電磁水表與電磁流量計(jì)的區(qū)別.doc

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電磁流量計(jì)與電磁水表的區(qū)別 電磁流量計(jì)是基于法拉第電磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)制造的，是一種計(jì)量導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的速 度式儀表。通常電磁流量計(jì)與介質(zhì)接觸的內(nèi)腔部位為一個(gè)圓筒形直管，一對(duì)測(cè)量電極鑲嵌在 中部，呈對(duì)稱分布；電極與介質(zhì)接的部位為一對(duì)直徑為 6～10 毫米的圓餅狀薄金屬，其伸出部分厚度僅 2～4 毫米，電極幾乎不影響流態(tài)的變化；這種簡單的無可動(dòng)部件的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，猶如一根普通的圓筒形流體管道，因而不產(chǎn)生任何壓損；也不會(huì)被某些介質(zhì)中的懸浮物及固態(tài)雜質(zhì)所阻塞。 電磁流量計(jì)產(chǎn)生的電極信號(hào)幅度與流體的流速成正比，因而電子電路經(jīng)放大處理后得到 的流量數(shù)據(jù)，線性度非常理想。 電磁流量計(jì)測(cè)量精度高，量程比寬，重復(fù)性和線性均十分優(yōu)良；通?？蓽y(cè)量流速在0.3m/s～12m/s 各種導(dǎo)電介質(zhì)；可以雙向計(jì)量。測(cè)量介質(zhì)可以是單一溶液，也可以是固、液混合物，也允許有氣泡，只是混在液體中的氣泡和固態(tài)物質(zhì)被計(jì)量為液體體積罷了，當(dāng)然，這些氣泡和固態(tài)物質(zhì)將增加計(jì)量介質(zhì)體積流量的誤差。被計(jì)量的導(dǎo)電介質(zhì)是清水，也可以是 污水；工業(yè)中的各種液態(tài)酸、堿、鹽幾乎均導(dǎo)電，因而可以用電磁流量計(jì)計(jì)量。各種導(dǎo)電的 液態(tài)有機(jī)化工產(chǎn)品，食品工業(yè)中的醬油和醋、各種酒類等，也可計(jì)量。 混有塊狀果肉的蘋果醬、混有沙石的混凝土，這些漿狀混合物也可以計(jì)量。只是各種腐 蝕性強(qiáng)的介質(zhì)需配置耐腐蝕的工程材料，如橡膠、聚四氟乙烯、尼龍等做流量計(jì)的內(nèi)襯。混 有氣泡和固態(tài)物質(zhì)的醬料需采用特殊的計(jì)算方法來減少計(jì)量的誤差。 電磁流量計(jì)性能優(yōu)良，檢測(cè)介質(zhì)各類廣泛，性價(jià)比高，目前已得到了廣泛的使用。中國 市場每年銷售的各種電磁流量計(jì)目前已超過十萬余臺(tái)，且還在逐年增加。這是一種不容忽視 的流量檢測(cè)儀表，放眼全球，更是如此。 一般電磁流量計(jì)由于電路復(fù)雜，勵(lì)磁功率較大，整機(jī)功耗需 15VA～25VA 左右，因而需市電（AC220V）或?qū)Ｓ冒踩碾娫矗―C24V）供電。由于電子技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，以前處理滿量程為 2～3mV 的電磁流量信號(hào)是關(guān)鍵的“先進(jìn)技術(shù)手段”，現(xiàn)在已經(jīng)可以精密處理滿另一種為 0.1mV 的電磁流量信號(hào)了，動(dòng)態(tài)分辨率可以低至0.00003mV，這種新技術(shù)功耗極低，完全可以電池供電。這就派生出電磁水表的市場概念：電磁水表是一種僅計(jì)量清水且由內(nèi)部鋰電池供電的長壽命智能型電磁流量計(jì)，由于市場定位和使用要求不同，兩者的工作原理相同但應(yīng)用時(shí)還是有較大的區(qū)別，我們下面來簡單的評(píng)述： 1、 使用領(lǐng)域 電磁流量計(jì)使用廣泛，主要適用工業(yè)生產(chǎn)中各種導(dǎo)電介質(zhì)的流量連續(xù)計(jì)量和生產(chǎn)工藝 控制領(lǐng)域、科學(xué)研究的計(jì)量測(cè)控領(lǐng)域。 