, 一對測(cè)量電極鑲(xiāng)嵌在中部(bù) , 呈對(duì)稱分布 , 電極與(yu)介質間的(de)部位爲一(yi)對直徑爲(wèi) 6~10 mm的圓(yuan)餅狀薄金(jin)屬 , 其(qí)伸出部分(fèn)厚度僅 2~4 mm, , 猶如一根(gēn)普通的圓(yuán)筒形流體(tǐ)管道 , 因而不産(chan)生任何壓(yā)損 , 也(ye)不會被某(mǒu)些介質中(zhong)的懸浮物(wu)及固态雜(zá)質所阻塞(sai)。電磁流🌏量(liàng)計産生的(de)電極信号(hào)幅度與流(liu)體的流速(sù)成🔴正比 , 因而電(diàn)信号經放(fàng)大處理後(hòu)得到的流(liu)量數據 , 線性度(dù)非常理想(xiang)。
電(diàn)磁流量計(jì)廣泛應用(yong)于各類導(dǎo)電介質的(de)計量 , 如清水、污(wu)水、液态酸(suan)、堿、鹽、液态(tai)有機化工(gong)産品、食品(pǐn)工業⛱️中的(de)醬油、醋及(ji)酒類等。混(hùn)有塊狀果(guǒ)肉的蘋果(guo)醬、混有沙(sha)石的混凝(níng)土 , 這(zhè)些漿狀混(hun)合物也可(kě)以計量 , 隻是各(gè)種腐蝕性(xìng)強的介質(zhi)需配置耐(nài)腐蝕的工(gong)程✔️材料✌️ , 如橡膠(jiāo)、聚四氟乙(yǐ)烯、尼龍等(děng)做流量計(jì)的内襯。混(hun)有氣泡✍️和(hé)固态🧑🏾🤝🧑🏼物質(zhi)的醬料需(xū)采用特殊(shū)的計算方(fang)法來減🔴少(shao)計量的誤(wu)差。
一(yī)般的電磁(ci)流量計由(you)于電路複(fú)雜、勵磁功(gōng)率較大 , 整機功(gong)耗需 15~25 V· A, 因而(ér)需市電 (AC220 V) 或的安(an)全電源 (DC24 V) 供電。随(sui)着電子技(jì)術突飛猛(meng)進的發展(zhan) , 電磁(ci)流量電信(xin)号的處理(lǐ)已由 2~3 m V精密到 0.1 m V, 動态分(fèn)辨率可以(yi)低至± 0.000 03 m V, , *可(ke)以電池供(gòng)電。由此産(chǎn)生了電磁(cí)水表的概(gai)念———一種僅(jǐn)計量清水(shui)、内部采用(yong)锂電池供(gong)電的長壽(shòu)命智能型(xing)電磁流量(liàng)計 , 由(you)于市場定(ding)位和使用(yòng)要求不同(tóng) , 兩者(zhe)存在較大(dà)的區别 , 本文做(zuo)以下評述(shu)。
1 應用(yòng)領域
(1) 電磁流量(liang)計使用廣(guǎng)泛 , 适(shi)用于工業(yè)生産中各(ge)種導電介(jiè)質的流量(liang)連續計量(liàng)🔞和👅生産工(gong)🤩藝控制領(lǐng)域、科學研(yán)究的計量(liang)測控領域(yù)。
(2) 電磁(ci)水表以計(ji)量清水、原(yuan)水爲主。在(zài)市政領域(yu)得到廣泛(fàn)🌐使用 , 主要解決(jue)水源和城(cheng)鄉供水的(de)計量、統計(ji)、分析、結算(suàn)功能。
2 精度
(1) 電磁流量(liàng)計的精度(dù)通常爲± 0.5%, 高精度(dù)的可達到(dao)± 0.2%、± 0.3%。
(2) 電磁(ci)水表的精(jing)度一般爲(wèi)Ⅱ級 (Q2 ~Q4 ± 2%, Q1 ~Q2 ± 5%) , 高(gāo)精度的可(ke)達到 I級 (Q2 ~Q4 ± 1%, Q1 ~Q2 ± 3%) 。
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(1) 電磁流(liú)量計生産(chǎn)廠商大都(dou)可以提供(gong) DN20~DN500, 規(gui)模較大的(de)專業廠商(shāng)可以提供(gong) DN10~DN3000, DN25~DN600規格(gé)的應用數(shù)量多。
