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關於自來(lái)水流量計和電磁水表的區別有(yǒu)哪些?

點擊次(cì)數:2118 發(fā)布時間:2021-09-01 08:51:54
了解自(zì)來水流量計(jì)和電磁水表的區別對自(zì)來水流量計和電磁(cí)水表的設計及研發具有重要意義。文章介紹(shào)了自來水流量計的原理、用(yòng)途及優缺點(diǎn),從使用領域、精度、口徑、量程範圍( 計量流速範圍) 及量程遷移、重複性、供電方式( 功耗) 、采樣速率(lǜ)、管道結構與測量直管段、儀表通信和使(shǐ)用(yòng)環境(jìng)等十個方麵(miàn)分析自來水流量計和電磁水表的區別。
自來水(shuǐ)流(liú)量計是一種基於法拉*電(diàn)磁感應原理(lǐ)設(shè)計製造的計量導電(diàn)介質體(tǐ)積流(liú)量的速度式(shì)儀表。通常自來水流量計與介質接觸的內腔部位為一個圓筒形(xíng)直管,一對測量電*鑲嵌在中部,呈對稱分布,電*與介質間的部位為一對直徑為6 ~ 10 mm的圓餅狀薄金屬(shǔ),其伸出部分厚度僅2 ~ 4 mm,幾乎不影響流(liú)態的變化。這種簡單(dān)的無可動部件的內腔(qiāng)結構,猶如一根普(pǔ)通的圓筒形流體管道,因而不產生任何壓(yā)損,也不會被某些介質中的懸浮物及固態雜質所(suǒ)阻塞(sāi)。自來水流量計產生的電*信(xìn)號幅度與流體的流速成正比,因而電信號(hào)經放大處理(lǐ)後得到的流量數據,線性度非常理想(xiǎng)。
自來水流量計測量精度高(gāo)、量程比寬、重複性和線性均十分(fèn)優良; 通常可測量流速在0. 4 ~12 m/s範圍的各種導(dǎo)電介(jiè)質; 可以雙向計量; 測量介質可以是單一溶液(yè),也可以(yǐ)是固、液混(hún)合物,也允許有氣泡( 氣泡和固態物(wù)質將增加計量介質體積流量的誤差) 。
自來水流量計廣泛應用於各(gè)類導電介質的計量,如清水、汙水、液態酸(suān)、堿、鹽、液態有機化工產品、食品工業中的醬油、醋及酒類等。混有塊狀果肉的蘋果醬、混有沙石的混凝土(tǔ),這些漿狀混合物也可以計量,隻是各種腐蝕性(xìng)強的介質需配(pèi)置(zhì)耐腐蝕的工程材料,如橡膠、聚四氟乙烯、尼龍等做流量計的(de)內襯。混有氣泡和固態物質的醬料需采用特殊(shū)的計(jì)算方法來減少計量的誤差。一般的自來(lái)水流量(liàng)計由於電路(lù)複雜、勵磁功率(lǜ)較大,整機功耗需15 ~ 25 V·A,因而需市電( AC220 V) 或專用的安全電源(yuán)( DC24 V) 供電(diàn)。
隨著電子技術突飛猛進的發展,電磁流量(liàng)電信號的處理已由2 ~ 3 mV 精密到(dào)0. 1 mV,動態分辨率可以低至0. 000 03 mV,這(zhè)種新技(jì)術功耗*低(dī),完全可以(yǐ)電池供電。由此產生了電磁水表的概念(niàn)一種僅計量清水、內部采用鋰電(diàn)池供電的長壽命智能型自來(lái)水流量計,由於市場定(dìng)位和使用要求不同,兩者存在較大的區別,本文做以(yǐ)下評(píng)述。
1 應用領域
   ( 1) 自來水流量計使用廣泛,適(shì)用於工業生(shēng)產中各種導電介質的流(liú)量連續計量和生產工藝控製領域、科學研究的(de)計量測控(kòng)領域。
