干货|水表基础知识大全

第一部分 水表基础知识

第一节  水表的作用

水表:是用来记录流经自来水管道中水量的一种计量器具,也称为计量器具。

1、水表的发展简史

1825年英国的克路斯发明了真正具有仪表特征的平衡罐式水表以来,水表的发展已有近二百年的历史。期间,水表的结构先后出现了往复式单活塞式水表、旋转活塞式水表、圆盘式水表、旋翼式水表和螺翼式水表等形式。

上述水表的工作原理和基本结构仍被各水表制造企业沿用至今,但在设计、工艺和选材等方面不断进步,使之提高了水表的计量性能和可靠性,也降低了制造成本。

我国的水表使用和生产起步较晚。

1879年,李鸿章为操办海军,在旅顺口创建了我国第一家水厂。从此,水表开始进入我国。到1883年英殖民主义者在上海建立了第二个水厂。但还是没有生产水表。

直到20世纪30年代,上海光华机械厂(现在的上海光华仪表厂)从国外进口零部件开始组装水表。

60年代,国家才投资建设,开始自主研究生产制造属于我国产权的水表。由于品种繁杂,质量低下,不能互换,严重影响了水表的维修和发展。于是, 65年国家组织各部门成立工作组进行统一设计,规范了水表的设计形式和技术参数,从而结束了“万国牌”状态。

2、水表的型式与分类

水表的分类原则有许多,按测量原理、测量方法和结构形式、测量目的、测量介质、测量管径、指示值显示方式等进行分类是其主要的方法。

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2.1、按测量原理

▲ 速度式水表——以测量水流速度而间接计量流经水量的水表;

典型的速度式水表有旋翼式水表、螺翼水表。旋翼式水表中又有单流水表和多流束水表。

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▲容积式水表——测量实际流经水的体积的水表,或简称定量排放式水表。

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容积式水表主要用于纯净水计量。

速度式水表可分为:单流束水表和多流束水表。

单流束水表特点:水流从一个方向流进机芯,冲击叶轮旋转,容易造成此类叶轮机芯偏心磨损,缩短水表使用寿命,且灵敏度低。

多流束水表特点:水流从各个方向流入机芯,冲击叶轮旋转,就不会造成叶轮偏心磨损。灵敏度高,使用寿命长等优点。

2.2、按准确度等级

水表按计量等级可分为A、B、C、D四个等级。其中A级最低,D级最高,
由于A级表精确度和灵敏度低,现已淘汰。目前我们公司使用的表都是B级表。
在JJG162-2009《冷水水表检定规程》新标准中,作了新的定义:水表计量等级重新分为1级和2级,1级最高。如水表上未标明计量等级的都为2级。

▲ 1级水表(准确度等级为1级)

在水温0.1℃至30℃范围内,水表的最大允许误差在高区(Q2≤QQ4)为±1%,低区(Q1≤QQ2)为±3%。水温超过30℃时,水表在高区的最大允许误差为±2%,低区仍为±3%。仅适用于常用流量Q3≥100 m3/h的水表

▲ 2级水表(准确度等级为2级)

在水温0.1℃至30℃范围内,水表的最大允许误差在高区(Q2≤QQ4)为±2%,低区(Q1≤QQ2)为±5%。水温超过30℃时,水表在高区的最大允许误差为±3%,低区仍为±5%。适用于常用流量Q3<100 m3/h的水表,也适用于Q3≥100 m3/h的水表。

2.3、按水表口径

按水表口径通常分为小口径水表和大口径水表。水表口径径分别是15、20、25、32、40、50、65、80、100、125、150、200、300mm。

水表口径40mm及以下的水表通常称为小口径水表,水表口径50mm及以上的水表称为大口径水表。这二种水表有时又称为民用水表和工业用水表。

2.4、按用途

民用水表:用于住宅水结算的水表

工业用水表:除民用水表以外,均称为工业用表。工业用水表一般为大口径水表。

2.5、按水表安装方向

水平安装水表和立式安装水表(又称立式水表)

