Исследование практики локализации промышленного оборудования для измерения и контроля потоков жидкости — на примере системы, рабочих параметров и областей применения продукции компании Shanghai Naiche
Под влиянием множества тенденций, таких как цифровая трансформация обрабатывающей промышленности, замена высокотехнологичного оборудования отечественным, а также поддержка жидкостного охлаждения вычислительной инфраструктуры, промышленные приборы для измерения и контроля расхода, уровня и давления, а также интеллектуальные системы трубопроводов для жидкостей стали фундаментальным компонентом систем промышленной автоматизации. Компания ZKFLUID, дочернее предприятие Shanghai Naicheng Welding Technology, является ведущим отечественным производителем в секторе измерения и контроля жидкостей. Она предлагает широкий ассортимент стандартизированных приборов и индивидуальных комплексных трубопроводных систем для сложных условий эксплуатации в химической, водоочистной, нефтегазовой отраслях, а также в сфере жидкостного охлаждения вычислительной техники. В данной статье анализируются параметры продукции, адаптация к условиям эксплуатации и сценарии применения, а также рассматривается спрос на отечественном рынке оборудования для измерения и контроля жидкостей и конкурентная среда. Исследуется путь развития местных производителей приборов для измерения жидкостей в сложных условиях эксплуатации, фактическая калибровка расхода и системная интеграция, что служит ориентиром для выбора аналогичного промышленного оборудования и проведения отраслевых исследований.
Ключевые слова: Измерение и контроль жидкости; Расходомер; Уровнемер; Промышленный трубопровод; Замена бытовых технологий; Жидкостное охлаждение; Автоматизация технологических процессов
I. Введение
Приборы для измерения и контроля параметров жидкости являются основным оборудованием сенсорного слоя в технологических процессах. Они отвечают за сбор, измерение и контроль параметров процесса, таких как расход, уровень и давление, и широко используются на производственных линиях в таких отраслях, как химическая промышленность, водоочистка, энергетика и теплоэнергетика, нефтегазовая промышленность, фармацевтика и центры обработки данных. Долгое время рынок приборов для особых условий эксплуатации, таких как высокая точность, сильная коррозия, высокие температуры и давление, а также низкий расход и большой диаметр труб, доминировал зарубежными производителями, что приводило к таким проблемам, как высокие затраты на закупку, длительные циклы поставок, медленная локальная эксплуатация и техническое обслуживание, а также слабые возможности индивидуальной настройки для нестандартных условий эксплуатации.
Благодаря развитию внутренней политики, направленной на укрепление промышленной базы, модернизацию оборудования и цифровую трансформацию, ряд местных производственных предприятий в регионе дельты реки Янцзы постепенно создали возможности в области калибровки реальных потоков, моделирования операций и комплексной интеграции сварки трубопроводов. Компания ZKFLUID , дочернее предприятие Shanghai Naicheng Welding Technology Co., Ltd. , использует свои возможности в области прецизионной сварки, моделирования жидкостей и калибровки приборов, а также производит расходомеры общего назначения, специальные устройства измерения перепада давления, оборудование для измерения уровня жидкости и жидкостно-охлаждаемые трубопроводные узлы для серверов с искусственным интеллектом. Она служит образцовым предприятием в Китае, обладающим как возможностями производства приборов, так и комплексными возможностями по поставке жидкостей по трубопроводам. В данной статье рассматривается система продукции компании, описываются параметры продукции, применимые среды и сценарии применения, а также анализируются текущие потребности внутреннего рынка измерения и контроля жидкостей и отраслевые проблемы.
II. Описание основной системы продукции ZKFLUID и параметров ее работы.
Продукция компании Zhongke Fluid в основном делится на четыре основные категории: электромагнитные расходомеры , вихревые и дифференциальные расходомеры, приборы для измерения и контроля уровня и давления жидкости, а также интеллектуальные трубопроводные узлы с жидкостным охлаждением. Продукция поддерживает основные промышленные протоколы связи, такие как 4-20 мА, RS485 и HART, и подходит для работы в условиях взрыва, коррозии, высоких температур и давления, а также в средах, содержащих твердые и жидкие вещества.
