大口径水表的选型及应用

卫 政

(上海城投水务(集团)有限公司供水分公司，上海200002)

大口径水表的选型及应用

卫 政

(上海城投水务(集团)有限公司供水分公司，上海200002)

阐述了合理选用大口径水表的方法。分析了各类大口径水表在不同用水情况下的性能及表现，针对不同行业用户的用水特点，综合大用户用水的大数据和在线实时分析现状，将普遍规律和个体特性相结合，推出了有利于提高计量准确性、降低产销差率的工作方法，取得了较明显的经济效益。

大口径水表； 大数据； 产销差率； 计量

上海市城投水务(集团)有限公司供水分公司(以下简称公司)供水面积逾1 036 km2，各类管线长度近1.5×104km，水表总数417万多只，高峰日均供水量447万余吨。业务范围包括上海市所有中心城区、闵行区、松江区北部、青浦区东部等地区，担负着抄表、收费、新装接水、定期换表、自来水管道维护和更新改造等工作任务。近年来，由于供水量增速趋缓，尤其是一些工业企业用水量还存在负增长的情况下，降低产销差的关键主要在于售水量能否增加。计量水的水费回收、非计量水的漏水检测和防范是降低产销差的两大措施，一方面水表的正确计量成为水费回收的重要措施，另一方面使用大口径水表作为小区考核表可以加强漏水防控。

截至2015年12月，公司大口径水表(50 mm口径及以上)售水量占总售水量比例超过50%，而水表数量不到总数的2%。笔者重点围绕通过大口径水表的选型，在短时间内取得产销差率较大幅度的降低而展开论述。

1 常用的大口径水表

目前，公司常用的大口径水表的种类和优缺点见表1。此外，机械式塑料水表还存在严寒天气易冻裂的缺点。表1能比较客观地反映各类水表的优缺点，但在实际使用过程中，一旦水表安装完成，由于水质二次污染、水表安装位置、水表安装环境和用户使用习惯，还存在以下问题。

① 机械式水表受力学影响大，当前“10”后“5”(水表前10倍、水表后5倍口径长度预留)条件未满足时，水中杂质、流量突变等都会导致精度偏差。

表1 大口径水表的种类和优缺点

② 机械式水表实际测量的过水截面小于水管截面积，而水的实际流通量很难达到理论值，导致计量偏小。

③ 机械式水表为保证强制检定的测量值满足设计要求，防止水流突然减速时叶轮惯性旋转导致多计量而出现误差，采用“加筋”的方法让轴承减速。因此流量突变时，加速部分的计量被少计，导致计量值偏小。

2 在装水表性能分析

为验证公司各类型常用水表的性能情况，上海市自来水某有限公司于2014年进行了批量试验和分析。

2.1 性能分析实施步骤和方法

(1)水表信息收集。汇总管理区域内大口径(DN50、DN80、DN100、DN150、DN200)水表的信息，内容包含册号、帐(户)号、用水单位、用水地址、简号、联系人、联系电话、表位、水表生产厂家、口径、装表/换表年月、水表型号、抄码(包括该月无抄码的水表)及全年用水量。

(2)水表参数收集。汇总在装水表的所有型号，以及对应的最小流量Q1、分界流量Q2、常用(额定)流量Q3数值。

(3) 划分样本区间。按照不同口径、型号水表的Q1、Q2、Q3，根据经验公式(Q×8 h×30 d×12月)，分别计算1年的最小流量、分界流量、常用流量，并与年度水表售水量比对。将超过水表常用流量的用户列为小表大用量用户，用水量处于分界流量到常用流量的用户列为一般用户，用水量处于最小流量到分界流量的用户列为小用量用户。

(4)比照出样本。按不同口径、型号水表，按水表特性和水表用水量等数据计算，将所有大口径水表划分为小表大用量水表、一般用户水表、小用量用户水表三类。根据资料，共筛选出有效样本数7 201个。

(5) 实施换表并送校验。

(6)对被更换的旧表进行校验，测量Q1、Q2、Q3的误差情况，并将3个流量数据与户号、水表型号、口径、装表日期等一并做好旧表校验记录。

(7) 根据前期整理的数据与校验记录，为同类型、同口径水表在Q1、Q2、Q3这3个流量点的每种水表，分别按如下方法各画出3条误差曲线：以装表时间为横坐标、误差为纵坐标，以水表抄码为横坐标、误差为纵坐标，以抄码除以装表时间的值为横坐标、误差为纵坐标。

