關於城市供水流量計的特（tè）點及（jí）與自來水電磁水表的區別

在工業生產領域有一種流（liú）量計使用量特別大，適合用來（lái）測量的（de）介質種類也特別多，但要求介（jiè）質具有導電性，有一定（dìng）的介電常數，這就是我們常見的城市供水流量計。市政（zhèng）供水上有一（yī）種新型水表叫電（diàn）磁水表，實（shí）際上電磁水表也是一種城（chéng）市供（gòng）水流量（liàng）計，由於供水行業（yè）的特殊性，針對於供水行業的工況要求，專門設計了一款專門用於供水流（liú）量（liàng）測量的城市供水流量（liàng）計（jì），這就是電磁水表（biǎo）。因此，電磁水表（biǎo）不同於一般的城市供水流量計，它們的區在哪裏，對於生產製造企業來說，熟悉城市供水流量（liàng）計與電磁水表的相同點（diǎn）和不同點，對於兩（liǎng）類產品的設計與研發具有得要的意義。本文不僅（jǐn）介（jiè）紹了城市供水流量計（jì）的原理、用途及優缺（quē）點，從（cóng）使用領域、精度、口徑（jìng）、量（liàng）程範圍(計量流速範圍)及（jí）量程遷移、重複（fù）性、供電方式(功耗)、采樣速率、管（guǎn）道結構與測量直管段、儀表通信和使用環境等（děng）十個方麵（miàn）分析城市供水流量計和電磁（cí）水表的區別。
城市供水流量計是一種基於法（fǎ）拉*電磁感應原理設計製造的計量導電介質體積流量的速度式儀表（biǎo）。通常城市供水流量（liàng）計與介質接觸的內腔部（bù）位為（wéi）一（yī）個圓筒形直管，一對測量（liàng）電*鑲嵌在中（zhōng）部，呈對（duì）稱分布，電*與介質間的部位為一對直徑為6～10mm的（de）圓餅狀薄金屬（shǔ），其伸出部分厚度僅2～4mm，幾乎（hū）不影響流態的變化。這種簡單的無可動部件的內腔結構，猶如一根普通的圓筒形流體管道，因而不產（chǎn）生任何壓損，也不會被（bèi）某些介質中的懸浮物及固態雜質所阻塞。城市供水流量計（jì）產（chǎn）生的電*信（xìn）號幅度與流體的流速成正比，因而電信（xìn）號經放大處理後得到的流量數據，線性度非常理想。城市供水流量計測量精度高、量程比寬（kuān）、重複性（xìng）和線性均十分優良;通（tōng）常可測量流速在0.4～12m/s範圍的（de）各種導（dǎo）電介質;可以雙向（xiàng）計量（liàng）;測量介質可以是單（dān）一溶液（yè），也可以是固、液（yè）混合物（wù），也允（yǔn）許有氣泡（pào）(氣泡和固態物質將增加計量介質體積流量的誤差)。
城（chéng）市供水（shuǐ）流量計廣泛應用於各類導電介質的計量，如清水、汙水、液（yè）態酸、堿、鹽、液態有機化工產品、食品工（gōng）業中的醬油、醋及酒類（lèi）等（děng）。混有塊狀（zhuàng）果肉的蘋果醬、混有（yǒu）沙石的混凝土，這些漿狀（zhuàng）混合物也可以計（jì）量，隻是各種腐蝕（shí）性強的（de）介質（zhì）需配置耐（nài）腐蝕的工程材料，如橡膠、聚（jù）四氟乙烯、尼龍等做流量計的內（nèi）襯。混有氣泡和（hé）固態物質的醬料需采（cǎi）用特殊的計（jì）算方法來減少計量的誤差。
一（yī）般的城市供水流量計由（yóu）於電路複雜、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（fēi）猛進的（de）發展，電磁流量電信號的處理已（yǐ）由2～3mV精密到0.1mV，動態分辨率可（kě）以（yǐ）低至（zhì）±0.00003mV，這種新（xīn）技術功（gōng）耗*低，完全可以電（diàn）池供電。由此產生了電磁水表的概念——一種僅計量清水（shuǐ）、內部采用鋰電池供電的長壽命智能型城市供水流量計，由於市場定位和使（shǐ）用要求不（bú）同，兩者存在較大的區別，大致的區別表現在以下幾個方麵。
1  應用領域
(1)城市供水流量計使用廣泛，適用於工業生產中各種導電介質（zhì）的流（liú）量連續計量和生產工藝控製領（lǐng）域、科學研究的計量測控領域。
(2)電磁水表以（yǐ）計量清水、原水為主。在（zài）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（jié）算功能（néng）。