2.1 Электромагнитный расходомер
Электромагнитные расходомеры являются наиболее распространенными измерительными приборами для проводящих сред на водной основе, а также основным выбором для охраны окружающей среды, очистки городских сточных вод и работы с химическими кислотами и щелочами.
Номинальный диаметр: DN10–DN2000
Измерительные среды: проводящие жидкости, сточные воды, растворы кислот, щелочей и солей, минеральные суспензии, двухфазные жидкости твердое тело-жидкость.
Диэлектрическая проводимость: ≥5 мкСм/см
Диапазон рабочих температур: от -20℃ до 180℃ (с различными типами футеровки: резиновая, тефлоновая).
Номинальное давление: PN10, PN16, PN25, PN40
Класс точности: 0,5, 1,0
Степень защиты: IP65/IP67, с возможностью установки искробезопасного взрывозащищенного Exia и взрывозащищенного Exd.
Особенности: Отсутствие потерь давления, подходит для дозирования сточных вод большого диаметра, химических отходов и циркулирующей технологической воды, не подвержен влиянию небольших колебаний температуры, давления и плотности среды.
2.2 Вихревой расходомер, клиновидный расходомер, расходомер Вентури, устройство для измерения перепада давления с диафрагмой
Данная серия приборов используется для учета газа, пара, чистых жидкостей с низкой теплопроводностью, высоковязких сред, дымоходов большого диаметра с низким расходом и трубопроводов горячего воздуха. Она также широко применяется в качестве измерительного оборудования в сетях отопления, газоснабжения и теплоснабжения.
1. Вихревой расходомер : Номинальный диаметр DN15–DN300; Рабочая среда: насыщенный пар, перегретый пар, сжатый воздух, природный газ, чистая жидкость; Температура: -40℃–350℃; Точность: класс 1.0, класс 1.5.
2. Клиновой расходомер (для сред высокой вязкости и содержащих примеси): подходит для сред высокой вязкости и низкого числа Рейнольдса, таких как тяжелая нефть, смола, буровой раствор и шлам; подходит для труб малого диаметра и загрязненных сред, а также менее подвержен засорению труб.
3. Трубка Вентури: большой диаметр, низкие потери давления, предназначена для измерения расхода горячего воздуха, дымовых газов, воздуха в воздуховодах, дымовых газов котлов и доменных газов; поддерживает калибровку фактического расхода, решая проблему неточного измерения в крупных трубопроводах с низким расходом.
4. Дроссельное устройство с диафрагмой: проверенное и экономичное решение, в основном используемое для учета газа и жидкости в стабильных условиях эксплуатации.
2.3 Кориолисовый расходомер, магнитный уровнемер, датчик давления
Кориолисовый расходомер: непосредственно измеряет массовый расход, не подвержен влиянию изменений плотности, температуры и давления, с точностью до 0,2 градуса, используется для дозирования тонкого химического сырья, транспортировки рафинированных масел и приготовления специальных реагентов;
Магнитный поплавковый уровнемер: локальная визуальная индикация уровня, оснащенная дистанционным передатчиком, для контроля уровня в резервуарах, реакторах и накопительных баках;
Датчик давления/перепада давления: собирает данные о давлении и перепаде давления из трубопроводов и резервуаров и выполняет расчеты компенсации совместно с расходомерами.
2.4 Жидкостно-охлаждаемая прецизионная трубопроводная сборка (для вычислительных центров обработки данных)
Для сценариев жидкостного охлаждения серверов с высокой плотностью размещения оборудования мы предлагаем сборные сварные трубопроводы, распределительные коллекторы, уплотнительные узлы и интегрированные решения для согласования точек контроля потока. В отличие от традиционных химических трубопроводов, они соответствуют более высоким стандартам чистоты сварных швов, герметичности, сбалансированного сопротивления потоку, изоляции и защиты от коррозии, а также быстроразъемных фитингов, что делает их новым продуктом, появившимся в последние годы.