(2) 市場應用(yòng)多的電磁(cí)水表口徑(jing)在 DN50~DN300, 少(shǎo)數先進的(de)跨國專業(yè)廠商能生(sheng)産 DN25~DN800
(1) 電磁流量(liàng)計的介質(zhì)流速測量(liàng)範圍通常(chang)爲 0.4~12m/s, 通(tōng)常用 Qmax 和 Qmin 來(lái)定義計量(liang)範圍 , Qmax /Qmin (量程比 ) 一般在(zai) 20~25範圍(wéi) , Qmin ~Qmax 應保(bǎo)證精度。如(rú) DN100的 0.5級表 , 在量程(cheng)比 20, 10 m3 /h (Qmin ) 至 200 m3 /h (Qmax ) 流(liú)量範圍内(nei) , 均應(yīng)保證± 0.5%的精度。作(zuò)爲電磁流(liu)量計 , 考慮使用(yong)的經濟性(xing) , 常将(jiāng) Qmax 選在(zài) 6.5~8.5 m/s流速(su)範圍内 , 如上述(shù) Qmax 爲 200 m3 /hDN100電磁流量(liang)計 , Qmax 流速(sù)爲 7.07 m/s。廠(chang)商可以自(zi)行規定各(ge)種口徑的(de) Qmax 流速(su) , 例如(rú)某型 DN100電磁流量(liang)計 , 0.5級産(chǎn)品的 Qmax 爲 200 m3 /h, Qmax /Qmin ≥ 25;Qmax 的流速(su)爲 7.07 m/s, 在(zai) 8~200 m3 /h量程(chéng)範圍内的(de)誤差小于(yú)± 0.3%。
所謂“量程(cheng)遷移” , 是指該台(tai)電磁流量(liàng)計在某種(zhǒng)工藝現場(chǎng) , 其流(liu)量計量範(fan)圍要調整(zhěng)到 4~80 m3 /h, 且(qie)其電流輸(shu)出的 4 m A對應流量(liàng)是 4 m3 /h, 20 m A輸(shu)出時對應(yīng)的測量值(zhí)爲 80 m3 /h。即(ji)将這台電(dian)磁流量計(ji)的計量範(fan)圍由标稱(chēng)的 10~200 m3 /h, , “遷移”至(zhì) 4~80 m3 /h。當然(ran) , 經過(guo)這樣的量(liang)程遷移 4~10 m3 /h流量段(duan)的測量精(jing)度将超出(chū)± 0.5%, 電(diàn)磁流量計(jì)的計量上(shang)限流量點(diǎn) , 可“遷(qiān)移”的流速(su)範圍爲 1~10 m/s。選用電(diàn)磁流量計(ji)的口徑 , 要兼顧(gu)經濟流速(su) 2.5~4.5 m3 /h和工(gong)藝要求。
(2) 電磁水(shui)表的高測(ce)量流速可(ke)達 15 m/s, 通(tong)常電磁水(shuǐ)表的流量(liàng)點 Q3 選(xuan)在 12.5~13.5 m/s流(liu)速上。電磁(cí)水表的量(liang)程範圍參(can)照冷水水(shuǐ)表标準 , 是一種(zhǒng)強制執行(háng)的标準。* , 冷水水(shuǐ)表的流量(liàng)範圍可由(you) Q1 (小流(liu)量 ) 、 Q2 (分界流(liú)量 ) 、 Q3 (常用流(liú)量 ) 、 Q4 (大流量(liang) ) 來表(biao)述 , 一(yi)般情況下(xià) , 其流(liú)量計量特(tè)性可由量(liang)程比 Q3 /Q1 (R值 ) , Q4 /Q3 =1.25, Q2 /Q1 =1.6來(lai)反映。目前(qián)跨國先進(jin)專業廠商(shāng)的電磁水(shuǐ)表 , 其(qí) Q3 /Q1 可達(dá) 400。如西(xī)門子Ⅱ級 DN100電磁水(shuǐ)表 , Q3 =250 m3 /h (13.48 m/s) , Q4 =312.5 m3 /h (流速爲 16.85 m/s) , Q3 /Q1 =400, R2 /Q1 =1.6, Q2 =1.0 m3 /h, Q1 =0.63 m3 /h。