2  精度
(1)城市供水（shuǐ）流量計（jì）的精度通常為±0.5%，高精度的可達到±0.2%、±0.3%。
(2)電磁水表的精度一般為Ⅱ級(Q2～Q4±2%，Q1～Q2±5%)，高精（jīng）度的可達到I級(Q2～Q4±1%，Q1～Q2±3%)。
3  口徑
(1)城市供水（shuǐ）流量計（jì）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的城市供水（shuǐ）流量計，DN25～DN600規格（gé）的應用數量*多。(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（kǒu）徑的全係列（liè）電磁水表。
4 量程範圍(計量流速範（fàn）圍)及量程遷移
(1)城市供水流量（liàng）計的介質流速測量範（fàn）圍通常為0.4～12m/s，通常用Qmax和Qmin來定義計量範圍，Qmax/Qmin(量程比)一般在20～25範圍，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)流量範圍內，均應保證±0.5%的精度。作為城市供水流量（liàng）計，考慮（lǜ）使用的經濟性（xìng），常將Qmax選在6.5～8.5m/s流速範圍（wéi）內（nèi），如上述Qmax為200m3/h的DN100城市供水流量計，其Qmax流速為7.07m/s。廠商可以自行規定各種口徑的Qmax流（liú）速，例如某型DN100城市供水流量計，其0.5級（jí）產品的Qmax為200m3/h，Qmax/Qmin≥25;Qmax的流速為7.07m/s，在8～200m3/h量程範圍（wéi）內的誤差小於±0.3%。所謂“量程遷移”，是指該台城市供水流量計在某種工藝現場，其流量計量範圍要調（diào）整（zhěng）到4～80m3/h，且其電流輸出的4mA對應流（liú）量是4m3/h，20mA輸出時對應的測量值為80m3/h。即將這台城市供水（shuǐ）流量計的計量範圍由標稱的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（cè）量精度將超出±0.5%的精度要求。通常，城市（shì）供水流量（liàng）計的計量上限流量點，可“遷移”的流速（sù）範圍為1～10m/s。選用城市供（gòng）水流量計的口徑，要兼顧經濟流（liú）速2.5～4.5m3/h和工藝要求。
(2)電磁水表的*高測量流速（sù）可達15m/s，通常電磁水（shuǐ）表（biǎo）的流量點Q3選（xuǎn）在12.5～13.5m/s流速上。電磁水表的量程範圍參照冷水水表標準，是一種強製執行的標準。眾所周知，冷水水表（biǎo）的流量範圍（wéi）可由Q1(*小流量)、Q2(分界流（liú）量)、Q3(常用流量)、Q4(*大流量)來表述，一般情況下，其（qí）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（mù）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（sù）為16.85m/s)，Q3/Q1=400，Ｒ2/Q1=1.6，Q2=1.0m3/h，Q1=0.63m3/h。電磁水表沒（méi）有“量程遷移”的概念，它的計量範圍在始動流量QS至*大流量Q4之間，選用電磁（cí）水表的口徑，主要應考慮（lǜ）滿足經濟流速。
5重複性
(1)對於城市供水流量（liàng）計，重複性是重要的（de）技（jì）術指標（biāo）之一，其重複（fù）性指標通常為精度的1/3，例如0.5級精度的城市（shì）供水（shuǐ）流量計，其重複性應優於±0.16%;0.2級表的重複性應（yīng）優於±0.06%。
(2)電磁水表並不把重複（fù）性作為一項考核的質量（liàng）指（zhǐ）標，它僅是一項設計（jì）和實（shí）驗指標。電磁水表（biǎo）*重要的技術指標（biāo）為精度，低的始動流量，Q1流量點和量程比(Q3/Q1)。當（dāng）然，對於流量計來講，兩者（zhě）均能保證長期（qī）連續的穩定運行是（shì）十分重要的。
6供（gòng）電方式(功耗)
