劉友飛1 陳偉成2
（1紹興市自來水有限公司；2上虞市聯(lián)冷玻璃鋼有限公司，浙江紹興 312000）
摘要：隨著城市自來水戶表改造的不斷深入，住宅水表自轉問題已引起多方關注，如何有效防止和解決戶表自轉現(xiàn)象將直接關系到供水企業(yè)的社會和經濟效益。本文通過詳細分析了水表自轉現(xiàn)象的產生原因，介紹了一種防水表自轉的新型專利產品—防水表自轉控制閥，并以實驗結果證明了該新型防水表自轉控制閥門對解決水表自轉現(xiàn)象的有效性和切實可行性。
關鍵詞：防水表自轉控制閥；在裝水表自轉
0 引言
隨著城市供水“一戶一表、計量出戶”改造工作的全面推進，越來越多的用戶反映水表計量有問題，主要表現(xiàn)為用戶的管道及用水器具在沒有漏損的情況下，在用戶不用水時，水表指針間斷或不間斷地在來回走動，從而產生一定數(shù)量的水表讀數(shù)，引起用戶質疑。近年來，住宅水表自轉問題已引起多方關注，原因是多種因素引起的，從供水管網(wǎng)的特點以及目前所使用水表本身的計量特性來分析，主要有管網(wǎng)壓力波動和戶內管道中存在氣囊兩種原因引起。如何有效防止和解決戶表自轉現(xiàn)象已迫在眉睫，也將直接關系到供水企業(yè)的社會和經濟效益。
1 水表產生自轉的內因
受應用歷史和制造成本等因素影響，目前供水企業(yè)使用的水表大多是旋翼式（小口徑）和螺翼式（大口徑）兩大類，其工作原理在此不再贅述。水表自轉現(xiàn)象主要集中表現(xiàn)在居民家中使用的小口徑水表，下面就旋翼濕式水表的結構設計來分析產生自轉的主要原因。
旋翼濕式水表計量部分主要由葉輪盒、葉輪、濾網(wǎng)、計數(shù)裝置等組成；當水表正向工作時：進水水流先經濾網(wǎng)過濾整流，再經葉輪盒進水孔以設計的噴水角沖擊葉輪，而后經葉輪盒出水孔流出完成計量；其間葉輪直接驅動計數(shù)裝置記錄流經水表液體體積，葉輪盒上的調節(jié)孔起到調節(jié)各流量區(qū)葉輪的徑向余度。當水表反向工作時：葉輪盒上的進、出水孔位置互換，水流沖擊葉輪的角度和葉輪受力發(fā)生根本性變化，此時濾網(wǎng)和調節(jié)孔已失去作用，葉輪驅動計數(shù)裝置所記錄的流經水表液體體積也發(fā)生明顯變化；〈表1〉是針對上述兩種情況用同一“樣表”在水表檢定裝置上連續(xù)三次測得的一組數(shù)據(jù)：
表1 DN15旋翼半液封水表正反向測試記錄
|
流量點
方向 |
3 m3/h
示值誤差 |
1.5m3/h
示值誤差 |
0.12m3/h
示值誤差 |
0.03m3/h
示值誤差 |
|
正向通水測試
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﹢0.5% |
﹢0.05% |
﹢0.2% |
﹣0.5% |
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﹢0.45% |
﹢0.1% |
﹢0.4% |
﹣0.9% | |
|
﹢0.5% |
﹢0.1% |
﹢0.3% |
﹣0.8% | |
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反向通水測試
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﹣34.2% |
﹣34% |
﹣65% |
﹣65.5% |
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﹣34.5% |
﹣34.1% |
﹣65.1% |
﹣66% | |
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﹣34.3% |
﹣34.1% |
﹣65% |
﹣65.8% |
上表數(shù)據(jù)說明該類型水表在正反向計量中水表示值誤差存在明顯差異，這是該類型水表本身設計和工作原理所決定。
2 水表產生自轉的外因
