关于工业污水流量计的特点与应用领域

工业污水流量计广泛应用于各类导电介质的计量，如清水、污水、液态酸、碱、盐、液态有机化工产品、食品工业中的酱油、醋及酒类等。混有块状果肉的苹果酱、混有沙石的混凝土，这些浆状混合物也可以计量，只是各种腐蚀性强的介质需配置耐腐蚀的工程材料，如橡胶、聚四氟乙烯、尼龙等做流量计的内衬。混有气泡和固态物质的酱料需采用特殊的计算方法来减少计量的误差。
一般的工业污水流量计由于电路复杂、励磁功率较大，整机功耗需15～25V·A，因而需市电(AC220V)或专用的安全电源(DC24V)供电。随着电子技术突飞猛进的发展，电磁流量电信号的处理已由2～3mV精密到0.1mV，动态分辨率可以低至±0.00003mV，这种新技术功耗*低，完全可以电池供电。由此产生了电磁水表的概念——一种仅计量清水、内部采用锂电池供电的长寿命智能型工业污水流量计，由于市场定位和使用要求不同，两者存在较大的区别，大致的区别表现在以下几个方面。
1  应用领域
(1)工业污水流量计使用广泛，适用于工业生产中各种导电介质的流量连续计量和生产工艺控制领域、科学研究的计量测控领域。
(2)电磁水表以计量清水、原水为主。在市政领域得到广泛使用，主要解决水源和城乡供水的计量、统计、分析、结算功能。
2  精度
(1)工业污水流量计的精度通常为±0.5%，高精度的可达到±0.2%、±0.3%。
(2)电磁水表的精度一般为Ⅱ级(Q2～Q4±2%，Q1～Q2±5%)，高精度的可达到I级(Q2～Q4±1%，Q1～Q2±3%)。
3  口径
(1)工业污水流量计生产厂商大都可以提供DN20～DN500的产品，规模较大的专业厂商可以提供DN10～DN3000的工业污水流量计，DN25～DN600规格的应用数量*多。(2)市场应用*多的电磁水表口径在DN50～DN300，少数先进的跨国专业厂商能生产DN25～DN800口径的全系列电磁水表。
4 量程范围(计量流速范围)及量程迁移
(1)工业污水流量计的介质流速测量范围通常为0.4～12m/s，通常用Qmax和Qmin来定义计量范围，Qmax/Qmin(量程比)一般在20～25范围，Qmin～Qmax应保证精度。如DN100的0.5级表，在量程比20的情况下，在10m3/h(Qmin)至200m3/h(Qmax)流量范围内，均应保证±0.5%的精度。作为工业污水流量计，考虑使用的经济性，常将Qmax选在6.5～8.5m/s流速范围内，如上述Qmax为200m3/h的DN100工业污水流量计，其Qmax流速为7.07m/s。厂商可以自行规定各种口径的Qmax流速，例如某型DN100工业污水流量计，其0.5级产品的Qmax为200m3/h，Qmax/Qmin≥25;Qmax的流速为7.07m/s，在8～200m3/h量程范围内的误差小于±0.3%。所谓“量程迁移”，是指该台工业污水流量计在某种工艺现场，其流量计量范围要调整到4～80m3/h，且其电流输出的4mA对应流量是4m3/h，20mA输出时对应的测量值为80m3/h。即将这台工业污水流量计的计量范围由标称的10～200m3/h，通过菜单改变参数，“迁移”至4～80m3/h。当然，经过这样的量程迁移4～10m3/h流量段的测量精度将超出±0.5%的精度要求。通常，工业污水流量计的计量上限流量点，可“迁移”的流速范围为1～10m/s。选用工业污水流量计的口径，要兼顾经济流速2.5～4.5m3/h和工艺要求。