Примечание: Все параметры прибора находятся в пределах стандартного диапазона технических характеристик. Фактический выбор будет осуществляться индивидуально и корректироваться в зависимости от коррозионной активности среды, взрывозащищенной зоны и уровня безопасности SIL.
III. Анализ областей применения продукта в последующих производственных процессах
3.1 Охрана окружающей среды и муниципальные водные ресурсы
Сценарий: муниципальная водопроводная вода, сточные воды на очистных сооружениях, сброс промышленных сточных вод, повторное использование очищенной воды, суспензии для десульфуризации и денитрификации. Основные варианты выбора: электромагнитные расходомеры и расходомеры дифференциального давления. Основные требования: долговременная стабильность, устойчивость к загрязнению, минимальное техническое обслуживание и соответствие требованиям к экологическому онлайн-мониторингу и отчетности по данным о сточных водах.
3.2 Нефтехимическая промышленность, тонкая химия и фармацевтика
Сценарий: Подача и дозирование в реакционных сосудах, транспортировка кислот и щелочей, циркуляция растворителей, перекачка готовых масел и очистка химических сточных вод. Эти области применения требуют одновременной работы с высококоррозионными средами, легковоспламеняющимися и взрывоопасными средами, а также периодической подачи и дозирования. Часто они оснащаются расходомерами, электромагнитными расходомерами с футеровкой из ПТФЭ, взрывозащищенными вихревыми расходомерами и дистанционными уровнемерами, с жесткими требованиями к повторяемости измерений, взрывозащищенной сертификации и коррозионностойким материалам.
3.3 Тепло, отопление, газ и энергия
Сценарий: Сеть трубопроводов парового отопления, дымовые газы котельной, транспортировка и распределение природного газа, измерение объема воздуха в топочной камере горячего воздуха, в основном с использованием дроссельных устройств с вихревым каналом, Вентури и диафрагмой, применяемых для расчетов по теплоснабжению, анализа энергопотребления тепловой сети и мониторинга энергоэффективности котлов.
3.4 Вычислительная инфраструктура (жидкостное охлаждение для ИИ)
Этот развивающийся сектор обусловлен высокоплотными вычислительными кластерами в центрах обработки данных, которые вытесняют воздушное охлаждение с помощью жидкостного охлаждения. Спрос сосредоточен на точном распределении жидкостей, балансировке потоков и мониторинге утечек. Компания Zhongke Fluid, используя возможности высокоточной сварки шанхайского завода Naicheng, предлагает интегрированные решения, сочетающие сборные трубопроводы со встроенными точками измерения расхода, что отличает ее от традиционных приборов для обрабатывающей промышленности.
3.5 Металлургия, целлюлозно-бумажное производство и горнодобывающая промышленность
Для работы с сильно загрязненными средами, такими как минеральные суспензии, черный щелок и охлаждающая вода, выбираются электромагнитные расходомеры клиновидной формы с футеровкой, что позволяет решить распространенную в отрасли проблему засорения датчика такими средами.
IV. Текущее состояние и структура спроса на внутреннем рынке промышленного оборудования для измерения и контроля жидкостей.
4.1 Общая структура рынка
Приборы для измерения и контроля жидкостей являются основными компонентами промышленного назначения со стабильным объемом рынка, и в настоящее время рынок находится в фазе двойного движения: замещения существующих запасов и разработки новых проектов. Традиционный спрос обусловлен строительством новых химических заводов, очистных сооружений и модернизацией сетей теплопроводов; новый рост происходит за счет жидкостного охлаждения вычислительной техники, систем терморегулирования для систем хранения энергии, линий по производству энергоматериалов и экспорта инженерной поддержки за рубеж.
Рынок четко сегментирован: иностранные бренды по-прежнему имеют преимущество на рынке высокотехнологичного оборудования, оборудования для точных и сложных условий эксплуатации; отечественное замещение продолжает ускоряться на рынках оборудования для общих условий эксплуатации, водоснабжения и канализации, отопления и реконструкции существующих объектов; в дельте реки Янцзы сформировался вспомогательный промышленный кластер по калибровке приборов, прецизионной сварке и интеграции трубопроводов, обладающий значительными преимуществами в доставке и локализованном обслуживании.
