超声波流量计说明书

超声波流量计

使用说明书

请在使用本设备前，仔细阅读说明书，并保管好已备查阅。

超声波流量计 流量计、热量计通用

敬告各位WELLSON用户

感谢您惠顾本产品。请先阅读本手册，然后开始安装、设置、使用本产品。

本使用说明书中包括在操作产品时所有操作方面必须的信息。请在使用本产品之前详细阅读。若因违反本操作手册相关内容而造成的损失本公司概不负责，敬请用户谅解。

使用须知：

1、

2、

3、

4、

5、 请使用专用仪表电源，如果现场电源波动较大请安装稳压电源对仪表进行保护。 安装传感器接线完毕请对传感器进行防水处理。（接线槽内灌密封硅胶凝固后安装） 请远离大型电机或变频器等强干扰设备。 安装完成后请将仪表进行可靠接地。 在使用本产品时需专人负责定期维护。

手册上的图标含义

这是安全警告图标

需认真阅读并严格遵守可避免发生危险，保证仪表正常运行，保护仪表本身能安全运行。

* 这是重点信息标志

此标志是本操作手册关于仪表的重点内容，需仔细阅读。

版权声明

非本公司书面授权，任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本手册内容的部分或全部。本公司保留修改规格、功能、特征等权利而无需通知。

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目 录

一、概 述„„„„„„„„„„„„„„„„„02

*快速安装指导 „„„„„„„„„„„„„„„02

二、安装测量„„„„„„„„„„„„„„„„03

2.1、安装时应注意的问题„„„„„„„„03

2.2、仪表的防雷接地„„„„„„„„„„04

2.3、供电电源„„„„„„„„„„„„„04

2.4、通电„„„„„„„„„„„„„„„06

2.5、键盘使用„„„„„„„„„„„„„06

2.6、快速输入参数„„„„„„„„„„„07

2.7、*选择测点 „„„„„„„„„„„„07

2.8、*安装探头 „„„„„„„„„„„„09

2.9、插入式传感器的安装„„„„„„„„12

2.10、*检查安装„„„„„„„„„„„„17

三、工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„18

3.1超声波流量计测量原理„„„„„„„„18

3.2超声波热量表热量测量„„„„„„„„18

四、技术数据„„„„„„„„„„„„„„„„20

五、选型代码„„„„„„„„„„„„„„„„23

六、*表1（参数功能）„„„„„„„„„„„„24

七、附表1（M08错误代码分析）„„„„„„„„42

八、附表2

（硬件上电自检信息及原因对策） „„„„„„„44

九、WSF-100新版超声波流量计扩展协议 „„„„46

十、常见问题解答 „„„„„„„„„„„„„„50

WELLSON WSF-100 - 2 -

一、 概述

WSF-100系列超声波流量计/热量计是参照国外同类产品的基础上，进行全新设计的一种通用时差型超声波流量计量仪器，该产品广泛适用于工业环境下无间断测量清洁均匀液体的流量和热量。WSF-100系列超声波流量计具有适应性强、低功耗、高可靠性、抗干扰以及优化的智能信号自适应处理能力，无须电路调整，操作简单方便。新版的WSF-100系列超声波流量计以其良好的电路设计理念、优质器件的选用，逐步取代早期同类产品成为国内目前应用最为广泛的流量计量仪器。下面将针对WSF-100系列超声波流量计的固定式、和便携式机型的功能、安装及操作进行详细的介绍说明。

*快速安装指导（如想快速安装请按照此操作步骤进行操作）：

第一步：计算安装距离。（详见2.6内容）

第二步：选择安装点。（详见2.7内容）

第三步：安装传感器。（详见2.8内容）

第四步：仪表总体调试。（详见2.10内容）

最后完成安装。

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二、安装测量

2.1、安装时应注意的问题

1）首先检查主机与传感器之间的接线是否良好，如传感器需要做防水请确认传感器接线正确然后注入我公司提供的专用密封胶。插入式传感器请确认上下游传感器接线密封件是否同向（同时向上或同时向下均可。）

