大口徑水表的選型及應(yīng)用

衛(wèi) 政

(上海城投水務(wù)(集團(tuán))有限公司供水分公司，上海200002)

大口徑水表的選型及應(yīng)用

衛(wèi) 政

(上海城投水務(wù)(集團(tuán))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(lèi)大口徑水表在不同用水情況下的性能及表現(xiàn)，針對(duì)不同行業(yè)用戶的用水特點(diǎn)，綜合大用戶用水的大數(shù)據(jù)和在線實(shí)時(shí)分析現(xiàn)狀，將普遍規(guī)律和個(gè)體特性相結(jié)合，推出了有利于提高計(jì)量準(zhǔn)確性、降低產(chǎn)銷(xiāo)差率的工作方法，取得了較明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

大口徑水表； 大數(shù)據(jù)； 產(chǎn)銷(xiāo)差率； 計(jì)量

上海市城投水務(wù)(集團(tuán))有限公司供水分公司(以下簡(jiǎn)稱公司)供水面積逾1 036 km2，各類(lèi)管線長(zhǎng)度近1.5×104km，水表總數(shù)417萬(wàn)多只，高峰日均供水量447萬(wàn)余噸。業(yè)務(wù)范圍包括上海市所有中心城區(qū)、閔行區(qū)、松江區(qū)北部、青浦區(qū)東部等地區(qū)，擔(dān)負(fù)著抄表、收費(fèi)、新裝接水、定期換表、自來(lái)水管道維護(hù)和更新改造等工作任務(wù)。近年來(lái)，由于供水量增速趨緩，尤其是一些工業(yè)企業(yè)用水量還存在負(fù)增長(zhǎng)的情況下，降低產(chǎn)銷(xiāo)差的關(guān)鍵主要在于售水量能否增加。計(jì)量水的水費(fèi)回收、非計(jì)量水的漏水檢測(cè)和防范是降低產(chǎn)銷(xiāo)差的兩大措施，一方面水表的正確計(jì)量成為水費(fèi)回收的重要措施，另一方面使用大口徑水表作為小區(qū)考核表可以加強(qiáng)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(guò)50%，而水表數(shù)量不到總數(shù)的2%。筆者重點(diǎn)圍繞通過(guò)大口徑水表的選型，在短時(shí)間內(nèi)取得產(chǎn)銷(xiāo)差率較大幅度的降低而展開(kāi)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(lèi)和優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表1。此外，機(jī)械式塑料水表還存在嚴(yán)寒天氣易凍裂的缺點(diǎn)。表1能比較客觀地反映各類(lèi)水表的優(yōu)缺點(diǎn)，但在實(shí)際使用過(guò)程中，一旦水表安裝完成，由于水質(zhì)二次污染、水表安裝位置、水表安裝環(huán)境和用戶使用習(xí)慣，還存在以下問(wèn)題。

① 機(jī)械式水表受力學(xué)影響大，當(dāng)前“10”后“5”(水表前10倍、水表后5倍口徑長(zhǎng)度預(yù)留)條件未滿足時(shí)，水中雜質(zhì)、流量突變等都會(huì)導(dǎo)致精度偏差。

表1 大口徑水表的種類(lèi)和優(yōu)缺點(diǎn)

② 機(jī)械式水表實(shí)際測(cè)量的過(guò)水截面小于水管截面積，而水的實(shí)際流通量很難達(dá)到理論值，導(dǎo)致計(jì)量偏小。

③ 機(jī)械式水表為保證強(qiáng)制檢定的測(cè)量值滿足設(shè)計(jì)要求，防止水流突然減速時(shí)葉輪慣性旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致多計(jì)量而出現(xiàn)誤差，采用“加筋”的方法讓軸承減速。因此流量突變時(shí)，加速部分的計(jì)量被少計(jì)，導(dǎo)致計(jì)量值偏小。

