大口径水表选型方案(吕渊)

第一部分 大口径管网计量器具升级的重大意义 一直以来，产销差率一直被作为自来水公司考核营销管理水平的重要指标而受到高度关注，但如何降低产销差率这一难题也时时刻刻困扰着很多水司。凭心而论，引起产销差率的原因相当复杂，这里我们无法一一分析，仅就大口径水表计量对产销差率的影响发表一点自己的见解。 从目前各大、中型水司的实际管网运行状况来说，多数水量来自于DN50以上的大口径管路中。以一般水司而言，如大表数量约800台，所计量水量就超过总计水量的70%，可见有效管理好这些大表的计量水平对降低水司产销差率可起到事半功倍的效果。 目前大口径水表管理存在的问题 根据中华人民共和国国家计量检定规程《水表及其试验装置》JJG162-85第45.3条：“使用中的水表，其示值误差为：公称流量不应超过±2%，分界流量不应超过±3%，始动流量按新制水表要求降低20%。”但从这几年我们对很多水司的综合调研情况看，若按以上标准对大表进行周期检定，不符要求的至少超过50%，甚至很多水表的示值误差普遍达到±10%以上乃至更加离谱，当然这不仅仅归咎于水表的质量问题，还有一些是管路杂质的影响和超量程、超期限的不规范使用引起的水表失准甚至损毁。下面就目前国内各水司在大表管理上可能会碰到的一些问题作简单阐述，仅供参考。 1、产品使用寿命短，抄表周期内无法及时发现水表何时发生损坏，检定周期内无法有效判断计量何时失准。 按上述调研情况来分析，目前供水行业所广泛采用的水平螺翼式水表和旋翼式水表都普遍只有半年左右较理想的使用状态，而后就可能因为磨损、积垢、卡死等多方面因素很难保证正常计量。 各大水司的抄表周期一般为1个月，我们可以试想一下，若一只DN150的水平螺翼式水表因故障发生停表未及时发现，按其每天在常用流量150M3/h用12小时水计算，每个月所带来的水量损失就是48000 M3。 一般水司管辖内的大表检定周期为1-2年。而在此期间内因没有充分的数据加以分析，很难判断计量是否准确。我们同样以上述DN150水平螺翼式水表为例，若由于水垢沉积等原因造成示值误差偏慢10%，每天所损失的水量就是180 M3，若周检期内，有半年处于这种状态，水量损失将达到32760 M3。 2、配表不合理现象普遍存在。 由于大口径管路的流量普遍难以预判，因此设计时如何合理配表是当前供水企业非常头疼的问题，经常出现“大口径小流量、小口径大流量”现象。即大口径的管道和水表经常处于远远低于最小流量乃至始动流量的情况，对于小流量性能相对较差的水平螺翼式水表而言，计量误差是相当惊人的；同样一旦水表由于设计口径太小而使得长期工作在超过最大流量的状态下，对于机芯相对比较轻便的水平螺翼式水表而言，磨损会特别大；总之，水表在非正常工作下运行，自然产生先天性失效。 3、安装地点分散，管理难度大，抄收维护成本高 大口径水表通常安装得相当分散，而且抄见环境很差，由于南方降水较多的缘故，为了一块大表的抄见，劳师动众抽干表井积水是常有的事。巨大的运作成本自不必说，与此同时估表等权宜之计都应运而生，无形之中对于供水企业的风险就增加了。 4、不可避免地存在“人情表”现象。 由于目前一些水司还处于一种比较粗放的管理状态，不可避免地存在“人情表”现象。这种现象产生的因素很多，例如工作人员的责任心、烦人的纠纷投诉等，但我们是否可以从根源上对这类现象加以制止？ 究其根本而言，作为在上世纪70年代被国内供水行业所普遍接受的水平螺翼式和旋翼式大口径机械水表，由于社会物质文明的进步和供水行业自身的迅猛发展，已经很难符合现阶段供水行业的需要，在量程、压力损失、使用寿命等关键性的技术性能指标上都成为了供水企业大口径管网计量管理上的“瓶颈”，为人诟病。 那么面对如此严峻的大口径管网计量管理状态，应该选择何种计量器具去扭转管理形势，提高管理水平，达到预想效果呢？ 第二部分 各种大口径水表介绍 WS型垂直螺翼式水表 WS型垂直螺翼式水表即为我公司前期的主推产品——宽量程水表。作为一款引进德国技术生产制造的高端水计量产品，以卓越的计量性能和实惠的价格而深受广大水司客户的青睐。其主要特点如下： 1、量程范围宽，适用于流量变化比较大的场合。 2、始动流量低，灵敏度高解决了大口径管道小流量问题。 3、流量性能全面优于GB/T778-1996B级标准和ISO4064B级标准，整体性能全面优于旋翼式水表。 4、采用进口专用耐磨轴和宝石轴承，保持精度时间久，耐磨性好。 5、内置不锈钢滤网保护机芯，计数器可配置远传发讯装置。 WS型垂直螺翼式水表流量性能如下： 公称口径 mm 最大流量 m3/h 常用流量 m3/h 分界流量 m3/h

