水表计量偏差及表具选用和安装方法及检测设备分解.docx
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水表计量偏差及表具选用和安装方法及检测设备分解
水表计量偏差及表具选用和安装方法及检测设备
投标单位:
杭州中电水电安装有限公司
<水表计量偏差及表具选用和安装方法及检测设备>水表是供水企业与用户进行结算贸易的唯一计量器具，是供水企业收取用户水费的主要依据。
水表计量出现偏差，对供水企业提高水费回收率、降低产销差率都将产生负面影响，且易造成供水企业与用户之间的纠纷。
对于此类贸易结算类计量器具,当事方一旦发现明显不准确，必须在相关经济利益的各方授权代表在场的情况下委托有资质的权威鉴定部门到场鉴定或者经公证后拆除表具送交检定.
在此结合我公司工程实践阐述水表产生计量偏差的原因及解决措施。
一、产生计量偏差的原因
•
（一）水表的问题
•1、水表质量的问题：
（1）水表不是正规厂家生产的水表，水表的配件不合格
（2）出厂时不检定;或检定不合格也不做修正；或检定装置本身也不合格（3）老式A级表的精度不够.这样难免造成水表计量出现偏差。
•2、水表超期的问题：
水表要定期检定到期更换。
（1）水表在使用时,叶轮旋转与顶尖磨擦频繁,而顶尖又是水表内支撑叶轮转动的重要部件，造成顶尖磨损。
一是导致顶尖与叶轮之间摩擦阻力增大，水表计量偏负;
二是叶轮位置下降，叶轮与叶轮盒之间增大,阻力减小,水表计量偏正。
（2）在水表使用时，由于水表内配水的不均匀性，流经叶轮盒斜进水口侧流量大于水表出口侧的进水流量，
一是导致顶尖中部与叶轮轴套频繁磨擦，叶轮向水表出水口侧倾斜，使叶轮边缘部位与叶轮盒内壁产生亲近,阻力增大，同时叶轮直径被磨小，水对叶轮的冲击力矩变小，水表计量偏负；
二是叶轮上部中轴与上夹板轴套向水表出水口倾斜,上夹板轴套频繁磨擦，被磨成椭圆形，叶轮中轴发生偏移,叶轮轴与齿轮盒之间产生磨损，到使阻力增大，同样水表计量偏负。
•
（二）设计安装问题
•依据检定规程规定,水表必须安装在管道的直线上。
水表的进水口侧直线管段长度不得小于水表口径的10倍，出口侧直管长度不得小于水表口径的5倍。
否则容易产生激流、涡流，引起水表计量偏差。
•1、水表选型的问题：
（1）在选择水表口径时,没有根据用户用水的变化规律，未经水力计算合理选择水表型号,造成有的在装水表型号口径偏大，在用水低谷时用水流量低于水表规定的最小流量,使水表计量偏负;有的在装水表型号口径偏小,在用水的大部分时间内，用水流量大于水表规定的额定流量，长期运行会造成水表零部件的机械磨损，从而使水表计量不准。
（2）根据用水量选择旋翼式或螺翼式水表
•2、水表安装问题：
（1）表体安装倾斜，造成叶轮轴与上夹板衬套、顶尖与叶轮衬套、齿轮轴与夹板间阻力增大，有时还伴有齿轮啮合现象,导致水表计量偏负。
•
（2）水表安装在震动带上,如将水表安装在人行道、机动车道等强烈震动的地方，使水表被破坏或水表齿轮松动、错位，从而影响计量精度。
•3、管网水质问题
•造成水表走快：
管材质量不好有杂物、安装中遗留杂物或水质本身的问题，当杂物堵住部分进水口时，则当流量一定时，通过水表的水流速增大，水表计量偏正。
•造成水表走慢:
当杂物穿过水表过滤网时易造成水表叶轮被缠被挤，造成叶轮与齿轮分离或卡死,水表计量偏负。
•水中空气的影响:
管道维修后,常常混有空气。
一方面残留于水表中的多数空气滞留在上部,当随水排出水表外时，水表指针所指示的容量往往大于实际的排水量;另外残存的空气还能削弱水表调整器的作用，使调整器对水的反击作用显著削弱，水表计量偏正。
•4、使用上的问题：
水表使用时,表前阀门没有全部开启,有时用表前阀门进行调节水表流量。
致使水表的示值计量偏差。
一、解决计量误差的主要措施
•
（一）基本要求：
1、对现有水表：
建档立卡，加强巡检,进行周期检定,到期更换。
•2、对新购水表：
使用正规厂家的水表，并且要两证（质量合格证、水表检定证）齐全,淘汰A级表，尽可能使用新计量精确的新型表。
•3、对检定要求:
加强对检定装置的日常维护，对水表检定人员进行技术培训和责任心教育。
•
（二）设计选型时的要求：
（1）应对水量进行正确估算，避免水表口径与水流量不匹配，要选用水表额定流量与用水量相近的水表
（2）对用水变化幅度大的用户及居民生活用水，应选用水平旋翼式水表。
（3）对于用水量大且用水变化幅度不大的用户，应选择水头损失小、过水
能力大的水平螺翼式水表；它的大流量性能优于旋翼式水表
（4）对于用水量变化幅度很大的场所，一般用复式水表
（5）对于供水管网待定的地区,如果管道内实际流量大于水平螺翼式水表的公称流量的30％,那么可以选用水平翼式水表
（6）对于易受水淹灰尘较多的场所,不宜用干式水表,应用湿式水表。
•（三）设计安装时的要求：
