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水表選型和維護(hù) 第一節(jié) 水表的型式和分類 一、分類 流量計(jì)的分類原則有許多，主要按測(cè)量原理、測(cè)量方法和結(jié)構(gòu)形式、測(cè)量目的、測(cè)量介質(zhì)、測(cè)量管徑、指示值顯示方式等進(jìn)行分類。水表的分類也基本上按這些原則。 1、按測(cè)量原理 按測(cè)量原理是一種主要的分類方法。一般可分為速度式水表和容積式水表。 （1）速度式水表：安裝在封閉管道中，由一個(gè)運(yùn)動(dòng)元件組成，并由水流運(yùn)動(dòng)速度直接使其獲得動(dòng)力速度的水表。 典型的速度式水表有旋翼式水表、螺翼式水表。旋翼式水表中又有單流束水表和多流束水表。 （2）容積式水表：安裝在管道中，由一些被逐次充滿和排放流體的已知容積的容室和憑借流體驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)組成的水表，或簡(jiǎn)稱定量排放式水表。 容積式水表一般采用活塞式結(jié)構(gòu)。 2、按計(jì)量等級(jí) 計(jì)量等級(jí)反映了水表的工作流量范圍，尤其是小流量下的計(jì)量性能。按照從低到高的次序，一般分為A級(jí)表、B級(jí)表、C級(jí)表、D級(jí)表，其計(jì)量性能分別達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的計(jì)量等級(jí)A、B、C、D等級(jí)的相應(yīng)要求。常見的小口徑水表：計(jì)量等級(jí)A、B級(jí)的流量比分別為50：1和100：1；大口徑螺翼式水表：計(jì)量等級(jí) A、B級(jí)的流量比分別為25：1和67：1。 說明：一些歐洲國(guó)家的大口徑水表（如渦輪式水表或復(fù)式水表等）的工作流量范圍特別寬（可以到200：1以上），也標(biāo)注分段誤差限和標(biāo)注“B、C”等級(jí)符號(hào)，但這類表的計(jì)量等級(jí)符號(hào)的具體含義、特性流量值與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4064中的規(guī)定不同。 3、按公稱口徑 按公稱口徑通常分為小口徑水表和大口徑水表。 公稱口徑40mm及以下的水表通常稱為小口徑水表，公稱口徑50mm及以上的水表稱為大口徑水表。這二種水表有時(shí)又稱為民用水表和工業(yè)用水表，同時(shí)這種分法也可以從水表的表殼連接形式區(qū)別開來，公稱口徑40mm及以下的水表用螺紋連接，50mm及以上的水表用法蘭連接。 4、按用途 按用途通常分為民用水表和工業(yè)用水表。民用水表只是指用于住宅用水結(jié)算的水表，其它用途的都可歸入工業(yè)用水表。工業(yè)用水表一般為大口徑水表。 5、按安裝方向 按安裝方向通常分為水平安裝水表和立式安裝水表（又稱立式表），是指安裝時(shí)其流向平行或垂直于水平線的水表，在水表的度盤上用“H”代表水平安裝、用“V”代表垂直安裝。 說明：當(dāng)水表名稱不指明時(shí)，一般均為水平安裝水表。容積式水表沒有安裝水平與否的要求。歐洲一些采用了動(dòng)平衡處理的大口徑水表也可以以水平、垂直或傾斜的方式進(jìn)行安裝，但不同的安裝取得的計(jì)量性能有差異，如水平安裝時(shí)可以達(dá)到C級(jí)，而垂直或傾斜安裝時(shí)要降級(jí)。 6、按介質(zhì)的溫度 按介質(zhì)溫度可分為冷水水表和熱水水表，水溫30℃是其分界線。 （1）冷水水表：介質(zhì)下限溫度為0℃、上限溫度為30℃的水表。 （2）熱水水表：介質(zhì)下限溫度為30℃、上限為90℃或130℃或180℃的水表。 說明：當(dāng)不指明時(shí)，一般水表均指冷水水表。 7、按介質(zhì)的壓力 我國(guó)普通水表的公稱壓力（或最大允許工作壓力）一般均為1MPa。高壓水表是指最大使用壓力超過1MPa的各類水表，主要用于流經(jīng)管道的油田地下注水及其它工業(yè)用水的測(cè)量。 說明：當(dāng)不指明時(shí)，水表的公稱壓力均為1MPa。歐洲一些國(guó)家的水表公稱壓力為16bar（1.6MPa）。 