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如何選擇電磁式水表?
2019年07月18日 11:26:48 來源:上海Betcmp官網

序言

水表作為常見的測量水流量的儀表,被很多人所熟知,我們所知的水表常被分為兩大類,即機械水表和智能水表。
  所謂的機械水表,顧名思意,就是指其主要結構原理為機械結構,其測量是通過水的作用力來推動水表轉動,從而達到測量流量的目的,常見的機械水表有速度式水表和容積式水表,速度式水表主要代表是旋翼式水表,而容積式水表常用的為旋轉活塞式水表。我們常見家用入戶的水表箱中的水表,基本上都是旋翼式水表。傳統的機械水表由於其結構簡單,價格便宜,且無需外供電,在目前市場中廣泛被應用,但由於科技的發展和自動化係統的升級改造,傳統的機械水表的缺點也逐步被暴露出來。由此市場便湧現出一大批的智能水表及,其中最有代表性的就是電磁式水表和超聲波水表。
今天我們在此詳細說明一下電磁式水表,以及它與其它產品一些區別及優勢。

一、電磁水表的原理

  電磁式水表的測量原理是基於法拉第電磁感應定律。其傳感器部分由線圈、電極和絕緣內襯組成,在測量時傳感器中的勵磁線圈通電產生磁場,當導電流體通過磁場時,由於切割磁力線的作用力,產生微小的感應電動勢,由電極將這些微小的感應電動勢采集,並輸送至儀表的轉換器部分,對信號進行放大、修正等操作,再通過公式將其換算成相應的流量數據,最終顯示到儀表或輸出到上位機係統。

 

二、為什麽要選擇電磁式水表

  在說電磁水表的優勢前,我們先談談普通機械水表的缺點:
  首先,我們從序言中的測量原理了解到,機械水表是一種機械動能來進行計量流量的儀表,由於其結構特點,對於微小流量的測量非常困難,
  其次,由於水表的旋翼部分長時間工作磨損,產生的旋翼磨損嚴重,隨之帶來的滲漏及計量準確度等問題也非常的嚴重,且由於長期浸水,內部非常容易結垢,從而導致儀表停轉,大大的提高了供水單位的維護成本。
最後,還有一個致命的缺陷,那就是與自動化係統的連接問題。隨著科技的發展,自動化係統被廣泛的應用,如今自來水公司基本都已經建成了自已的自動化係統,而由於機械水表的限製,很難將其納入到該係統中,從而為自來水公司在數據采集、數據分析上造成了很大的困擾,同時繁瑣的抄表工作,也為企業帶來了高昂的人力成本。目前,部分地區及廠家在原有機械水表的基本上,為配合自動化係統,在儀表上方加置了智通通訊模塊,可以實現儀表數據的拍照上傳等功能(也就是我們俗稱的半智能水表),但由於其並沒有根本解決上述的機械水表的問題,僅僅隻能算是折衷的方案,而最終的測量方案則是全智能的電子水表。
說了這麽多傳統機械水表的缺點後,我們再來了解了一下今天的主角——電磁式水表。
  同樣我們先從原理上來說,根據前麵的結構圖,我們可以了解到,電磁流量計的測量管內沒有任何阻流件及機械結構,因此無壓力損失,且避免了長期工作的磨損、滲漏等問題。
  下麵再說說其性能,由於其電子測量的原理,高精密度的電子元件,可以輕鬆測量微小的電動勢變化,所對對於微小流量的測量,相較傳統的機械水表要優秀的多。而電磁水表作為智能水表的代表產品,在自動化係統方麵,更是機械水表所無法比擬的。
  電磁式水表具有顯示、輸出、遠傳等眾多功能 ,強大的輸出功能,可以將數據及時的傳輸給遠端的自動化控製係統中,再由係統對數據進行分析、核算等,所有操作由係統自動完成,避免了以往繁瑣的人工抄表、數據清算等工作,目前主流電磁式水表擁有4-20mA、RS485(Modbus)、HART、Profibus-DP等輸出協議,支持有線、藍牙、GPRS/NB-IoT等輸出方式,應用非常方便。
我們再了解一下使用壽命和操作維護,對於電子類的儀表,有些人質疑其壽命及可靠性,但根據實驗及綜合使用後的結論,大大的出乎了眾人意外,由於其電子元器件的老化相較機械老化的時間要長的多,在同等條件下,電子水表的壽命遠大於傳統的機械水表。操作方麵,為了儀表的穩定性,電磁式水表多采用IP68防護,故一般除遠程下發參數外,現場操作時,無需開蓋,可通過磁控筆、藍牙等多種方式對儀表進行調整。而維護方麵,電磁式水表由於其無阻流件,所以不會出現機械故障,而維護的主要工作往往僅是供電部分及外圍通訊設施。
  最後我們說一下數據保障,對於數據來言,其價值或遠大於儀表本身,好的電磁水表擁有多重數據保護,目前較好的電磁式水表,擁著本地、遠程服務器備份等功能,像上海Betcmp的TSDS型電磁式水表,其內部除CPU寄存器中存儲了計量數據外,儀表內部還存有一塊SD卡,保留數據備份,同時在遠程服務器及雲端同樣保存有備份,如些多重備份可以充分的保障數據安全,同時其內置SD卡還有一個特別貼心的功能,那就是當該儀表出現故障後,更換同型號儀表後,隻需要將原SD卡插入到新的儀表中,其數據及配置可以直接鏡像到新儀表中,免除了繁瑣的數據設置工作。
綜上所述,擁如此多的產品優勢,我們當然首選電磁式水表。