電磁水表以計(jì)量清水、原水為主。在市政領(lǐng)域得到廣泛使用，它主要解決水源和城鄉(xiāng) 供水的計(jì)量、統(tǒng)計(jì)、分析、結(jié)算功能。 2、 精度 電磁流量計(jì)的精度通常為0.5%，可以提供0.2%、0.3%的商品。 電磁水表的精度一般為 II 級(jí)（Q2～Q42%，Q1～Q25%），可以提供 I 級(jí)商品（Q2～ Q41%，Q1～Q23%）。 3、 口徑 電磁流量計(jì)生產(chǎn)廠商大都可以提供 DN20～DN500 的商品，規(guī)模較大的專業(yè)廠商可以提供 DN10～DN3000 的電磁流量計(jì)；DN25～DN600 規(guī)格的銷售數(shù)量最多。 市場銷售最多的電磁水表口徑在 DN40～DN300，少數(shù)先進(jìn)的跨國專業(yè)廠商能生產(chǎn) DN25～DN800 口徑的全系列電磁水表。 4、 量程范圍（計(jì)量流速范圍） 通常電磁流量計(jì)的介質(zhì)流速測(cè)量范圍為 0.3m/s～12m/s，我們往往用Qmax和Qmin來定義計(jì)量范圍，Qmax/Qmin（量程比）一般在 20～25 之間。Qmin～Qmax之間應(yīng)保證精度。如DN100的 0.5 級(jí)表，在量程比 20 的情況下，在 10m3/h（Qmin）至 200m3/h（Qmax）流量范圍內(nèi)，均應(yīng)保證0.5%的精度。作為電磁流量計(jì)，考慮使用的經(jīng)濟(jì)性，常將Qmax選 在 6.5～8.5m/s流速范圍內(nèi)，如上述Qmax為 200m3/h的DN100 電磁流量計(jì)，其Qmax流速為 7.07m/s。廠商可以自行規(guī)定各種口徑的Qmax流速，例如科隆公司的某型DN100 電磁流量計(jì)，其 0.5級(jí)產(chǎn)品的Qmax為 200m3/h，Qmax/Qmin≥25；Qmax的流速為 7.07m/s，在 8 m3/h～200m3/h量程范圍內(nèi)的誤差小于0.3%。 電磁水表的最高測(cè)量流速可達(dá) 15m/s左右，通常電磁水表的流量點(diǎn)Q3 選在 12.5～ 13.5m/s流速上。電磁水表的量程范圍參照冷水水表標(biāo)準(zhǔn)，是一種強(qiáng)制執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。眾所周知，冷水水表的流量范圍可由Q1（最小流量），Q2（分界流量），Q3（常用流量），Q4（最大流量）來表述，一般情況下，其流量計(jì)量特性可由量程比Q3/Q1（R值），Q4/Q3=1.25，Q2/Q1=1.6 來反映。目前先進(jìn)專業(yè)廠商的電磁水表，其Q3/Q1 可達(dá) 400。DN100 電磁水表，Q3=250 m3/h（流速為 13.48m/s）,Q4=312.5 m3/h(流速為 16.85m/s)，Q3/Q1=250，R2/Q1=1.6，Q2=1.6 m3/h，Q1=1 m3/h。一般電磁水表的精度，用戶可選 I 級(jí)（Q2～Q41%，Q1～Q23%）和 II 級(jí)（Q2～Q42%，Q1～Q25%）。 提高電磁水表的測(cè)量靈敏度（即降低 Q1 流量點(diǎn)）是電磁水表的努力方向。電磁水表的始動(dòng)流量通常為最小流量（Q1 流量點(diǎn)）的 1/4～1/10。電磁流量計(jì)沒有始動(dòng)流量的概念。 5、重復(fù)性 重復(fù)性是各種流量儀表的重要質(zhì)量指標(biāo)。對(duì)于電磁流量計(jì)，其重復(fù)性指標(biāo)為精度的 1/3，例如 0.5 級(jí)精度的電磁流量計(jì)，其重復(fù)性應(yīng)優(yōu)于0.16%；0.2 級(jí)表的重復(fù)性應(yīng)優(yōu)于0.06%. 作為電磁流量計(jì)來講，其最重要的技術(shù)指標(biāo)為精度、重復(fù)性、快速采樣和量程比。