關于工業污水流量計的特點與應用領域

工業污水流量計廣泛應用于各類導電介質的計量，如清水、污水、液態酸、堿、鹽、液態有機化工產品、食品工業中的醬油、醋及酒類等?；煊袎K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量，只是各種腐蝕性強的介質需配置耐腐蝕的工程材料，如橡膠、聚四氟乙烯、尼龍等做流量計的內襯?；煊袣馀莺凸虘B物質的醬料需采用特殊的計算方法來減少計量的誤差。
一般的工業污水流量計由于電路復雜、勵磁功率較大，整機功耗需15～25V·A，因而需市電(AC220V)或專用的安全電源(DC24V)供電。隨著電子技術突飛猛進的發展，電磁流量電信號的處理已由2～3mV精密到0.1mV，動態分辨率可以低至±0.00003mV，這種新技術功耗極低，完全可以電池供電。由此產生了電磁水表的概念——一種僅計量清水、內部采用鋰電池供電的長壽命智能型工業污水流量計，由于市場定位和使用要求不同，兩者存在較大的區別，大致的區別表現在以下幾個方面。
1  應用領域
(1)工業污水流量計使用廣泛，適用于工業生產中各種導電介質的流量連續計量和生產工藝控制領域、科學研究的計量測控領域。
(2)電磁水表以計量清水、原水為主。在市政領域得到廣泛使用，主要解決水源和城鄉供水的計量、統計、分析、結算功能。
2  精度
(1)工業污水流量計的精度通常為±0.5%，高精度的可達到±0.2%、±0.3%。
(2)電磁水表的精度一般為Ⅱ級(Q2～Q4±2%，Q1～Q2±5%)，高精度的可達到I級(Q2～Q4±1%，Q1～Q2±3%)。
3  口徑
(1)工業污水流量計生產廠商大都可以提供DN20～DN500的產品，規模較大的專業廠商可以提供DN10～DN3000的工業污水流量計，DN25～DN600規格的應用數量最多。(2)市場應用最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口徑的全系列電磁水表。
4 量程范圍(計量流速范圍)及量程遷移
(1)工業污水流量計的介質流速測量范圍通常為0.4～12m/s，通常用Qmax和Qmin來定義計量范圍，Qmax/Qmin(量程比)一般在20～25范圍，Qmin～Qmax應保證精度。如DN100的0.5級表，在量程比20的情況下，在10m3/h(Qmin)至200m3/h(Qmax)流量范圍內，均應保證±0.5%的精度。作為工業污水流量計，考慮使用的經濟性，常將Qmax選在6.5～8.5m/s流速范圍內，如上述Qmax為200m3/h的DN100工業污水流量計，其Qmax流速為7.07m/s。廠商可以自行規定各種口徑的Qmax流速，例如某型DN100工業污水流量計，其0.5級產品的Qmax為200m3/h，Qmax/Qmin≥25;Qmax的流速為7.07m/s，在8～200m3/h量程范圍內的誤差小于±0.3%。所謂“量程遷移”，是指該臺工業污水流量計在某種工藝現場，其流量計量范圍要調整到4～80m3/h，且其電流輸出的4mA對應流量是4m3/h，20mA輸出時對應的測量值為80m3/h。即將這臺工業污水流量計的計量范圍由標稱的10～200m3/h，通過菜單改變參數，“遷移”至4～80m3/h。當然，經過這樣的量程遷移4～10m3/h流量段的測量精度將超出±0.5%的精度要求。通常，工業污水流量計的計量上限流量點，可“遷移”的流速范圍為1～10m/s。選用工業污水流量計的口徑，要兼顧經濟流速2.5～4.5m3/h和工藝要求。
(2)電磁水表的最高測量流速可達15m/s，通常電磁水表的流量點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準，是一種強制執行的標準。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。目前跨國先進專業廠商的電磁水表，其Q3/Q1可達400。如西門子Ⅱ級DN100電磁水表，Q3=250m3/h(流速為13.48m/s)，Q4=312.5m3/h(流速為16.85m/s)，Q3/Q1=400，Ｒ2/Q1=1.6，Q2=1.0m3/h，Q1=0.63m3/h。電磁水表沒有“量程遷移”的概念，它的計量范圍在始動流量QS至最大流量Q4之間，選用電磁水表的口徑，主要應考慮滿足經濟流速。
5重復性
(1)對于工業污水流量計，重復性是重要的技術指標之一，其重復性指標通常為精度的1/3，例如0.5級精度的工業污水流量計，其重復性應優于±0.16%;0.2級表的重復性應優于±0.06%。
(2)電磁水表并不把重復性作為一項考核的質量指標，它僅是一項設計和實驗指標。電磁水表最重要的技術指標為精度，低的始動流量，Q1流量點和量程比(Q3/Q1)。當然，對于流量計來講，兩者均能保證長期連續的穩定運行是十分重要的。
6供電方式(功耗)
(1)通常工業污水流量計的處理速率快、處理精度高，控制要求快速、穩定、準確。因工業污水流量計和外界信息交流方式復雜(輸出4～20mA電流信號、0～10KC頻率信號、ＲS-485通信、開關量控制等)，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15～25V·A，這必須由市電(AC220V)和專用外電源(DC24V)供電。因而抗干擾、光電隔離、電磁隔離等防止電源的強電磁沖擊等技術措施十分必要。
(2)電磁水表的采樣速率比較慢，電子線路由先進的低功耗、超低功耗的集成電路為主，計算方法為特殊的高效省電方式，因而功耗極低，可以由內部電池來連續長期供電。這要求電磁水表的電池工作壽命至少為5～6年，現在也有8～10年的產品。對于電磁水表而言，降低功耗、提高電池工作壽命是一項難度很大的挑戰。
7采樣速率
(1)工業污水流量計的計量實時性要滿足工業控制的工藝要求，其特點為精準及高速，因而采樣處理速率普遍要求高于100ms/次。
(2)電磁水表的采樣速率在1～30s/次范圍，就可以得到計量的流量數據，況且采樣速率低，功耗也越低;通常采樣速率在15s/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
(1)工業污水流量計可以由市電供電，因而電子元器件和電子線路的選擇受功耗的影響小，選擇范圍廣;數百毫安的勵磁電流使傳感器的信號輸出幅度也較大，因而不必對流體額外加速以增強信號幅值。工業污水流量計的測量腔為直管，工藝簡單，加工成本低，是工業污水流量計測量腔體的普遍設計方式。直管結構幾乎不會引起被測流場的紊亂，測量的流速基本為經濟流速(最高流速低于8m/s左右)，高速采樣率又可及時修正各種流場變化帶來的誤差，所以工業污水流量計的直管段為前5D和后3D就可以滿足計量的精度要求。
(2)電磁水表使用內裝的鋰電池供電，降低功耗、延長工作壽命是其設計任務的關鍵，因而只能采用較低的勵磁電流(通常它的勵磁電流僅為工業污水流量計的1/10，甚至更低)，這樣傳感器的有效輸出信號幅值就很微弱。電磁水表研發人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，人為提高介質流速，這將大幅提升流量信號。因此，電磁水表的測量腔體幾乎都采用縮徑工藝，一般縮徑為原標稱口徑的70%～80%，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定為原則。
電磁水表的縮徑工藝加大了制造難度，增大了壓力損失，太大的縮徑也會擾亂流場的穩定，因此制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，這樣計算處理需要的穩定時間比較長，這也需要遠比工業污水流量計更穩定的流速，考慮到縮徑的因素，一般電磁水表的前后直管段選擇要比工業污水流量計嚴格。為保證計量精度，電磁水表通常需要前10D和后5D的直管段。

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