摘要：本文首先對目前供水行業(yè)使用的機(jī)械旋翼式水表始動流量高、壓損大所造成的漏損率高和送水單位耗電量大的問題進(jìn)行了分析并對超聲水表的原理做了詳細(xì)介紹，同時(shí)將超聲水表和機(jī)械旋翼式水表主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了對比，對超聲水表的實(shí)際應(yīng)用效果和經(jīng)濟(jì)效益分析做了詳細(xì)的論述，提出了超聲水表為送水企業(yè)降低漏損率，提高經(jīng)濟(jì)效益提供了一種科學(xué)的解決方案。
一、 前言
漏損率一直是影響供水企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)。在我國一般城市的漏損率達(dá)到30%，最高可達(dá)40%。而漏損率高的主要因素是由于目前計(jì)量用的機(jī)械旋翼式水表（以下簡稱機(jī)械式水表）始動流量較高造成的。用戶在實(shí)際用水過程中經(jīng)常使機(jī)械式水表處在臨界或低于始動流量狀態(tài)下工作，造成用水量丟失導(dǎo)致漏損率提高。
送水單位耗電量是影響供水企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的另一個(gè)指標(biāo)。而機(jī)械式水表較大的壓損會造成送水單位耗電量的增加。由于水資源和能源日趨緊缺，水價(jià)和電價(jià)不斷提高，改善上述二項(xiàng)指標(biāo)不僅可以提高供水企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)對節(jié)水節(jié)能也有著深遠(yuǎn)的意義。但上述二項(xiàng)因素都是由于機(jī)械式水表的原理所決定，要想從根本上解決問題就必須在計(jì)量技術(shù)方面有所突破。
唐山匯中儀表有限公司利用超聲測流原理研制成功的超聲水表徹底解決了機(jī)械式水表始動流量高、壓損大、準(zhǔn)確度低、使用壽命短等諸多問題。另外還具有無線抄表、付費(fèi)管理等功能。下面就超聲水表的原理、超聲水表與機(jī)械式水表主要技術(shù)性能指標(biāo)對比以及實(shí)際應(yīng)用效果做一簡單介紹。
二、 超聲測流原理
超聲測流原理是利用超聲波換能器產(chǎn)生超聲波并使其在水中傳播；當(dāng)超聲波在流動的水中傳播時(shí)產(chǎn)生“傳播速度差”，該速度差與水的流速成正比，超聲水表就是利用了這一原理并因此又被稱為速度差法超聲水表。下面的圖示描述了超聲水表的測量原理。
A、B：超聲波傳感器 、 ：為超聲波傳播時(shí)間
D:管道直徑 V:管段中水的流速 C:超聲波在水中的傳播流速
由數(shù)學(xué)模型可以推出: V ∝ f（t2-t1）。 由于 C >>V*Sin r ，所以時(shí)間差 t2-t1 很短。因此時(shí)間檢測分辨率<1ns，這一指標(biāo)是決定超聲水表始動流量的重要因素。
三、超聲水表與機(jī)械水表主要技術(shù)性能指標(biāo)對比：（以DN200水表為例）
四、機(jī)械水表改換超聲水表后，將在以下兩個(gè)方面產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)、社會效益：（以DN200水表為例）
主要技術(shù)性能指標(biāo)
準(zhǔn)確度
始動流量
壓力損失
水泵能耗
使用壽命
檢定周期
付費(fèi)管理
經(jīng)濟(jì)效益
超聲水表
±0.5%~±1%
0.6m3/h
極小
極小
10年以上
3年
無線方式先進(jìn)可
顯著
機(jī)械水表
±2%
2m3/h
0.03~0.1MPa
較大
2~5年
1年
磁卡方式不可靠
無
