關於智能型電磁（cí）流量計的特點及與自來水（shuǐ）電磁水表如何區別（bié）的

在工業生產領域有一種流量計使用量特別大，適（shì）合用來測量（liàng）的介質種類也特別多，但要求（qiú）介（jiè）質具有導電性，有一定的介電常（cháng）數，這就（jiù）是我們常見的電磁（cí）流量計。市政供水上有一（yī）種新型水表叫電磁水表，實際上電磁水表也是一種電磁流量計，由於供水行業的（de）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量測量（liàng）的電磁流量（liàng）計，這就是電磁（cí）水表。因此，電磁水表不同於一般的電磁流（liú）量計，它們的區在哪（nǎ）裏，對（duì）於生產製造企業來說，熟悉電（diàn）磁（cí）流量計與電磁水表的相同點和不同（tóng）點（diǎn），對於兩類產品的設計（jì）與**具有得要的意義（yì）。本文不僅介紹（shào）了電磁流量計的原理（lǐ）、用途及優缺點，從（cóng）使用領域、精度、口徑、量（liàng）程範圍(計量流速範圍)及量程遷移、重複性、供電方式(功耗)、采樣速率、管（guǎn）道結構與測量直管段、儀表（biǎo）通（tōng）信和使用環境（jìng）等十個方麵分（fèn）析（xī）電磁流量計和電磁水表的區別。    

   電磁流（liú）量計是一種基於法拉第電磁感應原理（lǐ）設計製造的計量導電介質體積流量的速度式儀表。通常電磁流量計與介質接觸的內腔部位為一個圓筒形直管，一對測量電極（jí）鑲嵌在中部，呈對稱分布，電極與（yǔ）介質間的部位為一對直徑為6～10mm的圓餅狀（zhuàng）薄金屬，其伸出部分厚度僅2～4mm，幾乎不影響流態的變化。這種簡單的無可動部件的內腔結構，猶如一（yī）根普通的圓筒形（xíng）流體管道，因而不產生任何壓損，也不會被某些介質（zhì）中的懸浮物（wù）及固（gù）態雜質所阻塞。電磁流量計產生的電極信號幅度（dù）與流體的流速成正比，因而（ér）電信號經放大處理後得到的流量數據，線性度非常理想（xiǎng）。電磁流量計測量精（jīng）度高、量程（chéng）比寬、重複性和線性均十分優（yōu）良;通常可測（cè）量流（liú）速在0.4～12m/s範（fàn）圍的各種導電介質;可以（yǐ）雙向計量;測量介質可以是單（dān）一溶液，也可以是固、液混合物，也允許有氣泡（pào）(氣泡（pào）和固態物質將（jiāng）增加計量介質體積流量（liàng）的誤（wù）差)。

    電磁流量計**應用於各類導電介質的計（jì）量，如清水、汙水、液態酸（suān）、堿、鹽、液態有機化工產品、食品工業中的醬油、醋（cù）及酒類等。混有塊狀（zhuàng）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（liàng），隻是各種腐蝕性強的（de）介質需配置耐腐（fǔ）蝕的工程材料，如橡膠、聚四氟（fú）乙（yǐ）烯、尼龍（lóng）等做流（liú）量計的內襯。混有氣泡和固態（tài）物質的醬料需采用特殊的計算（suàn）方法來減少（shǎo）計量的誤差。

     一（yī）般的電磁流量計由於電路複雜、勵磁功率較大，整機功耗需15～25V·A，因而（ér）需市電(AC220V)或專用的安全電源(DC24V)供電（diàn）。隨著電子（zǐ）技（jì）術突飛猛進的發展，電磁流（liú）量電信號的處（chù）理已由（yóu）2～3mV精密（mì）到0.1mV，動態分辨（biàn）率可以低至±0.00003mV，這種新技術功耗極低（dī），完全可以電池供電。由此產（chǎn）生（shēng）了電磁水表的概念——一種（zhǒng）僅計量清水、內部采用鋰電池供電的長壽命智能型電（diàn）磁流量計，由於市場定位和使用要求不同，兩者存在較大的區別，大致的（de）區別表現在以下幾個方麵。

　　1  應用領域

　　(1)電（diàn）磁流量計使用**，適用於工業生產中各種導電介質的流量連（lián）續（xù）計量和生產（chǎn）工藝控製領（lǐng）域、科學研究的計量（liàng）測控領域。