(8) 根据曲线，作如下分析。

① 若曲线与时间、抄码之间存在规律，找出规律并推算出大口径水表的合理使用期限。

② 进一步分析远程24小时监控数据，尤其是检验中发现的误差超过5%的水表，填写《24小时用水量记录表》和《瞬时流量测量记录表》，归纳用户用水规律。

③ 在实施换表一段时间后，每隔2个月比较类似的但实际用水规律不同的水表使用情况，并查看同行业用水是否存在规律性，比较同类型同口径水表在不同用水规律下(即不同流量范围)的使用情况。针对用水规律，可以作现场调查进一步核实用户用水情况，如表前后距离、供水方式(直供、水箱、变频)、控制方式、终端水压等，归纳得出不同用水规律下使用各类水表的优缺点。

(9)建立大口径水表管理模型。

汇总实验数据，建立常用普通水表、精密水表的管理模型。通过模型，比较不同类型水表在计量准确度、使用寿命、适用工况的优劣，并通过二维动态误差曲线直观显示和比较。

2.2 性能分析结果

(1)对7 201个样本最终完成3 148台DN50 mm以上口径的换表，其中，大用量并安装实时远程监控1 021台，大用量换表不安装监控46台，一般用量换表1 000台，小用量换表1 081台，小表大用量、一般用量、小用量约各占三分之一。

(2)所换下的3 148台旧表，最终有4批次共744台参与了复验，复验数据不容乐观。

① 某款水表日用水量在3 m3起小流量误差幅度超过-5%；10 m3起小流量平均误差接近-5%，29 m3起小、中、大流量误差均有较大幅度增加。

② 某款水表累计流量达到1 644 m3后，从正偏差转变为负偏差。小流量误差较大，平均在-6%左右，且中、大流量波动幅度很大。

③ 某款水表安装后误差一直为负值。

④ 某款高精度水表累计流量达到17 428 m3后，小、中、大流量误差一直维持在负值。

(3)根据图形分析法，无故障期限、最大用量、最大日用量都按照出现误差拐点(误差幅度突然增大)的刻度计算。若按照90%合格率计算最大用表期限，则以下口径的各类型水表超过3年都不再适用(以样本数较多的50，80和100 mm水表分析),见表2至表4。

表2 50 mm口径水表复验结果

表3 80 mm口径水表复验结果

续表3 (Continue)

表4 100 mm口径水表复验结果

(4)试验结果。

① 本次复验样本的使用时间绝大多数在4年以上，合格率在27.3%～85.7%之间，因此认为有半数水表超过使用期限仍可使用若干年，直到出现超过规定误差的情况，尤其是50和80 mm口径的非大用量用户。

② 大多数水表当总用水量达到2×104m3以上，误差有较大幅度增加。

③ 水表口径与用水量必须相匹配。150 mm口径小用量用户与大用量用户差距明显，大表小用影响计量，小表大用则损坏水表。

④ 水表使用时间越长，误差越偏负值。

⑤ 高精度水表性能优于普通机械式水表。

3 电磁水表和高精度机械式水表的选型建议

3.1 性能比较

高精度水表和电磁水表的性能参数比较见表5，从表5可以看出：

(1)电磁水表能准确测量、读取并记录瞬时流量，其额定(常用)流量和最大负荷流量极限值均远超机械式水表，不存在过劳损坏的情况。

(2)电磁水表最主要的传感器部分的保质期为10年，且受水中杂质影响较小；而机械式水表的保质期限为3个月，机械部分容易被杂物缠绕或磨损。

(3)机械式水表只能单向测流或者双向测流能力有限，电磁水表能正、反向测流量且能保证精度，在总分表供水模式、校对和分区计量领域存在优势。

(4)机械式水表要实现远程监控，必须打开表盖安装插片，这可能会引发法律纠纷。电磁水表能直接连接远程传送设备，或本身就带有远程监控功能。

(5)高精度水表和有些机械式水表必须安装过滤器(滤水箱)，过滤器的维护保养是一大问题，而电磁水表无需安装过滤器。

(6)机械式水表的主要材质为铁或普通钢、塑料等，安装或使用过程中若外壳保护层剥落，则会产生锈蚀。电磁水表的主要材质为不锈钢，耐腐蚀性强。

此外，DN150、DN200、DN300口径的水表，口径越大,采用电磁传感器的优势更为明显，与机械式水表的差距,尤其是计量差距更大。

表5 高精度水表、电磁水表性能比较

3.2 成本比较

高精度机械式水表须按照强制检定标准到期更换，即满4年强制更换，假定20年内水表未涨价、无故障。依据《冷水水表检定规程》，电磁水表每2年强制检定一次，换下的旧表经强检合格，或维修(10年保质期)合格后，可作为新表待用。按每4年更换一次电池(必须)，每10年做1次传感器喷砂翻新(视情况)，最大使用期限为20年。按20年计算，两者的成本比较见表6。

