水表知識講座.doc

知識講座第一講水表發(fā)展流量測量是能源計(jì)量的重要環(huán)，水表是流量測量中使用最廣泛和最重要的儀表之一。水表的使用量大面廣，既與于家萬戶的切身利益密切相關(guān)，也是各企業(yè)節(jié)約和控制用水、降低生產(chǎn)成本的必需手段。用于貿(mào)易結(jié)算的水表屬于強(qiáng)制檢定的計(jì)量器具。水表是流經(jīng)管道的可飲用水的計(jì)量儀表，在流量計(jì)中具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、流量范圍寬、壓力損失小等特點(diǎn)，其準(zhǔn)確度等級為2級，用分段(高區(qū)和低區(qū))誤差限要求來表示，高區(qū)要求為2，低區(qū)5。水表區(qū)別于其它流量計(jì)的特點(diǎn)是其傳感器和指示裝置均為機(jī)械式，其工作的動(dòng)力來自水流。水表的指示裝置一般只顯示通過水表的水體積總量。水表可以安裝電子傳感器來實(shí)現(xiàn)水量信號的輸出。第一節(jié)水表發(fā)展簡史從1825年英國的克路斯發(fā)明了真正具有儀表特征的平衡罐式水表以來，水表的發(fā)展已有近二百年的歷史。期間，水表的結(jié)構(gòu)先后出現(xiàn)了往復(fù)式單活塞式水表、旋轉(zhuǎn)活塞式水表、圓盤式水表、旋翼式水表和螺翼式水表(又稱沃特曼水表)等形式。這些水表的工作原理和基本結(jié)構(gòu)至今仍被各國水表制造企業(yè)沿用，但在設(shè)計(jì)、工藝和選材等方面不斷進(jìn)步，大大提高了水表的計(jì)量性能和可靠性，降低了制造成本。我國的水表使用和生產(chǎn)起步較晚。1879年，李鴻章為操辦海軍，在旅順口創(chuàng)建了我國第一家水廠。1883年英殖民主義者在上海建立了第二個(gè)水廠，水表開始進(jìn)入我國。隨著一些沿海城市相繼建造水廠，至20世紀(jì)30年代，當(dāng)時(shí)的上海光華機(jī)械廠(現(xiàn)上海光華儀表廠前身)等從國外進(jìn)口部分零件生產(chǎn)水表。在相當(dāng)長的時(shí)間里，英法日德等國家的水表一直占據(jù)著我國的水表行業(yè)，這些不同品種、規(guī)格繁雜的水表，由于標(biāo)準(zhǔn)不一、零件不能互換，給以后自來水公司的水表維修帶來了很大的困難。1949年解放后，隨著城市供水事業(yè)的發(fā)展，我國的水表工業(yè)也相應(yīng)地發(fā)展起來。從1955年起，上海、北京、天津、南京、武漢、廣州等城市自來水公司先后開始生產(chǎn)水表。20世紀(jì)50年代后期，上海光華儀表廠開始試制少量的全金屬結(jié)構(gòu)、指針讀數(shù)的速度式水表。1958年上海光華儀表廠將水表生產(chǎn)轉(zhuǎn)移給寧波水表廠(現(xiàn)寧波水表有限公司的前身)。20世紀(jì)60年代初期在原一機(jī)部儀表局的重視下，由國家投資建設(shè)，在國內(nèi)確立了兩家水表生產(chǎn)廠，即天津自動(dòng)化儀表三廠和寧波水表廠。當(dāng)時(shí)，我國兩個(gè)水表專業(yè)生產(chǎn)廠的年生產(chǎn)總量不到五萬臺水表。1965年，原第一機(jī)械工業(yè)部四局委托上海熱工儀表科學(xué)研究所和原國家建筑工程部城建局會(huì)同寧波水表廠、天津自動(dòng)化儀表廠。與上海、北京、天津、南京、杭州、廣州、武漢等自來水公司水表廠組成全國水表統(tǒng)一設(shè)計(jì)工作組，對旋翼式水表進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)。