• 液位计种类、工作原理和故障判断 一、 侧装式磁翻板液位计 1、 结构原理 液位计根据浮力原理和磁性耦合作用研制而成。 当被测容器中 的液位升降时，液位计主导管中的浮子也随之升降，浮子内的永久磁 钢通过磁耦合传递到现场指示器，驱动红、白翻柱翻转 180°，当液 位升上时，翻柱由白色转为红色，当液位下降时，翻柱由红色转为白 色，指示器的红、白界位处为容器内介质液位的实际高度，从而实现 液位的指示。 2、 1） 安装注意事项 液位计必须垂直安装， 以保证磁性浮子在主管内上下运动 自如。 2） 磁翻柱液位计与容器的上、 下引液管之间应装有阀门， 一 方面为开、停表用，另一方面可给检修液位计带来方便。 3） 液位计安装完毕后， 需要用校正磁钢对显示板小磁柱由上 到下导引一次，使零位以上显示白色。 4） 液位计投运时， 应先打开上引液管阀门， 然后慢慢打开下 引液管阀门， 让液体介质平稳缓慢的进入主体管， 避免介 质带着浮子急速上升，造成磁柱翻转不及或混乱。 5） 当浮子与主体管分开到货时， 需打开底法兰装入浮子， 应 注意浮子上标注正确方向装入主体管，不能倒装。 3 常见故障处理 1 1） 实际液位变化，但显示板上的翻柱指示液位固定不变。 可能故障：浮子被异物卡在主体管中。浮子过压或受撞击 变形卡住。 解决方法：打开主体管法兰，取出浮子清洗或更换。 2） 液位上下波动，有时候突然升高然后恢复正常。 可能故障：介质有气泡上升冲击浮子 解决方法：解决气泡问题或更换合适仪表选型。 3) 显示板小柱翻乱，液位显示模糊不清 可能故障：显示板未用校正磁钢校正，或运行中液位高速 变化。 解决方法： 使用校正磁钢按照前面所讲的将显示板刷至正 常液位。 3） 显示板显示液位与实际值之间存在着固定差值 可能故障：浮子装反，显示板松动移位，或介质密度与订 货不符。 解决方法： 重新正确安装浮子， 重新按照上下接管位置固 定显示板，更换合适密度浮子。 4） 有时突然出现个别小磁珠不翻转 可能故障：翻柱转轴有杂物阻碍或磁珠消磁 解决方法：取出磁珠清理检查或更换磁珠。 二、 捆绑式远传液位计 1、 结构原理 2 变送器由传感器和转换器两部分组成， 它通过磁浮子的上下 移动， 经磁耦合作用使管内测量元件依次开闭， 获得变化的 电阻信号，经转换器转换成 4-20mA 的标准