(1)通常（cháng）城（chéng）市供水流量計的處理速率快、處理精度高，控製（zhì）要求快速、穩定、準確。因城市供水流量計和外界信（xìn）息交（jiāo）流方式複（fù）雜(輸（shū）出4～20mA電流信號、0～10KC頻率信號、ＲS-485通信（xìn）、開關量控製等)，隔離程度高，因而電子線路多用大量（liàng）的高速電子元件，功耗可達15～25V·A，這必須（xū）由市電(AC220V)和專用外電源(DC24V)供電。因而抗幹擾、光電隔離、電磁隔離等防止電源的強電磁衝擊等（děng）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（gōng）耗、超低功耗的（de）集成電路為主，計算方法為特殊的高效省電（diàn）方式，因而功耗*低，可以由內部電池來連續（xù）長期（qī）供電。這要求電（diàn）磁水表（biǎo）的電池工作壽命（mìng）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，降低功耗、提高電池（chí）工作壽命是一項難度（dù）很大的挑戰。
7采樣速率
(1)城市（shì）供（gòng）水（shuǐ）流量計的計（jì）量實時（shí）性要滿足工業控製的工藝要求，其特（tè）點為精準（zhǔn）及高速，因（yīn）而采樣處理速率普（pǔ）遍要求高（gāo）於100ms/次。
(2)電磁水表的采樣速率在1～30s/次範圍，就可以得到（dào）計量的（de）流量數（shù）據，況且（qiě）采樣速率低，功耗也越（yuè）低;通常采樣速率在15s/次時，內部配備的電池可保（bǎo）證連續計量6年。
8管道結構與測量直管段
(1)城市供水流量計可（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（de）影響小，選擇範圍廣;數百毫安的勵磁電流使傳感器的（de）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（zhí）。城市供水流量計的測（cè）量腔為直（zhí）管，工藝（yì）簡單，加工成本低，是城（chéng）市供水流量（liàng）計測量腔體的普（pǔ）遍設計方（fāng）式。直管結構幾乎不會引起被測流場的紊亂，測量的流速基（jī）本（běn）為經濟流速(*高流速低於8m/s左（zuǒ）右)，高速采樣率又可及時（shí）修正各種流場變化帶來的誤差，所以城市供水流量計的直管段為前5D和後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（shòu）命是其設計任務的（de）關鍵，因而隻（zhī）能采用較低的勵磁電流(通常它的勵磁電流僅為城市（shì）供水流量計的1/10，甚至（zhì）更低)，這樣傳感器的有效輸出信（xìn）號幅值就很微弱。電磁水（shuǐ）表研發人員通常用（yòng）兩種方法來增強（qiáng）信號:一是提高信號的放大倍數;二是將測（cè）量段縮徑，人為提高介質流速，這將大幅提（tí）升流量信（xìn）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（yuán）標（biāo）稱口徑的70%～80%，縮（suō）徑率以不（bú）顯著影響儀表的壓損並且不顯著（zhe）改變流場的穩定為原則。
電磁水表的（de）縮徑工藝加大了製造難度，增大了壓力（lì）損失，太大的縮徑也會擾亂流場的穩定，因此製造商要綜合考慮（lǜ）縮徑和流場穩定對（duì）計量的影響。
電磁水表的采樣速率比較慢，信號又（yòu）很微弱，這樣計算處理需要的穩定時間比較（jiào）長，這也需要遠比城市供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（de）前後直管段選擇要比城市供水流量計嚴格。為保證計量精度（dù），電磁水表通常（cháng）需要前10D和後5D的直管段。
9儀表通信
(1)城市供水流量計使用廣泛（fàn），計量方式和流量控製方（fāng）式種類繁雜，因而通信方式比較（jiào）豐富（fù），一（yī）般生產廠商都有下述配置:①定量脈衝輸出，如輸出一個脈（mò）衝代表1m3/h流量(可選0.1m3/h，甚至0.01m3/h)。②頻（pín）率輸出，表示輸出0～10kHz頻率範圍（wéi）代（dài）表0～Qmax流（liú）量。③輸出4～20mA電流，通常表示瞬時量為Qmin～Qmax。近幾年設計的4～20mA電流模擬信（xìn）號，可以同時進行數字通信，即可以（yǐ）進行HAＲT(協議)通信。④ＲS-485通信，通常執行ModbusＲTU通信標準。⑤開關量輸出，一般有1～2路輸出控製，以執行超流量上限關閘，超流（liú）量下限開閘等工藝控製。