2）确认输入管道参数是否正确，否则流量计不可能正常工作。

3）安装时要使用足够多的耦合剂把探头粘贴在管道壁上，一边查看主机显示的信号强度和信号质量值，一边在安装点附近慢慢移动探头直到收到最强的信号和最大的信号质量值。先参考M90“信号强度，质量”查看上下游信号强度和Q值是否在规定范围内，然后查看M91“信号传输时间比“是否在97~103%之间，如果过大可将缩小两传感器之间距离，如果百分比较小可拉开传感器之间距离。但管道直径越大，探头移动范围越大，安装找点工作就需要更加细致。

4）然后确认安装距离是否与M25所给探头安装距离相吻合、探头是否安装在管道轴线的同一直线上。特别注意钢板卷成的管道，因为此类管道不规则。

5）如果信号强度总是0.00字样说明流量计没有收到超声波信号，检查参数（包括所有与管道有关参数）是否输入正确、探头安装方法选择是否正确、管道是否太陈旧、是否其衬里太厚等、管道是否没有流体、是否离阀门弯头太近、是否流体中气泡太多等。如果不是这些原因，还是接受不到信号，请重新选择安装点。

6）确认流量计是否正常可靠的工作：信号强度越大、，流量计越能长时间可靠工作，其显示的流量值可信度越高。如果环境电磁干扰太大或是接受信号太低，则显示的流量值可信度就差，长时间可靠工作的可能性就越小。

7）安装结束时，要将仪器重新上电，并检查结果是否正确。

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二、安装测量

2.1、安装时应注意的问题

1）首先检查主机与传感器之间的接线是否良好，如传感器需要做防水请确认传感器接线正确然后注入我公司提供的专用密封胶。插入式传感器请确认上下游传感器接线密封件是否同向（同时向上或同时向下均可。）

2）确认输入管道参数是否正确，否则流量计不可能正常工作。

3）安装时要使用足够多的耦合剂把探头粘贴在管道壁上，一边查看主机显示的信号强度和信号质量值，一边在安装点附近慢慢移动探头直到收到最强的信号和最大的信号质量值。先参考M90“信号强度，质量”查看上下游信号强度和Q值是否在规定范围内，然后查看M91“信号传输时间比“是否在97~103%之间，如果过大可将缩小两传感器之间距离，如果百分比较小可拉开传感器之间距离。但管道直径越大，探头移动范围越大，安装找点工作就需要更加细致。

4）然后确认安装距离是否与M25所给探头安装距离相吻合、探头是否安装在管道轴线的同一直线上。特别注意钢板卷成的管道，因为此类管道不规则。

5）如果信号强度总是0.00字样说明流量计没有收到超声波信号，检查参数（包括所有与管道有关参数）是否输入正确、探头安装方法选择是否正确、管道是否太陈旧、是否其衬里太厚等、管道是否没有流体、是否离阀门弯头太近、是否流体中气泡太多等。如果不是这些原因，还是接受不到信号，请重新选择安装点。

6）确认流量计是否正常可靠的工作：信号强度越大、，流量计越能长时间可靠工作，其显示的流量值可信度越高。如果环境电磁干扰太大或是接受信号太低，则显示的流量值可信度就差，长时间可靠工作的可能性就越小。

7）安装结束时，要将仪器重新上电，并检查结果是否正确。

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2.2、仪表的防雷接地

WSF-100是含有微处理器的电气设备极易受到电涌的损坏，美国的调查数据表明，在保修期内出现问题的电气产品中，有63％是由于电涌造成的。当电涌超出计算机能承受的水平时，计算机将出现数据乱码，芯片被损坏，部件提前老化，这些症状包括：出乎预料的数据错误，接收/输送数据的失败，丢失文档，工作失常，经常需要维修，原因不明的故障和硬件问题等等。 雷击保护的基本原则

