能源管理系统中大口径水表的选型(1)

2023年12月30日发(作者：郁洪庚)

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能源管理系统中大口径水表的选型

亚派科技系统部 王喜林

实际运行中发现，大多数用水大户的日用水量并不均衡，除了通常的集中时段大用水量外，还有长时间不断的小流量用水，在小用水量时段，往往出现水用了，而表不走现象，即所谓的“大表小流量”情况。目前，水表根据原理、结构、用途不同，有各种各样的形式，在市场上流通的大口径水表（以下特指DN50及以上的水表）主要可以分为两大类，一类为机械水表，如水平螺翼式、旋翼式、复式水表等，另一类为电子水表，如电磁水表、超声水表等。而每种水表各有特点，但目前市售各类电子式水表性能有较大差别，有些精度高、功能多，有些精度低、功能简单。精度高的仪表价格过高，不适合普遍使用，而精度低的又达不到使用要求，因此本文主要就机械型水表进行分析。

1、 国内常用水表

1.1水表分类

1.1.1旋翼式水表

旋翼式水表是速度式水表的一种，多流束旋翼式水表是世界上用得最多的水表品种。这种水表工作量程窄，体积大，安装维修不便灵敏度高故主要适应于中小口径管道，规格从15mm-150mm，计量等级一般只达到A级或B级。

1.1.2螺翼式水表

螺翼式水表又称伏特曼（Woltmann）水表，也是速度式水表的一种，适合在大口径管路中使用，其特点是流通能力大、压力损失小、灵敏度低。螺翼式水表分为水平螺翼式水表和垂直螺翼式水表两大类，国内所使用的大部分工业用表都是水平螺翼式水表。

1.1.3复式水表

复式水表，又称组合式水表，也叫母子式水表，是由口径不同的水平螺翼式水表和旋翼式水表组合而成的，其中的大口径水表（也可能再加一只单向阀）与管道口径相同并连接，小口径水表成为其旁路管线。复式水表的最大特点是量程比相当大（>1000），适合于流量变化较大的场合，但因为加装了单向阀增大了压力损失。另外体积大、重量重也是复式水表的缺点。

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1.2综合对比

以DN50口径水表为例，对几种型号水表的优缺点、性价比等情况综合对比如下：

评价项目

压力损失

量程范围

水平螺翼式

较小

一般

结构简单，成本低，流通能力大，压损小。

旋翼式

一般

较小

始动流量较小，中小流量计量性能较好。

复式水表

较大

最大

量程范围非常大，既有好的大流量性能，又有优越的小流量性能。

采购价格高，委托送检费用大，检修不方便，压损较大，流量转换阀容易损坏。

适用于管道流量变化特别大，且无规定用水规律，时大时小，计量要求高的场所。以农村总表、医院、小型企业等为主。

优点

缺点

灵敏度低，小流量性能稍差。

体积大，安装维修不便。

适用于小流量为主，一般适用于中小流量为适用范围

主，流量波动不大，要求压损小的场所。以消防表、考核表等为主。

而且流量波动较大，对压损要求不高的场所。以一般企业、事业单位和经营商店等为主。

表1：综合评价对比表

2、大表产生计量误差的原因分析

水表的计量能力主要取决于两项技术指标：允许误差和计量等级。

我国水表检定规程规定，水表的示值允许误差，最小流量至分界流量为± 5％，分界流量至最大流量为± 2％（图1）。所有不同规格、不同计量等级的出厂水表，都严格按此规程检定，因此在允许误差这一点上，各类水表间不存在差异。

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图一

从图1可见，由于水表都是机械转动结构，当很小的流量流经水表时，其流速很低，水流的动能极小，不足以克服叶轮的惯性，故叶轮未转动。待稍加大流速，叶轮虽转动，但不能准确计量，故最小流量以下的流量范围呈偏慢的现象，“大表小流量”现象由此而来。如何有效缩短这段计量盲区？这就取决于水表计量等级和公称口径。

计量等级反映了水表的工作流量范围，尤其是最小流量下的计量性能（即灵敏度）。计量等级高的水表，能在包括微小流量在内的较大的流量范围内工作，也从根本上真正提高了水表灵敏度和计量能力。对于大表，按照从低到高的次序，一般分为A、B、C三个等级，C级目前还并不常用。

