不会超过2英寸，即使主管工艺管道较大，正确尺寸的流量计仍然可以小于2英寸。双线回路电源有相当大的空间可为流量测量应用提供全面的安全性。

    三畅技术的优点已经涵盖，但其他双线技术呢？如果流体具有大约20μ西门子/厘米（μS/ cm）的电导率，则可以在水，废水或轻水基浆料上使用双线形式的电磁流量计。

    磁流量计是全通径的，除非为了性能，流量计规定了减小的流量计尺寸，因此没有侵入流动流并且没有压力损失。双线磁力计的读数准确度为0.5％是正常的，需要适度的五径（5D）直入口运行以避免上游流量扰动造成的误差。当流体表现出不足的导电性时，如果液体基本上是清洁且无气泡的，则可以通过在线超声波流量计满足相同的性能和安装要求。

    对于燃气或蒸汽应用，涡流计是正常的选择。使用内置温度传感器，双线，环路驱动的涡街流量计可以使用内部蒸汽表计算饱和蒸汽的质量流量。即使当饱和蒸汽变得过热时，外部压力输入也允许精确地计算蒸汽的质量流量，如在压力调节阀的下游可能发生的那样。在已知质量流量的情况下，涡街流量计可以计算能量和热流量。

    一个新的令人兴奋的发展是涡流流量计能够指示湿蒸汽并计算干度分数或蒸汽质量。为了安全和高效，饱和蒸汽应干燥且无冷凝水; 也就是说，它应具有较高的蒸汽品质因数。然而，由于工艺条件的微小变化，饱和蒸汽的干燥或湿润状态可以位于刀口上并转移到相反的状态。现在可以快速可靠地指示这种状态变化。

    也许在双线环路功率流量计的电源管理中**惊人的成就是超声波沼气表的成就。现在不仅可以使用双线，环路供电的超声波流量计来测量潮湿，肮脏，可变成分和低压厌氧消化气体，垃圾填埋气体和煤层气甲烷的流量，而且还可以测量相同的设备使用内置温度传感器结合测量的声速来计算甲烷含量，热值和能量流量。

技术带我们前进

    现代流动技术为仪器工程师提供了重要的自我监测信息。根据统一的在线工厂资产管理国际准则提供此类信息的格式更容易理解和采取行动; 例如，NAMUR标准107.连续的纯文本自诊断和过程相关信息，以及建议的补救措施（见图3）使仪器工程师和操作员能够在适当的时间 - 立即或在下一次计划停机期间采取措施 - 通过了解测量点的确切健康状况以及纠正任何异常情况所需的可能行动来节省时间和金钱。设备验证，提供第三方验证的可追溯性，可以在本地或从控制室远程按需执行，而无 xu人员在现场。然后在没有过程中断的情况下避免或延迟校准。如果过程工厂拥有大量旧机械技术的安装基础，那么当然不能轻易地决定采用替代工厂现代化的方案。需要考虑的备件库存以及对旧设备进行过培训并且易于使用的工厂仪器技术人员。然而，保留旧技术的过程工厂将面临风险，并且可能会发现它越来越多难以甚至不可能保持在全球市场上有效竞争的成本地位。如果一个加工厂拥有较大的旧机械技术安装基础，那么当然不能轻易地决定采用替代工厂现代化的方案。需要考虑的备件库存以及对旧设备进行过培训并且易于使用的工厂仪器技术人员。然而，保留旧技术的过程工厂将面临风险，并且可能会发现它越来越多难以甚至不可能保持在全球市场上有效竞争的成本地位。如果一个加工厂拥有较大的旧机械技术安装基础，那么当然不能轻易地决定采用替代工厂现代化的方案。需要考虑的备件库存以及对旧设备进行过培训并且易于使用的工厂仪器技术人员。然而，保留旧技术的过程工厂将面临风险，并且可能会发现它越来越多难以甚至不可能保持在全球市场上有效竞争的成本地位。