工業企業水平衡測試理論與技術方法概述

溫天福 ，熊麗黎

（1.武漢大學，430072，武漢；2.江西省水利科學研究院，330029，南昌；3.江西省水文局，330002，南昌）

水平衡測試工作是指在一定的生產時段內，利用水量計量測試儀器對工業企業的用水系統或單元取、用、耗、排等環節的水量數據進行監測并采集，基于水量平衡原理整理、分析水量數據，依據各用水環節中存在的問題提出節約用水有效措施與建議等。水平衡測試對象可大到一個工廠或企業、社區，小至一個用水點，如空壓機、鍋爐等，在實際工作中可按需求分部門、分階段對企業進行水平衡測試。水平衡測試是加強企業用水過程的科學管理，促進生產環節節約用水的基礎性工作。

一、水平衡測試的目的

企業水平衡測試工作需要與生產、能源、后勤等管理部門密切配合，通過測試可以確定企業及各用水單元的用水量以及相互平衡關系，分析各單元用水效率并挖掘企業用水潛力，進一步為區域或流域計劃用水、節約用水、水資源配置提供重要科學依據。

1.掌握企業用水現狀

一方面梳理企業用水管網布置、各類用水設備設施分布和運轉狀態以及計量儀表安裝等情況，摸清生產用水工藝、用水性質和用水點各類用水之間的定量關系；另一方面在企業用水數據及水平衡關系的基礎上，根據本行業、本地區節約用水要求，分析企業用水效率、效益等指標，找出各用水環節的節水潛力，制訂切實可行的管理制度和技術措施。

2.建立用水三級計量網絡

對企業開展水平衡測試工作，需要安裝或校核測試單元用水計量儀表設施，進一步健全完善企業計量網絡。一方面有利于檢查供水管跑、冒、滴、漏情況，保證水平衡測試工作各量化指標的準確性；另一方面可以把計劃用水納入企業部門目標管理計劃，把用水指標層層分解至計量儀表測試的單元，充分調動各方面的節水積極性。

3.建立企業用水檔案

在對企業進行現場測試前，需要對企業生產和用水兩方面的情況進行調查，并要查詢、查閱、搜集生產和用水等方面的統計數據，按照存檔的規范要求，進行分類、分析，從而形成一套完整、翔實的圖、表、文字和數據的企業水平衡測試檔案。此外，水平衡測試工作有利于企業用水管理人員熟悉本企業用水情況，提高用水管理水平和素質，便于制訂創建節水型企業的各項實施措施和規劃。

4.為用水管理提供基礎資料

開展水平衡測試可掌握企業具體的生產產品、不同的生產與用水工藝、用水量值及各類用水指標，為開展行業用水定額的修訂工作提供翔實的基礎資料；同時，完善企業各種水量計量儀表，根據實際計量數據可為用水計劃的制定、用水考核及節水管理提供可靠的數據支持，為水行政主管部門落實“用水效率控制”紅線奠定良好的技術基礎。

二、水平衡測試理論

1.用水分類

工業用水分類方法眾多，按生產系統可分為生產用水、輔助生產用水、附屬生產用水三大部分，其中生產用水與輔助生產用水中按用水性能又分為間接冷卻用水、工藝用水、鍋爐用水，而附屬生產用水以生活用水為主。

（1）間接冷卻用水

作為一種良好且便捷的載熱介質，水可將工業生產環節中產生的多余熱量帶走，保證生產設備的正常運轉，這部分水為冷卻用水。一般情況下，冷卻水以間接冷卻用水為主，約占工業用水總量的80%～90%，且因在冷卻過程中不與被冷卻的物料直接接觸，具有不易被污染、可循環利用的優點。

（2）鍋爐用水

主要分為鍋爐補給水與水處理用水，前者指鍋爐在供給生產用汽、余熱發電或廠區取暖沐浴過程中消耗及漏損的需補給的水量以及回收可再利用的蒸汽冷凝水量；分鍋爐給水和水處理用水，后者指為鍋爐沖洗、清潔而制備軟化水、除鹽水等用水，用水量較少。

