大口徑水表的選型及應用

衛 政

(上海城投水務(集團)有限公司供水分公司，上海200002)

大口徑水表的選型及應用

衛 政

(上海城投水務(集團)有限公司供水分公司，上海200002)

闡述了合理選用大口徑水表的方法。分析了各類大口徑水表在不同用水情況下的性能及表現，針對不同行業用戶的用水特點，綜合大用戶用水的大數據和在線實時分析現狀，將普遍規律和個體特性相結合，推出了有利于提高計量準確性、降低產銷差率的工作方法，取得了較明顯的經濟效益。

大口徑水表； 大數據； 產銷差率； 計量

上海市城投水務(集團)有限公司供水分公司(以下簡稱公司)供水面積逾1 036 km2，各類管線長度近1.5×104km，水表總數417萬多只，高峰日均供水量447萬余噸。業務范圍包括上海市所有中心城區、閔行區、松江區北部、青浦區東部等地區，擔負著抄表、收費、新裝接水、定期換表、自來水管道維護和更新改造等工作任務。近年來，由于供水量增速趨緩，尤其是一些工業企業用水量還存在負增長的情況下，降低產銷差的關鍵主要在于售水量能否增加。計量水的水費回收、非計量水的漏水檢測和防范是降低產銷差的兩大措施，一方面水表的正確計量成為水費回收的重要措施，另一方面使用大口徑水表作為小區考核表可以加強漏水防控。

截至2015年12月，公司大口徑水表(50 mm口徑及以上)售水量占總售水量比例超過50%，而水表數量不到總數的2%。筆者重點圍繞通過大口徑水表的選型，在短時間內取得產銷差率較大幅度的降低而展開論述。

1 常用的大口徑水表

目前，公司常用的大口徑水表的種類和優缺點見表1。此外，機械式塑料水表還存在嚴寒天氣易凍裂的缺點。表1能比較客觀地反映各類水表的優缺點，但在實際使用過程中，一旦水表安裝完成，由于水質二次污染、水表安裝位置、水表安裝環境和用戶使用習慣，還存在以下問題。

① 機械式水表受力學影響大，當前“10”后“5”(水表前10倍、水表后5倍口徑長度預留)條件未滿足時，水中雜質、流量突變等都會導致精度偏差。

表1 大口徑水表的種類和優缺點

② 機械式水表實際測量的過水截面小于水管截面積，而水的實際流通量很難達到理論值，導致計量偏小。

③ 機械式水表為保證強制檢定的測量值滿足設計要求，防止水流突然減速時葉輪慣性旋轉導致多計量而出現誤差，采用“加筋”的方法讓軸承減速。因此流量突變時，加速部分的計量被少計，導致計量值偏小。

2 在裝水表性能分析

為驗證公司各類型常用水表的性能情況，上海市自來水某有限公司于2014年進行了批量試驗和分析。

2.1 性能分析實施步驟和方法

(1)水表信息收集。匯總管理區域內大口徑(DN50、DN80、DN100、DN150、DN200)水表的信息，內容包含冊號、帳(戶)號、用水單位、用水地址、簡號、聯系人、聯系電話、表位、水表生產廠家、口徑、裝表/換表年月、水表型號、抄碼(包括該月無抄碼的水表)及全年用水量。

(2)水表參數收集。匯總在裝水表的所有型號，以及對應的最小流量Q1、分界流量Q2、常用(額定)流量Q3數值。

(3) 劃分樣本區間。按照不同口徑、型號水表的Q1、Q2、Q3，根據經驗公式(Q×8 h×30 d×12月)，分別計算1年的最小流量、分界流量、常用流量，并與年度水表售水量比對。將超過水表常用流量的用戶列為小表大用量用戶，用水量處于分界流量到常用流量的用戶列為一般用戶，用水量處于最小流量到分界流量的用戶列為小用量用戶。

(4)比照出樣本。按不同口徑、型號水表，按水表特性和水表用水量等數據計算，將所有大口徑水表劃分為小表大用量水表、一般用戶水表、小用量用戶水表三類。根據資料，共篩選出有效樣本數7 201個。

(5) 實施換表并送校驗。

(6)對被更換的舊表進行校驗，測量Q1、Q2、Q3的誤差情況，并將3個流量數據與戶號、水表型號、口徑、裝表日期等一并做好舊表校驗記錄。

(7) 根據前期整理的數據與校驗記錄，為同類型、同口徑水表在Q1、Q2、Q3這3個流量點的每種水表，分別按如下方法各畫出3條誤差曲線：以裝表時間為橫坐標、誤差為縱坐標，以水表抄碼為橫坐標、誤差為縱坐標，以抄碼除以裝表時間的值為橫坐標、誤差為縱坐標。

