研究观点
流程工业自动化是工业自动化重要场景之一，流程工业占全国规模以上工业总产值47%左右，仪器仪表是流程工业自动化的核心零部件，其中质量流量计更是流程工业的一颗明珠，其同时具备质量、密度、体积、温度等多参数多变量的高精度计量，具有适用面广、免维护、寿命长等优点，在不同种类流量计中的渗透率持续上升，近几年市场规模稳居第一，2022年其占比达到了30%，质量流量计在很多新的市场比如LNG/氢能/食品医药/半导体具备增量的空间，当前高精度质量流量计的国产化率不到10%，随着国产化突破和降本，质量流量计渗透率和空间必将进一步提升。政策支撑
大力发展计量行业是国家和地方战略：◆加强高精度、集成化、微型化、智能化的新型传感技术研究，攻克高端计量测试仪器设备核心关键部件和技术；◆加强高端仪器设备核心器件、核心算法和核心溯源技术研究，推动关键计量测试设备国产化；◆加快面向智能制造、环境监测、国防等领域专用计量仪器仪表的研制和推广使用；◆建立仪器仪表产业发展集聚区，培育具有核心技术和核心竞争力的国产仪器仪表品牌； 《计量发展规划（2021—2035年）》——国务院2021摘要
◆流程工业自动化程度不断提高：流程工业自动化是工业自动化重要场景之一，根据 CESI《流程型智能制造白皮书》，流程工业占全国规模以上工业总产值47%左右，是我国工业体系不可或缺的部分，过去两年流程工业零部件规模增速超10%以上，仪器仪表是流程工业自动化的核心零部件。◆流量计在流程工业四大仪表中增速最高：2021 年流程工业自动化各细分板块增速较高，其中压力、温度、液位、流量仪表分别同比增长20%、18%、16%、22%。随着现代工业的发展，流量计作为测量质量流量的重要工具得到迅速的发展，与此同时人们对于流量的计量精度要求也越来越高。◆科里奥利质量流量计是流程工业的一颗明珠：科里奥利质量流量计同时具备质量/密度/体积/温度的高精度测量，适用面广，免维护，寿命长，相比于传统体积流量计获得了更高的增速，其在流量计中的渗透率持续上升，2022年其占比达到了30%；质量流量流量计在很多新的市场比如LNG/氢能/食品医药/半导体具备增量的空间，初创企业相对于传统企业更有动力和效率切入，换道超车。◆科里奥利质量流量计体量最大/难度最高：科里奥利质量流量计是一个系统工程，传感器部分是精密的机械振动传感系统，表头部分有复杂的信号处理/驱动/芯片/板卡模块组成，需同时结合材料/焊接工艺/静力分析/流固耦合分析/模态振动/高频信号处理解算等多学科融合形成可靠且高精度的算法。◆国内80%以上质量流量计全部靠进口：高精度场景，每十台质量流量计9台进口1台国产，几家国产头部老玩家耕耘二三十年仅仅占据低端市场不到5%市场份额。
正 文01 什么是质量流量计
流量与温度、压力、物位统称为过程控制中的四大参数，流体流量可以分为体积流量和质量流量两种，质量流量是指单位时间内流过管道横截面的流体质量，一般单位为千克/小时；相比于质量流量，体积流量值不仅与时间参数相关，还会随着温度、压力等热力学参数的改变而改变，特别是气体；■质量流量计分类◆间接式质量流量计：分别测量流体的体积流量和密度值，然后将两者相乘，间接地得到质量流量；◆补偿式质量流量计：分别测量流体的体积流量和温度、压力值， 然后根据流体密度与温度、压力的关系， 计算得到该温度压力状态下流体的密度值， 最后将体积流量和密度值相乘得到流体的质量流量；◆直接式质量流量计：依靠测量某些与质量流量直接相关的量（如动量、科氏力等参数） ，进而直接测出质量流量值；直接式质量流量计实现商用主要有两种：科里奥利质量流量计（占比90%以上）和热式质量流量计（精度差，适用范围很窄）。■科里奥利质量流量计（又叫科氏力流量计）测量原理：利用流体介质在振动管道中流动时产生与质量流量成正比的科里奥利力原理来实现质量流量的直接测量；每一台科氏力流量计都有一根或两根测量管形成一个振动系统，人为产生振动。当流体在测量管内流动时，由于流体的惯性使直线振动产生偏移。两台传感器检测出测量管相位差，该差值可直接作为质量流量值，另外，根据测量管的振动频率变化可确定流体密度。测量管的温度也被测量，用来补偿温度造成的影响，相应的过程温度也可作为信号输出。科氏流量计主要由两部分组成：一是流体流过的机械结构部分，又称一次仪表（传感器）；另一部分是流量计信号检测以及处理部分，称为变送器，又称二次仪表（表头）。