2 在裝水表性能分析

為驗(yàn)證公司各類(lèi)型常用水表的性能情況，上海市自來(lái)水某有限公司于2014年進(jìn)行了批量試驗(yàn)和分析。

2.1 性能分析實(shí)施步驟和方法

(1)水表信息收集。匯總管理區(qū)域內(nèi)大口徑(DN50、DN80、DN100、DN150、DN200)水表的信息，內(nèi)容包含冊(cè)號(hào)、帳(戶)號(hào)、用水單位、用水地址、簡(jiǎn)號(hào)、聯(lián)系人、聯(lián)系電話、表位、水表生產(chǎn)廠家、口徑、裝表/換表年月、水表型號(hào)、抄碼(包括該月無(wú)抄碼的水表)及全年用水量。

(2)水表參數(shù)收集。匯總在裝水表的所有型號(hào)，以及對(duì)應(yīng)的最小流量Q1、分界流量Q2、常用(額定)流量Q3數(shù)值。

(3) 劃分樣本區(qū)間。按照不同口徑、型號(hào)水表的Q1、Q2、Q3，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式(Q×8 h×30 d×12月)，分別計(jì)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(duì)。將超過(guò)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(hào)水表，按水表特性和水表用水量等數(shù)據(jù)計(jì)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(lèi)。根據(jù)資料，共篩選出有效樣本數(shù)7 201個(gè)。

(5) 實(shí)施換表并送校驗(yàn)。

(6)對(duì)被更換的舊表進(jìn)行校驗(yàn)，測(cè)量Q1、Q2、Q3的誤差情況，并將3個(gè)流量數(shù)據(jù)與戶號(hào)、水表型號(hào)、口徑、裝表日期等一并做好舊表校驗(yàn)記錄。

(7) 根據(jù)前期整理的數(shù)據(jù)與校驗(yàn)記錄，為同類(lèi)型、同口徑水表在Q1、Q2、Q3這3個(gè)流量點(diǎn)的每種水表，分別按如下方法各畫(huà)出3條誤差曲線：以裝表時(shí)間為橫坐標(biāo)、誤差為縱坐標(biāo)，以水表抄碼為橫坐標(biāo)、誤差為縱坐標(biāo)，以抄碼除以裝表時(shí)間的值為橫坐標(biāo)、誤差為縱坐標(biāo)。

(8) 根據(jù)曲線，作如下分析。

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

② 進(jìn)一步分析遠(yuǎn)程24小時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，尤其是檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的誤差超過(guò)5%的水表，填寫(xiě)《24小時(shí)用水量記錄表》和《瞬時(shí)流量測(cè)量記錄表》，歸納用戶用水規(guī)律。

③ 在實(shí)施換表一段時(shí)間后，每隔2個(gè)月比較類(lèi)似的但實(shí)際用水規(guī)律不同的水表使用情況，并查看同行業(yè)用水是否存在規(guī)律性，比較同類(lèi)型同口徑水表在不同用水規(guī)律下(即不同流量范圍)的使用情況。針對(duì)用水規(guī)律，可以作現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查進(jìn)一步核實(shí)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(guī)律下使用各類(lèi)水表的優(yōu)缺點(diǎn)。

(9)建立大口徑水表管理模型。

匯總實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立常用普通水表、精密水表的管理模型。通過(guò)模型，比較不同類(lèi)型水表在計(jì)量準(zhǔn)確度、使用壽命、適用工況的優(yōu)劣，并通過(guò)二維動(dòng)態(tài)誤差曲線直觀顯示和比較。

2.2 性能分析結(jié)果

(1)對(duì)7 201個(gè)樣本最終完成3 148臺(tái)DN50 mm以上口徑的換表，其中，大用量并安裝實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控1 021臺(tái)，大用量換表不安裝監(jiān)控46臺(tái)，一般用量換表1 000臺(tái)，小用量換表1 081臺(tái)，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(tái)舊表，最終有4批次共744臺(tái)參與了復(fù)驗(yàn)，復(fù)驗(yàn)數(shù)據(jù)不容樂(lè)觀。

① 某款水表日用水量在3 m3起小流量誤差幅度超過(guò)-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(jì)流量達(dá)到1 644 m3后，從正偏差轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)偏差。小流量誤差較大，平均在-6%左右，且中、大流量波動(dòng)幅度很大。