根據(jù)旋翼濕式水表的結構設計和工作原理，在裝水表正常計量的唯一動能來自于該表二端的差壓水能，如果當該差壓水能為零時則水表靜止（不用水不計量）。
現(xiàn)實中在裝水表因用戶室內管道各盲端內存有的空氣循環(huán)壓縮、膨脹作用，在用戶未用水的情況下，水表的中心指針會出現(xiàn)時轉時停甚至連續(xù)轉動現(xiàn)象。理論上每次盲端內存空氣的壓縮和膨脹所產生的壓差水能守恒，指針的正反轉圈數(shù)和角度也應該相等；然因水表正反轉計量誤差的巨大差異，導致了用戶未用水而水表仍然計量（即水表自轉產生的非正常水量）。
3 解決水表自轉的方法
目前，供水行業(yè)內最常見的處理方法有：
方法一：找出室內管道各盲端，排凈各盲端內存空氣；但室內管道改造、水表新裝和周檢拆裝、管網(wǎng)計劃和突然停水等環(huán)節(jié)都會引起該空氣再生。
方法二：在水表前安裝有關閉彈簧的小口徑止回閥，但是由于產品標準各異，其水頭損失較大，對樓層較高的用戶會產生壓力影響，造成二次投訴。
方法三：安裝具有正反向計量功能的新型水表，新國標5.2.6已就該類型水表做了規(guī)定，由于多種原因，該種新型小口徑水表還沒有批量生產，目前國內還沒有完全開始推廣使用。
由于采用以上幾種方法，仍然不能徹底解決或較好解決用戶反映的水表自轉現(xiàn)象；為了防止和徹底解決水表自轉問題，我們采用了一種新型專利產品，作為一種新的處理水表自轉的方法，即在水表前安裝附屬裝置（防水表自轉控制閥）有效隔斷管道盲端內存空氣的循環(huán)壓縮和膨脹。
4 實驗過程
為了有效驗證防水表自轉控制閥對解決水表自轉的可行性和有效性，我們通過制作專用的測試工具和模擬管道，開展了多次實驗室測試與分析。
4.1 測試一
如〈圖1〉所示：將6只“工具表”和1只被測“樣表”（LXF-15F、B級）內的殘留水倒凈連同“防水表自轉控制閥”一起夾在8表串聯(lián)檢定臺（LJS15-25、準確度0.2%）上；先關閉保壓閥2和放空閥，再緩慢打開保壓閥1，這樣檢定臺接管和7只表內的空氣均被壓縮在保壓閥2前的管段內（類似用戶管道盲端）；待被測“樣表”中心指針靜止后關閉保壓閥1，記錄壓力表（CYF數(shù)顯：0—4MPa、精度：±0.5%）示值和被測“樣表”示值；開始測試：緩慢打開放空閥使被測管段壓力由高逐漸降低到目標值，然而關閉放空閥，記錄此時壓力表示值和被測“樣表”示值；再打開保壓閥1使被測管段壓力上升并記錄此時壓力表示值和被測“樣表”示值，按上述方法重復測試三次。測試統(tǒng)計數(shù)據(jù)見〈表2〉：
表2 DN15旋翼半液封水表（樣表）未端存有空氣時帶閥壓力變化測試統(tǒng)計
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壓力由高轉低水表示值變化 |
壓力由低轉高水表示值變化 | ||||
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P1 (MPa) |
P2 (MPa) |
△V1 (L) |
P2 (MPa) |
P1 (MPa) |
△V2 (L) |
|
0.353 Mpa |
0.100 Mpa |
0 |
0.100 Mpa |
0.353 Mpa |
0 |
|
0.353 Mpa |
0.142 Mpa |
0 |
0.142 Mpa |
0.353 Mpa |
0 |
|
0.353 Mpa |
0.198 Mpa |
0 |
0.198 Mpa |
0.353 Mpa |
0 |
|
0.353 Mpa |
0.246 Mpa |
0 |
0.246 Mpa |
0.353 Mpa |
0 |
|
0.353 Mpa |
0.306 Mpa |
0 |
0.306 Mpa |
0.353 Mpa |
0 |
分析〈表2〉數(shù)據(jù)：在“樣表”未端存有空氣情況下，并安裝防自轉控制閥，當“樣表”內壓力在0.10—0.353 MPa范圍波動時，無論“樣表”內壓力由高轉低或由低轉高，“樣表”的累計示值均未變化；此測試說明當水表前安裝“防水表自轉控制閥”時，能有效隔斷水表后內存空氣的循環(huán)壓縮和膨脹引起的水表自轉。