1．節(jié)水效果：超聲水表的始動流量僅為0.6m3/h，而機(jī)械式水表始動流量為2m3/h，其差值1.4m3/h，每天以3小時(shí)小流量（小于2m3/h）計(jì)算，每年供水企業(yè)計(jì)量損失最多可達(dá)1533m3,平均以4元/m3水價(jià)計(jì)算，供水企業(yè)每年損失6000元左右，這是一個(gè)不小的數(shù)字；
2．節(jié)電效果：機(jī)械式水表工作在常用流速1m/s（流量113m3/h）時(shí)，產(chǎn)生的壓力損失約為0.07MPa，即7m水柱，而超聲水表壓力損失幾乎為0；當(dāng)供水泵效率為80%，年供水時(shí)間約5000小時(shí)，按下表所給條件計(jì)算，超聲水表每年可節(jié)電能13457度。按電價(jià)0.8元/度計(jì)算可節(jié)省資金10766元，這又是一個(gè)不小的數(shù)字；
計(jì)算公式為：功損 = 流量*密度*重力加速度*壓損
口徑DN200
流量m3/h
密度kg/m3
壓損m
重力加速度N
功損KJ
電能損失(度)
年損失電費(fèi)(元)
機(jī)械式水表
113
1.0*103
7
9.8
7.75 *103
13457
10766
超聲水表
113
1.0*103
0
9.8
0
0
0
電能損失 = 功損/泵效率*年運(yùn)行時(shí)間/3600
以上分析表明，超聲水表替換機(jī)械水表后，考慮到實(shí)際運(yùn)行中的多種因素影響，僅節(jié)水、節(jié)電二項(xiàng)年經(jīng)濟(jì)效益保守估計(jì)應(yīng)在8000元左右。
五、應(yīng)用效果：
截止至2005年2月份，近1000臺超聲水表在100余家水司陸續(xù)應(yīng)用，用量較大的用戶為：青島、
蚌埠、濱州、中山、漳州、湛江、承德、龍海等水司。下面舉一些應(yīng)用實(shí)例來說明超聲水表的應(yīng)用效果：
1、青島水司在“凱旋家園”安裝DN150超聲水表與機(jī)械式水表對比試驗(yàn)，45天后，超聲水表比機(jī)械式水表多計(jì)量3.86%；
2、南京水司安裝一臺DN200超聲水表與機(jī)械式水表串聯(lián)對比，經(jīng)過近一年的對比實(shí)驗(yàn)，超聲水表比機(jī)械式水表多計(jì)量3.98%，而且隨著機(jī)械式水表的磨損，兩者相差有越來越大的趨勢；
3、沈陽水司在鐵西維華商場安裝了一臺DN150超聲水表與新檢定的機(jī)械式水表串聯(lián)對比，觀察發(fā)現(xiàn)正常營業(yè)時(shí)相差不大。在21:30-0:00流量大多處于2m3/h左右,機(jī)械式水表間斷性計(jì)量,而超聲水表正常計(jì)量；在0:00-8:00流量基本處于2m3/h以下,低于機(jī)械式水表的始動流量,而超聲水表在0.3方以上是正常計(jì)量的。經(jīng)過兩個(gè)月的觀察,超聲水表可挽回?fù)p失10%以上。
4、沈陽醫(yī)大二院安裝了一臺DN150超聲水表和機(jī)械式水表串聯(lián)對比,白天流量在2m3/h左右,僅2004年10月，超聲水表計(jì)量2077m3，而機(jī)械式水表僅計(jì)量833m3,超聲水表比機(jī)械式水表高出150%,這說明低流量效果更為顯著。
5、成都水司在郫縣一生活小區(qū)分別安裝DN150、DN200超聲水表與機(jī)械式水表串聯(lián)對比，經(jīng)過六個(gè)月的對比實(shí)驗(yàn)，在DN150超聲水表比機(jī)械式水表多計(jì)量5%左右，在DN200超聲水表比機(jī)械式水表多計(jì)量10%左右；
6、滕州水司在其工業(yè)園及酒廠分別安裝兩臺DN150超聲水表，經(jīng)一年的使用情況反饋，比過去使用機(jī)械式水表多計(jì)量10%左右；
六、結(jié)束語
超聲水表的推出將是水計(jì)量的一次革命。上述應(yīng)用實(shí)例的效果充分說明：應(yīng)用超聲水表不僅經(jīng)濟(jì)效益顯著，特別是在水資源和能源日益短缺的今天，其社會效益更是難以估計(jì)。