③ 某款水表安裝后誤差一直為負(fù)值。

④ 某款高精度水表累計(jì)流量達(dá)到17 428 m3后，小、中、大流量誤差一直維持在負(fù)值。

(3)根據(jù)圖形分析法，無(wú)故障期限、最大用量、最大日用量都按照出現(xiàn)誤差拐點(diǎn)(誤差幅度突然增大)的刻度計(jì)算。若按照90%合格率計(jì)算最大用表期限，則以下口徑的各類(lèi)型水表超過(guò)3年都不再適用(以樣本數(shù)較多的50，80和100 mm水表分析),見(jiàn)表2至表4。

表2 50 mm口徑水表復(fù)驗(yàn)結(jié)果

表3 80 mm口徑水表復(fù)驗(yàn)結(jié)果

續(xù)表3 (Continue)

表4 100 mm口徑水表復(fù)驗(yàn)結(jié)果

(4)試驗(yàn)結(jié)果。

① 本次復(fù)驗(yàn)樣本的使用時(shí)間絕大多數(shù)在4年以上，合格率在27.3%～85.7%之間，因此認(rèn)為有半數(shù)水表超過(guò)使用期限仍可使用若干年，直到出現(xiàn)超過(guò)規(guī)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(shù)水表當(dāng)總用水量達(dá)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(jì)量，小表大用則損壞水表。

④ 水表使用時(shí)間越長(zhǎng)，誤差越偏負(fù)值。

⑤ 高精度水表性能優(yōu)于普通機(jī)械式水表。

3 電磁水表和高精度機(jī)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(shù)比較見(jiàn)表5，從表5可以看出：

(1)電磁水表能準(zhǔn)確測(cè)量、讀取并記錄瞬時(shí)流量，其額定(常用)流量和最大負(fù)荷流量極限值均遠(yuǎn)超機(jī)械式水表，不存在過(guò)勞損壞的情況。

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

(3)機(jī)械式水表只能單向測(cè)流或者雙向測(cè)流能力有限，電磁水表能正、反向測(cè)流量且能保證精度，在總分表供水模式、校對(duì)和分區(qū)計(jì)量領(lǐng)域存在優(yōu)勢(shì)。

(4)機(jī)械式水表要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，必須打開(kāi)表蓋安裝插片，這可能會(huì)引發(fā)法律糾紛。電磁水表能直接連接遠(yuǎn)程傳送設(shè)備，或本身就帶有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。

(5)高精度水表和有些機(jī)械式水表必須安裝過(guò)濾器(濾水箱)，過(guò)濾器的維護(hù)保養(yǎng)是一大問(wèn)題，而電磁水表無(wú)需安裝過(guò)濾器。

(6)機(jī)械式水表的主要材質(zhì)為鐵或普通鋼、塑料等，安裝或使用過(guò)程中若外殼保護(hù)層剝落，則會(huì)產(chǎn)生銹蝕。電磁水表的主要材質(zhì)為不銹鋼，耐腐蝕性強(qiáng)。

此外，DN150、DN200、DN300口徑的水表，口徑越大,采用電磁傳感器的優(yōu)勢(shì)更為明顯，與機(jī)械式水表的差距,尤其是計(jì)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(jī)械式水表須按照強(qiáng)制檢定標(biāo)準(zhǔn)到期更換，即滿4年強(qiáng)制更換，假定20年內(nèi)水表未漲價(jià)、無(wú)故障。依據(jù)《冷水水表檢定規(guī)程》，電磁水表每2年強(qiáng)制檢定一次，換下的舊表經(jīng)強(qiáng)檢合格，或維修(10年保質(zhì)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(jì)算，兩者的成本比較見(jiàn)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(jì)算得出的成本未減去售水量增加值，若計(jì)入水費(fèi)增加值，按5元/ m3水價(jià)，大口徑水表月用量2 750 m3計(jì)算，個(gè)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(wàn)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(jī)械表計(jì)數(shù)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(jì)量原理同電磁流量計(jì)，在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需加裝其他計(jì)量器具即可測(cè)定其精確度(校準(zhǔn))。遇到強(qiáng)檢不通過(guò)的情況可反復(fù)維修直至通過(guò)強(qiáng)檢后即可再次使用。對(duì)涉水類(lèi)糾紛，也能通過(guò)第三方校準(zhǔn)方式以及電磁水表內(nèi)置的黑匣子增加協(xié)商的籌碼。