8、按計(jì)數(shù)器是否浸入水中 按水表的計(jì)數(shù)器是否浸入水中分為濕式水表和干式水表及液封水表，典型的性能區(qū)別在于水表的表玻璃是否承受水壓、水表機(jī)械傳感器與計(jì)數(shù)器的傳動(dòng)是直接齒輪聯(lián)動(dòng)還是磁鋼傳動(dòng)。 （1）濕式水表：計(jì)數(shù)器浸入水中的水表，其表玻璃承受水壓，傳感器與計(jì)數(shù)器的傳動(dòng)為齒輪聯(lián)動(dòng)，使用一段時(shí)間后水質(zhì)的好壞會(huì)影響水表讀數(shù)的清晰程度。 （2）干式水表：計(jì)數(shù)器不浸入水中的水表，結(jié)構(gòu)上傳感器與計(jì)數(shù)器的室腔相隔離，水表表玻璃不受水壓，傳感器與計(jì)數(shù)器的的傳動(dòng)一般用磁鋼傳動(dòng)。 （3）液封水表：用于抄表的計(jì)數(shù)字輪或整個(gè)計(jì)數(shù)器全部用液體密封的水表，密封隔離的計(jì)數(shù)器內(nèi)的清晰度不受外部水質(zhì)的影響，其余結(jié)構(gòu)性能與濕式水表相同。 說明：行業(yè)中有時(shí)用小液封和大液封來區(qū)別計(jì)數(shù)器是字輪部分液封還是整個(gè)計(jì)數(shù)器液封。 9、按計(jì)數(shù)器的指示形式 按計(jì)數(shù)器的指示形式可分為指針式、字輪式（或稱數(shù)碼式或E型表）和指針字輪組合式。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 778―1996中又將指示形式分為模擬式裝置、數(shù)字式裝置、模擬式和數(shù)字式的組合裝置。 說明：行業(yè)中常把指針式表又稱為C型表，把字輪式和指針字輪組合式稱為E型表或數(shù)碼式。 10、按驅(qū)動(dòng)葉輪的水流束數(shù) 旋翼式水表按驅(qū)動(dòng)葉輪的水流束數(shù)，分為多流束水表和單流束水表（簡(jiǎn)稱單流表）。 11、遠(yuǎn)傳水表分類 遠(yuǎn)傳水表通常是以普通水表作為基表、加裝了遠(yuǎn)傳輸出裝置的水表，遠(yuǎn)傳輸出裝置可以安置在水表本體內(nèi)或指示裝置內(nèi)，也可以配置在外部。 目前遠(yuǎn)傳水表的信號(hào)有二類，一類是包括代表實(shí)時(shí)流量的開關(guān)量信號(hào)、脈沖信號(hào)、數(shù)字信號(hào)等，傳感器一般用干簧管或霍爾元件，另一類代表累積流量的數(shù)字信號(hào)和經(jīng)編碼的其它電信號(hào)等。遠(yuǎn)傳輸出的方式包括有線和無線。 12、預(yù)付費(fèi)類水表 預(yù)付費(fèi)類水表是以普通水表作為基表、加裝了控制器和電控閥所組成的一種具有預(yù)置功能的水表。典型的有IC卡冷水水表、TM卡水表等，定量水表采用的也是一種預(yù)置控制的技術(shù)。 （1）IC卡水表：以IC卡為媒體的預(yù)付費(fèi)水表。按IC卡與外界數(shù)據(jù)傳送的形式等來分，有接觸型IC卡和非接觸型（又稱射頻感應(yīng)型）IC卡兩種。接觸型IC卡的觸點(diǎn)可與外界接觸；非接觸型IC卡帶有射頻收發(fā)電路及其相關(guān)電路，不向外引出觸點(diǎn)。 （2）TM卡水表：也是一種非接觸式的智能預(yù)付費(fèi)水表，TM卡是一種具有IC卡功能的碰觸式存儲(chǔ)卡。 （3）代碼數(shù)據(jù)交換式水表：用一組變形的數(shù)據(jù)碼來傳輸交換預(yù)付的水購(gòu)置量數(shù)據(jù)，采用這種數(shù)據(jù)控制技術(shù)的智能預(yù)付費(fèi)水表。 （4）定量水表：采用電氣控制或數(shù)控方式，在一定范圍內(nèi)設(shè)置和控制用水量的水表。這是在IC卡類預(yù)付費(fèi)表研制成功前的同類型表，用于工業(yè)生產(chǎn)過程（如化工生產(chǎn)、建筑工程混凝土攪拌等）和投幣取水的場(chǎng)合。 13、檢查用的標(biāo)準(zhǔn)水表 檢查用的標(biāo)準(zhǔn)水表一般用制造精良的容積式水表或流量計(jì)，在一定的流量范圍內(nèi)準(zhǔn)確度可達(dá)到0.5%，可以在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)在用水表進(jìn)行檢定，并且可以檢查管漏情況。