電(diàn)磁水表沒(mei)有“量程遷(qian)移”的概念(nian) , 它的(de)計量範圍(wéi)在始動流(liú)量 QS 至(zhi)大流量 Q4 之間 , 選用電(dian)磁水表的(de)口徑 , 主要應考(kao)慮滿足經(jīng)濟流速。
5 重複性(xìng)
6 供電方(fang)式 (功(gōng)耗 )
(2) , 電子線(xiàn)路由先進(jin)的低功耗(hao)、超低功耗(hào)的集成電(dian)路爲主 , 計算方(fāng)法爲特殊(shu)的省電方(fāng)式 , 因(yīn)而功耗極(jí)低 , 可(kě)以由内部(bu)電池來連(lian)續長期供(gong)電。這要求(qiú)電磁水表(biǎo)✂️的電池🐅工(gong)作壽命至(zhì)少爲 5~6年 , 現(xian)在也有 8~10年的産(chan)品。對于電(dian)磁水表而(er)言 , 降(jiàng)低功耗、提(ti)高電池工(gōng)作壽命是(shì)一項難度(dù)很大的挑(tiāo)戰。
7 采(cai)樣速率
(1) 電磁流(liú)量計的計(ji)量實時性(xing)要滿足工(gong)業控制的(de)工藝要求(qiú) , 其特(tè)點爲及高(gao)速 , 因(yin)而采樣處(chu)理速率普(pu)遍要求高(gāo)于 100 ms/
(2) 電磁(ci)水表的采(cǎi)樣速率在(zài) 1~30 s/次範(fàn)圍 , 就(jiu)可以得到(dào)計量的流(liú)量數據 , 況且采(cǎi)樣速率低(dī) , 功耗(hào)也越低 ;通常采(cai)樣速率在(zài) 15 s/次時(shi) , 内部(bù)配備的電(dian)池可保證(zhèng)連續計量(liàng) 6年。
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(1) 電磁流(liu)量計可以(yǐ)由市電供(gòng)電 , 因(yīn)而電子元(yuan)器件和電(dian)子線路的(de)選擇受功(gōng)耗的影響(xiang)小 , 選(xuǎn)擇範圍廣(guang) ;數百(bai)毫安的勵(li)磁電流使(shǐ)傳感器的(de)信号輸出(chū)幅度也較(jiao)大👣 , 因(yīn)而不必對(duì)流體額外(wài)加速以增(zēng)強信号幅(fu)值。
電(dian)磁流量計(jì)的測量腔(qiāng)爲直管 , 工藝簡(jiǎn)單 , , 是電(diàn)磁流量計(ji)測量腔體(tǐ)的普遍設(shè)計方式。直(zhí)管結構幾(jǐ)乎不♍會引(yǐn)起被測流(liu)場的紊亂(luàn) , 測量(liang)的流速基(jī)本爲經濟(jì)流速 (高流速低(dī)于 8 m/s左(zuo)右 ) , 高(gāo)速采樣率(lǜ)又可及時(shi)修正各種(zhǒng)流場變化(hua)帶來的誤(wù)😄差 , 所(suo)以電磁流(liú)量計的直(zhi)管段爲前(qian) 5D和後(hou) 3D就可(ke)以滿足計(jì)量的精度(du)要求。