优点：◆直接测量流体的质量流量， 精度高， 重复性好， 量程比宽；◆可同时测量多种参数：质量流量， 密度， 体积流量， 温度， 粘度；◆一次仪表内测量管振幅小， 可视为无活动部件， 结构简单， 基本免维护；◆一次仪表管路无阻碍， 压力损失极小， 可实现自排空， 方便管路清洗；◆对被测流体的流速分布不敏感， 上下游直管段要求低；◆可测量的流体介质广：粘稠流体， 导电流体， 气体， 两相流体等， 均可测量。 科里奥利质量流量计适用于石油天然气、化工、石化、食品、生物制药以及计量交接等领域，能精准测量大部分的液体、气体，以及气液两相流等。
02 行业分析-需求和市场空间
■流量计及其分类流量计简单来说就是用于测量管道中流体流量（包括体积流量和质量流量）的一种仪表；流量计的主要应用场景分为流程工业和贸易交接，主要下游包括石油天然气、石化、化工、 CNG/LNG 、食品、制药以及氢能、锂电、光伏、半导体等新领域；流量计是流程工业四大参数仪表中体量最大的，种类也很多，其中科里奥利流量计是所有流量计里面复杂程度最高的，同事也是精度最高，性能最好，适用范围最广的，被称为过程仪表里面的一颗明珠。
■流量计主要应用场景-贸易交接流量仪表为全流程的贸易结算提供依据：贸易交接不仅包括石油/天然气等传统能源的交易结算计量，还包括几乎所有需要内部（集团/企业内部子公司或厂房之间）/外部（交易，进出口等）流通转运的流体介质（主要是体量和价值量大的各种液体/气体/浆料/气液混合等化工品，食品，生物医药）；当前全球范围内，仍有较多精度较差的体积流量计做交接结算（如容积式/电磁/涡街，存量替换科氏需求明确），国际贸易场景因国内厂家缺乏国际认证和资质，基本都指定的国际品牌，质量流量计同时也输出体积流量，并且其精度和质量流量一样，包括国内定量装车基本都是科氏质量流量计，天然气CNG/LNG的交接计量以质量流量计为主。
■流量计主要应用场景-流程工业工业生产体系总体分为离散工业和流程工业，流量是流程工业中最为复杂的待测物理量之一，工业智能仪表是工业 4.0 时代流程工业不可或缺的神经元。流量仪表可以用来测量液体、气体和浆液的参数，是工业自控仪表中最为复杂、难度最大的仪表类别之一。
流程工业是指通过物理变化与化学反应，以资源和可回收资源为原料，连续不断地进行系列固定工艺流程后产出成品的生产手段。主要包括化工、石化、造纸、水泥、有色、钢铁、电力、制药、冶金、食品饮料等行业。根据 CESI《流程型智能制造白皮书》，流程工业占全国规模以上工业总产值47%左右，是我国工业体系不可或缺的部分。流程工业生产运行过程中，原料变化频繁，机理复杂，生产过程连续，不能停顿，任一工序出现问题势必影响整个生产线和最终的产品质量。因此，需要对原料成分、设备状态、工艺参数进行实时监测。
◆过程控制以及流程工业自动化需求的提升除去贸易交接场景，流程工业是质量流量计最主要的应用场景，流程工业自动化是工业自动化重要场景之一，是质量流量计主要的增量环节；在大环境下滑的背景下，过程控制以及流程工业零部件/系统呈现上涨趋势。根据 CESI《流程型智能制造白皮书》，流程工业占全国规模以上工业总产值47%左右，是我国工业体系不可或缺的部分；2021 年流程工业自动化各细分板块增速较高。其中压力、温度、液位、流量仪表分别同比增长20%、18%、16%、22%；流程工业自动化下游分布较为集中，化工、电力、石化三大行业合计占比超80%。2017-2021 年间石化、化工、冶金自动化市场规模增速较快。石化行业自动化市场增速最高，约20%，冶金、化工行业增速也相对较高。单看2021 年，化工行业自动化市场增速最高，约25%，冶金、矿业、公共设施、石化行业增速也相对较高。