此外，機(jī)械式水表在內(nèi)部齒輪高速旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致溫度超過(guò)30 ℃時(shí)即會(huì)發(fā)黑，溫度更高時(shí)會(huì)融化、斷裂。

表7 水表適用性比較

續(xù)表7 (Continue)

3.4 選型建議

當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)，建議將現(xiàn)有水表更換為電磁水表：①1天內(nèi)瞬時(shí)流量大于過(guò)載流量的時(shí)間超過(guò)1 h，或1年內(nèi)超過(guò)200 h；②現(xiàn)場(chǎng)因施工條件限制，不能安裝過(guò)濾器或者過(guò)濾器維護(hù)困難；③搭載其他遠(yuǎn)程監(jiān)控，數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，經(jīng)常出故障；④校對(duì)表、總表、分區(qū)計(jì)量等存在較大反向流量；⑤重點(diǎn)大用戶。

其他情況下，參考價(jià)格因素，建議使用高精度機(jī)械水表。

4 大口徑水表選型的應(yīng)用

在取得初步選型建議的基礎(chǔ)上，供水分公司在新裝接水、管網(wǎng)分區(qū)計(jì)量、閘北示范區(qū)、小區(qū)考核表等方面大量應(yīng)用、大膽實(shí)踐并不斷完善。

在用戶申請(qǐng)新裝接水時(shí)，根據(jù)計(jì)劃用水量和供水方式、行業(yè)等因素，計(jì)算Q1、Q2、Q3值，確定使用普通機(jī)械式、高精度機(jī)械式還是電磁水表。因維護(hù)便利、性能優(yōu)越、監(jiān)控方便，大多數(shù)情況下用戶自主選擇電磁水表。

考慮雙向流量和測(cè)量精度的要求，管網(wǎng)分區(qū)計(jì)量全部使用電磁流量?jī)x和電磁水表，以利于產(chǎn)銷(xiāo)差基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和考核的公平性。

閘北示范區(qū)內(nèi)主要為小區(qū)考核表，不作為結(jié)算依據(jù)，因此選型范圍較廣。對(duì)漏損嚴(yán)重、校對(duì)差值較大的區(qū)域優(yōu)先安裝電磁水表，對(duì)一般區(qū)域安裝高精度水表，對(duì)沒(méi)有條件砌筑表箱的安裝插入式超聲波流量計(jì)。

在安裝小區(qū)考核表時(shí)，參照示范區(qū)的工作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)小區(qū)數(shù)量多、插入式流量計(jì)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(lèi)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(chǎn)銷(xiāo)差三年行動(dòng)計(jì)劃，對(duì)全網(wǎng)11個(gè)一級(jí)分區(qū)、36個(gè)站點(diǎn)的二級(jí)分區(qū)計(jì)量以及八千多個(gè)小區(qū)的部分考核表，按照急、難、重任務(wù)排序，逐步實(shí)施了新裝、換裝、移裝工作。2015年，產(chǎn)銷(xiāo)差率同比2014年下降2%，取得了顯著的成效。如果僅計(jì)算大用戶的產(chǎn)銷(xiāo)差率，下降幅度更大。

6 結(jié)語(yǔ)

大口徑水表的合理、科學(xué)選型不僅在于精確計(jì)量，還要綜合考慮管理效率、經(jīng)濟(jì)成本、預(yù)期效果、用戶體驗(yàn)等方面。在研究、管理、推進(jìn)的過(guò)程中，雖然積累了不少的經(jīng)驗(yàn)，但是仍不能滿足精細(xì)化管理的需要。取得良好的經(jīng)濟(jì)效果只是邁出了一小步，更多的分析、研究和總結(jié)，以及相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业呐u(píng)和指導(dǎo)是不可缺少的。隨著三年行動(dòng)計(jì)劃的有序推進(jìn)，相信在不久的將來(lái)，能取得更大的進(jìn)步。

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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(wèi) 政(1975- )， 男， 工程師、政工師，從事表務(wù)管理、項(xiàng)目計(jì)劃經(jīng)營(yíng)工作， 研究大口徑水表的選型及應(yīng)用、項(xiàng)目管理等方向。E?mail：weijiazheng@96590．net

2016-07-11