(2) 電磁水表(biǎo)使用内裝(zhuāng)的锂電池(chi)供電 , , 因而隻(zhī)能采用較(jiao)低的勵磁(cí)電流 (通常它的(de)勵磁電流(liu)僅爲電磁(ci)流量計的(de) 1/10, 甚至(zhi)更低 ) , 這樣傳感(gan)器的有效(xiào)輸出信号(hào)幅值就很(hěn)微弱。電磁(ci)水表研發(fa)人員通常(cháng)用兩種方(fāng)法來增強(qiáng)信号 :一是提高(gao)信号的放(fang)大倍數 ;二是将(jiang)測量段縮(suō)徑 , 人(ren)爲提高介(jiè)質流速 , 這将大(dà)幅提升流(liu)量信号。因(yin)此 , 電(dian)磁水表的(de)測量腔體(tǐ)幾乎都采(cai)用縮徑工(gong)藝 , 一(yi)般縮徑爲(wèi)原标稱口(kǒu)徑的 70%~80%, 縮徑率以(yi)不顯著影(yǐng)響儀表的(de)壓損并且(qie)不顯著改(gai)變流場♻️的(de)穩定爲原(yuán)則。
電(diàn)磁水表的(de)縮徑工藝(yì)加大了制(zhì)造難度 , , 太大(dà)的縮徑也(ye)會擾亂流(liu)場的穩定(dìng) , 因此(ci)制造商要(yào)綜合考慮(lǜ)縮徑和流(liu)場穩定對(dui)計量的♋影(ying)響🏒。
電(dian)磁水表的(de)采樣速率(lü)比較慢 , 信号又(yòu)很微弱 , 這樣計(jì)算處理需(xu)要的穩定(ding)時間比較(jiao)長 , 這(zhè)也需要遠(yuan)比電磁流(liu)量計更穩(wen)定的流速(sù) , 考慮(lǜ)到縮徑的(de)因素 , 一般電磁(ci)水表的前(qián)後直管段(duan)選擇要比(bi)電磁流量(liàng)計嚴格。爲(wèi)保證計量(liang)精度 , 10D和(he)後 5D的(de)直管段。
(1) 電(diàn)磁流量計(ji)使用廣泛(fan) , 計量(liàng)方式和流(liú)量控制方(fāng)式種類繁(fan)雜 , 因(yin)而通信方(fang)式比較豐(fēng)富 , 一(yī)般生産廠(chang)商都有下(xià)述配置 : (1) 定量脈(mò)沖輸出 , 如輸出(chū)一個脈沖(chòng)代表 1 m3 /h流量 (可選 0.1 m3 /h, 甚至 0.01 m3 /h) 。 (2) 頻率(lǜ)輸出 , 表示輸出(chu) 0~10 k Hz頻率(lǜ)範圍代表(biǎo) 0~Qmax (3) 輸出(chu) 4~20 m A電流(liú) , 通常(chang)表示瞬時(shi)量爲 Qmin ~Qmax 。近幾年設(she)計的 4~20 m A電流模拟(nǐ)信号 , 可以同時(shi)進行數字(zi)通信 , 即可以進(jìn)行 HART (協(xie)議 ) 通(tōng)信。 (4) RS-485通(tong)信 , Modbus RTU通信标(biao)準。 (5) 開(kāi)關量輸出(chu) , 一般(ban)有 1~2路(lu)輸出控制(zhi) , 以執(zhí)行超流量(liàng)上限關閘(zhá) , 超流(liu)量下限開(kai)閘等工藝(yì)控制。
這些通信(xin)幾乎都通(tong)過電纜連(lian)接儀表和(hé)計算機及(ji)控制設備(bei) , 以保(bao)證計量和(he)工藝控制(zhì)的、實時、可(ke)靠。
(2) 電(diàn)磁水表主(zhǔ)要使用在(zai)原水和居(ju)民自來水(shui)的計量、統(tong)計、分析和(he)結算上 , 幾乎沒(mei)有工藝控(kòng)制要求 , , 因此通信(xìn)方式比較(jiao)簡潔 , 一般生産(chǎn)廠商都選(xuan)下述配置(zhì)中的若幹(gàn)方式進行(hang)👄通信 : (1) 和傳統冷(leng)水水表一(yi)樣 , 可(ke)以人工抄(chāo)表 , 因(yīn)而都有液(yè)晶屏進行(hang)流量數據(ju)顯示。 (2) 開關量輸(shū)出。 (3) , 可(ke)通過無線(xian)通信設備(bei)進行聯網(wǎng)通信。 (4) RS-485通信和電(diàn)磁流量計(ji)一樣 , Modbus RTU, 并且需要(yào)外部供電(dian) (DC24 V) , 這往(wǎng)往需要 4根電纜(lǎn)。