   ( 2) 電(diàn)磁水表以計量清水、原水為主(zhǔ)。在市政(zhèng)領域得(dé)到廣泛(fàn)使用,主要解決水源和城鄉供水的計量、統計、分析、結算功能。
2 精(jīng)度
   ( 1) 自來水流量計(jì)的精度通常為 0. 5%,高精度的可達到0. 2%、0. 3%。
   ( 2) 電磁水表的精度一(yī)般為Ⅱ級( Q2 ~ Q4 2%,Q1 ~ Q2 5%) ,高精度的可達到I 級( Q2 ~Q41%,Q1 ~ Q23%) 。
3 口徑
   ( 1) 自來水流量計生產廠商大都可以(yǐ)提供(gòng)DN20~ DN500 的產品,規模較大(dà)的專業廠商(shāng)可以提供DN10 ~ DN3000 的自來水流量計,DN25 ~ DN600 規格(gé)的應用數量*多(duō)。
   ( 2) 市場應用*多的電磁水表口徑在DN50 ~DN300,少數先進的跨國專業廠商能生產DN25 ~DN800 口徑的全(quán)係列電磁水表。
4 量程範圍(wéi)( 計量流速範圍) 及量程(chéng)遷移
   ( 1) 自來水流量計的介質流速測量範圍通常為0. 4 ~ 12m/s,通常用Qmax和Qmin來定義計量範(fàn)圍,Qmax /Qmin( 量程比) 一(yī)般在20 ~ 25 範圍(wéi),Qmin ~Qmax應保證精度。如DN100 的0. 5 級表,在量程比20 的情況下,在10 m3 /h ( Qmin) 至200 m3 /h( Qmax) 流量範圍內,均應保證0. 5%的精度。作為自來水流(liú)量計(jì),考慮使用的經濟性(xìng),常將(jiāng)Qmax選在6. 5 ~ 8. 5 m/s 流速範圍內,如上述(shù)Qmax為200 m3 /h 的DN100 自來水流量計,其Qmax流速為7. 07 m/s。廠商可以自行規定各種(zhǒng)口徑的Qmax流速,例如某(mǒu)型DN100 自來水(shuǐ)流量計,其0. 5 級產品的Qmax為(wéi)200 m3 /h,Qmax /Qmin≥25; Qmax的流(liú)速為7. 07 m/s,在8 ~ 200 m3 /h 量程範圍內的誤差小於 0. 3%。
所謂量程遷移,是指該台自來水流量計在某種工藝現場,其流量計量範圍要調整到4 ~80 m3 /h,且(qiě)其電流輸出的4 mA 對應流量是4 m3 /h,20 mA輸出時對應的測量值為80 m3 /h。即將這台(tái)儀(yí)表(biǎo)的自來水流量計(jì)的計量範圍由標稱的10 ~ 200 m3 /h,通過菜單改(gǎi)變參(cān)數,遷(qiān)移至4 ~ 80 m3 /h。當然,經過這樣的量程遷移4 ~ 10 m3 /h 流量段的測量精度將超出0. 5%的精度要求。通常,自來水(shuǐ)流量計的計量上限流量點,可遷移的流速範圍為1 ~10 m/s。選(xuǎn)用自來水流量計的口徑,要兼顧經濟(jì)流(liú)速2. 5 ~ 4. 5 m3 /h 和工藝要求。