經(jīng)過二年的工作，先后完成了DNl5DN50小口徑多流束旋翼濕式水表系列和DN80DNl50多流束旋翼濕式水表系列產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及樣機(jī)試制，從而改變了國內(nèi)水表品種繁雜、質(zhì)量低下的“萬國牌”狀態(tài)。在地方政府的支持下，國內(nèi)在這段時(shí)間也相繼組建了幾個(gè)水表生產(chǎn)廠，同時(shí)在產(chǎn)品系列方面從小口徑發(fā)展到大口徑水表。北京以天津自動(dòng)化儀表三廠為主仿制了垂直旋翼式水表，南方以寧波水表廠為主仿照德國西門子樣機(jī)試制了DN80DN200的水平螺翼式水表，為國內(nèi)以后大口徑水表兩大基型奠定了基礎(chǔ)。1973年，全國水表行業(yè)又推薦了上海自來水公司水表廠和寧波水表廠研制的水平螺翼式水表，作為當(dāng)時(shí)我國在該系列水表的發(fā)展方向。至此，我國從民用到工業(yè)所需的各種規(guī)格水表形成了統(tǒng)一設(shè)計(jì)和推薦的系列產(chǎn)品。20世紀(jì)80年代初，水表行業(yè)在機(jī)械工業(yè)部上海市工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所組織下，根據(jù)當(dāng)時(shí)水表國際標(biāo)準(zhǔn)ISO4064的要求，對小口徑水表又推出了八位指針、整體葉輪的全國統(tǒng)一設(shè)計(jì)的水表。統(tǒng)一設(shè)計(jì)和水表零部件的塑料化，為組織水表專業(yè)化生產(chǎn)創(chuàng)造了有利的條件，大大推動(dòng)我國水表工業(yè)進(jìn)步與發(fā)展，滿足了日益發(fā)展的城鄉(xiāng)自來水業(yè)的發(fā)展需求。20世紀(jì)90年代，我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)持續(xù)高速發(fā)展，水表行業(yè)也快速發(fā)展，企業(yè)數(shù)量和總產(chǎn)量都增加了一倍多，同時(shí)各種智能型水表、水表抄表系統(tǒng)等產(chǎn)品也開始興起。1985年，國家經(jīng)濟(jì)委員會(huì)下文將水表產(chǎn)品納人到工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證產(chǎn)品目錄，同時(shí),水表行業(yè)開始執(zhí)行水表國家標(biāo)準(zhǔn)GB7781984公稱口徑1540mm旋翼式冷水水表。1986年我國頒布實(shí)施計(jì)量法，水表這一計(jì)量器具的管理逐漸納入法制管理軌道，從20世紀(jì)80年代末開始對水表制造企業(yè)按計(jì)量器具制造許可證管理。20世紀(jì)80年代末至20世紀(jì)90年代初這一過渡時(shí)期內(nèi)，水表產(chǎn)品實(shí)施雙證同時(shí)管理，即原機(jī)械部頒發(fā)的“生產(chǎn)許可證”和原國家計(jì)量局頒發(fā)的“制造計(jì)量器具許可證”，直到1994年才基本結(jié)束，期間共有55家企業(yè)領(lǐng)取過雙證。1987年，國家計(jì)量局將水表產(chǎn)品列入中華人民共和國強(qiáng)制檢定的工作計(jì)量器具明細(xì)目錄。1988年，國家經(jīng)貿(mào)委發(fā)文，將七位指針式的基表型水表(旋翼式水表，LXS-1540)列入淘汰產(chǎn)品目錄。1991年國家技術(shù)監(jiān)督局規(guī)定了對強(qiáng)制檢定計(jì)量器具的實(shí)施辦法，其中對小口徑民用水表實(shí)行“安裝前首次檢定，到期輪換”、工業(yè)用水表實(shí)行“周期檢定”的管理方法。