一、水表受冻结冻损坏
1. 水是液体,比重1,0℃以下结冰为固体,比重约0.9,水结冰后体积膨胀。DN15水表容纳水的容积约300ml,水的比热容是4200J/(kg.0℃),冰的比热容是2100J/(kg.0℃),水结冰的凝固热是335000J/(kg.0℃)。水表中300ml的10℃水,结成0℃的冰约释放113100J热量,或当环境低温带走水中113100J热量时,水表被冻住。
2.水表安装的基本方式:水表通过两端的铜接管、螺母与管道相连。黄铜的导热率约为125、铸铁的导热率约为50,黄铜接管的导热性优于铸铁表壳及塑料的导热性。当环境温度低于0℃时,由于铜的导热性更好,水表结冰往往是从接管处开始的。接管处结冰,相当于在水表两端临时形成了“堵头”。
3.水表的结冰从接管往中心漫延,直至整个水表变成冰坨。水表内的水结为冰,体积增加了约10%,这10%(30ml)的体积往何处去?基本途径:不断膨胀的冰往管道两端挤、水表表壳被挤压膨胀、玻璃罩子被向上挤、水表中残存的空气被压缩,冰块本身被压实,当这些空间都不足以满足冰的膨胀体积时,水表玻璃就爆裂了,如水表玻璃足够厚实,则铜罩爆裂或表壳爆裂了。
二、干式水表冻裂原因
此类水表冻裂,问题主要出现在上下磁钢密封用的“塑料隔板”,表现形式是承压件塑料隔板开裂,水表损坏,化冰后漏水。
干式水表运动传动原理是水中的叶轮有一个磁钢,与水隔绝的计数器有一个磁钢,通过磁钢间的磁偶合传递运动,将水表用水量记录到水表指示机构上显示用水量,上下磁钢间由塑料隔板隔绝自来水。
塑料隔板是水表重要的承压零件,要求机械强度高、刚性好、抗蠕变等,能承受水表2.0MPa的静压试验、自来水使用过程中长期的水压和水锤,长期承受自来水压力不变形而使水表偏负。常规的隔板材料为PPO+玻璃纤维和ABS工程塑料,前者机械强度高、刚性好、价格高,后者刚性差、可用、便宜。
在水表正常使用过程中,PPO+玻璃纤维是常规最理想的材料。但PPO+玻璃纤维也有缺点,刚性好但柔性相对不足。水表结冰膨胀时,PPO+玻璃纤维抗变形能力差、易开裂,水进入密封部位。ABS材料生产的隔板,当自来水结冰膨胀时,即使开裂的概率稍低,但由于变形严重,严重影响水表的计量性能。对于严重的冰冻,任何材料,10%的膨胀比例是无法由水表本身的材料弹性来消化的,采取防冻措施才是最重要的。
三、水表的防冻措施
1.防止水表结冰要避免水表处于0℃以下的环境。水表标准GB/T778.2-2007《安装要求》,对于水表安装有明确要求,标准第8.3.2条“应采取特别措施防止水表受冻”,水表安装位置的气候环境应防止水表结冰或采取必要的保暖措施防止水表结冰。
2.为水表穿衣防冻。通过在水表外面设置保温层,能减缓能量的散发。例如采用哈夫状的泡沫聚苯乙烯盒,外形是长方体,内部是水表的形状。泡沫塑料本身不产生热量,只是减缓热量的散失。一般的经验是,正常的白天用水(相当于为水表换水补充热量)而晚上不用水的水表,-5℃的环境温度是可以承受的。更寒冷的环境或长期不通水,水表结冰的可能性就会增加。
3.排空管道,为结冰膨胀预留伸缩空间。一般来说,关闭水表前的阀门,开启水表后的最低位的水龙头,排空管道,特别是排空室外的太阳能热水器,可有效预防水表、水管结冰冻裂。其原理是:基本排空的管道有大量的可压缩的空气,当水表或水管结冰时,膨胀的体积会沿着管道向空气延伸,不发生冻裂。只要天气转暖冰解冻,水表即可正常计量。