水流傳感器工作原理_水流傳感器的作用_水流傳感器的常見故障

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水流傳感器工作原理_水流傳感器的作用_水流傳感器的常見故障

發表於 2018-01-22 13:40:33

　　什麼是水流傳感器

　　水流傳感器是指通過對水流量的感應而輸出脈衝信號或電流、電壓等信號的水流量感應儀器，這種信號的輸出和水流量成一定的線性比例，有相應的換算公式和比較曲線，因此可做水控方面的管理和流量計算，在熱力方面配合換能器可測量一段時間介質能量的流失，如熱能表。水流傳感器主要和控制晶片、單片機，甚至PLC配合使用。水流傳感器具有流量控制準確，可以循環設定動作流量，水流顯示和流量累積計算的作用。

　　水流傳感器基本原理

　　水流量傳感器是利用霍爾元件的霍爾效應來測量磁性物理量。在霍爾元件的正極串入負載電阻，同時通上5V的直流電壓並使電流方向與磁場方向正交。當水通過渦輪開關殼推動磁性轉子轉動時，產生不同磁極的旋轉磁場，切割磁感應線，產生高低脈衝電平。由於霍爾元件的輸出脈衝信號頻率與磁性轉子的轉速成正比，轉子的轉速又與水流量成正比，根據水流量的大小啟動燃氣熱水器。其脈衝信號頻率的經驗公式見式（1）。

　　f=8.1q-3（1）

　　式中：f—脈衝信號頻率，H2

　　q—水流量，L/min

　　由水流量傳感器的反饋信號通過控制器判斷水流量的值。根據燃氣熱水器機型的不同，選擇最佳的啟動流量，可實現超低壓（0.02MPa以下）啟動。

　　水流傳感器工作原理

　　水流傳感器主要由銅閥體、水流轉子組件、穩流組件和霍爾元件組成。它裝在熱水器的進水端用於測量進水流量。當水流過轉子組件時，磁性轉子轉動，並且轉速隨著流量成線性變化。霍爾元件輸出相應的脈衝信號反饋給控制器，由控制器判斷水流量的大小，調節控制比例閥的電流，從而通過比例閥控制燃氣氣量，避免燃氣熱水器在使用過程中出現夏暖冬涼的現象。水流量傳感器從根本上解決了壓差式水氣聯動閥啟動水壓高以及翻板式水閥易誤動作出現幹燒等缺點。它具有反映靈敏、壽命長、動作迅速、安全可靠、連接方便利啟動流量超低（1.5L/min）等優點，深受廣大用戶喜愛。

　　水流轉子組件主要由渦輪開關殼、磁性轉子、制動環組成。使用水流開關方式時，其性能優於機械式壓差盤結構，且尺寸明顯縮校當水流通過渦輪開關殼，推動磁性轉子旋轉，不同磁極靠近霍爾元件時霍爾元件導通，離開時霍爾元件斷開。由此，可測量出轉子轉速。根據實測的水流量、轉子轉速和輸出信號（電壓）的曲線，便可確定出熱水器的啟動水壓，以及啟動水壓相對應的啟動水流量與轉子的啟動轉速。由控制電路，便可實現當轉子轉速大於啟動轉速時熱水器啟動工作;在轉速小於啟動轉速時，熱水器停止工作。這樣熱水器啟動水壓一般設定在0.01MPa，啟動水流量為3～5L/min（需滿足熱水器標準對最高溫升的限制）。另外，由於水在永磁材料磁場切割下，變成磁化水，水中的含氧量增加，使人洗浴後感覺清爽。制動環的作用是停水時，制止高速旋轉的磁性轉子轉動，終止脈衝信號輸出。控制器接收不到脈衝信號，立即控制燃氣比例閥關閥，切斷氣源，防止幹燒。

　　熱水器水流傳感器的作用

　　1、通水通電，防幹燒，有開關信號輸出的和脈衝信號輸出的水流量傳感器（賽盛爾）；

　　2、線型比例輸出脈衝信號，與流量成比例關係，從而實現加熱功率的調整，達到恆溫效果，大部分恆熱熱器和燃氣勢水器都採用這種方式，現在一些電勢水龍頭和洗手寶也有的用水流量傳感器。

　　水流量傳感器的故障解除說明

　　水流量傳感器目前可以根據水流量的大小設計擋板，減少水流通過流量傳感器產生的水阻力，減少水系統壓頭損失，但由於擋板式長期受水流的衝擊仍然有疲勞的問題，即使在工廠標定好流量值的也會發生設定點飄移。通常在保護流量值不要求精確的地方使用，即用於水管內的水流突然中斷的斷流保護。在國內針對水源熱泵機組設計的非常少。

　　擋板式是專門針對水環/地源熱泵空調機組的水流量監控而開發的，它針對不同的管徑配有不同的擋片，每種擋片的水阻不超過0.5米水柱，相比靶式水阻已大大降低。水流量傳感器每個擋板式流量傳感器都配有與水環熱泵機組水管相同的管件，現場只需連接上水管即可，不需對擋片做任何改變，另外擋板式水流開關的承壓大於25bar，在對水流量要求不高的水環熱泵機組是一個低成本的水流開關。

　　經過在水環/地源熱泵機組上使用的反饋來看，壓差開關能有效判斷水環熱泵機組現場安裝的水管路的問題，能徹底避免水流量少造成換熱器凍壞的情況，流量傳感器也可以保護由於水過濾器堵塞造成的水流量下降時換熱器凍壞的情況，另外水管路壓差開關沒有靶流開關疲勞破壞的風險。

　　水流量傳感器尤其在水管路有少量空氣時，流量傳感器工作非常穩定，不會出現類似靶流開關的漂浮情況，經過多年使用的反饋未發現壓差開關本身有故障的情況。

　　水流量傳感器與水氣聯動閥的比較

　　壓差式水氣聯動閥的缺點是啟動水壓高，而要想降低啟動水壓就需要犧牲一定的穩流特性（水壓波動時的流量穩定能力）。

　　為了能使兩者兼顧，唯有加大水閥膜片，但這樣隨著閥體的增大成本會升高，且水流啟動壓力指標也不能做得太低。對水流量傳感器，在出水端增加穩流組件，利用穩流。形圈的幾何尺寸及物理性能，通過試驗成功開發了適用於不同容量熱水器的穩流組件，具有很好的穩流特性（進水壓力在0.1～0.5MPa變化時，出水量變化在3L/min以內），保證進水壓力變化時，保持流量在一定範圍內，達到恆溫效果。

　　比較壓差式水氣聯動閥與水流量傳感器，可以看出，前者是機械式，結構較複雜，體積大，但控制電路簡單;後者是電氣式，結構相對簡單，體積小，但控制電路複雜。更為重要的是前者啟動水壓較高，水路系統阻力較大，不宜用在10L/min以上的大容量熱水器AZ;而後者啟動水壓低，水路系統阻力小，在10L/min以上的大容量熱水器上已普遍採用。

　　推薦閱讀：如何判斷霍爾水流傳感器的好壞

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