(2)电磁水表的*高测量流速可达15m/s，通常电磁水表的流量点Q3选在12.5～13.5m/s流速上。电磁水表的量程范围参照冷水水表标准，是一种强制执行的标准。众所周知，冷水水表的流量范围可由Q1(*小流量)、Q2(分界流量)、Q3(常用流量)、Q4(*大流量)来表述，一般情况下，其流量计量特性可由量程比Q3/Q1(Ｒ值)，Q4/Q3=1.25，Q2/Q1=1.6来反映。目前跨国先进专业厂商的电磁水表，其Q3/Q1可达400。如西门子Ⅱ级DN100电磁水表，Q3=250m3/h(流速为13.48m/s)，Q4=312.5m3/h(流速为16.85m/s)，Q3/Q1=400，Ｒ2/Q1=1.6，Q2=1.0m3/h，Q1=0.63m3/h。电磁水表没有“量程迁移”的概念，它的计量范围在始动流量QS至*大流量Q4之间，选用电磁水表的口径，主要应考虑满足经济流速。
5重复性
(1)对于工业污水流量计，重复性是重要的技术指标之一，其重复性指标通常为精度的1/3，例如0.5级精度的工业污水流量计，其重复性应优于±0.16%;0.2级表的重复性应优于±0.06%。
(2)电磁水表并不把重复性作为一项考核的质量指标，它仅是一项设计和实验指标。电磁水表*重要的技术指标为精度，低的始动流量，Q1流量点和量程比(Q3/Q1)。当然，对于流量计来讲，两者均能保证长期连续的稳定运行是十分重要的。
6供电方式(功耗)
(1)通常工业污水流量计的处理速率快、处理精度高，控制要求快速、稳定、准确。因工业污水流量计和外界信息交流方式复杂(输出4～20mA电流信号、0～10KC频率信号、ＲS-485通信、开关量控制等)，隔离程度高，因而电子线路多用大量的高速电子元件，功耗可达15～25V·A，这必须由市电(AC220V)和专用外电源(DC24V)供电。因而抗干扰、光电隔离、电磁隔离等防止电源的强电磁冲击等技术措施十分必要。
(2)电磁水表的采样速率比较慢，电子线路由先进的低功耗、超低功耗的集成电路为主，计算方法为特殊的高效省电方式，因而功耗*低，可以由内部电池来连续长期供电。这要求电磁水表的电池工作寿命至少为5～6年，现在也有8～10年的产品。对于电磁水表而言，降低功耗、提高电池工作寿命是一项难度很大的挑战。
7采样速率
(1)工业污水流量计的计量实时性要满足工业控制的工艺要求，其特点为精准及高速，因而采样处理速率普遍要求高于100ms/次。
(2)电磁水表的采样速率在1～30s/次范围，就可以得到计量的流量数据，况且采样速率低，功耗也越低;通常采样速率在15s/次时，内部配备的电池可保证连续计量6年。
8管道结构与测量直管段
(1)工业污水流量计可以由市电供电，因而电子元器件和电子线路的选择受功耗的影响小，选择范围广;数百毫安的励磁电流使传感器的信号输出幅度也较大，因而不必对流体额外加速以增强信号幅值。工业污水流量计的测量腔为直管，工艺简单，加工成本低，是工业污水流量计测量腔体的普遍设计方式。直管结构几乎不会引起被测流场的紊乱，测量的流速基本为经济流速(*高流速低于8m/s左右)，高速采样率又可及时修正各种流场变化带来的误差，所以工业污水流量计的直管段为前5D和后3D就可以满足计量的精度要求。
(2)电磁水表使用内装的锂电池供电，降低功耗、延长工作寿命是其设计任务的关键，因而只能采用较低的励磁电流(通常它的励磁电流仅为工业污水流量计的1/10，甚至更低)，这样传感器的有效输出信号幅值就很微弱。电磁水表研发人员通常用两种方法来增强信号:一是提高信号的放大倍数;二是将测量段缩径，人为提高介质流速，这将大幅提升流量信号。因此，电磁水表的测量腔体几乎都采用缩径工艺，一般缩径为原标称口径的70%～80%，缩径率以不显著影响仪表的压损并且不显著改变流场的稳定为原则。
电磁水表的缩径工艺加大了制造难度，增大了压力损失，太大的缩径也会扰乱流场的稳定，因此制造商要综合考虑缩径和流场稳定对计量的影响。
电磁水表的采样速率比较慢，信号又很微弱，这样计算处理需要的稳定时间比较长，这也需要远比工业污水流量计更稳定的流速，考虑到缩径的因素，一般电磁水表的前后直管段选择要比工业污水流量计严格。为保证计量精度，电磁水表通常需要前10D和后5D的直管段。

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