（3）工藝用水

指在企業生產過程中，作為原料用來加工制造產品的產品用水以及用于洗滌、直接冷卻或沖灰除塵等制造加工工藝過程的用水。

（4）生活用水

指企業內部直接服務于正常生產的生活用水，主要包括辦公室、食堂、廁所等清潔用水以及路面沖洗和綠化用水等。

2.基本原理

由于不同企業生產工藝、用水方式不同，其用水的復雜程度有很大差別，但基本原理相同，見圖1，可分為輸入水量和輸出水量兩部分。

水平衡計算公式：

式中，Vf為新水量，Vcy為循環用水量，Vs為串聯用水量，三項之和為輸入水量；Vcy為循環用水量，Vl為漏溢水量，Vco為耗水量，Vsd為串聯排水量，Vd為排水量，五項之和為輸出水量。其中，除了漏溢水量Vl和耗水量Vco之外，其余可以通過布設監測斷面進行實測。

3.主要評價指標

水平衡測試結果分析的主要評價指標包括單位產品取水量、水重復利用率、冷卻水循環率、鍋爐水回用率、排水率、耗水率等，其中單位產品取水量表征企業生產的用水效益，重復利用率、冷卻水循環率及鍋爐冷凝水回用率表征企業重復循環用水效率，排水率和耗水率在一定程度上也反映企業用水工藝先進程度。

式中，Vcr為冷卻水循環量，Vct為冷卻水總量（循環量與補充水量之和），Vbr為鍋爐冷凝水回用量，Q為單位時間產品產量，D為鍋爐產氣率，h為鍋爐工作時間。

三、水平衡測試步驟與方法

1.基本條件

開展水平衡測試的企業一般應具備以下基本條件：一是用水體系計量設施配備齊全。一級水表配備率在測試期間為100%，二級水表配備率應達到95%以上，三級水表配備率應達到80%以上，另外，一般要求24小時取水量達10 m3以上的用水單元（車間、工段、設備）均應安裝水表。二是較完善的用水管理體系。企業有用水管理部門和人員、企業用排水管網布置圖、近年各部門生產用水臺賬和計量管理臺賬等基礎資料，以便測試人員掌握企業用排水基礎情況。三是測試企業主要部門在正常生產狀況下，各類設備正常運行，測試周期有一個完整的產品生產過程，用水過程應包括用水高峰期、平水期和低峰期三個典型時段。

2.測試方法

水量測試是水平衡測試的主要內容，主要對新水量、重復利用水量、耗水量、排水量、溢漏水量進行測試，測試時應選擇在生產正常的情況下，對典型時段連續多次測量取其平均值。水平衡測試常用的儀表包括水表、流量計、流速儀、量杯（量桶）等。常用的測試方法有水表讀數法、超聲波流量計法、流速儀法、容積法、浮標法等五種直接測試法和計算法、調查法、定額法等三種間接測試法。

水表讀數法是測試工作的主要方法，可以測試水的累計流量，又可測水的瞬時流量，可以較準確地反映用水設備的用水實際情況；超聲波流量計法是指被測流量或在選定時間間隔內流體總量的儀表，一般用于測量較次要環節的用水或校核表測數據；流速儀法一般用于測量明渠中流體流速進而推算出流量值，有時也可用浮標法施測；容積法主要用于溢漏水量或排水量較小的情況下測量一定時段內水量；計算法一般根據用水工藝要求或用水設備原理進行公式推算間接獲得，對難以直接測量的情況可考慮采用此法；調查法則是針對企業存在間歇性非主要用水而在測試期間又難以測量的情況，可咨詢技術人員或調查相關情況間接獲得；定額法是根據用水設備單位水耗與設備運行時間進行乘積計算的方法。