三、電磁水表的主要技術參數

  前麵說了這麽多,那如何選擇電磁式水表呢?電磁水表又有哪些關鍵的技術數據呢?在此我給大家介紹下:

1、準確度等級

  電磁式水表是一種計量儀表,隻要是儀表我們首先考慮到的就是精度。
  水表的精度,我們一般用準確度等級表示,其規定了水表的示值誤差限額,“2級”表示水表的最大示值誤差不能超過±2%,而1級水表,則要求更為嚴格,最大示值誤差不能超過±1%,根據國際標準規定,民用水表準確度等級為2級,銘牌在不標示準確度等級的情況下默認為2級表,如果為1級表,需要在銘牌上特別注明。
我們在選擇水表的時候,精度是1級表>2級表,常見的為2級表,高精度的為1級表。
 

2、流量值

  另一個需要主要關注的是幾個流量值(Q值):Q3(常用流量)、Q4(過載流量)、Q2(分界流量)、Q1(最小流量)。
一般在儀表的銘牌上會標明Q3、Q3/Q1、Q2/Q1三個值。
  Q3為常用流量,一般為1.0、1.6、2.5、4.0、6.3、10、16、25、40、63、100、160、250、400、630、1000、1600、2500、4000、6300……
  Q3/Q1的比值越大水表的精度就越高。Q3/Q1的比值(我們一般可用R表示,如R160)一般分為40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400等;
  Q2/Q1的比值越小越好。Q2/Q1的比值一般分為1.6。
  在選擇水表的時候,選擇Q3/Q1較大的儀表,目前主流的電磁式水表的Q3/Q1(R值)一般為160、200,部分廠家做到了250或400。
  而Q2/Q1的數值,目前標準規定2級表的數值為1.6。如果數據過大則表示精度相對較差。
 

3、測量介質

  一般電磁式水表常用於測量自來水,但實際來言這並不是唯一用途,在很多行業中電磁式水表均可以被使用,在測量其它液體的時候,我們需要了解測量介質的特性,從而正確的選擇不同的種類的電磁式水表,我們需要了解介質的溫度、導電率、腐蝕性等。
電磁式水表由於采用了電磁感應原理,所以首先對於介質的導電率有所要求,要求導電率至少需大於20μs/cm。
其次考慮介質對襯裏材質和測量電極的腐蝕,需要根據介質類型選擇合適的電極和襯裏。下附常用電磁水表襯裏材質的性能,以供參考:

襯裏材料 主要功能 最高介質溫度 適用範圍
一體型 分離型
聚四氟乙烯(F4) 1.是化學性能最稱定的一種塑料,能耐沸騰的鹽酸、硫酸、硝酸和王水,也能耐濃堿和各種有機溶劑。不耐三氟化氯,高溫三氟化氯、高速液氟、液氧、臭氧的腐蝕。
2.耐磨性能不如聚氨脂橡膠。
3.抗負壓能力不如聚氯丁橡膠
70℃ 100℃
150℃(需特殊注明)
1.濃酸、堿等強腐蝕性介質。
2.衛生類介質
聚氯丁橡膠 1. 有較好的彈性和F4類似,抗負壓能力優於F4,價格較高。 80℃ 水、汙水、弱磨損性的泥漿礦漿。
硬橡膠 1.硬度較高,耐磨性能優於氯丁橡膠,材質爆曬後易開裂。 65℃ 水、汙水、泥漿礦漿。
 
常見襯裏材料性能表

4、通訊協議及通訊方式

  作為智能水表,通訊協議和通訊方式是必需要考慮到的,因為它直接影響儀表與上位機係統的數據通訊。
目前儀表的通訊接口基本為RS232和RS485,而軟件層麵協議最常用的是MODBUS,此外還有如HART、DP等。
  而通訊方式根據儀表安裝點的布線施工難易程度,可選擇有線傳輸或無線傳輸。在一些偏遠或布線不便的地方,可以選擇帶有GPRS或NB-LoT模塊的電磁式水表,如果供電也不方便的,還可以選擇帶電池供電的產品,總之電磁式水表是這個成熟產品,目前常見的工況環境下,大部分都具有相應的配置解決方案。
在選擇電磁式水表的通訊方式這塊,我們首先要了解單位的自動化係統的通訊協議標準 ,再根據現場工況條件,選擇合適的通訊協議及方式。
  如果是企業中單機或小型化應用(即無自動化係統的情況下),也可以直接購買儀表附加的數據服務功能,該功能可以直接采用無線GPRS或NB-LoT傳輸方式,將數據傳輸至企業自建服務器,或由廠家接供的服務器平台,可以獲取實時的儀表數據及流量分析等功能。如上海Betcmp的智慧水務係統,其將軟件和硬件結合在一起,提供了一體化的解決方案,可集中管理儀表、並對儀表數據進行分析等。

5、介質流速與流量範圍

  電磁式水表是一種速度式儀表,因為對於介質流速也有一定的要求,一般情況下要求是始動流速為5mm/s,同時根據項目設計流量範圍選擇合適口徑的水表,以免超量程而無法正確計量。
 

6、防護等級

  在儀表防護方麵,由於很多水表是戶外或窨井安裝,經常會遭遇浸泡,這對於儀表的防護要求相對較高,所以在選擇水表的時候要充分考慮到此項因素,盡量選擇IP68防護等級的水表。
 

7、環境溫度

  溫度方麵,一般電磁水表的溫度範圍為-25℃~55℃左右,基本可以滿足大部分用戶需求,而針對特殊的低溫客戶,則需要考慮伴熱了,因為大多電子元器件無法耐過低的溫度,特別是液晶屏、電池等。而過高的溫度同樣也會對儀表造成過大的損傷。
在選擇的時候,如果是特殊的高低溫環境,需要與廠家充分溝通,以免造成不必要的問題,引起工期延誤。
 