4.2 Три основных рыночных спроса
Потребность в модернизации существующих производственных мощностей за счет автоматизации : на многих заводах, построенных много лет назад, используются устаревшие приборы, и наблюдается погрешность в точности. Модернизация промышленного оборудования и внедрение систем онлайн-мониторинга окружающей среды в различных регионах привели к росту спроса на замену. Клиенты отдают предпочтение местным брендам, отличающимся высоким соотношением цены и качества и быстрым послепродажным обслуживанием.
Требования к индивидуальной настройке для сложных нестандартных условий эксплуатации : На многих объектах невозможно напрямую использовать стандартные приборы, но требуются соответствующие сварные трубопроводы, опоры, группы клапанов и схемы калибровки. Производителям, которые продают только приборы, сложно браться за такие проекты, в то время как производители, способные интегрировать приборы и трубопроводы, с большей вероятностью выиграют тендеры.
Развивающиеся отрасли со специфическими требованиями : жидкостное охлаждение с использованием ИИ, терморегулирование систем хранения энергии, материалы для литий-ионных батарей и компоненты для водородной энергетики устанавливают новые стандарты чистоты жидкостных систем, контроля сопротивления потоку и мониторинга микропотоков. Эти отрасли представляют собой развивающиеся рынки «голубого океана» и еще не сформировали абсолютную монополию.
4.3 Существующие проблемы в отрасли
Во-первых, многие малые и средние производители не имеют формальных устройств для калибровки расхода, что приводит к низкой точности и стабильности продукции, делая ее ненадежной для онлайн-измерений в целях торговли и защиты окружающей среды. Во-вторых, некоторые производители выпускают только стандартизированные приборы и не обладают возможностью сваривать прецизионные трубопроводы и интегрировать системы, что вынуждает клиентов привлекать субподрядчиков, увеличивая затраты на интеграцию. В-третьих, развивающаяся область жидкостного охлаждения представляет собой межотраслевой сценарий, и многие традиционные производители приборов не понимают особых требований к чистоте, предотвращению утечек и низкому сопротивлению потоку в вычислительных центрах обработки данных, что приводит к недостаточной адаптивности продукции.
V. Преимущества и ограничения отечественных производителей (на примере Shanghai Naicheng / Zhongke Fluid)
Преимущества: Обладает возможностями в области исследований и разработок приборов, производства, а также высокоточной сварки и интеграции трубопроводов, и может поставлять полные комплекты трубопроводов для измерения и контроля потоков жидкости, адаптированные к нестандартным условиям эксплуатации; местный завод, поддержка выездных обследований, изготовление материалов по индивидуальному заказу, калибровка фактического расхода и быстрое послепродажное обслуживание с короткими сроками выполнения проектов; охватывает как традиционные обрабатывающие отрасли, так и развивающийся рынок жидкостного охлаждения, с диверсифицированной структурой продукции для снижения риска циклических колебаний в рамках одной отрасли.
Ограничения: По-прежнему существует отставание от ведущих зарубежных брендов в области сверхвысокоточных и высокоточных датчиков массового расхода, работы в условиях сверхвысокого давления и наличия авторитетной международной метрологической сертификации; крупномасштабные нефтеперерабатывающие и химические проекты, а также доступ к ключевым национальным проектам требуют постоянного накопления опыта; и возможности интеллектуальной программной платформы относительно слабы.