東海集團(tuan)生産的電(diàn)磁水表可(kě)以采用微(wēi)功⭕耗技術(shù)來進行 RS-485通信 , 這種方(fāng)式可以使(shi)用内部锂(li)電池進行(hang)供電 , 省掉外供(gòng)電的 2根電纜 , 通信隻(zhi)需 2根(gen)電纜連接(jiē)。 (5) , 這是一種(zhong)功耗較低(di)的無線雙(shuang)向通信方(fāng)式 , 容(róng)易滿足安(ān)裝在井下(xià)和水中的(de)電磁水表(biao)的苛刻的(de)防護要求(qiú)。
1 0 使用(yòng)環境
1 0.1 溫度要求(qiú)
(1) 電磁(cí)流量計使(shi)用場合廣(guǎng)泛 , 通(tong)常在 -20~55, 甚至能在(zai) 70℃高溫(wen)條件下正(zhèng)常運行。
(2) 電磁水(shui)表一般隻(zhi)能在 0.1~55, 設計和性(xìng)能試驗時(shi) , 需考(kao)慮夏日高(gao)溫直射的(de)炙烤影響(xiang)。
(1) 電磁流量(liang)計通常由(you)專業人員(yuan)維護和保(bao)養 , 且(qie)往往有周(zhōu)期性 (1) 的測試(shi)和維護。
(2) 電磁水(shui)表檢測周(zhou)期較長 (2) , 平時(shí)幾乎處于(yu)無監管狀(zhuàng)态 , 大(da)口徑表數(shù)據值對計(ji)量結算影(ying)響巨大 , 因而對(duì)其設計、測(ce)試和生産(chan)制造的質(zhi)量要求更(geng)高。
1 0.3 防(fáng)護要求
(1) , 運行環境(jing)複雜 , , IP66, 僅能(neng)防護雨水(shuǐ)的淋落 ;;潛水型電(diàn)磁流量計(jì)要按 IP68标準設計(jì)防護外殼(ke) , 某些(xie)危險場合(he) (如紡(fang)織廠、面粉(fen)加工廠、化(huà)工廠、煤礦(kuàng)、易燃易爆(bào)場所 ) 使用的電(dian)磁流量計(ji) , 必須(xū)按照隔爆(bào)标準來設(shè)計外殼防(fang)護。所以電(dian)磁流量計(ji)生産廠商(shang)通常會按(àn)照用戶的(de)使用環境(jìng)條件 , 提供相适(shì)應的防護(hù)方式産品(pǐn)。
(2) 電磁(cí)水表測量(liàng)介質比較(jiao)單一 , 主要是潔(jié)淨的原水(shuǐ) (如輸(shu)送的江、河(he)、湖泊之水(shui) , 井水(shui)及地下水(shuǐ) ) 和市(shi)政供應的(de)清潔自來(lai)水 , , 使用環(huán)境溫度差(cha)不是太大(da) , 看似(si)其防護要(yào)求比較容(rong)易解決 , 而實際(ji)上電磁水(shuǐ)表往往安(ān)裝在井下(xia)潮濕場所(suǒ) , 管道(dao)滲漏及雨(yǔ)雪天氣又(yòu)可将電磁(cí)水表泡在(zài)水中㊙️ , 要防止電(dian)磁水表機(ji)殼密封處(chu)和通信電(dian)纜進線處(chù)的水滲🙇🏻漏(lòu)❌十分重要(yao) , 所以(yǐ)電磁水表(biao)均按潛水(shui)型設計外(wài)殼保護 , 爲提高(gao)防護質量(liang) , 至少(shǎo)需要達到(dào) 1 m水深(shēn) 7天的(de)試驗要求(qiú) , IP68标準(zhǔn) 2 m水深(shēn) 10天以(yi)上的要求(qiú)。東海集團(tuán)的電磁水(shui)表外殼防(fang)護目前按(àn) 2 m水深(shēn) 30天的(de) IP68标準(zhun)制造 , 10 m水深(shen) 30天 , 6年以(yi)上防護壽(shou)命。
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