◆石油石化行业资本开支稳定，新增规划陆续开工石油石化资本开支占收入比例在过去十年处于一个较稳定位置，维持在约9%左右，因此下游资本开支与行业的整体景气度相关。石油石化行业存在一定的周期性，从数据来看，行业收入高点在2013-2014 年、2018-2019 年，周期约在5 年左右，预计下一轮高点为2023-2024年，增速将有所放缓。增速来看，“三桶油”资本开支增速处于中值区间，民营企业资本开支增速处于底部区间。石化行业资本开支增量来自：炼化大型化、基地化、一体化趋势明确。在产能过剩且国家严控产能总量的背景下，炼化行业转型已成定局；中阿合作批量落地、装备国产化进程提速，根据石油和化工采供资讯，截至目前，国内千万吨炼油、百万吨乙烯、百万吨芳烃项目重大装备国产化率均超过90%，大型煤化工项目重大装备国产化率超过95%；随着新增规划项目的陆续开工建设，将带动设备制造和工程总包企业在手订单出现明显量增（中油工程/中石化炼化工程/海油工程）。
◆组建国家管网，天然气表观消费量稳定增长“煤改气”助力能源结构转型：为了优化能源结构、发展低碳经济、促进节能减排、提高人民生活质量，政府出台了多项天然气政策，旨在统筹国内外资源、市场，提高天然气在一次能源消费结构中的比重，优化天然气消费结构，提高能源利用效率。这些政策为天然气的长期发展提供指导意义，促进天然气产业的蓬勃发展。组建国家管网公司，深化市场改革：中央深改委通过油气管网改革方案，国家管网公司组建提上日程。国家管网公司的成立是整个燃气市场化改革的重要一步，围绕“管住中间，放开两头”的市场化目标。2022年，我国天然气表观消费量3663亿立方米，进口天然气10925万吨（约1508亿立方米，占比41%），其中LNG 6344万吨占比进口58%， LNG进口量同比降低19.5%，进口金额3488.37亿元，同比上涨22.7%。2022年负增长，究其原因，一方面，在多重超预期因素反复冲击下国内经济增长放缓，导致工业用气、化工用气和交通用气消费疲软；另一方面，国际天然气价格高企，抑制了国内天然气消费需求。2023有明显改善，中国的天然气需求持续处于历史最高水平，海通国际预测，今年天然气需求至少增长10%。近年来，各省加速加气站建设，据卓创资讯统计，2022年为3803座，较2018年增加了1191座。
◆精细化工/化工新材料市场规模快速增长化工行业资本开支占收入比例在2010-2018 年间有所下降，2018 年后逐步回升，过去三年维持在9%左右；与石化行业类似，化工行业存在一定的周期性，从数据来看，行业收入高点在2014 年、2019 年，周期约在5 年左右，预计下一轮高点为24 年附近，增速将有所放缓；化工产业增量方向：低碳化、高端化的发展方向，尤其是在精细化工、化工新材料方面。双碳配额下传统重污染化工新建产能受到政策限制，以新能源与电子行业为主的新兴材料需求或贡献主要增量，后疫情时代新增长中枢或降至13%左右。中国新材料市场规模从2015年的2万亿元上涨至2021年得6.41万亿元，同比2020年上涨20.94%，随着中国新能源汽车、半导体等行业的发展，带动中国新材料市场规模进一步增长。2020年，特种金属功能材料、现代高分子材料和高端金属结构材料在产业结构中占比75%。
◆食品饮料和生物医药需求稳定，技术持续迭代随着人口红利减弱、消费者偏好变化、市场逐步饱和，食饮行业增长模式正从依赖规模扩张转向追求质量提升和品牌深耕，行业营收增速中枢逐渐下移。质量流量计广泛应用于酒类/饮料类需要精准配方计量的细分，比如白酒企业逐渐使用高精度的质量流量计来提高原浆的管控和配方，提高产品的良率和稳定性；生物医药行业的流程工业对成分配比和洁净度的要求极高，质量流量计被广泛使用。■流量计市场空间2022年全球流量计行业市场规模约80-90亿美金，2022年全球科里奥利质量流量计市场规模为133亿元（占比约20%），预计2027市场规模为196亿元；2022年中国流量仪表市场规模 年中国流量仪表市场规模 101.7亿，2022年中国科里奥利质量流量计市场规模为30.2亿元（占比约30.5%），预计2027年市场规模为70.7亿人民币；