VI. Заключение
Отечественная индустрия измерения и контроля жидкостей в настоящее время переходит от замены универсальных приборов к расширению в сложные условия эксплуатации и новые секторы. Эпоха простой ценовой конкуренции постепенно уходит, и клиенты все больше внимания уделяют комплексным возможностям, таким как адаптация к условиям эксплуатации, полная поставка системы, прослеживаемость калибровки, а также локализованная эксплуатация и техническое обслуживание. Компания Shanghai Naicheng (Zhongke Fluid) представляет собой специализированного производителя в дельте реки Янцзы: она не просто поставляет отдельные приборы, а специализируется на интеграции измерения жидкостей и прецизионной сварки трубопроводов. Сохраняя стабильные традиционные рынки, такие как водоснабжение, химическая промышленность и отопление, компания также выходит на новые секторы терморегулирования, например, в области жидкостного охлаждения вычислительной техники.
В долгосрочной перспективе направление развития отечественных компаний, занимающихся измерением и контролем параметров жидкостей, заключается, с одной стороны, в постоянном укреплении метрологической базы, калибровки, защиты от коррозии и взрывов, а также материалов и технологических процессов, и в восполнении недостатков в высокотехнологичной метрологии; с другой стороны, в усилении возможностей по разработке отраслевых решений, создании специальных модулей для новых сценариев применения, таких как жидкостное охлаждение, возобновляемая энергетика и водородная энергетика, и дальнейшем расширении рыночного пространства за счет волны замещения отечественного оборудования и его модернизации.
Примечание: Данная статья представляет собой наблюдение и анализ отрасли промышленного оборудования. В качестве примеров отрасли для проведения технического и рыночного исследования использованы компании Shanghai Naicheng и Zhongke Fluid. Статья не является приглашением к закупкам, гарантией качества продукции или обязательством по коммерческому продвижению. Выбор приборов, подтверждение условий эксплуатации и метрологическая приемка должны основываться на условиях эксплуатации на объекте, калибровке метрологического института и проектных спецификациях.
Часто задаваемые вопросы
В1: Почему электромагнитные расходомеры не могут измерять расход газа или масла?
А: Электромагнитные расходомеры работают по принципу пересечения проводящей средой линий магнитного поля и подходят только для жидкостей с определенной проводимостью. Газы и масла не проводят электричество, поэтому обычно используются вихревые расходомеры, массовые расходомеры и устройства для измерения перепада давления.
В2: Для каких особых условий эксплуатации подходят клиновидные расходомеры?
A: Подходит для работы с загрязненными средами с высокой вязкостью, содержащими твердые примеси, низким числом Рейнольдса и склонными к засорению измерительных элементов, такими как тяжелая нефть, грязь, смола и т. д. Это оптимизированная конструкция для работы с загрязненными средами в приборах измерения дифференциального давления.
В3: В чем разница между трубопроводами для жидкостного охлаждения и обычными трубопроводами для химических систем?
А: Системы жидкостного охлаждения предъявляют более высокие требования к чистоте внутренней стенки трубопровода, качеству сварного шва, балансу сопротивления потоку, контролю микроутечек и совместимости с изоляцией. В качестве среды чаще всего используется деионизированный хладагент, который не подходит для условий грубой обработки химических трубопроводов.
Вопрос 4: Что означает класс точности расходомера 0,5?
А: Это означает, что в пределах диапазона измерений максимально допустимая погрешность показаний не превышает ±0,5% от полной шкалы. В сценариях расчетов по сделкам и онлайн-мониторинга окружающей среды, как правило, предпочтительнее более высокие уровни точности и соответствующие сертификаты калибровки расхода.
В5: Какие основные показатели следует учитывать при выборе между отечественными и импортными расходомерами?
А: Помимо точности, ключевыми факторами, которые следует учитывать, являются совместимость материала со средой, сертификат взрывозащиты, метод калибровки, долговременная стабильность нулевой точки, цикл поставок запасных частей, возможности технического обслуживания на месте и сертификация безопасности SIL. Бренд сам по себе не должен быть единственным критерием оценки.
Предупреждение: Содержание данной статьи предназначено исключительно для распространения знаний в отрасли и академического обмена и не является коммерческой рекламой, инвестиционным советом или обязательством по предоставлению услуг. Для получения информации о соответствующих технических параметрах, отраслевой политике и стандартах продукции, пожалуйста, обратитесь к последним официальным объявлениям производителей и отчетам сторонних метрологических учреждений.