從1999年開始，國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局將水表列為六個(gè)重點(diǎn)管理計(jì)量器具之一，其制造計(jì)量器具許可證的發(fā)放權(quán)上收到省一級，并頒布了水表生產(chǎn)必備條件。第二節(jié)水表產(chǎn)品和行業(yè)現(xiàn)狀一、產(chǎn)品狀況我國的水表產(chǎn)品主要分小口徑民用水表和大口徑工業(yè)用表兩大類。小口徑水表實(shí)行過全國統(tǒng)一設(shè)計(jì)，至今這種型號的旋翼多流束水表仍在市場上唱主角。大口徑水表的工藝制造水平以及熱水表與發(fā)達(dá)國家相比有較大的差距。隨著改革開放，我國水表行業(yè)與國外同行的合作也打開了局面，寧波水表廠、福州水表廠、連云港水表廠等分別與德國MEINECKE公司、德國ZENNER公司和意大利MADDALENA公司合作成立了合資公司或引進(jìn)了先進(jìn)技術(shù)。同時(shí)，水表行業(yè)各制造企業(yè)也自力更生，相繼開發(fā)了許多新產(chǎn)品，如直讀式水表、干式水表、大口徑插入式水表、大口徑拆卸式水表、液封式水表、遠(yuǎn)傳水表等。近年來，市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也促使水的貿(mào)易結(jié)算方式悄悄發(fā)生著變化，建設(shè)部“一戶一表”政策的推出、居住戶安全意識和法律意識的加強(qiáng)則推動(dòng)了這些發(fā)展。IC卡智能水表等預(yù)付費(fèi)類水表產(chǎn)品和與抄表系統(tǒng)配套的遠(yuǎn)傳水表產(chǎn)品也應(yīng)運(yùn)而生。這些水表品種的出現(xiàn)，打破了多年來全國統(tǒng)一設(shè)計(jì)產(chǎn)品一統(tǒng)天下的局面，增加了水表的產(chǎn)品技術(shù)含量和使用管理的方便可靠。行業(yè)中骨干企業(yè)的部分型號水表產(chǎn)品的制作質(zhì)量也接近國外先進(jìn)水平。二、行業(yè)狀況據(jù)國家質(zhì)檢總局有關(guān)材料、中國計(jì)量協(xié)會(huì)水表工作委員會(huì)統(tǒng)計(jì)和近年來承擔(dān)國家監(jiān)督抽查的單位調(diào)查，截至2002年底，包括預(yù)付費(fèi)水表等智能水表企業(yè)在內(nèi)，我國水表制造企業(yè)取得計(jì)量器具制造許可證的約有300家，年產(chǎn)量超過3000萬臺，年產(chǎn)量超過50萬臺的企業(yè)有12家左右。我國的水表出口量近年來也大幅增長，2002年的出口量超過250萬臺。目前國內(nèi)最大的水表企業(yè)為寧波水表股份有限公司(前身為寧波水表廠)，2002年的產(chǎn)量為217萬臺，產(chǎn)值1.7億元，另據(jù)英國ABB公司在2000年的統(tǒng)計(jì)，寧波水表股份有限公司在國際水表市場中的流通產(chǎn)品已占4，規(guī)模排名進(jìn)人世界前十位。中國計(jì)量協(xié)會(huì)水表工作委員會(huì)是目前的水表行業(yè)組織，吸收了全國主要水表生產(chǎn)企業(yè)和水表配件生產(chǎn)企業(yè)為成員，承擔(dān)了行業(yè)活動(dòng)組織、技術(shù)文件起草等工作。中國計(jì)量協(xié)會(huì)水表工作委員會(huì)成員單位見附錄A。三、問題難點(diǎn)目前在水表制造和使用中主要存在以下幾個(gè)問題和難點(diǎn)：1水表的靈敏度水表的始動(dòng)流量(又稱靈敏度)是各方尤其是供水公司比較關(guān)注的技術(shù)指標(biāo)，水表制造企業(yè)也把始動(dòng)流量的大小作為簡便的工藝指標(biāo)來判斷水表在最小流量下的計(jì)量性能，但現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)已將其相關(guān)的技術(shù)要求和試驗(yàn)項(xiàng)目刪除。