(2)電磁水表以計量清水、原水為（wéi）主。在市政領域得到**使用，主要解決水源（yuán）和城（chéng）鄉供水的計量、統（tǒng）計、分析、結算功能。

        2  精度

　　(1)電磁流量計的精（jīng）度通常為±0.5%，***的可達到±0.2%、±0.3%。

(2)電磁水表的精度一般為Ⅱ級（jí）(Q2～Q4±2%，Q1～Q2±5%)，***的可達到（dào）I級(Q2～Q4±1%，Q1～Q2±3%)。

　 　3  口徑

(1)電磁流（liú）量計生產廠商大都可以（yǐ）提供DN20～DN500的產（chǎn）品，規模較大的**廠商可以提供DN10～DN3000的電磁（cí）流量計，DN25～DN600規格的應用（yòng）數量多。(2)市（shì）場應用多的電磁水表口徑在DN50～DN300，少數**的跨國**廠商能生產DN25～DN800口徑的（de）全（quán）係列電磁水表。

        4    量程範圍(計量流速範圍)及量程遷移

        (1)電磁（cí）流量計的介質流速測量範圍通常為0.4～12m/s，通常用Qmax和（hé）Qmin來定義計量範圍（wéi），Qmax/Qmin(量程比)一般在20～25範（fàn）圍，Qmin～Qmax應保證精度。如（rú）DN100的0.5級表，在量程比20的情況下，在（zài）10m3/h(Qmin)至200m3/h(Qmax)流量範圍內，均（jun1）應保證±0.5%的精度。作為（wéi）電磁流量計，考慮使用的經濟性，常將Qmax選在6.5～8.5m/s流速（sù）範圍內，如上（shàng）述Qmax為200m3/h的DN100電磁流量計，其Qmax流速為7.07m/s。廠商（shāng）可以自行規定（dìng）各種口徑的Qmax流速，例如某型DN100電磁流量計，其0.5級產品（pǐn）的Qmax為200m3/h，Qmax/Qmin≥25;Qmax的流速為7.07m/s，在8～200m3/h量程範圍內的（de）誤差小於（yú）±0.3%。所謂“量程遷移”，是指該台電磁流量計在某種工藝現（xiàn）場，其（qí）流量計量範圍要調整到4～80m3/h，且其電流輸（shū）出的4mA對應流量是4m3/h，20mA輸出（chū）時對應的測量值為80m3/h。即將這台電磁流量（liàng）計的計（jì）量範（fàn）圍由標稱的（de）10～200m3/h，通過（guò）菜單改（gǎi）變參數，“遷移”至（zhì）4～80m3/h。當然，經（jīng）過這（zhè）樣的量程（chéng）遷移4～10m3/h流量段的測量精度將超出（chū）±0.5%的精（jīng）度要求。通（tōng）常，電磁流量計的計量上限流量點，可“遷移”的流速（sù）範（fàn）圍（wéi）為1～10m/s。選用（yòng）電（diàn）磁流（liú）量計（jì）的口徑，要兼顧（gù）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可達15m/s，通常電磁水表的流量點Q3選在（zài）12.5～13.5m/s流速（sù）上。電磁水表的（de）量程範圍參照冷（lěng）水水表標準，是一種強製執行的標準（zhǔn）。眾所周知，冷（lěng）水水表的流量範（fàn）圍可由Q1(小流量（liàng）)、Q2(分界流量)、Q3(常用流量)、Q4(大流量)來表述，一般情況（kuàng）下，其流量計（jì）量特性可由量程（chéng）比Q3/Q1(Ｒ值)，Q4/Q3=1.25，Q2/Q1=1.6來反映。目前跨國****廠商的電磁水表，其（qí）Q3/Q1可達400。如（rú）西門子Ⅱ級DN100電磁水（shuǐ）表，Q3=250m3/h(流速為13.48m/s)，Q4=312.5m3/h(流（liú）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，它的計量範圍在始動流量QS至大流量（liàng）Q4之間，選用電（diàn）磁水表（biǎo）的口徑，主要應考慮滿（mǎn）足經濟流速。

　　5重複性（xìng）

　　(1)對（duì）於電磁流量計（jì），重複性是（shì）重要的技術指標（biāo）之一，其重複性指標通常為精度的（de）1/3，例如0.5級精（jīng）度的電（diàn）磁流量計，其重複性應優於±0.16%;0.2級表的重複性（xìng）應優於±0.06%。

(2)電（diàn）磁水表（biǎo）並不把重複性作為一項（xiàng）考核（hé）的質量指標，它僅是一項（xiàng）設（shè）計和實驗指（zhǐ）標（biāo）。電磁水表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，對於流量計來講，兩者均能保證長期連續的穩定運行是十分重要的。

