恩德斯豪斯 Prosonic Flow 93W 是水与污水行业里比较常见的一款夹持式超声波流量计,走的是传播时间差法这条路。它的定位很清楚:管道不能开孔、不能停水,或者开孔之后审批和焊接成本压不下来的场合,用外夹的方式把流量测出来。国内由上海阔思电子有限公司做选型配合和现场技术支持,下面把这款表的特点、参数边界、装表条件和容易踩的坑按工况捋一遍。
传播时间差法的本质是量声波顺流和逆流的到达时间差,流速越快差得越大,再乘管道截面积换算成体积流量。这套原理对介质的要求是能导声,对电导率没有要求,所以清水、软化水、海水、含悬浮物的污水它都能测,这一点和电磁流量计走了两条不同的路子。反过来说,介质里如果含气量高到形成连续气泡层,或者固体颗粒浓度大到声波散射严重,信号会掉,这时候要换别的原理。
93W 在原理层面做的一件实事是自动频率扫描。管道材质、壁厚、衬里、介质声速这几项参数会决定最佳发射频率,固定频率的表换个工况就容易丢信号,93W 是动态匹配的,零点漂移的控制和抗气泡、抗结垢的能力都靠这个撑着。整个测量过程在管外完成,传感器用不锈钢捆带抱在管壁上,变送器另外安装,介质和电子部分之间始终没有直接接触。
下面这些参数是选型时真正要逐项核对的。介质温度范围按传感器标定来,超出 –20 °C 到 +80 °C 就得考虑高温型或者换测量原理,别指望变送器的宽温指标能覆盖。口径和声道数是两个独立变量,同一口径下单声道和双声道的价格、精度、冗余度都不一样。
| 参数名称 | 参数值 |
|---|---|
| 口径范围 | DN15–DN4000(½″–160″) |
| 声道配置 | 单声道 / 双声道 |
| 传感器防护等级 | IP68(Type 6P),可长期浸没 |
| 变送器防护等级 | IP67 / Type 4X,铝合金压铸外壳 |
| 介质温度 | –20 °C 至 +80 °C |
| 接液材质 | 1.4301(304 不锈钢)、1.4308(CF-8) |
| 模拟输出 | 1 路 4–20 mA HART |
| 数字输出 | 1 路无源,可配置为脉冲 / 频率 / 开关量 |
| 通信协议 | HART、PROFIBUS PA/DP、FOUNDATION Fieldbus |
| 供电 | 85–260 VAC / 20–55 VAC / 16–62 VDC |
| 防爆与合规 | ATEX、FM、CSA、CE、C-tick、EAC |
| 显示与操作 | 四行背光液晶屏,三个光敏触摸按键 |
供电这一段经常被忽略。93W 有三种输入可选,现场如果是直流屏或者太阳能供电,选 16–62 VDC 那一版就行。输出侧标配 1 路 4–20 mA HART 加 1 路可配置数字量,数字量能当脉冲、频率或者开关用,接入 PLC 或者厂区 SCADA 都不需要额外转换。另外,DN15、DN25、DN40、DN50、DN100、DN250、DN400 这几个口径带计量校验报告和船级社认证,需要做贸易结算或者项目溯源的话,选型时把这几个规格先过一遍。振动方面变送器按 IEC 60068-2-6 做过考核,装在泵房、变频柜附近问题不大。
这款表的工况面集中在水的这条线上,包括原水、饮用水、软化水、盐水、海水和各类污水。它的测量结果不随压力、密度、温度、电导率的变化而需要重新标定,这一点对水质波动大的污水厂比较实用。工业侧主要是循环水、冷却塔补水、工艺回用水和锅炉软化水输送。
有几类介质要提前说清楚。含油量高的污水、含大量纤维或长条状杂质的工况,声波衰减会明显加快,能不能稳定读数取决于传感器位置选得对不对,必要时得选双声道。矿浆、纸浆这类高固含介质不属于这款表的常规应用范围,选型前最好做一次现场声学测试,测试不过关就别硬上。
外夹式表装得好不好,七成看直管段,三成看耦合。上游 10D、下游 5D 是常规值,遇到双弯头或者泵出口这类扰流严重的场合,上游直管段要往上加,必要时加装整流器。传感器装在管道两侧的水平位置,避开顶部,那里容易积气,也避开底部,那里容易沉积。
传感器本身是 IP68,管道有浸水或者埋地的情况可以直接用,但捆带和传感器座是 304 不锈钢,长期泡在含氯量高的水里要留意点蚀。变送器是 IP67,装在仪表箱里更稳妥,阳光直射的位置加个遮阳罩。传感器到变送器的电缆长度有上限,太长会衰减信号,按样本上的电缆规格选,别自己接中间接头。
空管是最常见的误报来源。管道里没水时声波路径断掉,有的表会给出跳变读数,93W 的声速诊断能识别出来,前提是空管检测这个功能保持开启。另一个是结垢,管壁内侧的生物膜或者水垢会改变声程,读数会慢慢偏低,判断办法是盯着声速趋势看,声速偏离正常值就是在提示内壁状况变了,并不一定是仪表本身漂了。