有些企業(yè)在未改變水表計(jì)量等級水平的同時(shí)，設(shè)計(jì)了提高靈敏度附加結(jié)構(gòu)的水表來滿足自來水公司客戶的要求，這一點(diǎn)也受到爭議，因?yàn)檫@種改動(dòng)的結(jié)果會(huì)根本上改變水表在最小流量以下的計(jì)量特性。2水質(zhì)和管材質(zhì)影響水表讀數(shù)管道中的銹跡水模糊了讀數(shù)裝置引起的抄讀困難和外表難看。液封水表一定程度上已解決這個(gè)問題。3不用水水表自走的現(xiàn)象由于管道加壓混入空氣和水溫變化等原因，水管內(nèi)存有空氣，其產(chǎn)生的脈動(dòng)效應(yīng)使安裝在某些位置的水表在不流水時(shí)也會(huì)有緩慢走字現(xiàn)象，且數(shù)字往往是累加遞增的。目前結(jié)構(gòu)的旋翼式水表無法從根本上克服這一缺陷。4總表與分表之和不符現(xiàn)象如果總表與分表之和的數(shù)字相差比較大，除了與水表本身的工作性能有關(guān)外，可能的原因有總表(大口徑水表)的流量范圍能力不夠、管漏(損)等，另外有些還與抄表的同步性等管理工作有關(guān)。5預(yù)付費(fèi)類的水表產(chǎn)品在觀念、技術(shù)和管理幾方面存在爭議預(yù)付費(fèi)類的水表對供水公司來說管理、收費(fèi)方便，支持了“一戶一表”政策的實(shí)施，但在觀念、技術(shù)和管理幾方面存在一些爭議，主要有：1）發(fā)達(dá)國家有“先服務(wù)后付費(fèi)”和“用水是基本人權(quán)”的觀念，因而在住宅家中很少使用預(yù)付費(fèi)水表；2）國內(nèi)許多地方現(xiàn)有的水質(zhì)和管道材質(zhì)對預(yù)付費(fèi)類水表的正常使用有較大的影響，尤其是影響控制閥的正常使用；3）使用預(yù)付費(fèi)水表對非正常用水情況的監(jiān)管和服務(wù)提出新的問題和要求，如較長一段時(shí)間內(nèi)不用水的用戶、水量用盡而控制閥未能關(guān)閉導(dǎo)致應(yīng)收水費(fèi)流失等；4）由于以預(yù)付費(fèi)的方式代替了抄表結(jié)算，可能會(huì)使總表記錄的供水量與用戶分表總量難以核對，影響制水成本的核計(jì)、管道水的漏失率的計(jì)算判斷、制水生產(chǎn)調(diào)度的安排和對季節(jié)性用水量的正確估計(jì)；等等。6大口徑水管輸水量計(jì)量的水表或流量計(jì)檢定困難大口徑水表或流量計(jì)的周期檢定和現(xiàn)場檢定一直是流量儀表行業(yè)和有關(guān)用戶的一個(gè)難題，一是因?yàn)橄鄳?yīng)的大流量標(biāo)準(zhǔn)裝置很少，二是已安裝在現(xiàn)場的流量計(jì)如要正常周期檢定或因糾紛需要停流試驗(yàn)時(shí)，其拆裝工作量很大，且可能影響到正常的供水而不可行。目前，大部分的流量計(jì)和水表都需要實(shí)流標(biāo)定，未實(shí)現(xiàn)干標(biāo)。有些部門利用水廠的清水池作為標(biāo)準(zhǔn)器來檢定，不失為一個(gè)有效的方法。四、發(fā)展方向當(dāng)前國內(nèi)外水表逐步向下列幾個(gè)方面發(fā)展：1計(jì)量等級高的水表用計(jì)量等級高的水表，可使水表在包括微小流量在內(nèi)的較大的流量范圍內(nèi)工作，也從根本上真正提高了水表靈敏度和計(jì)量能力?；钊?又稱容積式)水表的計(jì)量等級一般可達(dá)C級或D級，但對水質(zhì)要求較高。說明：國際上大多數(shù)國家要求使用達(dá)到計(jì)量等級B級以上的水表，國內(nèi)行業(yè)里也有取消計(jì)量等級A級的水表的呼聲。