4.2 測試二
如〈圖2〉所示：將6只“工具表”和1只被測“樣表”內的殘留水倒凈連同一直管段（取代防水表自轉控制閥）一起夾在8表串聯(lián)檢定臺上；測試方法和流程與“測試一”相同。測試統(tǒng)計數(shù)據(jù)見〈表3〉：
表3 DN15旋翼半液封水表（樣表）未端存有空氣時不帶閥壓力變化測試統(tǒng)計
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壓力由高轉低累計水表示值變化 |
壓力由低轉高累計水表示值變化 | ||||
|
P1 (MPa) |
P2 (MPa) |
△V1 (L) |
P2 (MPa) |
P1 (MPa) |
△V2 (L) |
|
0.353 Mpa |
0.100 Mpa |
0.04 |
0.100 Mpa |
0.353 Mpa |
1 |
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0.353 Mpa |
0.143 Mpa |
0.03 |
0.143Mpa |
0.353 Mpa |
0.72 |
|
0.353 Mpa |
0.196 Mpa |
0.03 |
0.196 Mpa |
0.353 Mpa |
0.51 |
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0.353 Mpa |
0.245 Mpa |
0.01 |
0.245 Mpa |
0.353 Mpa |
0.35 |
|
0.353 Mpa |
0.305 Mpa |
0.00 |
0.305 Mpa |
0.353 Mpa |
0.27 |
分析〈表3〉數(shù)據(jù)：在“樣表”未端存有空氣情況下，并未安裝防水表自轉控制閥，“樣表”內壓力在0.100—0.353 MPa范圍波動時；當“樣表”內壓力由高轉低或由低轉高時，“樣表”的累計示值變化隨壓力波動范圍的擴大而遞增。然當“樣表”內壓力由高轉低時遞增量的絕對值明顯小于由低轉高時的絕對值，從而引起水表自轉現(xiàn)象。
4.3 測試三
如〈圖3〉所示：將一長直管段（代替6只工具表）和1只被測“樣表” 連同“防水表自轉控制閥”一起夾在8表串聯(lián)檢定臺上；打開保壓閥2和放空閥，再緩慢打開保壓閥1，排凈被測“樣表”和前后直管段內空氣，再按序關閉保壓閥2、放空閥，待被測“樣表”中心指針靜止后關閉保壓閥1，記錄壓力表示值和被測“樣表”示值；開始測試：緩慢打開放空閥使被測管段壓力由高逐漸降低到目標值，然而關閉放空閥，記錄此時壓力表示值和被測“樣表”示值；再打開保壓閥1使被測管段壓力上升并記錄此時壓力表示值和被測“樣表”示值，按上述方法重復測試三次。測試統(tǒng)計數(shù)據(jù)見〈表4〉：
表4 DN15旋翼半液封水表（樣表）未端無空氣時帶閥壓力變化測試統(tǒng)計
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壓力由高轉低累計水表示值變化 |
壓力由低轉高累計水表示值變化 | ||||
|
P1 (MPa) |
P2 (MPa) |
△V1 (L) |
P2 (MPa) |
P1 (MPa) |
△V2 (L) |
|
0.353 Mpa |
0.101 Mpa |
0 |
0.101 Mpa |
0.353 Mpa |
0 |
|
0.353 Mpa |
0.141 Mpa |
0 |
0.141 Mpa |
0.353 Mpa |
0 |
|
0.353 Mpa |
0.209 Mpa |
0 |
0.209 Mpa |
0.353 Mpa |
0 |
|
0.353 Mpa |
0.261 Mpa |
0 |
0.261 Mpa |
0.353 Mpa |
0 |
|
0.353 Mpa |
0.310 Mpa |
0 |
0.310 Mpa |
0.353 Mpa |
0 |