( 2) 電磁水表的*高測(cè)量流速(sù)可達15 m/s,通常電磁水表的流量點Q3選在12. 5 ~ 13. 5 m/s 流速上。電磁水表的量(liàng)程範圍參照冷(lěng)水水表標準,是一種強製執行的標(biāo)準。眾所周知,冷水水表的流量範圍可由Q1( *小流量) 、Q2( 分界流量) 、Q3( 常用流量) 、Q4( *大流量) 來表述,一般情況(kuàng)下,其流量計量特性可由量程比(bǐ)Q3 /Q1( R值) ,Q4 /Q3 = 1. 25,Q2 /Q1 = 1. 6 來反映。目前(qián)跨國先進專業廠(chǎng)商的電磁水表,其Q3 /Q1可達400。如西(xī)門子Ⅱ級DN100 電(diàn)磁水表,Q3 = 250 m3 /h( 流速為13. 48 m/s) ,Q4 = 312. 5 m3 /h ( 流速為16. 85 m/s ) ,Q3 /Q1 = 400,R2 /Q1 = 1. 6,Q2 =1. 0 m3 /h,Q1 = 0. 63 m3 /h。電磁水表沒有量(liàng)程遷移的概念,它的計量範圍在始動流量(liàng)QS至*大流量Q4之間,選用電磁水(shuǐ)表(biǎo)的口徑,主要應考慮滿足經濟流速。
5 重複性
 ( 1) 對於自來(lái)水流量計,重複性是重要的技術指標之一,其重複性指標通常為精度的1 /3,例如0. 5 級精度的自來水流量計, 其(qí)重複(fù)性應(yīng)優於0. 16%; 0. 2 級表的重複性應優於(yú)0. 06%。
 ( 2) 電磁水表並不把重複性作為一項考核的質量指標(biāo),它僅是一項設計和實驗指標。電磁水表*重要的技術指(zhǐ)標為精度,低的(de)始(shǐ)動流量,Q1流(liú)量點和量程(chéng)比( Q3 /Q1) 。當然,對於流(liú)量(liàng)計來講(jiǎng),兩者均能保證長期連續的穩定運行(háng)是十分(fèn)重要的。
6 供電方式( 功耗)
( 1) 通常自來水流(liú)量計(jì)的處理速率快、處理精度高,控製要求快速、穩定、準確。因自來水流量計和外界信息交流方式複雜( 輸出4 ~ 20 mA 電流信號、0 ~ 10KC 頻率信號、RS-485 通信、開關量控製等) ,隔離程(chéng)度高,因而電子線(xiàn)路多用大量的高速電子元件,功耗可達15 ~ 25 V·A,這必須由市電( AC220 V) 和專用外電源( DC24 V) 供電。因而抗幹擾(rǎo)、光電隔離(lí)、電磁隔離等防止電源的強電磁(cí)衝擊等技(jì)術措施十分必要。
 ( 2) 電磁水表的采樣(yàng)速(sù)率比較慢,電子線路由先進的低功耗(hào)、超低功耗的集成電路(lù)為主,計算方法為特殊的高(gāo)效省電方式,因而功耗*低,可以由內部(bù)電池來連續長期供電。這要求電磁水表(biǎo)的電池工作壽命至少為5 ~ 6 年,現(xiàn)在也有8 ~10 年的產品。對於電磁水表而言,降低(dī)功耗、提高電池工作(zuò)壽命是一項難度很大的挑戰。
7 采樣速率
 ( 1) 自來水流量計的計(jì)量實時性要滿足工業(yè)控製的工藝要求,其特(tè)點為(wéi)精準及高(gāo)速(sù),因而采樣處理速率普遍要求(qiú)高於100 ms /次。
  ( 2) 電磁水表的采樣速率在1 ~ 30 s /次範圍,就(jiù)可以得(dé)到計量(liàng)的流量數據,況且采樣速率(lǜ)低,功耗(hào)也越低; 通常采樣速率在15 s /次時,內部配備的電池可保證連續計量6 年。
8 管道結構與測量直管段(duàn)