注:水表度盘上用“H”代表水平安装;用“V”代表垂直安装。

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2.6、按介质的温度——冷水水表、热水水表

冷水水表一般选择T30或T50,其最高允许工作温度分别为30℃和50℃,最低允许工作温度为0.1℃。

2.7、按介质的压力

普通水表—公称压力一般为1MPa(极限为1.6MPa);

高压水表—最大使用压力超过1MPa的各类水表,主要用于流经管道的油田地下注水及其它工业用途。

2.8、按计数器是否浸入水中

▲ 湿式水表(表玻璃直接承受水压)

▲ 干式水表(表玻璃不承受水压)

▲ 液封式水表(表玻璃直接承受水压,且表玻璃下面液封方式注入甘油)

湿式表:优点是结构简单,成本低廉,没有磁原件,不会受磁场干扰,计量稳定可靠,使用广泛。缺点:1、水表的计数器浸泡在水中,其表玻璃下有水,承受着自来水压力,水表读数部分易受到水质影响,造成表黑或看不清水表读数。2、容易受冰冻等灾害性天气影响,因为表玻璃下的水结冰后会涨坏其玻璃,造成表坏漏水。

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干式表:其计量机构中的叶轮通过磁铁向计数机构中的齿轮传递数据,因此此类水表也叫“磁传水表”。优点是水表的计数器没有浸泡在水中,其表玻璃下没有水,不承受自来水压力,可抗寒抗冰冻的天气,其数字显示部份可长期保持读数清晰。缺点是制造工艺复杂,成本高,受外部强磁场、水中的铁锈、自然退磁等因素干扰后,会造成计量数据越来越慢,使供水企业受损,所以很少使用。

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液封式水表又可分为两种: 全液封水表和半液封湿式水表

全液封水表特点是成本高,工艺复杂。

半液封湿式水表特点是成本较低,维修方便,能长期保持水表读数的清晰。

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在实际中,还是有黑表,看不清的现象,那是因为字轮与玻璃之间有一定的间隙,会造成玻璃下表面污染而看不清,不过经过水厂处理的水,现在已经很少了。

3、水表的计量原理与构造

   速度式水表的计量原理:当水流经水表时,会带动水表中的叶轮旋转,叶轮通过齿轮带动计数器齿轮旋转,然后通过计数器面板的指针位置或字轮读出水表累计水量。              

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多流旋翼式水表结构示意图

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        水平螺翼式水表结构示意图                 

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垂直螺翼式水表结构示意图

4、水表的组成

普通水表的组成主要有:表壳、机芯、计数器、表玻璃、表罩、铜接管等一些配件组成。

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机芯:所有水表机芯都是采用ABS工程塑料。

原因:因为ABS工程塑料具有很好的稳定性,强度高,不易变形。热水表机芯也是ABS工程塑料,只是里面添加了耐温材质,提高了塑料的耐温值。

表壳:目前公司所有的水表都是采用的球磨铸铁材质的表壳。根据国家新的标准,要求水表其所有接触水的零部件应采用通常认为是无毒、无污染、无生物活性的材料制造,并符合相关的技术标准。

根据新标准水表要淘汰现用的灰铁表壳,从2011年起,所有水表要采用球墨铸铁材料。小口径水表现在市场上有铝合金材料的,有纳米技术合成塑料,ABS工程塑料,铜材质,不锈钢等。

5、读懂水表盘上的信息

  LXS-20E

L表示流量仪表

X表示水表类型

S表示旋翼式

20表示水表口径20mm

表示是水平式水表

2016010014 表示表编号,在电子通讯中也地址水表唯一通讯地址。

m³ :黑色表示整数多少立方米。红色小指针表示小数点一下,也就是不够一立方米的水。

CMC制号:是指生产许可证编号。

一般水表读数从后向前读数。如图中诉,X0.0001表示为小数点后4位,小于9大于8且大于8到9之间的一半,读0.00085,X0.001表示为小数点后3位,小于1等于0,读0.000,X0.01表示为小数点后2位,小于1等于0,读0.