分析〈表4〉所得數(shù)據(jù)：在“樣表”未端末存空氣，并帶“防水表自轉控制閥”情況下，“樣表”內壓力在0.101—0.353 MPa范圍波動時；無論“樣表”內壓力由高轉低或由低轉高，“樣表”的累計示值均未變化；此測試說明當水表后無內存空氣且水表前安裝“防水表自轉控制閥”時，水表運轉正常，不存在水表自轉現(xiàn)象。
4.4 測試四
如〈圖4〉所示：將一長直管段（代替6只工具表）和1只被測“樣表”一起夾在8表串聯(lián)檢定臺上；測試方法和流程與“測試三”相同。測試統(tǒng)計數(shù)據(jù)見〈表5〉：
表5 DN15旋翼半液封水表（樣表）未端無空氣時不帶閥壓力變化測試統(tǒng)計
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壓力由高轉低累計水表示值變化 |
壓力由低轉高累計水表示值變化 | ||||
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P1 (MPa) |
P2 (MPpa) |
△V1 (L) |
P2 (MPa) |
P1 (MPa) |
△V2 (L) |
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0.353 Mpa |
0.105 Mpa |
0.01 |
0.105 Mpa |
0.353 Mpa |
0.01 |
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0.353 Mpa |
0.140 Mpa |
0.01 |
0.140 Mpa |
0.353 Mpa |
0.01 |
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0.353 Mpa |
0.220 Mpa |
0 |
0.220 Mpa |
0.353 Mpa |
0 |
|
0.353 Mpa |
0.258 Mpa |
0 |
0.258 Mpa |
0.353 Mpa |
0 |
|
0.353 Mpa |
0.305 Mpa |
0 |
0.305 Mpa |
0.353 Mpa |
0 |
分析〈表5〉所得數(shù)據(jù)：在“樣表”未端末存空氣，末帶“防水表自轉控制閥”情況下，“樣表”內壓力在0.105—0.353 MPa范圍波動時，“樣表”內壓力由高轉低或由低轉高，“樣表”的累計示值還有微量的變化，說明不帶“防水表自轉控制閥”在壓力波動較大時仍然會產生微量的水表自轉現(xiàn)象，然其正反自轉水量相同。
5 結論
綜上分析，小口徑機械式普通水表產生自轉的內因是水表的結構設計和工作原理所決定，目前的普通水表只能具有單向（正向）計量功能，尚不具備雙向（正反向）分別計量功能，所以在水表產生自轉現(xiàn)象后不能分向準確計量，會產生非正常水量。小口徑機械式普通水表產生自轉的外因是管網(wǎng)壓力波動和用戶室內管道各盲端內存有的空氣循環(huán)壓縮、膨脹作用。試驗證明用“防水表自轉控制閥”替代現(xiàn)普遍使用的表前控制閥（閘閥或球閥）是一種解決水表自轉現(xiàn)象的切實可行的方法，可以有效防止和解決水表自轉現(xiàn)象，為供水企業(yè)創(chuàng)造經濟和社會效益。
參考文獻
〔1〕國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.冷水水表國家計量檢定規(guī)程（JJG162-2009）.北京：中國計量出版社，2009
〔2〕國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局. 封閉滿管道中水流量的測量飲用冷水水表和熱水水表國家標準（GB/T778-2007）.北京：中國標準出版社，2007
作者簡介
1、劉友飛：紹興市自來水有限公司水表檢測所所長，聯(lián)系電話：0575-88654284，E-mail：104361166@qq.com，通訊地址：紹興市延安東路155號，郵政編碼312000。