• 液位计种类、工作原理与故障判断 一、 侧装式磁翻板液位计 1、 结构原理 液位计根据浮力原理与磁性耦合作用研制而成。当被测容器中 得液位升降时,液位计主导管中得浮子也随之升降,浮子内得永久磁钢 通过磁耦合传递到现场指示器,驱动红、白翻柱翻转 180°,当液位升 上时,翻柱由白色转为红色,当液位下降时,翻柱由红色转为白色,指 示器得红、白界位处为容器内介质液位得实际高度,从而实现液位得 指示。 2、 安装注意事项 1） 液位计必须垂直安装,以保证磁性浮子在主管内上下运动 自如。 2） 磁翻柱液位计与容器得上、下引液管之间应装有阀门,一 方面为开、停表用,另一方面可给检修液位计带来方便。 3） 液位计安装完毕后,需要用校正磁钢对显示板小磁柱由上 到下导引一次,使零位以上显示白色。 4） 液位计投运时,应先打开上引液管阀门,然后慢慢打开下 引液管阀门,让液体介质平稳缓慢得进入主体管,避免介 质带着浮子急速上升,造成磁柱翻转不及或混乱。 5） 当浮子与主体管分开到货时,需打开底法兰装入浮子,应 注意浮子上标注正确方向装入主体管,不能倒装。 3 常见故障处理 1） 实际液位变化,但显示板上得翻柱指示液位固定不变。 可能故障:浮子被异物卡在主体管中。浮子过压或受撞击 变形卡住。 解决方法:打开主体管法兰,取出浮子清洗或更换。 2） 液位上下波动,有时候突然升高然后恢复正常。 可能故障:介质有气泡上升冲击浮子 解决方法:解决气泡问题或更换合适仪表选型。 3) 显示板小柱翻乱,液位显示模糊不清 可能故障:显示板未用校正磁钢校正,或运行中液位高速 变化。 解决方法:使用校正磁钢按照前面所讲得将显示板刷至正 常液位。 3） 显示板显示液位与实际值之间存在着固定差值 可能故障:浮子装反,显示板松动移位,或介质密度与订货 不符。 解决方法:重新正确安装浮子,重新按照上下接管位置固 定显示板,更换合适密度浮子。 4） 有时突然出现个别小磁珠不翻转 可能故障:翻柱转轴有杂物阻碍或磁珠消磁 解决方法:取出磁珠清理检查或更换磁珠。 二、 捆绑式远传液位计 1、 结构原理 变送器由传感器与转换器两部分组成,它通过磁浮子得上下 移动,经磁耦合作用使管内测量元件依次开闭,获得变化得 电阻信号,经转换器转换成 420mA 得标准电流信号输出,实 现远传变送。变送器得传感部分就是干簧管,其舌簧密封于

• 准确的来说液位测量有液位开关(开关量输出)和液位计(模拟量输出). 分类有磁翻版,成本低,直观,大多数国产. 浮球式的主要是通过磁簧开关和浮球开关来作用 又分为连杆浮球和线缆浮球 超音波和雷达波式的 静电容式的(主要用在料位) 振动式的 (主要用在料位) 压力式的 电阻式的 光学式的 电极式的 阻旋式的 (主要用在料位) 详细原理没有多写 一般要根据现场的介质 环境 安装方式 以及要求来选择 所有的产品没有最好的,只能说最适合现场的产品. 概述 流量测量方法和仪表的种类繁多,分类方法也很多。至今为止,可供工业用的流量仪表种类达 60 种之多。品种如此之多的原因就在于至今还没找到一种对任何流体、任何量程、任何流 动状态以及任何使用条件都适用的流量仪表。 这 60 多种流量仪表,每种产品都有它特定的适用性,也都有它的局限性。 按测量对象划分就有 封闭管道和明渠两大类;按测量目的又可分为总量测量和流量测量,其仪表分别称作总量表和 超声波液位计。 总量表测量一段时间内流过管道的流量,是以短暂时间内流过的总量除以该时间的商来表示, 实际上超声波液位计通常亦备有累积流量装置,做总量表使用,而总量表亦备有流量发讯装 置。因此,以严格意义来分超声波液位计和总量表已无实际意义。 按测量原理分有力学原理、热学原理、 声学原理、 电学原理、光学原理、原子物理学原理等。 本文按照目前最流行、 最广泛的分类法,即分为:容积式超声波液位计、 差压式超声波液位计、 浮子超声波液位计、涡轮超声波液位计、电磁超声波液位计、流体振荡超声波液位计中的涡 街超声波液位计、 质量超声波液位计和插入式超声波液位计来分别阐述各种超声波液位计的 原理、特点、应用概况及国内外的发展情况。 差压式超声波液位计 差压式超声波液位计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压,已知的流体条件和检测件 与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。 差压式超声波液位计由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。通常 以检测件形式对差压式超声波液位计分类,如孔板超声波液位计、文丘里超声波液位计、均 速管超声波液位计等。 二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计,差压变送器及流量显示仪表。它已发展为 三化(系列化、通用化及标准化)程度很高的、种类规格庞杂的一大类仪表,它既可测量流量参 数,也可测量其它参数(如压力、物位、