欲使设备得到很好的保护，首先应对其所处的环境、受雷电影响的程度做出客观的估计，因它与出现过电压的幅值、概率、网络结构、设备抗电压能力、保护水平和接地等有关；防雷工作应作为一项系统工程来考虑，强调全面防护（包括建筑物、传输线路、设备和接地等），综合治理，且要做到科学、可靠、实用和经济。针对感应雷瞬时能量较大的特点，根据IEC国际标准对能量逐级吸收的理论，及防护区间量级分类的原则，需要做多级防护。

2.3、供电电源

2.3.1、固定式

用户在订货时，应注意告知厂家，需要哪一种供电方式的流量计。一般情况下厂家提供的产品为AC220V供电方式。

WSF-100型固定式主机（包括壁挂式主机、盘装式主机、防爆主机）按供电方式可分为三类：

一类 AC220V供电（统称交流供电）

二类 DC24V（统称直流供电）

三类 AC220V与DC24V通用（统称交直流供电）

2.3.2、便携式

WSF-100便携式超声波流量计采用内置式可充电式镍氢电池工作，充满后一般可连续工作10小时以上。

充电方式采用智能充电方式，操作者可将配备的电源线一端插入机器后侧AC220V端口，另一端插入电源插座（AC220V）即可完成充电操作。

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2.3.3、接线

打开主机接线壳，可看到端子接线图。按图接线即可。

固定式（WSF-100F）接线图

新版接线图：

旧版接线图：

2.4、通电

WSF-100系列超声波流量计通电后，机器将自动按使用者上次所输入的参数进行工作。

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键盘操作并不影响测量的进行，因为WSF-100内部采用了分时技术进行并行处理。测量、运算、键入、显示、打印、串行口操作、输入输出等都称为“事件”，各事件之间是相互独立的。例如使用者修改日期时间将丝毫不影响与日期时间无关的其他任务。

通电时，如果机器已经安装好，从M01窗口可以看到机器正在调整放大器增益，显示器左上角显示S1，S2，S3，S4四个步骤后，机器自动进入正常的测量状态，显示器左上角显示“*R”字样。

如果是第一次使用或是在新的安装点安装，需要输入新安装点的参数。使用者所输入的任何参数，WSF-100都记录在机内的RAM中，将永久记忆，直到使用者再次修改。当使用者改变了参数或移动探头后，机器将自动重新计算调整，按使用者新输入的参数进行工作。WSF-100工作时能够同时完成所有的任务，不论在哪一个显示窗口上，测量、输出等任务是照常进行的。

2.5、键盘使用

WSF-100 系列超声波流量计

如右图所示，说明如下

键用于输入

数字或菜单号；

键用于左退格或删除左

面字符； 键盘

正负号键；

键（以后文字描述时，简称为M

键）用于访问菜单，先键入此键然后再键入两位数字键，即可进入数字对应的菜单窗口，例如欲输入管外径，键入

11”是管外径参数窗口地址码。

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容。另一个功能是在参数前按此键用于进入“修改”状态。

2.6、快速输入参数

WSF-100常规测量时需要输入下列参数:

1. 键入

进入11号窗口输入管外径

2. 进入12号窗口输入管壁厚度

3.

进入14号窗口

选择管材

4.

进入16号窗口选择衬材

5.

进入20号窗口选择流体类型

6.

进入23号窗口选择探头类型

7.

进入24号窗口选择安装方式

8.

进入25号窗口，

按所显示的安装距离及上步所选择的安装方

式安装好探头(见本章安装节)

9. 键入01号窗口显示测量结果

2.7、*选择测点

超声波流量计的安装在所有流量计的安装中是最简单便捷的，只要选择一个合适的测量点，把测量点处的管道参数输入到流量计中，然后把探头捆绑在管道上即可。

选择测量点时要求选择流体流畅分布均匀的部分，为了保证测量精度。一般应遵循下列原则：

● 要选择充满流体的管段，如管路的垂直部分或充满流体的 水平管

段。

● 测量点要选择距上游10 倍直径，下游5 倍直径以内均匀直管段,没有任何阀门等干扰。

● 要保证测量点处的温度在可工作范围以内。

● 充分考虑管内壁结垢状况，尽量选择无结垢的管段进行测量。实在不能满足时需把结垢考虑为衬里以求较好的测量精度。选择管材均匀致密， - 8 -

易于超声波传输的管段。

如现场传感器需要安装在仪表井里时，就必须需要有一定的安装空间，以便于人能直立工作，即关闭到墙壁之间的距离至少550mm以上，即宽度W>(D+550×2)mm，水泥管路W>(D+700×2)mm，仪表井轴向宽度L>D+1200MM，安装传感器时，应避开法兰、焊缝、变径，并尽量安装在管道轴线水平位置±45º范围内。