此類標(biāo)準(zhǔn)水表又稱水表在線檢定儀。 第二節(jié) 國(guó)內(nèi)常用水表 （一）旋翼式水表 1、結(jié)構(gòu) 旋翼式水表是速度式水表的一種，多流束旋翼式水表是世界上用得最多的水表品種。 旋翼多流束式水表由表殼、中罩、表玻璃、密封墊圈、計(jì)量機(jī)構(gòu)、計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)和濾水網(wǎng)等組成。水流沖擊葉輪后，葉輪開始轉(zhuǎn)動(dòng)，所轉(zhuǎn)圈數(shù)通過計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)累計(jì)，記錄顯示通過水表的水量。這種水表的公稱口徑一般為15mm～150mm。見圖2-1和2-2。  圖2-1 旋翼多流束水表的結(jié)構(gòu)示意圖 1-接管；2-連接螺母；3-接管密封墊圈；4-鉛封；5-銅絲；6-銷子；7-O形密封墊圈； 8-葉輪計(jì)量機(jī)構(gòu)；9-罩子；10-蓋子；11-罩子襯墊；12-表殼；13-碗狀濾絲網(wǎng)  圖2-2 旋翼多流束水表的結(jié)構(gòu)展開圖 1-表蓋；2-軸銷；3-銅罩；4-罩子襯墊；5-表玻璃；6-O形密封圈；7-計(jì)數(shù)器；8-防磁環(huán)；9-中心齒輪；10-齒輪盒；11-墊圈；12-磁鋼座；13-葉輪；14-葉輪盒；15-表殼；16-調(diào)節(jié)螺釘；17-調(diào)節(jié)螺釘墊片；18-調(diào)節(jié)塞；19-濾水網(wǎng)；20-接管墊片；21-接管；22-連接螺母 2、性能特點(diǎn) 旋翼式水表的誤差特性用水表的示值誤差E與流量之間的關(guān)系來表示。旋翼式水表的誤差特性曲線見圖2-3。其特征為：在小流量時(shí)，誤差急劇偏負(fù)；隨著流量增至分界流量附近，誤差曲線快速向正向移動(dòng)，并達(dá)到一個(gè)峰值；當(dāng)流量繼續(xù)增大時(shí)，誤差曲線又向負(fù)方向偏移。  圖2-3 旋翼式水表誤差特性圖 旋翼式水表的計(jì)量等級(jí)一般只達(dá)到A級(jí)或B級(jí)。 旋翼式水表的壓力損失在其過載流量下應(yīng)不超過0.1MPa。不裝過濾器的旋翼式水表的實(shí)際壓力損失在(0.040～0.085)MPa范圍內(nèi)。 水表的使用壽命與產(chǎn)品所采用的結(jié)構(gòu)、材料密切相關(guān)，也受到使用場(chǎng)合的安裝、水質(zhì)好壞的影響。實(shí)驗(yàn)室對(duì)使用壽命的試驗(yàn)情況不完全代表實(shí)際使用的場(chǎng)合。一般說來，水表的外殼不易損壞，可長(zhǎng)久使用，容易損壞或磨損的是內(nèi)部機(jī)芯。水表的活動(dòng)部件（葉輪、葉輪盒組件等）一般用工程塑料ABS材料制造，比較耐磨。水表連續(xù)通水試驗(yàn)后比較容易損傷的是翼輪軸尖、翼輪軸齒輪和傳動(dòng)齒輪中的第一個(gè)齒輪。 在實(shí)驗(yàn)室中的試驗(yàn)說明，旋翼式水表在使用了相當(dāng)于10年以上的用水量后，計(jì)量性能并無大的失準(zhǔn)（可在±4%）內(nèi)，整個(gè)誤差特性曲線向下偏移，即在小流量、大流量下水表走字全部變慢。 但對(duì)實(shí)際用表的情況統(tǒng)計(jì)表明，民用小口徑水表多年使用后的情況并沒有那么理想，壽命也沒有那么長(zhǎng)，多數(shù)情況是多年使用后的水表在小流量下走慢，而在大流量下卻變快。據(jù)分析，主要原因是水中雜質(zhì)堵塞濾網(wǎng)后形成的單邊沖擊葉輪等效果形成。 說明：干式水表的使用壽命還受到制造企業(yè)所用的磁性材料和工藝的影響。 3、對(duì)介質(zhì)與安裝的要求 旋翼多流束水表對(duì)水質(zhì)要求和流場(chǎng)要求相對(duì)不高，但使用時(shí)間久了可能對(duì)濕式水表的度盤讀數(shù)會(huì)產(chǎn)生一些影響（干式水表和液封式水表不存在這個(gè)問題）。