　　6供（gòng）電方（fāng）式(功耗)

　　(1)通常電磁流（liú）量計的處理速率快、處（chù）理精度高，控製要求快速、穩定、準確。因電磁流（liú）量計和（hé）外（wài）界信息交流方式複雜(輸出4～20mA電流信號（hào）、0～10KC頻（pín）率信號、ＲS-485通信、開關量控（kòng）製（zhì）等)，隔離程度高，因而電子線（xiàn）路多用大（dà）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（kàng）幹擾、光電隔離、電磁隔離等防止電源的強電磁衝擊等技術措施十分必要。

(2)電磁水（shuǐ）表的采樣速（sù）率比較慢，電子線路由**的低功耗、超低（dī）功耗的集成電路為主，計（jì）算方法為特殊的高效省電方式（shì），因而功耗極低，可以由內部電（diàn）池來連續（xù）長期（qī）供電。這要求電磁水表的電池（chí）工作壽命至少為5～6年，現在也有8～10年的產品。對於電磁水表而言，降低功耗、提高電池工作壽命是一項難度很大的挑戰。

　　7采（cǎi）樣速率

　　(1)電磁流量計的計量實時性要滿足工業（yè）控製的工藝要求，其（qí）特點為**及高速，因（yīn）而采樣處理速率普遍要求高於100ms/次。

(2)電磁水表的采樣速率在1～30s/次範圍，就可以得到計量的流量數據，況（kuàng）且采樣速率低，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證連續計量（liàng）6年。

　　8管道結（jié）構與測量（liàng）直（zhí）管（guǎn）段（duàn）

　　(1)電磁流量計可以由市電（diàn）供電，因而電子元器件和電子線路的選擇（zé）受功耗的影響小，選擇（zé）範（fàn）圍廣（guǎng）;數百毫安的（de）勵（lì）磁電流使傳感器的信號輸出幅度也較大，因而不必對流體（tǐ）額外加速以增強信（xìn）號幅值。電（diàn）磁流量計（jì）的測量腔為直管，工藝簡（jiǎn）單，加工成本低，是電（diàn）磁流量計測量腔體的普遍設計方式。直（zhí）管結（jié）構幾乎不會引起被測流場的紊（wěn）亂，測量的流速基本為經濟流速(高流速低於（yú）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（suǒ）以電磁流量計的直管段為前（qián）5D和後3D就可以滿足計量（liàng）的精度要求。

　　(2)電磁水表使用內裝（zhuāng）的鋰電池供電，降低功耗、延長（zhǎng）工作壽命是其設計任務的關鍵，因而隻能采用（yòng）較低的勵磁電流(通常它的勵磁電流僅為電磁流量計的1/10，甚至更低)，這樣傳感器的有效輸出信號幅值就很（hěn）微弱。電磁（cí）水表（biǎo）**人員通常用兩（liǎng）種方法來增強信號:一（yī）是提高信號（hào）的（de）放大倍數;二是將測量段縮徑，人為提高介質流速，這（zhè）將大幅提（tí）升流量信號。因此，電磁水表的測量腔體幾乎都（dōu）采用縮徑工（gōng）藝，一般縮徑為原標稱口徑的70%～80%，縮徑率以不顯著（zhe）影響儀表的壓損並且不顯著改變流場的穩定（dìng）為（wéi）原則。

電磁流量計

　　電磁水表的縮徑工藝加大了製造難（nán）度，增大（dà）了壓（yā）力損失（shī），太大的縮徑也會擾亂流場的穩定，因此製造商要（yào）綜合考（kǎo）慮縮徑和流場穩定對計量的影響（xiǎng）。

電磁水表的采樣速率比較慢，信（xìn）號又（yòu）很微弱（ruò），這樣計算處理（lǐ）需要的穩定時間比較長，這也需要（yào）遠比電（diàn）磁流量計更穩定的流速，考慮到縮徑的因素，一般電磁水表的前後直管段選擇要比電磁流（liú）量計嚴（yán）格。為保證計量（liàng）精度，電磁水表通常需要前10D和後5D的直管段。

　　9儀（yí）表通信

　　(1)電磁流量計使用**，計量方式和流量控製方式種類繁雜，因而通信方式比較豐富，一般生產廠商都有下述配置:①定量脈衝輸出，如輸出（chū）一個脈衝代表1m3/h流量(可選0.1m3/h，甚至0.01m3/h)。②頻率輸出，表示輸（shū）出0～10kHz頻率範（fàn）圍代表0～Qmax流量。③輸出4～20mA電流，通常表示瞬時量為Qmin～Qmax。近幾年設（shè）計的4～20mA電（diàn）流模擬信號，可以同時進行數字通信（xìn），即可以進行HAＲT(協議)通信。④ＲS-485通信（xìn），通常執行ModbusＲTU通信標準。⑤開關量輸（shū）出，一般有1～2路輸出控製，以執行（háng）超流量上（shàng）限關閘，超流量下限開閘等工藝控製。