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2.8、*安装探头

传感器接线图

外敷式传感器 专用线缆

插入式传感器 管段式传感器

传感器在接线完毕后请做防水处理，将接线槽内灌满密封硅胶后拧紧外盖，待凝固后进行安装。在安装探头之前，须把管外欲安装探头的区域清理干净，除去一切锈迹油漆，选择出管材致密部分进行探头安装：在探头的中心部分和管壁涂上足够的耦合剂，然后把探头紧贴在管壁上捆绑好。 注意 a. 两个探头要安装在管道管轴的水平方向上； b. 探头的安装方向。

安装探头过程中，千万注意在探头和管壁之间不能有空气泡及沙砾。在水平管段上，要把探头安装在管道截面的水平轴上，以防管内上部可能存在

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气泡。

如果受安装地点空间的限制而不能水平对称安装探头，可在保证管内上部分无气泡的条件下，垂直或有倾角地安装探头。 探头安装距离

探头间距以两探头的最内距离边缘为准，在输入了所需的参数以后，查看显示窗口25所显示的数字，并使探头的间距符合25号窗口的数据。 探头安装方式

探头安装方式共有两种，分别称为V法、Z法。下面分别说明。一般的在小管径时（DN25~400mm）可先选用V法；V法测不到信号或信号质量差时则选用Z法，管径在DN300mm以上或测量铸铁管时应优先选用Z法。

2.8.1、V法

V法一般情况下是标准的安装方法，使用方便，测量准确。可测管径范围为25mm至大约400mm；安装探头时，注意两探头水平对齐，其中心线与管道轴线水平一线。

V法 ── 侧视图

V法 ── 截面图

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传感器

V法

── 顶视图

2.8.2、Z法

当管道很粗或由于液体中存在悬浮物、管内壁结垢太厚或衬里太厚，造成V法安装信号弱，机器不能正常工作时，要选用Z法安装。原因是；使用Z法时，超声波在管道中直接传输，没有折射（称为单声程），信号衰耗小。

Z法可测管径范围为100mm至大约6000mm。实际安装流量计时,建议300mm以上的管道都要选用Z法

Z法 ── 截面图 Z法 ── 侧视图

Z法 ── 顶视图

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2.9、插入式传感器的安装

WSF-100型超声波流量计的插入式传感器为我公司新产品，是集外夹式传感器与标准管段式传感器二者优点的产品，其特点为：

1. 解决了由于管道内壁结垢或腐蚀严重时，使用外缚式传感器信号 弱、测量不正常的难题。

2. 使用的专用开孔工具可以使传感器在带压不停水的情况下安装，保证生产的正常稳定运行，并使之达到日后使用维护要求。 3. 该传感器的超声波发射晶体与被测量液体直接接触，提高了测量精度和机器的运行稳定性。

4. 相对电磁流量计，在大口径管道上既经济又可靠准确。

2.9.1、要求

1、安装场地

安装插入式传感器需要较大的空间，在仪表井中管壁到墙壁之间的距离至少540mm以上。即宽度W >（D+540×2）mm。(如图1

)

图 1

纵向管道长度L>（D+1000）mm。（如图2）

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超声波流量计

图 2

安装超声波流量计需要一定的直管段，一般上游大于10D，下游大于5D（D为直径），距泵出口或阀门处要大于30D。

2、工具

安装插入式传感器需要专用开孔定位工具（厂家专用工具，非卖品）、专用球阀底座两个、1.25寸钢制球阀两个、手电钻及大扳手和生料带等。

2.9.2、输入参数

主机初始设置子菜单中

M23 菜单中需选择第2项，即 “2、插入B型探头”