   ( 1) 自來水流量計可(kě)以由市電供電,因而電子元器件和電子線路的選擇受功耗的影響小,選擇範圍廣; 數百毫(háo)安的勵磁電流使傳感器的信號輸出幅度也(yě)較大(dà),因而不必對(duì)流體額外加速以增強信號幅值。自來水流量計的測量腔為直管,工藝簡單,加工成本低,是自(zì)來水流量計測量腔體的普遍設計方式。直管結構(gòu)幾乎不會引起被測(cè)流場的紊亂,測量的流速基本為經濟流速( *高流速低於8 m/s 左右) ,高速采樣率又可及時修正各種流場變化帶來的(de)誤差,所以自(zì)來水流量計的直管段(duàn)為前(qián)5D 和後3D 就可(kě)以滿足計量的精度要求。
   ( 2) 電磁水表使用內裝的鋰(lǐ)電池(chí)供電,降低功耗、延長工作壽命是其設計任務的關鍵,因而隻能采用較低的勵(lì)磁電流(liú)( 通(tōng)常(cháng)它的勵磁電流僅為自(zì)來水流量(liàng)計的1 /10,甚(shèn)至更低) ,這樣傳感器的有效輸(shū)出信號幅值就很微弱。電磁水表研發人(rén)員通常用兩種方法來增強信號: 一是提高信號的放大倍數; 二是將測量段縮徑,人為提高介質(zhì)流速,這將大(dà)幅提升流量信號。因此(cǐ),電磁水表的測(cè)量腔體幾乎都采用(yòng)縮徑工藝,一般縮徑為原標稱(chēng)口徑(jìng)的(de)70% ~ 80%,縮徑率以不顯著影響儀表(biǎo)的壓損並且不顯(xiǎn)著(zhe)改變流場的穩定為原(yuán)則(zé)。
    電磁水表的縮徑工藝加大(dà)了製(zhì)造難度,增(zēng)大了壓力損失,太大的縮徑也會擾亂流場的穩(wěn)定,因此製造商要綜合考慮縮徑和流場穩定對計量的影響。
    電磁水表的采樣速率比較慢,信號又很微弱,這樣計(jì)算處理需要的穩定時間比較長,這也需要遠比自(zì)來水流量計更穩定的流速(sù),考慮到縮徑的因素,一般(bān)電磁水表的前後直管段選擇要比自來(lái)水流量計嚴格。為保證計量精度,電磁水表通(tōng)常需要前10D 和(hé)後5D 的直管段。
9 儀表通信(xìn)
   ( 1) 自來水流量計(jì)使用(yòng)廣泛,計量方式和(hé)流量控製方式種類繁雜,因而通信方式比較豐富(fù),一般生(shēng)產廠商都有下述配置: ①定量脈衝輸出,如輸出一個脈衝代表1 m3 /h 流量( 可選0. 1 m3 /h,甚至0. 01 m3 /h) 。②頻率輸出,表示輸出0 ~ 10 kHz 頻率範圍代表0 ~ Qmax流量。③輸出(chū)4 ~ 20 mA 電流,通常(cháng)表示瞬時量為Qmin ~ Qmax。近幾(jǐ)年設(shè)計的(de)4 ~20 mA 電流模擬信號,可以同時進行數字(zì)通信,即(jí)可以進行HART ( 協議) 通信。④RS-485 通信,通常執行Modbus RTU 通信標準。⑤開關量輸(shū)出,一般有(yǒu)1 ~ 2 路輸(shū)出控製,以執行超流量上限關閘,超流量下限開閘等工藝控製。這些通信幾乎都通過電纜連接儀表和計(jì)算機及控製設備,以保證計量和工藝控製的精確、實時、可靠。
 
   ( 2) 電磁水表主要使用在原水和居(jū)民自來水(shuǐ)的計量、統計、分析(xī)和結算上,幾乎沒有工藝控製要求,內部電池供應又限製它不能過多(duō)的耗電(diàn),因此通信方式比較簡潔,一般生產廠商都選下述配(pèi)置中的若幹方式進行通(tōng)信: ①和傳統冷水水表一樣,可以人工抄表,因而都(dōu)有液晶屏進行流量數據顯示。②開關(guān)量輸(shū)出。③與無線通信裝置的接口,可通過無(wú)線通信設(shè)備進行聯網通信。