在擬定的水表新國際標(biāo)準(zhǔn)和國際建議中，還把基于電磁或電子原理工作的、用于測量水的流量計(jì)也包括在水表內(nèi)。2遠(yuǎn)傳戶外抄讀和計(jì)算機(jī)物業(yè)管理相結(jié)合的水表遠(yuǎn)傳水表、集中抄讀系統(tǒng)和與二次儀表相配套的水表是有發(fā)展前途的，因?yàn)樗纳屏怂淼某x方法，提高了信息化、數(shù)字化和自動(dòng)化程度，減少了對使用水表的用戶的打擾和治安方面的憂慮。國內(nèi)部分地區(qū)實(shí)施一戶一表時(shí)，也采用這種型式的水表。3預(yù)付費(fèi)類水表預(yù)付費(fèi)水表適用于“先付費(fèi)后用水”原則下的管理系統(tǒng)。我國一些地區(qū)收水費(fèi)難、水費(fèi)欠賬賴賬現(xiàn)象嚴(yán)重，使用預(yù)付費(fèi)類水表徹底改變了抄表和用水量的結(jié)算方式，避免激化矛盾，同時(shí)提高了水表產(chǎn)品的技術(shù)含量，一些自來水公司和物業(yè)管理公司對這種產(chǎn)品表示歡迎。預(yù)付費(fèi)水表可以及時(shí)合理地收取水費(fèi)，減少水費(fèi)流失，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，避免因抄表活動(dòng)而給用戶帶來的不方便和不安全感。典型的產(chǎn)品有IC卡水表(插卡式或感應(yīng)式)、TM卡水表、代碼交換式預(yù)付費(fèi)水表等。4防倒流水表或雙向計(jì)量水表目前的國內(nèi)水表一般為單流向水表，大部分在逆向流動(dòng)(又稱倒流或反向流)時(shí)也可走動(dòng)并使累計(jì)數(shù)減少，現(xiàn)有的水表鉛封機(jī)構(gòu)并無防止水表倒裝功能，因此有引起計(jì)量糾紛和作弊的可能。防倒流水表通過在表入口處加裝單向閥或?qū)⑺淼倪B接接管與水管鉛封在一起，防止了人為倒裝水表而作弊的可能。雙向計(jì)量水表的功能是，在逆向流動(dòng)時(shí)水表的計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)仍然是累加的并且符合計(jì)量準(zhǔn)確度的要求。說明：現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)中對防倒流水表或雙向計(jì)量水表并無詳細(xì)的規(guī)定，只要求水表能“經(jīng)受意外逆流并顯示這逆流量”。據(jù)了解，新修改的國際標(biāo)準(zhǔn)和國際建議已補(bǔ)充了這類表的性能規(guī)定。第三節(jié)水表的型式和分類一、分類流量計(jì)的分類原則有許多，按測量原理、測量方法和結(jié)構(gòu)形式、測量目的、測量介質(zhì)、測量管徑、指示值顯示方式等進(jìn)行分類是其主要的方法。水表的分類也基本上按這些原則。1按測量原理按測量原理是一種主要的分類方法。一般可分為速度式水表和容積式水表。(1)速度式水表安裝在封閉管道中，由一個(gè)運(yùn)動(dòng)元件組成，并由水流運(yùn)動(dòng)速度直接使其獲得動(dòng)力速度的水表。典型的速度式水表有旋翼式水表、螺翼式水表。旋翼式水表中又有單流束水表和多流束水表。(2)容積式水表安裝在管道中，由一些被逐次充滿和排放流體的已知容積的容室和憑借流體驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)組成的水表，或簡稱定量排放式水表。容積式水表一般采用活塞式結(jié)構(gòu)。2按計(jì)量等級計(jì)量等級反映了水表的工作流量范圍，尤其是小流量下的計(jì)量性能。按照從低到高的次序，一般分為A級表、B級表、C級表、D級表，其計(jì)量性能分別達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的計(jì)量等級A、B、C、D等級的相應(yīng)要求。