M24 菜单中选择第2项，即 2、Z （Z法安装）

M25菜单中所示内容即为安装距离，这个距离是指两个插入式传感器的中心沿管轴方向上的距离。（见图2）

2.9.3、安装步骤

1）、定位

将管道参数输入主机（详见技术说明书），计算出安装距离（由于采用插入式传感器，建议使用直接测量方式，即Z安装方式）定出两个传感器的位置，安装距离为两个传感器的中心距。

注意：两个传感器一定要保证在同一轴面上。

制作定位纸：取一条长4D，宽200mm（或D）的矩形纸带，在距边缘约100mm处划一条线；（如图3）

图 3

将定位纸缠绕在已处理好的管道上，注意要把纸两边互相重合对齐，才能使所划的线与管轴相平行；（如图4）

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图 4

延长定位纸上的直线在管道上划一直线；（如图5）

图 5

所划直线与定位纸一边缘相交点为A；（如图6）

图 6

从A点开始，沿着定位纸边边缘量出管道1/2周长，该点为C，在C点划一条与定位纸边缘垂直的直线；（如图7）

图 7

去掉定位纸，从点C开始，在所划直线上量出安装距离L，从而决定出B点。 这样A、B两点为安装位置；例如L=280mm（如图8）

图 8

-

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将球阀底座分别焊接在A和B两点上。

注意球阀座中心点一定要与A和B两点重合。

2）、安装球阀座

对于可焊接管材（如钢、PVC等）只需将球阀座直接焊在管道外壁上，（焊前将焊点附近的管道表面处理干净）焊接时注意一定不要夹杂气孔，以防漏水，甚至断裂。对于不可焊接管材（如铸铁等），需采用定制的专用护套将球阀座紧固在管道外壁上，一定要密封好，以防漏水。将球阀座上缠好生料带，拧上球阀。

图 9

3）、钻孔

将开孔器前端缠好生料带，然后与特制球阀外螺纹连接，紧固好后，打开球阀，推动钻杆直至与管道外壁接触，将手电钻与钻杆接好锁紧，接通电源，开始钻孔，在钻孔过程中一定不能进钻过快，要缓慢进钻，以免卡钻，甚至钻头折断，感觉钻透后，拔出钻杆直到开孔器钻头的最前端退至球阀芯后，关上球阀，卸下开孔器。

图 10

1、管道 2、球阀座 3、特制球阀 4、定位钻 5、19开孔钻 6、密封套 7、钻杆8、手电钻

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4）、传感器的装入

把锁紧螺母旋至传感器底部，将传感器旋入特制球阀导向螺纹，当旋至球阀芯时，打开球阀，继续旋入传感器，直至传感器前端伸出管道内壁，调整好传感器的角度，(两个传感器进线孔应同时向上或向下)，紧固好锁紧螺母,最后将线接好，用硅橡胶密封接线处。

1传感器

7信号线

5）、传感器伸入管内壁尺寸计算（如图12）

传感器的长度a和管壁厚度b已知，现场管外传感器长度L也可测量，只需L = a – b,并使c = 0即可。

图 11 2球阀底座 3球阀 4导向螺纹 5锁紧螺母 6接线盒

图 12

7、接线完毕后，锁紧进线孔螺母，然后将防水胶注满接线盒，最后盖上盒盖。

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2.10、*检查安装

（1）、信号强度

信号强度（M90中显示）是指上下游两个方向上接收信号的强度。WSF-100使用00.0~99.9 的数字表示相对的信号强度。0.00表示收不到信号；99.9表示最大的信号度。

一般情况下，信号强度越大，测量值越稳定可信，越能长时间可靠的运行。

安装时应尽量调整探头的位置和检查耦合剂是否充分，确保得到最大的信号强度。系统正常工作的条件是两个方向上的信号强度大于60.0。当信号强度太低时，应重新检查探头的安装位置、安装间距以及管道是否适合安装。