不同的水表口径和计量等级，造成水表流量特性的明显差异。表1是根据国家水表检定标准而归纳的对比数据。

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表1 常用的不同计量等级大口径水表特性流量值对比

从表1的数据对比中，不难归纳出以下规律：

（1）同类型水表，口径越小，灵敏度越高；

（2）同类型、同口径水表，计量等级越高，灵敏度越高；

（3）高规格的新型水表（如WPD），比传统类型表具有明显的技术优势。

3、有效提高大表计量灵敏度的对策和措施

3.1科学合理选择水表口径

无论何种计量等级的水表，都具有口径越大，灵敏度越低的规律。因此在能满足最大瞬时流速的前提下，表的口径能小则小。

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3.2选用高计量等级水表

选用高计量等级水表，是真正提高大表计量灵敏度的最有效措施。目前，国际上大多数国家已经要求使用计量等级B级以上的水表。

3.3严格规范水表安装程序

在初装或拆装水表的过程中，要严格遵循技术规范，尤其要注意水表上下游的直管段必须符合要求；滤网与水表法兰间必须有一定长度的直管连接段；水表盘面要保持水平，不得倾斜。

4、能源管理系统大口径水表的选择

4.1能源管理系统水表特点

经多个工程项目统计分析，能源管理系统所涉及的大口径水表具有如下特点：

 能源管理系统所涉及大口径水表基本为建筑或建筑群总水表，口径大多集中在DN80-DN150之间，以DN100居多。只有建筑群总表或游泳池等少数部位会采用DN150以上水表；

 能源管理系统所安装的水表主要用于分析、考核而不作计费使用；

 各管路流量波动较大，但存在一定的规律且对压损要求不高；

 所采用水表均需带远程传输功能，以便进行系统集成。

4.2远传水表分类及对比

远传水表目前叫法很多，有脉冲水表、电子水表、发讯水表、发信水表、开关式远传水表、刻度识别式发讯水表、直读式远传水表等等，目前没有一个统一明确的名称。无论何种叫法，大致分两种：

（1）瞬时型：一种能发生代表实时流量的开关量信号、脉冲信号、数字信号等的水表，其特点是以用水体积量间隔发讯，比如，如果传感器安装在0.01m3的指针位置上，则用水量达到100升(0.01m3的指针走一圈)就会发出1个信号；

瞬时型远传水表是在普通机械水表的计数机构上加装了干簧管、霍尔元件或光电等元件，并引出相应的信号线，与采集器或抄表器连成一个电路系统。远传水表本身不带电源，可编辑修改

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与采集器系统连成回路而输出信号工作，也有通过电话线等线路实现数据输送。这种型式的远传水表已有较长的历史，近年来产品在实际应用中不断地改进，加强了可靠性、抗干扰性，同时也用系统管理软件来辅助监测。

（2）直读型：一种能发生代表水表已有水量的数字信号或经编码的其它电信号的水表，其特点是按抄读时间间隔（自动或人为设置）发生信号。

直读型远传水表是近年来开发出的产品，一般采用位置传感器来识别水表的读数字轮的每一个读数，一般只设计到1m3以上的抄读数，字轮上的1、2、3…、9、0十个数分别对应不同的电参数值（如电阻）。直读型表同样也有信号线引出与抄表系统连成一回路，但平时不工作也不用电，只有到要求抄读的瞬间或一段时间，抄表系统发出抄读指令、接通回路，才把当前的各字轮示值数传送给管理系统。直读型远传水表的传感触点较多，个位m3字轮运转频繁，其可靠性工艺要求较高才能保证水表的使用寿命。

4.3结论

根据能源管理系统的工程需要，个人认为选用带远传功能的机械水表是比较可行的办法，但需遵循如下几点原则：

 选用直读型远传水表，这样可保证表头读数与远程集抄数据的一致性。所采集数据更具有说服力同时也符合相关技术导则要求；

 对于机械基表的计量等级要有明确要求，至少要在B级或以上；

 需严格按规范安装尽量减少由此带来的误差；

 DN150以下（含DN150）水表尽量选用旋翼表以保证计量的准确度。由于所采数据仅用于分析、考核，DN150以上水表原则上选用水平螺翼表。如有必要也可考虑采用复式表或WPD水表以加强小流量精度。

5、结束语

目前大管径小流量计量问题是整个行业的难题，对于新装大表用户，应该从现在起全面使用B级表。新型水表在测试中表现出了更佳的计量精度、灵敏度，更宽广的计量范围，可编辑修改

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以及更科学的构造设计。出于成本考虑，对于用水状况比较稳定，水量变化不大的用户，售价较低的普通旋翼式或螺翼式B级表也是一种合理的选择。

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