新型大口径水表的选择与应用初探

    摘要：为了提高水表的计量精度，减少水量计量损失，宽量程、高灵敏度等新型大口径水表将逐步推广应用，这是水表技术发展应用的必然趋势。本文通过对几种新型大口径水表计量性能对比分析、综合评价，并利用实例证明新型大口径水表选型与应用是否合理对发挥新型水表作用的影响程度，提出了合理选型与配表原则。
    关键词：大口径水表；新型水表；选型与应用
 
     0   引言
    目前，水表根据原理、结构、用途不同，有各种各样的形式，在市场上流通的大口径水表（以下特指DN50及以上的水表）主要可以分为两大类，一类为机械水表，如WP水平螺翼式、复式水表、WS垂直螺翼式和WPD宽量程水表等，另一类为电子水表，如电磁水表、超声水表、远传水表等。而每种水表各有特点，也各有优缺点，大口径水表又不同与小口径水表逐渐集中于少量品种，而是向更多的功能型转化，水表生产厂的设计理念分化也使同种水表的功能差异扩大。然而，也存在着因选择不合理、应用不正确等原因，最终导致不能较好发挥新型水表的有效作用，也产生了一些负面效应和不良影响。所以，对于水司等使用单位来说，如何确保合理选择、科学应用变得非常重要，应根据自身的特点，在调查分析、综合对比的基础上逐步提高、不断完善，形成水表选型与应用管理有效机制，达到利益最大化。
 
    1 水表的流量范围
    我们用图1来描述水表的计量误差随流量变化的情况，可以看到，随着流经水表的流量由小到大的变化过程，水表的计量误差也随着发生变化。水表生产厂家常用5个流量点标定水表的技术参数：始动流量Qd、最小流量Q1、分界流量Q2、常用流量Q3、过载流量Q4。根据这5个流量点可以把水表的计量误差划分5个区域。
水表计量误差随流量变化示意图
始动流量Qd 最小流量Q1 分界流量Q2 常用流量Q3 过载流量Q4
--------- + --------- + -------- + --------- + --------- + ---→流量
计量死区 |误差不确定区| ≤±5%区 |      ≤±2%区       | 误差不确定区
图1
    根据国标GB/T778-2007对流量范围的界定，流量范围是指由最小流量Q1和过载流量Q4所限定的范围，在此范围内水表的示值不得产生超过最大允许误差的误差。该范围由分界流量Q2分割成“高区”和“低区”两个区。
 
    2  新型水表性能对比分析
    2.1 特性流量参数对比
    根据产品说明书上的理论参数，结合水表检测室开展的试验结果（实际参
数），对几种新型水表的特性流量参数对比如下表：
  表1：DN50水表                  单位：m³/h

水表型号	始动流量	最小流量	分界流量	常用流量	过载流量	实测结果
WP水平	一般	0.45	3.0	15	30	符合要求
WS垂直	非常好	0.35	3.0	15	30	符合要求
母子表	非常好	0.03	0.12	15	30	符合要求
ＷＰＤ宽	较好	0.30	0.7	50	90	符合要求

水表型号	始动流量	最小流量	分界流量	常用流量	过载流量	实测结果
WP水平	一般	1.2	8.0	40	80	符合要求
WS垂直	非常好	0.4	8.0	40	80	符合要求
母子表	非常好	0.05	0.20	40	80	符合要求
ＷＰＤ宽	较好	0.5	0.8	120	200	符合要求