（2）、传播时间、时差

窗口93中所显示的“传播时间,时差”能反应安装是否合适，因为流量计内部的测量运算是基于这两个参数的，所以当“时差”示数波动太大时，所显示的流量及流速也将跳变厉害，出现这种情况说明信号质量太差，可能是管路条件差，探头安装不合适或者参数输入有误。

在通常情况下，时差的波动应小于±20％。但当管径太小或流速很低时，时差的波动可能稍大些。

（3）、传输时间比

传输时间比是用于确认探头安装间距是否正确。在安装正确的情况下传输比应为100±3。传输时间比可以在M91中进行查看。

当传输比超出100±3的范围时，应检查参数（管外径、壁厚、管材、衬里等）输入是否正确、探头的安装距离是否与M25中所显示的数据一致、探头是否安装在管道轴线的同一直线上、是否存在太厚的结垢、安装点的管道是否椭圆变形等。

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三、工作原理

3.1、超声波流量计测量原理

当超声波束在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，并且其传播时间的变化正比于液体的流速，其关系符合下列表达式

MDTVsin2TupTdown

其中

θ为声束与液体流动方向的夹角

M 为声束在液体的直线传播次数

D 为管道内径

Tup 为声束在正方向上的传播时间

Tdown为声束在逆方向上的传播时间

ΔT=Tup –Tdown 3.2、超声波热量表热量测量

新一代WSF-100具有两路三线制PT100标准温度测量接口，可测量温度范围为-40～160℃。标定后，在0～150℃范围内误差小于0.1℃。 另外温度信号还可以从WSF-100的模拟输入AI3，AI4接入。

PT100的接线图 温度变送器接线图

新一代WSF-100软件上设置了两种热量计算方法。一种是符合国家标准CJ128的焓差法，一种是使用比热的温差法。焓差法只能用于水介质的热量

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测量中，且温度范围限定于0～150℃。如果超出了此温度范围或者使用非水介质，那么就必须使用温差法。

由于水的比热在不同温度下是不同的，所以使用焓差法和温差法测得热量是不一样的。一般的供热管线中，焓差法测量的热量小于温差法得到的值。 焓差法按公式Q热=V×ρ进×（H进-H回）计算

其中 V=体积瞬时流量

ρ进=进水温度下水的密度

H进=进水温度下水的热焓值

H回=回水温度下水的热焓值

而温差法则按照公式

Q热=V×C×(T进-T回)计算

其中 V=体积瞬时流量

C=水的比热。比热值可以从窗口M86窗口中输入

T进=进水温度 T回=回水温度

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四、技术数据

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五、选型代码

WSF-100超声波流量计标准型

主机样式

F 固定分体式超声波流量计/热量计

G 一体管段式超声波流量计/热量计

P 便携式超声波流量计

H 手持式超声波流量计

E 防爆分体式超声波流量计/热量计

Z 变送型超声波流量计/热量计

J 经济型超声波流量变送器

M 超声波流量/热量变送模块

S 盘装分体式超声波流量计/热量计

传感器样式

A 外 缚 式

1 标 准 S1 型 适用管径范围DN15-DN100 mm

2 标 准 M1 型 适用管径范围DN50-DN700 mm

3 标 准 L1 型 适用管径范围DN300-DN6000 mm

4 高 温S1H型 适用于管径DN15-DN100mm

5 高 温M1H型 适用于管径DN50-DN700mm

B插 入 式

1 用 于 直 焊 的 管 路

2 用 于 铸 铁 管 路

3 用 于 水 泥 管 路

C管 段 式

1 π型管段式 适用于管径DN25-DN40

2 标准管段式 适用于管径DN50-DN1000

工作电源

A 交 流 电

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D 直 流 电

AD 交直流通用

管径大小

DN-

特殊订制型

T,无特殊要求省略

如：

WSF-100固定式中文，交流电，标准M

型外缚式传感器，管径DN-200 ，无特殊要求。

六、*参数功能

注意：不同版本流量计参数功能内容可能有所不同

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