(8) 根據曲線，作如下分析。

① 若曲線與時間、抄碼之間存在規律，找出規律并推算出大口徑水表的合理使用期限。

② 進一步分析遠程24小時監控數據，尤其是檢驗中發現的誤差超過5%的水表，填寫《24小時用水量記錄表》和《瞬時流量測量記錄表》，歸納用戶用水規律。

③ 在實施換表一段時間后，每隔2個月比較類似的但實際用水規律不同的水表使用情況，并查看同行業用水是否存在規律性，比較同類型同口徑水表在不同用水規律下(即不同流量范圍)的使用情況。針對用水規律，可以作現場調查進一步核實用戶用水情況，如表前后距離、供水方式(直供、水箱、變頻)、控制方式、終端水壓等，歸納得出不同用水規律下使用各類水表的優缺點。

(9)建立大口徑水表管理模型。

匯總實驗數據，建立常用普通水表、精密水表的管理模型。通過模型，比較不同類型水表在計量準確度、使用壽命、適用工況的優劣，并通過二維動態誤差曲線直觀顯示和比較。

2.2 性能分析結果

(1)對7 201個樣本最終完成3 148臺DN50 mm以上口徑的換表，其中，大用量并安裝實時遠程監控1 021臺，大用量換表不安裝監控46臺，一般用量換表1 000臺，小用量換表1 081臺，小表大用量、一般用量、小用量約各占三分之一。

(2)所換下的3 148臺舊表，最終有4批次共744臺參與了復驗，復驗數據不容樂觀。

① 某款水表日用水量在3 m3起小流量誤差幅度超過-5%；10 m3起小流量平均誤差接近-5%，29 m3起小、中、大流量誤差均有較大幅度增加。

② 某款水表累計流量達到1 644 m3后，從正偏差轉變為負偏差。小流量誤差較大，平均在-6%左右，且中、大流量波動幅度很大。

③ 某款水表安裝后誤差一直為負值。

④ 某款高精度水表累計流量達到17 428 m3后，小、中、大流量誤差一直維持在負值。

(3)根據圖形分析法，無故障期限、最大用量、最大日用量都按照出現誤差拐點(誤差幅度突然增大)的刻度計算。若按照90%合格率計算最大用表期限，則以下口徑的各類型水表超過3年都不再適用(以樣本數較多的50，80和100 mm水表分析),見表2至表4。

表2 50 mm口徑水表復驗結果

表3 80 mm口徑水表復驗結果

續表3 (Continue)

表4 100 mm口徑水表復驗結果

(4)試驗結果。

① 本次復驗樣本的使用時間絕大多數在4年以上，合格率在27.3%～85.7%之間，因此認為有半數水表超過使用期限仍可使用若干年，直到出現超過規定誤差的情況，尤其是50和80 mm口徑的非大用量用戶。

② 大多數水表當總用水量達到2×104m3以上，誤差有較大幅度增加。

③ 水表口徑與用水量必須相匹配。150 mm口徑小用量用戶與大用量用戶差距明顯，大表小用影響計量，小表大用則損壞水表。

④ 水表使用時間越長，誤差越偏負值。

⑤ 高精度水表性能優于普通機械式水表。

3 電磁水表和高精度機械式水表的選型建議

3.1 性能比較

高精度水表和電磁水表的性能參數比較見表5，從表5可以看出：

(1)電磁水表能準確測量、讀取并記錄瞬時流量，其額定(常用)流量和最大負荷流量極限值均遠超機械式水表，不存在過勞損壞的情況。

(2)電磁水表最主要的傳感器部分的保質期為10年，且受水中雜質影響較小；而機械式水表的保質期限為3個月，機械部分容易被雜物纏繞或磨損。

(3)機械式水表只能單向測流或者雙向測流能力有限，電磁水表能正、反向測流量且能保證精度，在總分表供水模式、校對和分區計量領域存在優勢。

(4)機械式水表要實現遠程監控，必須打開表蓋安裝插片，這可能會引發法律糾紛。電磁水表能直接連接遠程傳送設備，或本身就帶有遠程監控功能。

(5)高精度水表和有些機械式水表必須安裝過濾器(濾水箱)，過濾器的維護保養是一大問題，而電磁水表無需安裝過濾器。

(6)機械式水表的主要材質為鐵或普通鋼、塑料等，安裝或使用過程中若外殼保護層剝落，則會產生銹蝕。電磁水表的主要材質為不銹鋼，耐腐蝕性強。

此外，DN150、DN200、DN300口徑的水表，口徑越大,采用電磁傳感器的優勢更為明顯，與機械式水表的差距,尤其是計量差距更大。

表5 高精度水表、電磁水表性能比較

3.2 成本比較

高精度機械式水表須按照強制檢定標準到期更換，即滿4年強制更換，假定20年內水表未漲價、無故障。依據《冷水水表檢定規程》，電磁水表每2年強制檢定一次，換下的舊表經強檢合格，或維修(10年保質期)合格后，可作為新表待用。按每4年更換一次電池(必須)，每10年做1次傳感器噴砂翻新(視情況)，最大使用期限為20年。按20年計算，兩者的成本比較見表6。