 
    2.2 性价综合对比
    以DN50口径水表为例，对几种型号水表的优缺点、性价比等情况综合对比如下：
表3：综合评价对比表

评价项目	WP水平	WS垂直	复式水表	ＷＰＤ宽
产品价格	200元	700元	1000元	1400元
周检方式	一般自行检修	一般自行检修	需要委托送检	需要委托送检
检修费用	较低	较低	较高	较高
安装长度	200/280毫米	200/280毫米	280毫米	200毫米
压力损失	较小	一般	较大	一般
量程范围	一般	较大	最大	特大
生产厂家	宁波	宁波/福州	宁波	宁波/福州
市场占有	普遍使用	逐渐推广	较多使用	逐渐推广
优点	结构简单，成本低，流通能力大，压损小。	始动流量较小，中小流量计量性能较好。	量程范围非常大，既有好的大流量性能，又有优越的小流量性能。	量程范围较大，叶轮均衡受力，采用动平衡原理，没有接触磨损，能够高速运转而不破坏。
缺点	单点调节，流量大时会引起叶轮倾斜旋转而造成偏心磨损或破坏，无法允许长时间在大流量下运行，小流量性能稍差。	大流量性能稍差，压损较大。	采购价格高，委托送检费用大，检修不方便，压损较大，流量转换阀容易损坏。	引进国外技术，采购价格高，委托送检费用大，检修不方便。
适用范围	一般适用于中小流量为主，流量波动不大，要求压损小的场所。以消防表、考核表等为主。	适用于小流量为主，而且流量波动较大，对压损要求不高的场所。以一般企业、事业单位和经营商店等为主。	适用于管道流量变化特别大，且无规定用水规律，时大时小，计量要求高的场所。以农村总表、医院、小型企业等为主。	适用于大流量为主，而且集中流量较大，要求压损较小的场所。以大型学校、工业企业及总管区域内贸易结算等为主。

    3 新型水表应用实例分析
    3.1 新型水表之一：复式水表
    复式水表又称子母表，它是由大水表、小水表和转换装置组成的水表，水流根据流量的大小自动流过小水表或大水表，或同时流过两水表。水表的读数由两个独立的计算器给出，或者由一个计算器将两个水表上的数值相加后给出。
由于目前没有实现子母水表的实时远传监控，所以对在装子母水表应用效果分析只能根据水表抄见水量来分析，选取部分代表性用户的母子水表为对象，进行对比分析情况如下表：

规格型号	大表表计水量（m3）	小表表计水量（m3）	大表与小表水量比值	合理性判断
DN50/15	33834	2144	15.8	不合理
	715	1746	0.4	合理
DN80/20	69499	4088	17.2	不合理
	12405	3679	3.4	合理
DN100/20	28320	910	31.1	不合理
	33626	21769	1.5	合理

    上表说明：根据子母水表的性能特点及自身优势，结合实际使用情况进行分析，可以看出有些地方使用子母水表是明显不合理的，因为当大表表计水量与小表表计水量的比值大于一定数值时，子母水表的优势就不存在，类似这种情况完全可以使用普通水表或其他型号水表替换。而当比值小于一定数值时，也有可能会存在口径过大、大表故障导致小表过载等情况，所以必须通过加强分析，尽量避免不合理现象。
    对于复式表，其优势应是在其小流量情况下，换句话讲是其小表发挥主要作用，小表使用的时间相对大表要长，如果大小表同时使用时间差不多，则不如直接用普通的同口径水表，基于此一分析，故判断合理性时，可简单地用大、小表水量之比来分析，或者分析其大、小表各自应占总水量的比例范围，从中我们可以分析其使用是否合理，故我们可以根据其大、小表的常用流量来分析，下表是对各口径复式表的一个简单分析依据：

复式表规格	DN50/15	DN80/20	DN100/20	DN150/40
大表常用流量	15m3/h	40m3/h	60m3/h	150m3/h
小表常用流量	1.5 m3/h	2.5m3/h	2.5m3/h	10m3/h
大、小表流量比	10	16	24	15
大、小表 水量比标准	应低于10	应低于16	应低于24	应低于15

    3.2 新型水表之二：WPD宽量程水表
    根据对在用WPD水表实现远传监测的采集数据进行统计分析，结合水表的口径、特性流量及用水量情况，从而判断应用效果，选取部分代表性的重要用户水表，以24小时为分析周期，分别统计不同流量区间范围所占的运行时间比例，从而准确判断水表的型号、口径与该用户的实际用水情况是否匹配、合理，以09年7月份的月平均小时水量数据为例，分析如下：
                表6：部分代表性用户合理性分析              单位：%