• 第七届工业仪表与自动化学术会议 1 浅谈液位计种类与现状 黄金潮 1 高鸿毅 1 黄萌华 1 林清萍 2 胡世琪 2 董凌伟 2 （上海信 东仪器仪表有限公司 1，上海 201615；信达实业发展有限公司 2，上海 201615） 摘 要：随着国家经济的发展，自动化程度的提高，使得液位仪表的需 求量增大，要求产品具有多功能、智能化、多样性、 总线通信和无线通信等特点。选取了伺服液位计、钢带液位计、浮筒液位计、雷达 液位计、吹气式液位计和磁致伸缩液位计等几种代表性液位计的构造与技术现状作 了简要介绍。随着自主创新、自有技术的进步，过程自动化所需的液位（物位）仪 表国产化的比例会将会越来越大。 关键词：液位 检测 多样性 智能 0 引言 液位计是企业自动化的重要检测工具，主要用于生产过程中对罐、釜、塔等液位或 界面的检测与控制。近几年来随着电子技术的进步和企业自动化和节能的需要，液 位测量与控制技术有很大的提高。目前企业生产过程所应用的液位计种类繁多，有 伺服液位计、钢带液位计、浮筒液位计、磁翻板液位计、超声波液位计、磁致伸缩 液位计、雷达液位计、电容液位计、玻璃板液位计、玻璃管液位计、吹气液位计、 差压液位计、激光液位计和 γ 射线料位计等，用得最多的是差压液位计和浮筒液 位计。 随着国家经济的发展，自动化程度的提高使得液位仪表需求猛增，同时要 求产品多功能、智能化、多样性、总线通信和无线通信等。 国家已提出自主创新 作为今后发展装备工业的国策，我国过程自动化中所需的液位（物位）仪表，随着 自主创新、自有技术的进程，将会生产更多更好属于自己知识产权的产品，国产化 的比例会越来越大。 在这里，我们就从以下具有代表性的几种液位计的构造与技 术现状作简要介绍。 1 伺服液位计 流量计的十大分类 温州龙湾雷特雷特阀门厂 流量计是工业测量的重要仪表，搞清楚流量计种类都有哪些对应用有很大的帮 助。流量计种类有十大类，有的类别还会有细分。 分力即可反映质量流量的大小。按信号的检测方式，该型流量计分位移检测型和 直接测力型。 液位自动控制仪表，液位控制器，无线传输收发器等 常用的液位计有哪几种 传统液位计种类很多，有玻璃管液位计、玻璃板液位计、磁翻板液位计等等。玻璃板/管 液位计的原理很简单， 就是在水箱外通过拷克阀门将水引到一个玻璃管内。因为玻璃管是透明 的，所以可以通过玻璃管看见液位高低。再好一点的就是在外面加一衬托、标尺等，让人们能 容易看到液位状态。但这种液位计只能现场显示，无法将液位信号转换为电信号，实现远距离 监控。而磁翻板液位计是在钢管内装有磁性浮球，管外加装干簧管和标尺，可以将液位开关信 号传到远方。 所以磁翻板是目前在热水水位控制中采用的主要方式之一。但从实际使用效果来 看，现在的所有热水液位控制，水温在 80℃以下时，使用寿命还可以。一旦超过 80℃甚至到 90℃以上时， 使用寿命就大打折扣了。 因为磁性材料的磁性会随着温度的升高而衰减，到 100 ℃时会下降到常温的 70%。所以水位控制中有 2 个难点，一个就是污水，一个就是高温的热 水。现在，污水中可以采用 GKY 液位传感器，而热水则可以采用传统玻璃管外加监控装置来 实现，具体原理如下： 如果是普通的水， 在玻璃管内放一个普通的浮子就可以了。 玻璃管外放置一收一发 2 个光 电管。当浮子经过时，遮住光路，转换器就将水位信号发送出去。 如果是热水，玻璃管最好采用石英管，它的硬度、透明度、耐酸性、耐高温性和耐磨性都 要远高于玻璃管。液位计两端的阀门也可以采用针型阀，不只起截止阀的作用，其内部的钢球 1 具有逆止阀的功能， 当液位计发生意外破损泄漏时，钢球可在介质压力作用下自动关闭液体通 道，防止液体大量外流起到平安维护作用。在石英管内放一个耐高温的浮子，热水浮子采用新 兴的有机高分子材料制作，可以耐受 150℃以上的高温。浮子随水位上下浮动。玻璃管外放置 一发光电管，另一端接一根光纤，将光信号引出来。因为光接收管易受温度影响，所以必须用 光纤引出光信号。当浮子经过时，遮住光路，转换器就将水位信号发送出去。这种方式可以解 决高温热水的液位控制问题。 热水的液位控制一直是一个难点。一方面是因为热水浮子里面要放置磁铁，中间是空的。 一直在高温中煮泡， 热胀冷缩很容易损坏。 另一方面是因为浮子的磁性随着