防爆场合要按证书范围选型,ATEX、FM、CSA 都覆盖,但不同证书对应的区域和温度组别不一样,有证和有对应的证是两回事。做贸易结算的话,用带计量校验报告的那几个口径,安装位置和直管段按检定要求来,装完之后再改管道,报告就作废了。
选型其实就是在口径、声道数、供电和认证这四项上做排列组合。DN15 到 DN50 这类小口径,管壁相对厚、声程短,对安装间距的敏感度高,建议优先选双声道,信号冗余做得住一些,前提是直管段能腾出来。DN100 到 DN400 之间是最舒服的区间,单声道基本够用,精度要求高的工艺点再上双声道。
口径再往上,到 DN1000 以上一直延伸到 DN4000,外夹方案的性价比就出来了。这个区间通常没有条件停产焊法兰,也不愿意在混凝土管或者大口径钢管上开孔,93W 的捆带式固定是最省事的路径。但管径越大,对管道椭圆度和壁厚均匀性的要求越高,选型前最好拿超声测厚仪沿管周打几个点,壁厚差太大会影响声程计算,读数会跟着偏。
碰到不确定的工况,先问三个问题:介质里有没有气和固,管道材质与衬里是什么,上下游能给多少直管段。这三项答完,基本就能判断这款表能不能上,以及要不要上双声道。如果介质是矿浆、纸浆或者含油污水,别硬套,换测量原理比调参数省事得多。
The Prosonic Flow W 捆绑式传感器专门针对水和污水的流量测量而设计。与具备触控功能、四行显示以及多种扩展功能的Prosonic Flow 93 变送器结合在一起,使 Prosonic Flow 93W 能够在水行业的标准应用中提供极高的精确度。
投资成本低 - 管径越大(最大可达 DN 4000)投资的成本效益越好
不会造成泄漏 - 直接在管道外进行测量
过程透明度高 - 带诊断功能
可实现最佳性能 - 扩展功能和诊断软件
灵活多样的数据传输方式 - 多种通信方式可供选择
供服务使用的自动数据恢复功能
测量原理的选择不受压力、密度、温度、电导率和粘度的限制
夹持式流量测量,可用于测量过程水、盐水、软化水、饮用水和污水
仪表特性
介质温度: –20~ +80 °C (-4 ~ +176 °F)
防护等级 IP68 ( 6P外壳)用于水下管道流量测量
耐冲击和振动性能,符合 IEC 68-2-6标准
铝制变送器外壳
四行背光显示,触摸控制
HART, PROFIBUS PA/DP, FOUNDATION Fieldbus
超声波流量测量
流量计带自动频率扫描功能,确保最高测量性能,配备多种模拟量和数字量输出。过程水、海水、除盐水、饮用水和废水的捆绑式流量测量。
低资本投资:成本随管径增大而增加(最大DN 4000)。无其他泄露通道:从管道外部测量。过程透明性:诊断能力。介质温度:–20...+80 °C (-4...+176 °F)。水下管道的防护等级为IP68(Type 6P)。
最高性能:扩展功能和诊断。 灵活数据传输方式:多种通信类型。自动恢复数据,用于服务。铝变送器外壳。四行背光显示,触摸键控制。
单通道,1或2个声路:DN15...4000 (1/2...160")
双通道,1或2个声路:DN15...4000 (1/2...160")
捆绑式系统:
传感器座 1.4308/CF-8
传感器外壳1.4301/304
捆绑带1.4301/304
体积流量测量通道1和2、平均体积流量、体积流量差值、声速、流速、累积量
体积流量:
±3% o.r.,适用口径DN15
±2% o.r.,适用口径DN25...200
±2% o.r.,口径大于DN200
0.3...10 m/s (1...33 ft/s)
不适用
捆绑式:–20...+80 °C (–4...+176 °F)
插入式:–40...+80 °C (–40...+176 °F)
-20...+60 °C (-4...+140 °F)
不适用
墙装型外壳:粉末压铸铝
IP67 type 4X(变送器),IP68
IP67 type 4X(传感器)
IP68 type 6P(可选传感器)。变送器:IP67,type 4X
四行背光显示,三个光敏键操作
1路4...20 mA HART
1路脉冲/频率/开关量输出(无源)
不适用
HART、PROFIBUS PA、Profibus DP、FOUNDATION Fieldbus
85...260 VAC
20...55 VAC
16...62 VDC
ATEX、FM、CSA
仅校验口径DN15、25、40、50、100、250和400的流量计
船级证书
EAC认证
CE认证、C-tick认证、EAC认证
流量计校验仅适用于口径DN15、25、40、50、100、250和400
船级认证
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