8、供電

  供電方麵,目前最常用的為內部電池供電,部分場合下選用外部AC 220V、DC 24V,或內外組合供電。供電方式相對自由,用戶根據自身工況條件,選擇合適的供電方式。
  但要注意,如果你選擇的是電池供電的產品,對於電池的效率及壽命需要有所了解。常見的普通電池在過低溫度時,其供電效果並不現想,如果在北方使用, 為應對過低的溫度,需采用特殊的電池來供電,這點在選擇電池供電的電磁水表的時候需要留意。目前對於水表電池的要求為5-6年,但實際根據工況,可能實際壽命會低於標稱數值,由於線圈勵磁和信號傳輸均需要用電,如若計量的采樣頻率和發射頻率設置過高,則功耗增加,直接影響最終電池壽命,同樣高低溫環境對於電池的影響也相對較大,標稱壽命僅在有限條件下才能達到。

9、數據保障

  儀表僅是一個測量工具,其最終測量數據才是至關重要的財富,如何保證數據的安全及可靠性,這點需要重點關注,目前大多電磁水表多為數據直傳,即儀表將測量的數據直接傳輸給上位機或自動化係統,本機僅在CPU的寄存器中保留測量數據,這種做法是對數據及不負責的表現,雖然成本上有所節省,但卻給數據帶來了及大的風險,當儀表出問題時,CPU寄存器中的數據是無法通過正常手段來追回的。雖然有人說儀表在與上位機通訊時將測量數據傳輸給了服務器,但由於傳輸的不可靠性,偶爾會發生數據未能及時傳輸的可能,而這時的儀表損壞對於數據將是致命的。在這點上,個人認為Betcmp的TSDS水表做的比較不錯,其采用了SD卡數據冗餘設計,僅僅多了一點成本,但為用戶保留下來的確是無價的數據。

10、維護與操作

  對於儀表的好壞,不僅需要考慮到產品的性能,同樣也要考慮到儀表的使用成本,傳統機械水表雖然采購成本低,但由於其故障率較高,帶來的維護成本也相對較高,那電磁水表的維護成本如何呢?
電磁水表由於其內部無阻流件,無壓損,在日常使用中,故障率相對較低,故維護及維修相對較少,維護成本相對較低。
  雖然電磁式水表的維護成本較低,但在選購電磁式水表的時候,我們仍要注意一些細節,那就是儀表操作及維護的便捷性,對於大多儀表一旦安裝好,再維護或調試,則很麻煩,很多水表為井下安裝,窨井內環境複雜,當需要設置或調試時,如果選擇的儀表需現場開蓋才能操作的,當儀表故障或參數更新時,現場的工作量將是重大的。這裏最好選擇可以遠程下發參數,或帶近端無線通訊調試功能(如藍牙、Zigbee)的水表。這裏推薦TSDS電磁式水表,其同時具有磁觸控和藍牙功能,無需開蓋即可對儀表進行操作,同時自帶手機APP,可以直接通過APP快速設置水表的參數及功能。而且其還有一個很貼心的功能,在儀表更換和維修時尤為好用,那就是該水表內部存了一張SD卡,換表的時候,直接將原表的SD卡插到新換的表中,所以原表的數據及設置就會部鏡像到了新表中,免去重複繁瑣的設置工作,原有的數據也能全部保留。

四、電磁水表與其它智能水表的對比優勢

  目前,在水務行業中超聲波和電磁的水表相對應用較為廣泛,兩者在測量管內均無阻流件, 應用上各有千秋,在此我們重點說一下兩者的優缺點。
超聲波水表,采用的是超聲原理,采用了一對或多對超聲波發生和接收裝置來測量水流信息,優勢在於其無需與介質接觸,小口徑和大品徑產品的價格浮動小,其整體功耗較低,但其也有著非常嚴重的缺陷,那就是受介質影響較大,在雜質較多的雜質測量上,準確度較低,同時當管道內部結垢後,超聲波水表測顯示無流量,還有在高溫介質的測量上,受限於耦合材質等的耐溫條件,測量數據無法保證。
而電磁式水表,其測量精度優於超聲波水表,但其也有缺點,那就是功耗相對較高,同時在大口徑的應用時,與單聲道超聲波水表相比,價格相對較高,當然在大口徑情況下,單聲道超聲無法保證其精度,如需保證精度,則需要多聲道產品,而多聲多的產品的價格相比電磁式水表的價格更高。
 