代表用户	在装型号	小于Q1	Q1-Q2	Q2-Q3	Q3-Q4	大于Q4	合理性判断
大昌祥 印染	WPD水表 DN５０	0	5	50	45	0	型号、口径都不太合理，建议调整为DN80的WP水平水表。
震元制药	WPD水表 DN１００	0	90	10	0	0	型号不太合理，建议调整为DN100的WP水平水表。
有机硅	WPD水表 DN５０	0	10	90	０	0	型号合理，暂时不用调整。

    上表说明：
    1、Q1—最小流量；Q2—分界流量；Q3—常用流量；Q4—过载流量；
    2、水表的最佳流量范围要求一般处在Q2—Q3之间最为合理，计量误差区间为±2%；
    3、在装WPD宽量程水表应用效果不太理想，没有完全发挥新型水表的作用，
    有些地方使用得当，但是有些地方没有必要使用，使用普通水表就可以满足计量要求，存在不经济现象。
 
    4 选型及配表原则
    4.1 多品种原则
    由于每一管网上用户的实际用水情况差异较大，每一种水表的性能差异也不一样，因而要做到尽量按实际用水的瞬时流量和累计水量来选择水表。如管网有长期中流量的用WP水平螺翼式水表，没有特别大流量而长期中小流量的可用WS垂直螺翼式水表，既有大流量又有长期特小流量的用子母水表，有特大流量的可用WPD宽量程水表等等。
    4.2 动态管理原则
    每一个用户水表的用水情况是在变化的，如早期用水量少时可用WS垂直螺翼式水表，当用水量增加到一定程度可考虑更换成WP水平螺翼式或WPD宽量程水表等。随着水表远传监控技术的发展和推广，可以实现即时准确地获得水表的各个时段的实际用水量和用水变化规律，方便实现水表选型应用的动态管理，有效解决“大表小流量”、“小表大流量”及“从头到尾使用一种水表”等不合理配表问题。
    4.3 经济合理原则
    水表实际运行时段的平均流量和最大瞬时流量不超过水表的常用流量和过载流量，水表运行时段的最佳流量点应处在分界流量与常用流量之间，如果几种型号水表同时可用的情况下，应优先选择综合成本相对较低的型号。科学、经济选型，就是要使水表的计量特性误差曲线与用户的用水特性曲线相匹配，以达到优化计量的目的。
    4.4 集中采购原则
    大口径水表数量相对较少，集中在少量厂家采购，有利于水表管理与升级换代，采购使用品牌产品也有利于提高性价比、使用效果等。
 
    5   结语
    通过对几种新型水表应用效果分析，可以看出总体情况有好有差，主要还是选型、配表方面存在一些问题，没有经过详细、准确的数据分析，直接选用新型水表，导致使用不当，造成不经济、不合理现象。在安装使用前需要准确、综合分析工况条件，做到产出效益要大于投入成本，即经济合理、科学有效，避免盲目推广。
    总体而言，占水司水表总数1—2%的大口径水表承担着50—60%的售水量计量，其水表计量效率的高低将直接影响整个水司的产销差率水平，也就意味着仅需花费1%的精力即可达到50%以上的效果。为此，可以看出科学合理地选择大口径水表是非常重要的，尤其是新型水表，应当成为水司日常营销管理的核心内容，应该从设计、安装、使用、调整等管理环节上落实，做到层层把关，最终确保新型大口径水表选择及应用的科学合理、经济有效，发挥新型水表的有效作用。
 
 
参考文献
1 国家质量监督检验检疫总局.冷水水表国家计量检定规程（JJG162-2009）.北京：中国计量出版社，2009
2 国家质量监督检验检疫总局. 封闭满管道中水流量的测量饮用冷水水表和热水水表国家标准（GB/T778-2007）.北京：中国标准出版社，2007
3 张建忠，杨雷等，浅谈对C级水表的应用研究，城镇供水，2009，02：40-43
4 詹志杰，水表技术手册，中国计量出版社
 
 
作者简介
1、林海光：绍兴市自来水有限公司水表检测所水表检测班组组长，工程师，毕业于中国计量学院。联系电话：0575-88656715，通讯地址：绍兴市延安东路155号，邮政编码312000。