表6 高精度水表、電磁水表成本比較

從表6可以看出，計算得出的成本未減去售水量增加值，若計入水費增加值，按5元/ m3水價，大口徑水表月用量2 750 m3計算，個別存在突變流量的用戶，電磁水表增收在20%左右，則20年可多回收5×2 750×20%×12×20=66萬元。在管理上，由于電磁水表故障率降低，極大地降低了人力成本，以及由于機械表計數器被“篡改”而造成的損失。

3.3 適用性比較

表7為3種水表適用性比較。電磁水表計量原理同電磁流量計，在現場無需加裝其他計量器具即可測定其精確度(校準)。遇到強檢不通過的情況可反復維修直至通過強檢后即可再次使用。對涉水類糾紛，也能通過第三方校準方式以及電磁水表內置的黑匣子增加協商的籌碼。

此外，機械式水表在內部齒輪高速旋轉導致溫度超過30 ℃時即會發黑，溫度更高時會融化、斷裂。

表7 水表適用性比較

續表7 (Continue)

3.4 選型建議

當出現以下情況時，建議將現有水表更換為電磁水表：①1天內瞬時流量大于過載流量的時間超過1 h，或1年內超過200 h；②現場因施工條件限制，不能安裝過濾器或者過濾器維護困難；③搭載其他遠程監控，數據不準，經常出故障；④校對表、總表、分區計量等存在較大反向流量；⑤重點大用戶。

其他情況下，參考價格因素，建議使用高精度機械水表。

4 大口徑水表選型的應用

在取得初步選型建議的基礎上，供水分公司在新裝接水、管網分區計量、閘北示范區、小區考核表等方面大量應用、大膽實踐并不斷完善。

在用戶申請新裝接水時，根據計劃用水量和供水方式、行業等因素，計算Q1、Q2、Q3值，確定使用普通機械式、高精度機械式還是電磁水表。因維護便利、性能優越、監控方便，大多數情況下用戶自主選擇電磁水表。

考慮雙向流量和測量精度的要求，管網分區計量全部使用電磁流量儀和電磁水表，以利于產銷差基礎數據的準確性和考核的公平性。

閘北示范區內主要為小區考核表，不作為結算依據，因此選型范圍較廣。對漏損嚴重、校對差值較大的區域優先安裝電磁水表，對一般區域安裝高精度水表，對沒有條件砌筑表箱的安裝插入式超聲波流量計。

在安裝小區考核表時，參照示范區的工作經驗，針對小區數量多、插入式流量計被盜較多的情況，首選電磁水表，其次是高精度水表，最后選擇其他類型水表。

5 大口徑水表選型的效果

2014年底，供水分公司制定了產銷差三年行動計劃，對全網11個一級分區、36個站點的二級分區計量以及八千多個小區的部分考核表，按照急、難、重任務排序，逐步實施了新裝、換裝、移裝工作。2015年，產銷差率同比2014年下降2%，取得了顯著的成效。如果僅計算大用戶的產銷差率，下降幅度更大。

6 結語

大口徑水表的合理、科學選型不僅在于精確計量，還要綜合考慮管理效率、經濟成本、預期效果、用戶體驗等方面。在研究、管理、推進的過程中，雖然積累了不少的經驗，但是仍不能滿足精細化管理的需要。取得良好的經濟效果只是邁出了一小步，更多的分析、研究和總結，以及相關領域專家的批評和指導是不可缺少的。隨著三年行動計劃的有序推進，相信在不久的將來，能取得更大的進步。

[1] 裴 玉. 大口徑水表計量數據遠程采集和監測技術的研究與應用[D].天津：南開大學,2011.

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[4] 張 勇. 大口徑水表遠程監測系統應用研究[J]. 城鎮供水, 2011(4):67-69.

[5] 劉 超. 大表遠傳系統在供水企業的實踐應用[J]. 建材與裝飾,2013(14):359-361.

Selection and application of large-diameter water meter

Wei Zheng

(ShanghaiSMIWater(Group)Co.,Ltd.,Shanghai200002,China)

The method to select an excellent large-diameter water meter was discussed. The performance and exhibition of all sorts of large-diameter water meters under different conditions were analyzed. Aiming at the characters of different industry and customers, integrating big data about the customers and on line real time monitoring, and combining with universal rule and individual characteristics, the experience of promoting the accuracy of measurement and reducing production/marketing rate were put forward, and good economic benefits had been obtained.

large-diameter water meter; big data; production and marketing rate; metering

TU991.63

B

1673-9353(2016)06-0034-05

10.3969/j.issn.1673-9353.2016.06.009

衛 政(1975- )， 男， 工程師、政工師，從事表務管理、項目計劃經營工作， 研究大口徑水表的選型及應用、項目管理等方向。E?mail：weijiazheng@96590．net

2016-07-11