④RS-485 通信和自來水流量(liàng)計一樣,通常(cháng)執行ModbusRTU 通信協議,並且需(xū)要外部供電( DC24 V) ,這往往需(xū)要4 根電纜。電磁水表可以采用微功耗技術來進行(háng)RS-485 通信,這種方式(shì)可(kě)以使用內部鋰(lǐ)電池進行供電,省掉外供電的2根電纜,通信隻需2 根電纜連接。⑤紅外通信(xìn),這是一種功耗(hào)較低的無線雙向通信(xìn)方式,容(róng)易滿足安裝在井(jǐng)下和水中的電磁水表的苛刻的防護要求。
 
10 使用環境
10. 1 溫度要求
   ( 1) 自來水流量計使用場(chǎng)合廣泛,通常在- 20 ~55 ℃的溫度環境中可連(lián)續、穩定、可靠地(dì)工作。某些特定領域,甚至能在70 ℃高溫條件下正(zhèng)常運行。
   ( 2) 電磁水表一般隻能在0. 1 ~ 55 ℃ 的溫度環境中連續工(gōng)作,設計和(hé)性能試驗時,需(xū)考慮夏日高(gāo)溫直射的炙(zhì)烤影響。
 
10. 2 維護(hù)要求
   ( 1) 自來水流量計通常由專業(yè)人員維護和保養(yǎng),且往往有周(zhōu)期性( 1 年左右) 的測試和維護(hù)。
   ( 2) 電磁水表(biǎo)檢測周期較長( 2 年左右) ,平時幾乎處於無監管狀態,大口徑表數據值對計量結算影響巨大,因而對其設(shè)計、測試(shì)和生產製造的質量要求更高。
 
10. 3 防護要求
   ( 1) 自來水(shuǐ)流量計使用廣泛(fàn),運行環境複雜,因而生產廠商針對不同的使用環境設計了不(bú)同的保護方法供用戶選(xuǎn)擇,如采用IP66 標準的通用型(xíng)自來水流量計,僅能防護雨水(shuǐ)的淋落; 高(gāo)溫高濕環境使用要采用特殊的密封耐高溫設計; 潛水(shuǐ)型自來水流量計(jì)要按IP68 標準(zhǔn)設計防護外殼,某些危險場合( 如(rú)紡(fǎng)織廠、麵粉加工廠、化工廠、煤礦、易燃(rán)易爆場所) 使用的自來(lái)水流量計,必須按照隔爆標準來設計外殼(ké)防護。所以自來水流量計生產廠商通常會按照用戶的使用環境條件,提供相適應的防護方式產品。
 
    ( 2) 電磁水(shuǐ)表(biǎo)測量介質比較單一,主(zhǔ)要(yào)是潔淨(jìng)的原水(shuǐ)( 如輸送的江、河、湖泊之水,井水及地下水) 和市政供(gòng)應的清潔自來水,所用場合幾(jǐ)乎無危險性或爆炸性(xìng)粉塵(chén),使用環境溫度差(chà)不是(shì)太大,看似其防(fáng)護要求比較容易解決,而實(shí)際上電磁水表(biǎo)往(wǎng)往安裝在井下(xià)潮濕(shī)場所,管道滲漏及雨雪天氣又可將電磁水表泡在水中,要(yào)防止電磁(cí)水表機殼密封處和通信電纜進線處的水滲漏十分重要,所(suǒ)以電磁水表均按潛水型設計外殼保護,為提高防護質量,至少需要達到1 m 水深7 天的試驗要(yào)求,其(qí)防護應執行IP68 標準2 m 水深10 天以上的要(yào)求。電磁水表外殼防護目前(qián)按2 m 水深30 天的(de)IP68 標準製造,並且(qiě)正(zhèng)在考慮將防護試驗(yàn)要求提高到10 m 水(shuǐ)深(shēn)30 天(tiān),以達(dá)到6 年以上防護壽命。

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