這些通信幾乎都通過（guò）電（diàn）纜連接儀（yí）表和（hé）計算機及控（kòng）製設備，以保證（zhèng）計量和工藝控製的、實時、可（kě）靠。

(2)電磁水表主要使用在原水和居民自來水的（de）計量、統（tǒng）計、分析和結算上，幾乎（hū）沒有工藝控製要求，內部電池供應又限製它不能過多的耗電，因此通信方（fāng）式比較簡潔，一般生產廠商都選（xuǎn）下述配置中的（de）若幹方式進行通信:①和傳統冷水水表一樣，可以人工抄表，因而都有液（yè）晶屏進行流量數據顯（xiǎn）示。②開關量輸出。③與無線通信（xìn）裝置的接口，可通過無線通信設（shè）備進行聯網通信。④ＲS-485通信和電磁流量計一樣，通常執（zhí）行ModbusＲTU通信協（xié）議，並且需要外部供電(DC24V)，這（zhè）往往需（xū）要4根電纜。東海集團生產的電磁水表可以采用微功耗技術來（lái）進行ＲS-485通信，這種（zhǒng）方式可以使用內部鋰（lǐ）電池進行供電（diàn），省（shěng）掉外供（gòng）電的2根電纜，通信隻需2根電纜連接。⑤紅外通信，這是一種功耗較（jiào）低的無線雙向通信方式，容易滿足安裝在井下和水中的電磁水（shuǐ）表的苛刻的防護要求。

     10  使用環境

　　10.1溫度要求

　　(1)電磁流（liú）量計使用場合**，通常在－20～55℃的（de）溫度環（huán）境中可連續、穩定、可靠地工作。某些特（tè）定領域，甚至能在70℃高（gāo）溫（wēn）條件下正常運行。

(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（shí），需考慮夏日高溫直（zhí）射（shè）的炙烤影響。

　　10.2維護（hù）要求

　　(1)電磁流量計通常由**人員（yuán）維護和保養，且往往有周期性(1年左右（yòu）)的測試和維護。

(2)電磁水表檢測（cè）周期（qī）較長(2年左（zuǒ）右)，平時幾乎處於無監管狀態，大口（kǒu）徑表（biǎo）數據值對（duì）計量（liàng）結算影響巨大，因而對其設計、測試和生產製造（zào）的質量要求更高

　　10.3防護要求

(1)電磁流量計（jì）使用**，運行環境複雜，因而（ér）生產廠商針對不同的使用環境設計了不同的保護方法供用戶選擇，如采用IP66標準的通用型電磁（cí）流量（liàng）計，僅能防護雨水的淋落;高溫高濕環境（jìng）使用要采用特殊的密封耐高溫設計;潛水型電磁流量計要按IP68標準設計防護外殼，某些危險場合(如紡織廠、麵粉加工廠、化工廠、煤礦、易（yì）燃易爆（bào）場所)使用的電磁（cí）流量計，必須按（àn）照隔爆標準來設計外殼防護。所以電磁流量計（jì）生產廠商通常（cháng）會按照用戶的（de）使用環（huán）境條件，提供相適應的防護方式產品。

　　(2)電磁水（shuǐ）表測量介（jiè）質比較單一，主要是潔（jié）淨的原水(如輸送的江、河、湖泊之水，井水及地下水)和（hé）市政供應的清潔自來水，所用場合幾乎無危險性或爆炸性粉塵，使用環境溫度（dù）差不是太大，看似其防護要求（qiú）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（chǎng）所，管道滲漏及雨雪天（tiān）氣又可將電磁水表泡在水中，要防止電磁水表（biǎo）機殼密（mì）封（fēng）處（chù）和通信電纜進線處（chù）的水滲漏十分重要，所以電磁水表均按潛水型設計（jì）外殼保護（hù），為提高防護質量，至（zhì）少需要達到1m水深7天的試驗要求，其防護應執行（háng）IP68標準2m水深10天以上的要求。電磁水表外殼防護目前按（àn）2m水深30天的IP68標準製造，並且正在考慮將防（fáng）護（hù）試驗要求提高到10m水深30天，以達（dá）到6年以上防護壽命。