電磁水表并不把重復(fù)性作為一項(xiàng)考核的質(zhì)量指標(biāo)，它僅是一項(xiàng)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)指標(biāo)。電磁水表最重要的技術(shù)指標(biāo)為精度，低的始動(dòng)流量，Q1 流量點(diǎn)和量程比（Q3/Q1）。當(dāng)然，對(duì)于流量計(jì)來講，兩者均能保證長期連續(xù)的穩(wěn)定運(yùn)行是十分重要的。 6、供電方式（功耗） 通常電磁流量計(jì)的處理速率快，處理精度高，控制要求快速、穩(wěn)定、準(zhǔn)確。因電磁 流量計(jì)和外界信息交流方式復(fù)雜（輸出 4～20mA 電流信號(hào)，0～10KC 頻率信號(hào)，RS-485 通信，開關(guān)量控制等），隔離程度高，因而電子線路多用大量的高速電子元件，功耗可達(dá) 15～25VA，這必須由市電（AC220V）和專用外電源（DC24V）供應(yīng)電源。因而抗干擾、光 電隔離、電磁隔離等防止電源的強(qiáng)電磁沖擊等技術(shù)措施就十分必要。 電磁水表的電子線路由極先進(jìn)的低功耗或超低功耗的集成電路為主，計(jì)算方法為特殊的高效省電方式，因而功耗極低，可以由內(nèi)部電池來連續(xù)長期供電。這樣，要求電磁水表的電池工作壽命至少為 5～6 年。對(duì)于電磁水表而言，降低功耗提高電池工作壽命，是一項(xiàng)難度很大的挑戰(zhàn)。 7、 管道結(jié)構(gòu)與測(cè)量直管段 電磁流量計(jì)可以由市電充分供電，因而電子元器件和電子線路的選擇受功耗的影響 小，選擇范圍廣；數(shù)百毫安的勵(lì)磁電流使傳感器的信號(hào)輸出幅度也較大，因而不必對(duì)流 體額外加速以增強(qiáng)信號(hào)幅值。 電磁流量計(jì)的測(cè)量腔為直管，工藝簡單，加工成本低，是電磁流量計(jì)測(cè)量腔體的普 遍設(shè)計(jì)方式。直管結(jié)構(gòu)幾乎不會(huì)引起被測(cè)流場的紊亂，測(cè)量的流速基本為經(jīng)濟(jì)流速（最 高流速低于 8m/s 左右），高速采樣率又可及時(shí)修正各種流場變化帶來的誤差，所以電磁 流量計(jì)的直管段為前 5D 和后 3D 就可以滿足計(jì)量的精度要求。 電磁水表使用內(nèi)裝的鋰電池供電，降低功耗增加工作壽命是其設(shè)計(jì)任務(wù)的關(guān)鍵，因而只能采用較低的勵(lì)磁電流（通常它的勵(lì)磁電流僅為電磁流量計(jì)的十分之一左右，甚至更低），這樣傳感器的有效輸出信號(hào)幅值就很微弱。電磁水表研發(fā)人員通常用兩種方法來增強(qiáng)信號(hào)：一是提高信號(hào)的放大倍數(shù)；二是將測(cè)量段縮徑，人為提高介質(zhì)流速，這將大幅提升流量信號(hào)。因此，電磁水表的測(cè)量腔體幾乎都采用縮徑工藝，一般縮徑為原標(biāo)稱口徑的 70%～80%左右，縮徑率以不顯著影響儀表的壓損并且不顯著改變流場的穩(wěn)定為設(shè)計(jì)原則。電磁水表的縮徑工藝有一定的整流作用，在一定的情況下可免前后直管段安裝。 8、 儀表通信 電磁流量計(jì)使用廣泛，計(jì)量方式和流量控制方式種類繁雜，因而通信方式比較豐富， 一般生產(chǎn)廠商都有下述配置： （1） 定量脈沖輸出，如輸出一個(gè)脈沖代表 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 0～10KHz 頻率范圍代表 0～Qmax 流量。 （3） 輸出 4～20mA 電流，通常表示瞬時(shí)量為 Qmin～Qmax。 近幾年設(shè)計(jì)的 4～20mA 電流模擬信號(hào)，可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)字通信，即可以進(jìn)行 HART（協(xié)議）通信。 （4） RS-485 通信，通常執(zhí)行 Modbus RTU 通信標(biāo)準(zhǔn)。 （5） 開關(guān)量輸出，一般有 1 至 2 路輸出控制，以執(zhí)行超流量上限關(guān)閘，超流量下限開閘等工藝控制。這些通信幾乎都通過聯(lián)結(jié)儀表的電纜來與計(jì)算機(jī)、控制設(shè)備等可靠的聯(lián)結(jié)，以保證計(jì)量和工藝控制的精確、實(shí)時(shí)、可靠。 電磁水表主要使用在原水和城鄉(xiāng)自來水的計(jì)量、統(tǒng)計(jì)、分析和結(jié)算領(lǐng)域，幾乎沒有工藝控制要求，內(nèi)部電池供應(yīng)又限制它不能過多的耗電，因此通信方式比較簡潔，一般生產(chǎn)廠商都選下述配置中的若干方式進(jìn)行通信： （1） 和傳統(tǒng)冷水水表一樣，可以人工抄表，因而都有液晶屏進(jìn)行流量數(shù)據(jù)顯示。 （2） 開關(guān)量輸出。 （3） 與無線通信裝置的接口，可通過無線通信設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信。 （4） RS-485 通信和電磁流量計(jì)一樣，通常執(zhí)行 Modbus RTU 通信協(xié)議。 電磁水表可以采用微功耗技術(shù)來進(jìn)行 RS-485 通信，這種方式可以使用內(nèi)部鋰電池進(jìn)行供電，由于省掉外供電的 2 根電纜，通信只需 2 根電纜連接。 （5） 紅外通訊，這是一種功耗較低的無線雙向通訊方式，容易滿足苛刻的安裝在井下和水中的電磁水表的防護(hù)要求。 10、使用環(huán)境 a 溫度要求 電磁流量計(jì)和電磁水表，通常要求在-20℃至 55℃的溫度環(huán)境中連續(xù)、穩(wěn)定、可靠的工作。某些特定領(lǐng)域，甚至能在 70℃高溫條件下正常運(yùn)行。 電磁水表執(zhí)行的冷水水表的標(biāo)準(zhǔn)，通常是T30和T50兩種。 b 維護(hù)要求 電磁流量計(jì)通常由專業(yè)人員維護(hù)和保養(yǎng)，且往往有周期性（一年左右）的測(cè)試和維 護(hù)。 電磁水表檢測(cè)周期較長（2 年左右），平時(shí)幾乎處于無監(jiān)管狀態(tài)，大口徑表數(shù)據(jù)值對(duì) 計(jì)量結(jié)算影響巨大，因而對(duì)其設(shè)計(jì)、測(cè)試和生產(chǎn)制造的質(zhì)量要求更高。 c 防護(hù)要求 電磁流量計(jì)使用廣泛，運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，因而生產(chǎn)廠商針對(duì)不同的使用環(huán)境設(shè)計(jì)了不同的保護(hù)方法供用戶選擇，如采用 IP65 標(biāo)準(zhǔn)的通用型電磁流量計(jì)，僅能防護(hù)雨水的淋落，所以電磁流量計(jì)生產(chǎn)廠商通常會(huì)按照用戶的使用環(huán)境條件，提供相適應(yīng)的防護(hù)方式產(chǎn)品。 電磁水表測(cè)量介質(zhì)比較單一，主要是潔凈的原水（如輸送的江、河、湖泊之水，井水及地下水）和城鄉(xiāng)供應(yīng)的清潔自來水，所用場合幾乎無危險(xiǎn)性或爆炸性粉塵，使用環(huán)境溫度差不是太大，看似其防護(hù)要求比較容易解決，而實(shí)際上電磁水表往往安裝在井下潮濕場所，管道滲漏及雨雪天氣又可將電磁水表泡在水中，要防止電磁水表機(jī)殼密封處和通信電纜進(jìn)線處的水滲漏十分重要，所以電磁水表均按潛水型設(shè)計(jì)外殼保護(hù)，為提高防護(hù)質(zhì)量，至少需要達(dá)到 1m 水深 7 天的試驗(yàn)要求，其防護(hù)應(yīng)執(zhí)行 IP68 標(biāo)準(zhǔn) 2m 水深 10天以上的要求。 電磁水表外殼防護(hù)目前按 2m 水深 30 天的 IP68 標(biāo)準(zhǔn)制造，通常應(yīng)用時(shí)都是長期在水下工作的，可達(dá)到 5 年以上穩(wěn)定可靠的防護(hù)壽命。