从区域上看，亚太地区是增速最快的地区，尤其是中国；从细分市场来看，科里奥利质量流量计凭借其优异的性能（同时具备质量/密度/体积/温度的高精度测量，稳定性和寿命高），获得了更高的增速，同时其渗透率区别于其他流量计持续上升（2017年到2022年科里奥利质量流量计渗透率提升了7个百分点）；
阻碍其渗透率快速提升的一个原因是价格太贵：科里奥利质量流量计全球范围内艾默生和E+H长期占据绝对份额，主宰价格和市场，而且过去几年接连涨价；国产化和低成本化是必然趋势，从而进一步加速质量流量计渗透。
03 行业分析-技术路线
04 行业分析-竞争格局
艾默生和 E+H两家公司在国内中高端市场上形成了垄断地位，2022年两家占比77.4%，占据着主导地位。这两家公司拥有先进的技术、优质的产品以及广泛的市场渠道，使得它们能够在市场上占据较大份额；国际头部企业毛利润率高达 70%以上，壁垒高企需求旺盛，但是国际品牌普遍存在价格高，服务不到位、不及时等问题，且国际巨头如艾默生的产品迭代速度较慢，面对新需求的竞争力偏弱，比如氢能、半导体、工业物联网等；国内其他品牌在低端市场或者特定领域仍有一定市场份额。目前国内部分产品存在精度不确定度高，长期稳定性差的问题。
◆艾默生Emerson艾默生成立于1890年，1944年在纽交所上市，证券代码EMR；艾默生电器集团旗下全资子公司艾默生过程控制流量技术有限公司，其主要产品有高准科里奥利质量流量计、罗斯蒙特涡街流量计、罗斯蒙特电磁流量计三类；公司产品广泛应用于石油、化工、天然气、电力、食品、医药等行业。客户覆盖全球，包括美国壳牌，德国巴斯夫，墨西哥GNN天然气公司，日本精化株式会社，韩国Hanon System，马来西亚国家石油公司，中石油，中石化，中海油等全球知名企业；南京亚太流量技术中心自成立以来，获得了535项专利，其中授权142项实用新型专利，25项发明专利以及3项国际专利；全球超过 100 万台流量计的在线应用经验以及 40 多年的流量和密度测量经验。
◆恩德斯豪斯Endress+Hauser恩德斯豪斯（Endress+Hauser，简称E+H）集团创建于1953年，总部位于瑞士，由家族持有，私人控股，未上市。Endress+Hauser是工业领域内测量仪表、服务和自动控制解决方案的全球领导者，可提供传感器、变送器、系统以及各类服务，产品包括物位、流量、压力、温度测量以及分析和数据采集。公司为用户提供自动化工程、物流、IT服务以及系统解决方案等全方位的支持；与化工、石化、食品和饮料、油气、水和污水、电力和能源、生命科学、冶金和采矿、再生能源、造纸和造船行业关系密切；Endress+Hauser Flowtec AG雇员超过1400名，分布在六个生产中心，分别位于Reinach（瑞士）、Cernay（法国）、Greenwood（美国）、Aurangabad（印度）、Itatiba（巴西）和中国苏州。自1977年以来，已经有超过260万台Endress+Hauser流量计安装使用。
◆东风机电公司前身西安东风机电仪表研究所，1988年成立，是国内最早研制科里奥利质量流量计的研究机构之一。公司1993年成立、1997年重新注册、2016年新三板挂牌（证券代码：836797）。公司以科里奥利质量流量计产品为核心，提供工业过程流量计量及信息化解决方案，具有国家级专精特新“小巨人”企业称号。公司及子公司拥有各类专利、软件著作权40余项，其中发明专利20余项，含国外发明1项；2011年获得陕西省专利奖励二等奖、2014年中国专利优秀奖、2015年中国专利优秀奖、2018年陕西省专利三等奖。2022年收入1.32亿，毛利率53.40%，净利率22.92%，净利3053.29万。 质量流量计营收9462万（国内市占率3%），占比72%；装车系统1889万，占比14.36%；油气分离器582万，占比4.43%。