3.主要步驟

水平衡測試一般分為3個階段，即準備階段、實測階段和匯總分析階段。

（1）測試準備階段

測試準備的質量對整個測試工作的效率產生直接影響，需要從人力、物力和財力等方面給予充分的保障，工作難度取決于企業的生產規模和用水復雜程度。一是組建專門的測試小組。為了確保測試工作的順利開展，需臨時組建工作小組，組成人員包括用水管理人員、各車間主任及班組長等，明確具體任務并進行職責分工。二是調查企業基本情況。全面摸清企業用水設備設施、節水措施及歷年生產與用水情況，掌握企業用水計量設備分布及校驗，根據調查情況繪制用水管網圖，并制定測試及匯總所需的有關表格。三是建立具體的測試方案。包括測試要求、方法，以及具體測試時間、測點及次數，保證所涉及的各車間（部門）密切配合現場測試工作，使之達到規范要求。

（2）現場實測階段

在對企業進行現場水平衡測試前，必須完成用水管道查漏堵漏、水計量設備校核補裝這兩項重要工作。根據企業水平衡測試方案，在規定的時間內按測試要求對測試單元進行測試，按規范的數據記錄表記錄測試數據，對測試中出現的不合理現象及時處理并作出說明。水平衡測試主要有一次平衡法、逐級平衡法兩種方法。一次平衡法是指同一時段（一般指24小時）內完成測試單元各用水設備的涉及供水、循環水、排水、耗水等情況的測試，此方法用水設備之間較容易平衡，但較難反映各類設備的實際用水情況，一般適用于中小企業或用水比較簡單的企業。逐級平衡法是指在生產情況穩定的前提下，依次從設備、車間、部門，再到全廠逐次進行水平衡，此方法能比較好地反映各不同用水設施的用水情況，但缺點是測試時間較長，當設備運行有變化時各水量之間難以達到平衡，一般適用于生產規模較大且生產周期較長的大中型企業。

（3）匯總分析階段

以現場測試結果和基本資料調查為基礎，按用水單元的層次整理、匯總測試數據，計算用水單元的用水指標、各級水表配備率等，繪制企業給水排水管網圖和水平衡方塊圖。在進行匯總分析工作時，如發現部分用水車間和非生產用水指標明顯不合理，需進一步查找原因并及時糾正。按照國家及省部有關標準和文件，在與同行業企業比較、用耗水合理性分析、節水潛力分析等的基礎上，評價用水單元的用水合理性，根據節水潛力提出從管理措施、技術改造措施、設備更新規劃、調整產品結構等方面提出建議或措施，最終形成企業水平衡測試成果與用水分析報告。

4.測試結果分析

水平衡測試結果分析依次為數據校核、用水分析和節水計劃3個階段。①數據校核：企業用水測試單元較多，現場測試工作量一般較大，加上現場測試時間不一樣，測試結果往往較難平衡，但通過校核一般認為測試時段日取水量之和與同期實際日總取水量之差不大于10%即為合理，否則應需進一步查找有無漏測和計算錯誤。②用水分析：按用途匯總分類企業用水數據，分別計算各單元用水考核指標，參照行業節約用水標準并結合企業用水的實際情況，找出企業在節約用水方面存在的問題，職工生活用水根據本地區實際情況，參照城鎮生活用水定額分析本廠職工人均取水量等指標的先進水平。③節水計劃：根據企業各用水單元不合理用水因素的分析，優先安排用水量大且浪費嚴重的項目，注重節水投資效益的合理性。一是通過優化用水單元工藝用水流程，建立和完善冷卻循環水系統、工藝水循環利用系統以及廢污水回收再利用系統，最大限度地提高水的重復利用率；二是通過改革用水工藝，更新用水設備、器具，減少跑冒滴漏，降低企業各單元的實際取用水量；三是依據分析成果調整用水定額和計劃用水量指標，分解下達給用水單元以實現精細化管理。

四、結 語

對工業企業而言，以水平衡測試工作為前提，加強用水計量管理，制訂用水單元的用水考核目標，提高企業與廣大職工節約用水的主動性和積極性，可顯著降低企業成本、提高其經濟效益。水平衡測試工作可為制定用水定額、促進用水計量、實施節水改造、加強取水許可管理等工作提供數據支撐，是加強用水單位用水科學管理、制定用水效率指標體系、落實最嚴格水資源管理制度的基礎工作和重要抓手。

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