• 磁翻柱液位计& r4 [. v0 R& z, d 主要原理 磁翻柱液位计也称为磁翻板液位计， 它的结构主要基于浮力和磁力原理设计生产的。 带有磁 体的浮子（简称磁性浮子）在被测介质中的位置受浮力作用影响。液位的变化导致磁性浮子 位置的变化、磁性浮子和磁翻柱（也成为磁翻板）的静磁力耦合作用导致磁翻柱翻转一定角 度（磁翻柱表面涂敷不同的颜色） ，进而反映容器内液位的情况。 配合传感器（磁簧开关）和精密电子元器件等构成的电子模块和变送器模块，可以变送输出 电阻值信号、电流值（4～20mA）信号、开关信号以及其他电学信号。从而实现现场观测 和远程控制的完美结合。 适用范围及特点: P9 k8 d8 [. L2 p 本液位计采用优质磁体和进口电子元件，使产品具有：设计合理、结构简单、使用方便、性 能稳定、使用寿命长、便于安装维护等优点。 本液位计输出信号多样，实现远距离的液位指示、检测、控制和记录。 本液位计几乎可以适用于各种工业自动化过程控制中的液位测量与控制。 可以广泛运用于石 油加工、食品加工、化工、水处理、制药、电力、造纸、冶金、船舶和锅炉等领域中的液位 测量、控制与监测。 + M1 w( K! j7 |! V6 e 磁浮球液位计（液位开关）* b3 h4 g; x" IU 新型液位计的种类有哪些 昨天我们业务员跟老客户聊天，聊着聊着谈到液位计的种 类，他说在我公司来往了这么长时间，还不知道液位计的具 体种类，让我们业务员介绍介绍，我们业务员只说了一些大 概情况，他回来之后跟我们的技术了解了一下，让技术把相 关情况写出来，让更多的客户明白液位计的种类。 工业上的液位测量主要分为：IU 深或罐高是一定的，计算出液面到探头的距离，也就计算出 液面到池底或罐底的距离了，也就是液体的深度。其优点是 非接触式测量，比较卫生，可以检测腐蚀性很高的介质。缺 点是，超声波的发生接收对环境的要求比较高，在环境比较 恶劣的情况下，超声波液位计就不怎么适用了。 3.雷达液位计，是利用微波脉冲的发射与接收来测量液体的 深度，雷达液位计分接触式和非接触式2种形式。微波的发 射不需要介质，所以在真空的情况下也可以测量。另外，雷 达可以在很恶劣的环境下使用，比超声波的使用范围要广很 多。 4.压变式液位，主要使用在罐体上，其安装方式有螺纹安装 和法兰安装。也分开口罐和闭口罐。这样就分单法兰液位和 双法兰液位。其使用范围就比较窄。