◆太原太航流量工程有限公司太原太航流量工程有限公司（原太原航空仪表有限公司流量仪表厂），成立于2006年，系国有企业改制后组成的高新技术企业，太原航空仪表有限公司为控股股东。公司是国内最早的科里奥利质量流量计专业生产制造商之一。公司主要产品有质量流量计及其相关产品，还有天然气加气机，广泛应用于石油、石化、电力、化工、冶金、食品等行业，公司质量流量计国内市占率1%。◆上海埃柯瑞测控技术公司核心团队拥有平均15年以上质量流量计行业全球龙头企业工作经验，具备集研发、仪表供应链开发、传感器设计、焊接工艺、流量测试与标定等完整的团队配置，打通从理论、设计、工艺、制造、测试标定全流程knowhow，并已成功开发自主可控的国产供应链，具备长期和国际/国内竞争对手在产品性能和成本上竞争的综合实力。公司通过持续的产品迭代创新，开发的系列化智能质量流量计能够覆盖深冷、高温、高压、耐腐蚀、卫生级等特种应用场景，并于2023年初和国内工业自动化龙头企业建立战略合作伙伴关系，成功开发了全系列多口径质量流量计，目前已在产品认证和重点项目上深度合作。除了以上几家，国内还有Walsn沃森、上海一诺、青岛澳威、浙江新蓝、首科实华、成都科力深等也有相关业务和产品。国产厂家要做到和国际对手竞争，完全依靠自己的积累和摸索比较困难，最好是站在巨人的肩膀上，协同国内下游行业龙头，有望在性价比上全面赶超国际厂商。◆关于高精度质量流量计的国产化难点和企业核心竞争力国内质量流量计的起步较晚，早期都是模仿艾默生的U型管，且一直没有大规模应用，没有持续的积累迭代的机会和能力；由于缺乏大量的实践和数据积累，以及技术的传承和学术研究，缺乏对介质温度、压力、密度、粘度等各种工况变化导致零点漂移大的问题进行在线补偿正向能力，影响仪表的稳定性；对多相流以及低密度介质的测量灵敏度降低，影响对其测量精度；对外界振动干扰较敏感，二次仪表的检测有待提高，高灵敏度传感器的设计以及高频率信号的解算有待提高；科氏流量计的结构设计，加工工艺要求高，对更大管径和更小管径的研发仍是难点，尤其是对整个的软件算法+硬件形成一个闭环，确保产品量产的精度和稳定性；国内的流量标定装置的能力和标准和国际仍有一定的差距，我们国家计量院不确定度最高0.05%，只能认证0.15%精度的仪表，而国际厂家，不确定度达到0.03%，可溯源至全球最高标准的荷兰计量院。◆关于科里奥利质量流量计的原理知识科里奥利力最早是由法囯科学家科里奥利在1835年提出来的。定义：在旋转体系中进行直线运动的质点，由于惯性，该质点相对于旋转体系的直线运动将产生偏移， 引起该偏移的假象的力， 就被称为科里奥利力。地转偏向力是科里奥利力最常见和形象的表现形式：比如北半球河流通常右岸比较陡峭， 而南半球河流通常左岸比较陡峭，再比如赤道附近北半球大气流动通常会向右偏转， 而南半球大气流动通常会向左偏转；再比如台风/龙卷风的形成，水漩涡的旋向等；
当测量管内的流体静止的时候， 测量管左右两侧的正弦信号理论上应该是同相位的；当测量管内的流体流动的时候， 流动的流体会对测量管上下游产生方向相反的科氏力， 导致测量管左右两侧的正弦信号有一个微小的相位差（ 最大不超过4°） ， 而质量流量则与该相位差成正比。当测量管内充斥着不同密度的流体时， 测量管振动的固有频率会产生变化， 因而可以根据测量管左右两侧产生的正弦信号固有频率，推算出被测流体的密度。综上所述， 二次仪表是根据两路正弦信号的频率、相位、幅值等信息， 并据此计算被测流体的质量流量、密度等信息， 同时计算并产生正弦驱动信号输送到激励电磁铁。