旋翼單流束水表對(duì)水質(zhì)要求和流場(chǎng)要求相對(duì)較高。 旋翼式水表對(duì)水表的流向、安裝方位、讀數(shù)度盤的朝向、表前表后的直管段均有要求，單流水表要求更嚴(yán)。 （二）螺翼式水表 螺翼式水表又稱伏特曼（Woltmann）水表，也是速度式水表的一種，適合在大口徑管路中使用，其特點(diǎn)是流通能力大、壓力損失小。螺翼式水表分為水平螺翼式水表和垂直螺翼式水表兩大類。國(guó)內(nèi)所使用的大部分工業(yè)用表都是水平螺翼式水表。 1、結(jié)構(gòu) 以水平螺翼式水表和可拆式水平螺翼式水表為例。 水平螺翼式水表，又稱渦輪式水表是指該種水表的螺翼軸線與自來水管道軸線成平行（或重合），其葉輪采用螺翼形狀。 水平螺翼式水表的結(jié)構(gòu)示意見圖2-4，可拆式螺翼式水表的展開圖見圖2-5。  圖2-4 水平螺翼式水表的結(jié)構(gòu)示意圖 1-表殼；2-調(diào)整器；3-銅絲；4-鉛封；5-密封墊圈；6-襯圈；7-指示機(jī)構(gòu)；8-表玻璃； 9-罩子組件；10-表罩；11-翼輪組件；12-支架組件；13-整流器組件；14-開槽圓柱頭螺釘  圖2-5 可拆卸水平螺翼式水表結(jié)構(gòu)展開圖 1-表蓋；2-罩；3-墊圈；4-透鏡；5-墊片；6-計(jì)數(shù)器；7-螺釘；8-墊片；9、10-O形圈；11-上軸承裝置；12-斜齒輪裝置；13-螺絲； 14-螺帽；15-后軸；16、17-螺絲；18-主外殼；19-固定銷；20-O形圈；21-封印螺絲；22-調(diào)節(jié)裝置蓋；23-螺絲；24-襯墊； 25-用于調(diào)節(jié)裝置蓋的螺絲；26-法蘭蓋；27-軸襯；28-磁驅(qū)動(dòng)裝置；29-保護(hù)套；30-承受框；31-支座；32-螺旋漿；33-螺帽；34- 墊片；35-用于調(diào)節(jié)裝置的墊片；36-調(diào)節(jié)軸；37-調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)柄；38-整流器；39-安裝環(huán)；40-調(diào)節(jié)板；41-軸承座；42-下軸承裝置；43-螺帽 水平螺翼式水表主要由表殼、整流器、誤差調(diào)節(jié)裝置、螺翼、支架、蝸輪蝸桿、計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)、表玻璃、密封墊圈及中罩等零部件組成。 大口徑水表還有復(fù)式水表、插入式水表等。 復(fù)式水表，又稱組合式水表，也叫母子式水表，是由口徑不同的水平螺翼式水表和旋翼式水表組合而成的，其中的大口徑水表（也可能再加一只單向閥）與管道口徑相同并連接，小口徑水表成為其旁路管線。復(fù)式水表的最大特點(diǎn)是量程比相當(dāng)大（>1000），適合于流量變化較大的場(chǎng)合，但因?yàn)榧友b了單向閥增大了壓力損失。另外體積大、重量重也是復(fù)式水表的缺點(diǎn)。 插入式流量計(jì)是用較小的葉輪計(jì)量機(jī)構(gòu)，插入直徑比它大得多的管道殼體內(nèi)，使其成為具有計(jì)量大流量能力的流量計(jì)。插入式水表也是采用這樣的原理進(jìn)行工作的。插入式水表有插入式旋翼水表和插入式水平螺翼水表，口徑一般在80mm以上。插入式水表通過測(cè)定表殼中心點(diǎn)流速，來計(jì)量整個(gè)大口徑管道的流量，其特點(diǎn)是體積小、重量輕、流通能力大，制造維修成本低，抗水中雜質(zhì)能力比普通表要強(qiáng)，但小流量計(jì)量能力較弱，計(jì)量等級(jí)一般只達(dá)到A級(jí)。 可拆卸式水平螺翼式水表，因其計(jì)量流量范圍寬、零部件通用性強(qiáng)、安裝維修可在不停水不拆表的情況下進(jìn)行等特點(diǎn)，也成為其中的一個(gè)系列產(chǎn)品。插入式可拆卸水平螺翼式水表實(shí)際上是可拆卸水平螺翼式水表的改進(jìn)產(chǎn)品，是可拆卸式與插入式兩者結(jié)合的水表。 2、性能 水平螺翼式水表的誤差特性特征為：在流量小時(shí)，誤差急劇偏負(fù)；隨著流量增至分界流量附近，誤差曲線快速趨于平穩(wěn)。大流量下的計(jì)量性能與直管段條件密切相關(guān)。水平螺翼式水表的計(jì)量等級(jí)一般為A級(jí)或B級(jí)。 