五、如何才能選購到優質的電磁式水表

  在了解了電磁式水表的優缺點後,我們如何才能選擇到品質優良的產品呢?
  電磁式水表,由於其測量精度高、量程範圍寬,對於技術方麵的要求相對較高,目前一線產品基本為進口產品,而國產廠家中,目前僅有少數廠家擁有自主技術和生產能力,很多小廠家均為魚目混珠,其測量精度無法保證,穩定性能也較差。
在選購電磁式水表時,我們首先需要了解生產廠家的資質及研發能力,流量儀表行業的生產廠家規模基本都不會太大,所以通過企業規模也可以變相了解企業綜合能力。
這裏可以推薦大家幾個簡單的方法來鑒別廠家規模,這些方法中的內容都可以通過相關網站查詢到。

1、企業規模

  可以去“全國企業信用信息公示係統”(www.gsxt.gov.cn)查詢企業注冊資金、注冊時間及經營範圍,還有一些生產許可,也可以在這裏查到。經營範圍沒有自動化儀器儀表的,或者剛注冊的新廠,建議不要選擇,不可控因素太多。
(1)注冊資金,目前生產流量儀表的廠家,1000萬以下,基本沒有太多研發,多是外購核心部件,回來組裝,或代理產品銷售,1000-3000萬之前一般擁有一定的生產及研發能力,3000萬以上,這樣的企業相對較少,基本都擁有良好的產品研發、生產及銷售規模。
(2)經營範圍,正規的儀表生產廠家,營業執照的經營範圍中必定有自動化、機電、儀表等關鍵詞匯,所以需留意。沒有這些內容的多為代理商或貼牌廠家。
(3)許可證書,電磁式水表屬於儀器儀表行業,屬於計量器具的一種,所以由質監局和計量院所監管,所以生產的產品需要取得許可後,方可生產銷售,所以如果沒有相應的許可證書,那麽該企業產品也是不可靠的。電磁式水表目前的許可證書為“計量器具型式批準證書(CPA)”,以前還有一個“製造計量器具許可證”不過去年的時候已經取消了。CPA證書上標明了產品的名稱、型號、量程比等關鍵信息,可以通過這些信息了解到產品的主要性能。
公眾可以通過企業所在城市或地區的質量技術監督局,查詢企業的取證情況。
  參考下圖為“上海質量技術監督局”的查詢頁麵:

 
(3)企業納稅情況,雖然我們無法了解該企業具體的納稅額,但稅務部門每年都會公布企業的納稅評級,通過這個評級,也可以間接證明企業的綜合實力。我們可以去企業所在地的稅務局網站查詢納稅等級,A級證明企業納稅情況較好,企業可信度高。
 

2、企業的信用

  目前國內的企業信用製度越來越完善,企業的很多不良信息都可以在網上查詢到,我們可能通過這些信息,來評估企業的實際能力及商業信譽。
(1)信用中國網站(https://www.creditchina.gov.cn/),國家權威的信息發布平台,可以查詢該企業的信用報告,以及查詢企業是否有失信案件。
(2)中國執行裁判文書網(http://wenshu.court.gov.cn/),可以查詢涉及該企業的所有法律糾紛,通過這些案件,可以間接了解該企業的經營情況。
 

3、企業的研發能力

(1)產品專利,可以到以國家知識產權局網站(http://cpquery.sipo.gov.cn/)查詢,實用新型及發明專利相對有價值,數量越多,研發能力越強,至於外觀專利則沒有太多價值
(2)軟件著作權,這個可以通過國家版權局網站公眾號查詢。
 
  綜上所述,電磁式水表在水務行業中擁有良好的產品性能和強有力的竟爭力,在選擇電磁式水表時,需充分了解產品性能及工程設計要求,選擇正確的電磁式水表,選擇質量可靠的企業品牌,避免誤選造成工程延誤及損失,讓電磁水表為您帶來良好的經濟收益。
 

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