00,X0.1表示为小数点后1位,小于1等于0,读0.0.整数字轮部分均为0,此表所示读数为0.00085吨

第二节  水表技术要求

1、国家标准和行业标准

国家标准 GB/T 778-2007(等效于国际标准ISO 4064-2005)《封闭满管道中水流量的测量 饮用冷水水表和热水水表》总标题下,包含三个部分:

第1部分:GB/T 778.1-2007   规范           

第2部分:GB/T 778.2-2007   安装要求

第3部分:GB/T 778.3-2007   试验方法和试验设备

国家计量检定规程 JJG 162—2009 《冷水水表》

行业标准 CJ/T 224—2006 《电子远传水表》

行业标准 CJ/T 133-2001 《IC卡冷水水表》

行业内部标准 CMA/WM 778—2009

《封闭满管道中水流量的测量饮用冷水水表和热水水表流量参数 选用导则》的技术要求。

2、水表的重要参数

▲ 过载流量Q4 ,overload flowrate

短时间内超出额定流量范围允许运行的最大流量。在此流量下,水表示值误差在最大允许误差内,当恢复在额定工作条件下工作时,水表计量特性不变。

▲ 常用流量Q3,permanent flowrate

额定工作条件下的最大流量。在此流量下,水表正常工作且示值误差在最大允许误差内。

▲ 最小流量Q1 ,minimum flowrate

要求水表符合最大允许误差的最低流量。

▲ 分界流量Q2,transitional flowrate

介于常用流量Q3和最小流量Q1之间、把水表流量范围分为高区和低区的流量。高区和低区各有相应的最大允许误差。

▲ 量程比 flow turndown

常用流量Q3和最小流量Q1的比值。也可用字母R加数字表示,如R100表示Q3/Q1=100。

▲ 最大允许压力  maximum admissible pressure(MAP)

在额定工作条件下,水表能持久经受、计量性能不会降低的最大内部压力。

▲ 压力损失Δp ,pressure loss

在给定的流量下,由于管道中水表的存在产生的压力降。

▲ 标称口径nominal size

水表口径的直径标称值。通常以大写字母“DN”冠首的口径标称值的数字加单位表示,例如:DN15mm。注:标称口径又称公称口径。

▲ 水表的相对示值误差E用百分数表示:

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3、流量特性与误差线的关系

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4、水表的外观技术要求

▲ 水表上应该标志有制造商名或商标、流向箭头、公称口径、水表型号、准确度等级、制造年份和编号、制造许可证号、压力损失、安装方式、常用流量Q3、水表的基本单位等标志;

▲ 水表外观不应有明显缺陷,度盘不应有擦伤、划痕、裂纹及其它影响读数的弊病,表玻璃不得有妨碍读数的缺陷。

▲ 水表上应有有效的铅封。

5、水表的安装要求与维护

水表安装国家标准:必须严格按照中华人民共和国国家标准GB/T778.2-1996的要求执行。

1、水表在安装前,要排空管道内的泥沙,以防堵塞水表;

2、要看清晰水表水流方向,防止装反;

3、在安装时,水表进水端直管长度不得低于10倍水表口径的长度,出水端直管长度不得低于5倍水表口径的长度;(例如:15mm的水表进水端直管长度即为15X10=150mm)

4、安装位置应考虑避免在有腐蚀性的地方,排水不畅通的地方,

5、在安装的水表后面应增加一个止回阀,以防止表后面管道中的水回流,而造成水表损坏或污染供水管网。
6、安装时,还要考虑安装伸缩节和过滤网;合理的水表位置,并砌好表井,预留合理的维修空间,做到防冻防淹;
7、水表安装后不应受管子和管件引起的过度应力;
8、在水表安装后要及时打好封铅;
9、我们公司所采用的水表都必须水平安装,读数的面板必须面向上,严禁倾斜或倒立。

第三节  水表的出厂检验项目

▲ 外观检查 :水表外观不应有明显的缺陷、表盖不应有擦伤、划痕、裂纹及其他影响读数的弊病,表玻璃不应有妨碍读数的缺陷;。

▲ 流量误差检验:在水表试验装置上进行检验,分别在公称流量Q3、分界流量Q2和最小流量Q1三个流量点测试,流量大小与用水量应符合规定;