• 在液位仪表测量中，方法众多，但都有自己的适用范围： 1.接触式测量 接触式测量是从钢带浮子液位计为开端， 以各种方式精确测量浮子距离而演化到各种现代化 仪表如 伺服式、磁致伸缩式等等钢带浮子式：最早期的液位计，现今都面临着更新换代工 作原理 浮子受浮力浮在介质表面，通过变速齿轮到有刻度的钢带上读出液位值，液位上升 或下降破坏了力平衡后，浮子也跟随上升下降，带动钢带运行。理论精度在 2-3mm 左右 安 装复杂，可靠性较低，由于机械部件多，很容易发生钢带卡死不动的情况。 光纤式即将钢 带液位通过光码盘读出实现数字化。 2.磁致伸缩型 磁致伸缩型工作原理探棒上端电子部件产 生低压电流脉冲，开始计时，产生磁场沿磁致伸 缩线向下传播，浮子随着液位变化沿测量竿上下移动，浮子内有磁铁，也产生磁场，两个磁 场相遇，磁致伸缩线扭曲形成扭应力波脉冲，脉冲速度已知，计算脉冲传播时间即对应液位 精确变化。 （电流以光速运行，所以其传播时间与力波时间相比可忽略）精度最高能够达到 1mm 优缺点分析 磁致伸缩液位精度较高，可测油水分界面但由于其接触的测量方式和较 高的安装、维护要求导致市场普及不广。 3.伺服式液位计 伺服式液位计是最近比较成功的新型液位计， 主要应用在轻油品的高精度测量中。 与雷达液 位计形成比较强的竞争。基本原理同钢带式液位计，但具有精确的力传感器以及伺服系统， 形成闭环调节系统，通过考虑钢带自身重力，精确地调节浮子高度以达到平衡浮力和重力， 得到精确的当前液面到罐顶高度，以得到液位值。精度高，能够达到 1mm，满足计量级要 求。使用于平静的轻质无腐蚀性液体。安装调试比较麻烦，同样有接触式液位计的各种不利 因素价格高昂。 4.静压式液位计 静压式液位计比较特殊， 其利用均匀液体的压强与高度成正比的关系通过测量液体底部的压 力来折算液位高度。 P＝ρgh （P 压强）由于其受介质密度和温度影响很大，所以常常精 度比较差，而为消除这些影响，需要很多其他测试仪表，结果搭建一套完善的静压测量系统 价格很高。 5.非接触式测量 非接触式测量通常采用发射能被所测介质反射的波的形式进行测量，利用已知的波传播速 度，通过直接或间接测量波的传播时间来得到液面与测量仪表间的距离，进而得到液位值。 根据发射波种类有光波激光液位计超声波超声波液位计电磁波雷达液位计。 6.雷达测量 雷达测量采用发

人类很早就知道水、利用水，水无色、无味、无嗅、透

明，是自然界中最常见的液体。古代哲学家们认为，水是万

物之源，万物皆复归于水，所以一直把水、火、气、土当作

四个基本元素，由它们构成世界上一切物体。直到

英国科学家卡文迪许用实验才证明水不是元素，是由两种气

年，法国化学家盖吕萨克测定，

体积水蒸气。后来的科学家

水作为液体所能起的各种作用，其他物质多半无法替代。

这多半是由于水的一些怪脾气决定的。比如，水在

时密度最大，再冷，反而体积膨胀起来，所以冰比水轻，浮

在水面，冰不善于传热，才不会一冻到底，保证水下生物安

水容热的能耐很大，是铁的