說明：一些歐洲國家的大口徑水表(如渦輪式水表或復(fù)式水表等)的工作流量范圍特別寬(可以到200：1以上)，也標(biāo)注分段誤差限和標(biāo)注“B、C”等級符號，但這類表的計(jì)量等級符號的具體、含義、特性流量值與國際標(biāo)準(zhǔn)ISO4064中的相應(yīng)規(guī)定不同。3按公稱口徑按公稱口徑通常分為小口徑水表和大口徑水表。公稱口徑40mm及以下的水表通常稱為小口徑水表，公稱口徑50mm及以上的水表稱為大口徑水表。這二種水表有時(shí)又稱為民用水表和工業(yè)用水表，同時(shí)這種分法也可以從水表的表殼連接形式區(qū)別開來，公稱口徑40mm及以下的水表用螺紋連接，50mm及以上的水表用法蘭連接。4按用途按用途通常分為民用水表和工業(yè)用水表。民用水表只是指用于住宅用水結(jié)算的水表，其它用途的都可歸入工業(yè)用水表。工業(yè)用水表一般為大口徑水表。5按安裝方向按安裝方向通常分為水平安裝水表和立式安裝水表(又稱立式表)，是指安裝時(shí)其流向平行或垂直于水平面的水表，在水表的度盤上用“H”代表水平安裝、用“V”代表垂直安裝。說明：當(dāng)水表名稱不指明時(shí)，一般均為水平安裝水表。容積式水表沒有安裝水平與否的要求。歐洲一些采用了動(dòng)平衡處理的大口徑水表也可以以水平、垂直或傾斜的方式進(jìn)行安裝。但不同的安裝取得的計(jì)量性能有差異，如水平安裝時(shí)可以達(dá)到C級，而垂直或傾斜安裝時(shí)要降級。6按介質(zhì)的溫度按介質(zhì)溫度可分為冷水水表和熱水水表，水溫30是其分界線。(1)冷水水表介質(zhì)下限溫度為0、上限溫度為30的水表。(2)熱水水表介質(zhì)下限溫度為30、上限為90或130或180的水表。說明：當(dāng)不指明時(shí)，一般水表均指冷水水表。7按介質(zhì)的壓力按使用介質(zhì)的壓力可分為普通水表和高壓水表。在我國，普通水表的公稱壓力一般均為1MPa。高壓水表是最大使用壓力超過1MPa的各類水表，主要用于流經(jīng)管道的油田地下注水及其它工業(yè)用水的測量。說明：當(dāng)不指明時(shí)水表的公稱壓力均為1MPa。歐洲一些國家的水表公稱壓力為16bar(1.6MPa)。8按計(jì)數(shù)器是否浸入水中按水表的計(jì)數(shù)器是否浸入水中分為濕式水表和干式水表及液封水表。典型的性能區(qū)別在于水表的表玻璃是否承受水壓、水表機(jī)械傳感器與計(jì)數(shù)器的傳動(dòng)是直接齒輪聯(lián)動(dòng)還是磁鋼傳動(dòng)。(1)濕式水表計(jì)數(shù)器浸入水中的水表，其表玻璃承受水壓，傳感器與計(jì)數(shù)器的傳動(dòng)為齒輪聯(lián)動(dòng)，使用一段時(shí)間后水質(zhì)的好壞會(huì)影響水表讀數(shù)的清晰程度。(2)干式水表計(jì)數(shù)器不浸入水中的水表，結(jié)構(gòu)上傳感器與計(jì)數(shù)器的室腔相隔離，水表表玻璃不受水壓，傳感器與計(jì)數(shù)器的的傳動(dòng)一般用磁鋼傳動(dòng)。(3)液封水表用于抄表的計(jì)數(shù)字輪或整個(gè)計(jì)數(shù)器全部用一定濃度的甘油等配制液體密封的水表，密封隔離的計(jì)數(shù)器內(nèi)的清晰度不受外部水質(zhì)的影響，其余結(jié)構(gòu)性能與濕式水表相同。說明：行業(yè)中有時(shí)用小液封和大液封來區(qū)別計(jì)數(shù)器是字輪部分液封還是整個(gè)計(jì)數(shù)器液封。9按計(jì)數(shù)器的指示形式按計(jì)數(shù)器的指示形式可分為指針式、字輪式(或稱數(shù)碼式或E型表)和指