▲ 密封性试验:把水表放置在水压强度试验台上,均匀排除水表及试验设备管道内的空气,缓慢增加水压至1.6Mpa,切断压力水源,保持试验系统内封闭体系,试压持续时间不小于1分钟,水表应无泄漏及损坏。

第四节  常见的基表问题

1、什么是“水表自转”

     装水表后,在无人用水且不漏水的情况下,水表微微转动或来回转动,我们就把这种现象称为“水表自转”。

2、产生自转的原因

     水表自转是多种因素引起的,从供水管网的特点以及目前所用水表本身的特性来分析,主要有以下几种原因:

2.1 压力波动:由于水是一种液体,在一般情况下表现出来的物理特性是不可压缩的,但在自来水管道中,管道内压力较高,这时水就会表现出一定的可压缩性。在自来水管道中,压力的波动是不可避免的,而目前我们所采用的水表都是机械表,靠水在其中流动产生的动能来带动叶轮运转,从而达到计量水量的目的。当不用水时,水表两端连接的管道中都存有一定量固定的高压水。因此,当主管网压力升高时,表后管中的自来水体积会因压力增加而缩小,此时就会有微量的水通过水表,产生正转,当主管网压力降低时,表后管中被压缩的水因压力降低而膨胀,同样会有微量的水通过水表,所不同的是这时是反转。因为旋翼式水表是下进上出,推动齿轮正转,而倒过来进水时是上进下出,推动齿轮反转,虽然二头进水量相同,但两相进水所受的阻力不同,所以反映在水表上的读数却相差很大。通过实验可证明,在管道无空气的情况下,由此产生的水量很少,约为0.5-2m3/月。通常情况下,这点水量用户注意 不到。

2.2 气囊:这种原因产生的自转水量较大。自来水企业的生产工艺都是露天建设的,在生产过程中水中会溶入大量的气体;在工程施工过程中,管道中也会带入气体;在遇到停水时,管道内也会混入空气。如果管道上排气阀设置不合理或没有排气阀,存在管道盲端,造成排气不彻底。这样如果家里长时间不用水或管道设计不合理,家中的管道最高点或是突起点就会有气囊产生。众所周知,气体的可压缩性很高,这时如果管网上有压力波动,表后管道内的空间伸缩将会更大,因此而产生的水表自转量就更多。通过实验可证实,由此产生的水量少则2-4 m3/月,多则每月会有几十立方的水量产生(尤其是防倒流型水表,会呈现出水表匀速正转的假象,误以为表后漏水,产生的自传量更多)。因此来看,目前大部分出户水表产生自转现象,都是由于表后管内存在气囊造成的。

2.3 水锤:是在突然停电或者在阀门关闭太快时,由于压力水流的惯性,产生水流冲击波,就象锤子敲打一样,所以叫水锤。水流冲击波来回产生的力,有时会很大,从而破坏阀门和水泵。水锤效应”是指在水管内部,管内壁光滑,水流动自如。当打开的阀门突然关闭,水流对阀门及管壁,主要是阀门会产生一个压力。由于管壁光滑,后续水流在惯性的作用下,迅速达到最大,并产生破坏作用,这就是水利学当中的“水锤效应”,也就是正水锤。在水利管道建设中都要考虑这一因素。相反,关闭的阀门在突然打开后,也会产生水锤,叫负水锤,也有一定的破坏力,但没有前者大。

3.解决办法
  目前的旋翼式水表从设计上还无法从根本上解决此设计缺陷。既然水表自转是因为压力波动,水被压缩造成的,可以考虑安装止回阀,止回阀可以起到阻止水倒流的作用。这样,在压力升高时,水被压缩,水表产生正转动;当压力降低时,止回阀自动关闭,水表不会产生转动。当压力再次升高时,只要压力不高过止回阀内压力,水表就不会再转;水表自转主要是水表往复多次计量才累计出很大的水量,安装止回阀可以减少水表自转的频率,也就能够很好地解决压力波动造成的水表自转问题。但是由于居民生活用水频率较高,且管道压力波动增大,所以要求止回阀灵敏度较高,质量要求较高。
      所以可以考虑在水表前或表后附近安装带弹簧式的止回阀,即可减轻或有效抑制水表自转现象。

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