一些進(jìn)口或引進(jìn)生產(chǎn)的垂直螺翼式水表、WPD型水平螺翼式水表、復(fù)式水表的流量范圍相當(dāng)寬，特性流量點(diǎn)的規(guī)定也不同。 水平螺翼式水表的壓力損失在其過載流量下應(yīng)不超過0.03MPa。壓力損失小是水平螺翼式水表的一大優(yōu)點(diǎn)，但使用時(shí)要考慮附加安裝過濾網(wǎng)所帶來的其它壓力損失。 按國(guó)際建議R49-1：2000（E）的規(guī)定，水表在其計(jì)量的最小流量至過載流量范圍內(nèi)的壓力損失應(yīng)不大于0.1MPa。一般情況下，最大壓力損失總是在水表的最大流量下測(cè)得，但對(duì)于復(fù)式水表可能有例外。 由于一些型號(hào)的水表的流量范圍較大，有必要了解整個(gè)流量范圍的水表的壓力損失情況，為此，可以參看水表的流量-壓力損失曲線圖。圖2-6為某一型號(hào)水表的幾種規(guī)格的壓力損失圖。  圖2-6 壓力損失圖 與相同公稱口徑的旋翼式水表相比，水平螺翼式水表的流通計(jì)量能力大20%以上，壓力損失小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障少、價(jià)格低，但靈敏度不高，始動(dòng)流量較大，安裝和直管段條件要求較嚴(yán)格。 螺翼式水表一般適合公稱口徑50mm以上的、用水量較大的管道水計(jì)量。水平螺翼式水表也非常適用于農(nóng)用灌溉用水和其它水利方面的計(jì)量。 （三）容積式水表 1、結(jié)構(gòu) 容積式水表又稱活塞式水表，是一種定排量式的水表。 容積式水表最主要的產(chǎn)品為旋轉(zhuǎn)活塞式水表。圓盤式水表在國(guó)內(nèi)沒有使用，國(guó)外也只有美國(guó)等少數(shù)國(guó)家使用。旋轉(zhuǎn)活塞式水表一般為小口徑規(guī)格，特點(diǎn)是計(jì)量等級(jí)高（可達(dá)C級(jí)和D級(jí)）、小流量計(jì)量能力強(qiáng)、靈敏度高。 圖2-7為一種旋轉(zhuǎn)活塞式水表的結(jié)構(gòu)展開圖。  圖2-7 活塞容積式水表結(jié)構(gòu)展開圖 1-防塵套；2-連接螺母；3-接管；4-接管密封墊圈；5-夾緊機(jī)構(gòu)；6-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；7-軸；8-濾水網(wǎng)； 9-上表殼；10-銅銷；11-表蓋；12-計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)；13-蓋板組件；14-活塞；15-計(jì)量機(jī)構(gòu)；16-下表殼 2、性能 容積式水表的誤差特性曲線見圖2-7。整條誤差曲線呈拋物線狀：在流量小時(shí)，誤差急劇偏負(fù)，隨著流量的增加，誤差曲線逐漸向正向移動(dòng)，并相對(duì)平穩(wěn)；當(dāng)流量很大時(shí)，誤差曲線又向負(fù)方向偏移。
圖2-21 容積式水表誤差特性圖 （四）遠(yuǎn)傳水表 IC卡(Integrated Circuitcard)是將一個(gè)集成電路芯片鑲嵌于塑料基片中，封裝成卡的形式，其外形與覆蓋磁條的磁卡相似。IC卡水表除了可對(duì)用水量進(jìn)行記錄和電子顯示外，還可以按照約定對(duì)用水量自動(dòng)進(jìn)行控制，進(jìn)行用水?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)。由于其數(shù)據(jù)傳遞和交易結(jié)算通過IC卡進(jìn)行，因而可以實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)的抄表員上門操表收費(fèi)到用戶自己去營(yíng)業(yè)所交費(fèi)的轉(zhuǎn)變。IC卡交易系統(tǒng)還具有交易方便、計(jì)算準(zhǔn)確、可利用銀行網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)算的優(yōu)點(diǎn)。 |
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