這些通信幾乎都通過電纜連接（jiē）儀表和計算機及控製設備，以保證計量和工藝控製的精確、實時、可（kě）靠。
(2)電磁水表主要使用在原水和居民自來水的計量、統計、分析和（hé）結算上，幾乎（hū）沒有工藝控（kòng）製要求，內（nèi）部電池供應又限（xiàn）製它不能過多的（de）耗電，因此通信方式比較簡潔，一般生產廠商都選下述配置中的若幹方式進行通信:①和（hé）傳統冷水水表一樣，可以人工抄表，因（yīn）而（ér）都（dōu）有液晶屏進行流量數據顯示。②開關量輸出。③與無線通信裝置的接口，可通過無線通信設（shè）備進行聯網通（tōng）信。④ＲS-485通信和城市供水流量計一樣，通常執行ModbusＲTU通信協議，並且需要外部供電(DC24V)，這往往需要4根電纜。東海集團生產（chǎn）的電磁水表可以采用微功耗技術來進行ＲS-485通信，這種方（fāng）式（shì）可以使用內部鋰電池進行供電，省掉外供電的2根電（diàn）纜，通信隻需2根電纜連接。⑤紅外通信，這是一種（zhǒng）功耗（hào）較低的無線雙向（xiàng）通信方式，容易（yì）滿足安裝在井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)城市供水流量計（jì）使用場合廣泛，通常在－20～55℃的溫度環境中可連續、穩定、可靠地工作。某（mǒu）些特定領域，甚至能在70℃高溫條件下（xià）正常運行。
(2)電磁水表一般隻能在0.1～55℃的溫度環境中連續工作，設計和性能試驗時，需考慮夏日高溫（wēn）直射的炙烤影響。
10.2維護要求
(1)城市供水流量計通常由專（zhuān）業人員維護和保養，且往往有周（zhōu）期性(1年左右（yòu）)的測試和維護。
(2)電磁水表檢測周期較長(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（yǐng）響巨大，因而對其設（shè）計、測試和生產製造的質量要求更高。
10.3防護（hù）要求
(1)城市供水流量計使用廣泛，運行環境複雜（zá），因而生產廠商針對不同的使用環（huán）境設計（jì）了不同的保護方法供用戶選擇，如采（cǎi）用IP66標準的通用型城市供水（shuǐ）流量計，僅能防護雨水的（de）淋落;高溫高濕環境使用要采用特殊（shū）的密封（fēng）耐高溫設計;潛（qián）水（shuǐ）型城市供水流量計要（yào）按IP68標（biāo）準設（shè）計防護外殼，某些危險場合(如紡織廠、麵粉加工廠、化工廠、煤礦、易燃易（yì）爆場所)使用的城市供水流量計，必須按照隔爆標（biāo）準來設計外殼防（fáng）護（hù）。所以城市供水（shuǐ）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（shì）產品。
(2)電（diàn）磁水（shuǐ）表測量介質（zhì）比較單一，主要是（shì）潔淨的原水(如輸送的江（jiāng）、河、湖泊之水，井水及地下水)和市政供應的清潔自來水，所用場合幾乎無危險性（xìng）或爆炸性粉塵，使用環境溫（wēn）度差不（bú）是太大，看似其防護要求比較容易解決（jué），而實際上電磁水（shuǐ）表往往安裝在（zài）井下潮濕場所，管道滲漏及雨雪天氣又（yòu）可將電磁水表泡在水（shuǐ）中，要防止電（diàn）磁水表機殼密封處和通信電纜進線處的水滲漏十分重要，所以電磁水表（biǎo）均按潛水型設計（jì）外殼保護，為（wéi）提高防護質量，至少需要達到1m水深7天的試驗要求，其防護應執行IP68標準2m水深10天以上的要求。電磁水表外殼（ké）防護（hù）目前按2m水（shuǐ）深30天的IP68標準製造，並且正在考慮將（jiāng）防護試驗要求提高（gāo）到10m水深30天，以達到6年以上防護（hù）壽命。

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