表6 高精度水表、电磁水表成本比较

从表6可以看出，计算得出的成本未减去售水量增加值，若计入水费增加值，按5元/ m3水价，大口径水表月用量2 750 m3计算，个别存在突变流量的用户，电磁水表增收在20%左右，则20年可多回收5×2 750×20%×12×20=66万元。在管理上，由于电磁水表故障率降低，极大地降低了人力成本，以及由于机械表计数器被“篡改”而造成的损失。

3.3 适用性比较

表7为3种水表适用性比较。电磁水表计量原理同电磁流量计，在现场无需加装其他计量器具即可测定其精确度(校准)。遇到强检不通过的情况可反复维修直至通过强检后即可再次使用。对涉水类纠纷，也能通过第三方校准方式以及电磁水表内置的黑匣子增加协商的筹码。

此外，机械式水表在内部齿轮高速旋转导致温度超过30 ℃时即会发黑，温度更高时会融化、断裂。

表7 水表适用性比较

续表7 (Continue)

3.4 选型建议

当出现以下情况时，建议将现有水表更换为电磁水表：①1天内瞬时流量大于过载流量的时间超过1 h，或1年内超过200 h；②现场因施工条件限制，不能安装过滤器或者过滤器维护困难；③搭载其他远程监控，数据不准，经常出故障；④校对表、总表、分区计量等存在较大反向流量；⑤重点大用户。

其他情况下，参考价格因素，建议使用高精度机械水表。

4 大口径水表选型的应用

在取得初步选型建议的基础上，供水分公司在新装接水、管网分区计量、闸北示范区、小区考核表等方面大量应用、大胆实践并不断完善。

在用户申请新装接水时，根据计划用水量和供水方式、行业等因素，计算Q1、Q2、Q3值，确定使用普通机械式、高精度机械式还是电磁水表。因维护便利、性能优越、监控方便，大多数情况下用户自主选择电磁水表。

考虑双向流量和测量精度的要求，管网分区计量全部使用电磁流量仪和电磁水表，以利于产销差基础数据的准确性和考核的公平性。

闸北示范区内主要为小区考核表，不作为结算依据，因此选型范围较广。对漏损严重、校对差值较大的区域优先安装电磁水表，对一般区域安装高精度水表，对没有条件砌筑表箱的安装插入式超声波流量计。

在安装小区考核表时，参照示范区的工作经验，针对小区数量多、插入式流量计被盗较多的情况，首选电磁水表，其次是高精度水表，最后选择其他类型水表。

5 大口径水表选型的效果

2014年底，供水分公司制定了产销差三年行动计划，对全网11个一级分区、36个站点的二级分区计量以及八千多个小区的部分考核表，按照急、难、重任务排序，逐步实施了新装、换装、移装工作。2015年，产销差率同比2014年下降2%，取得了显著的成效。如果仅计算大用户的产销差率，下降幅度更大。

6 结语

大口径水表的合理、科学选型不仅在于精确计量，还要综合考虑管理效率、经济成本、预期效果、用户体验等方面。在研究、管理、推进的过程中，虽然积累了不少的经验，但是仍不能满足精细化管理的需要。取得良好的经济效果只是迈出了一小步，更多的分析、研究和总结，以及相关领域专家的批评和指导是不可缺少的。随着三年行动计划的有序推进，相信在不久的将来，能取得更大的进步。

[1] 裴 玉. 大口径水表计量数据远程采集和监测技术的研究与应用[D].天津：南开大学,2011.

[2] 辛英姬. 大口径水表产品选型探讨[J]. 城市建设理论研究(电子版),2013(16).

[3] 历淑梅. 电磁水表在大用户中的应用[J]. 城镇供水,2013(2):91-92.

[4] 张 勇. 大口径水表远程监测系统应用研究[J]. 城镇供水, 2011(4):67-69.

[5] 刘 超. 大表远传系统在供水企业的实践应用[J]. 建材与装饰,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

卫 政(1975- )， 男， 工程师、政工师，从事表务管理、项目计划经营工作， 研究大口径水表的选型及应用、项目管理等方向。E⁃mail：weijiazheng@96590．net

2016-07-11