（1）水表必须安装在管道的直线管段上，水表进水口侧直线管段的长度不得小于水表口径的10倍,出水口侧直线管段的长度不得小于水表口径的5倍；
（2）力求将水表水平安装
（3）水表不要安装在震动强烈或水锤涉及到的地方，应尽量避免将水表设计安装在松软地段;
（4）可在管路上安装小型“水锤”消除器，避免阀门或水龙头的启闭造成“水锤"。
（5）管道安装后，水表安装前应先将管道内的杂物冲洗干净；
（6）水表安装或管道维修后，应完全开启表前阀门.通过排气阀，排空管道内的空气。
（7）应尽量选用内壁光滑、内壁涂衬和水力条件好的管材,减少内壁结垢现象。
结束语：
计量是测量的一种，任何测量都存在偏差,真值永远不可知。
水表计量出现偏差是必然的，关键是偏差是否超标。
投标单位:
杭州中电水电安装有限公司
2013年3月18日
附录：
《水表检测设备》
水表检测设备
水表检测设备包括水表检定装置、耐压台、差压计、加速磨损试验装置和通用量具等。
智能水表的检测根据其产品结构性能增加相应的检测工具。
第一节水表检定装置
水表检定装置又称水表试验装置或水表校表台，属液体流量标准装置的一种。
水表检定装置的主要组成有标准器（一般为工作量器）、试验管段、夹紧器、瞬时流量指示计、夹表器、换向器（大口径水表装置配用）等。
全性能测试型的水表检定装置可以进行水表的示值误差试验、压力损失试验、始动流量试验和密封性试验。
一、水表检定装置分类
1 分类
（1）按标准器形式
水表检定装置可分为容积式、称量式和标准表式。
目前我国绝大多数的冷水水表的检定
装置为容积式，少部分用标准表式；而热水水表检定装置考虑到安全性和介质密度变化,采用称量法和标准表法的居多.
（2）按管径覆盖范围
水表检定装置一般划分为DN（15～25），DN（15～50）,DN（80～200）。
与管径覆盖范围配套的装置整体尺寸、标准器和瞬时流量计的配置等有相应的不同,其中DN80以上的装置还需配置换向器。
（3）按用途
一般分为性能测试型、生产校验型和串联校验型。
（4）按功能
分为附加定值装置（到设定水位时自动关闭进水阀）的检定装置，全电脑自动校验型（这同时要求水表有电信号输出，或用适当的传感器读取水表读数，标准器可以是有电信号输出的衡器或工作量器），双表比对型装置等。
水表检定装置产品常见分类见表5-1。
表5—1 几种常用水表检定装置的情况
规格准确度等级
装置型式
适用口径
压力表温度计
直管段、取压孔
标准器
换向器
流量范围瞬时流量指示计
容积法15～25
0。
2级
性能测试型
15
20
25
有
上下游≥15D有取压孔
工作量器量限配置一般为10，20，50（40），100L
一般无
4～7000L／h
一般用LZB型－15，25，50三台玻璃转子流量计
生产校验型
15
20
25
有或无
上游≥5D
下游≥2D
无取压孔
工作量器量限配置一般为10，20，50（40），100L
一般无
4～7000L／h
一般用LZB型－15,25，50三台玻璃转子流量计
容积法15~50
0.2级
性能测试型
15
20
25
（32）
40
50
有
上下游≥15D有取压孔
工作量器量限配置一般为10，20,50,300（500）L
一般无
4～30000L／h
一般用LZB型－15,25，50，80四台玻璃转子流量计
生产校验型
15
20
25
（32）
40
50
有或无
上游≥5D
下游≥2D
无取压孔
工作量器量限配置一般为10,20，50，300（500）L
一般无
4~30000L／h
一般用LZB型－15，25，50，80四台玻璃转子流量计
容积法80～200
0.2级
性能测试型
80
100
150
200
有
上下游≥15D有取压孔
工作量器量限配置一般为200，500，1000，2000，5000（10000）L
有
4～250m3／h
一般用LZB型－80，100，玻璃转子流量计和分流式转子流量计或电磁流量计等
生产校验型
80
100
150
200
有或无
上游≥5D
下游≥2D
无取压孔
工作量器量限配置一般为200,500,1000，2000,5000（10000）L
有
4～250m3／h
一般用LZB型－80,100，玻璃转子流量计和分流式转子流量计或电磁流量计等
比较法
80～200
80~100
150～200
0.2级、05级
生产校验型
80
100
150
200
有或无
上游≥5D
下游≥2D
无取压孔
标准表选择流量范围匹配的涡轮流量计等，定流量点准确度可达到0。
2%
无
标准表显示
容积法15～25
0。
2级
串联型
15
20
25
有或无
未明确要求
同容积法
无
同容积法
称量法规格分类同上0.2级
其它分类情况同容积法
电子衡器或其它衡器
其它分类情况同容积法
2 容积法水表检定装置的常见型式
（1）全性能测试型
用于水表全性能测试的检定装置，包括有进水口压力表、温度计、试验段上下游不短于15D（D为水表的公称直径）的直管段、直管段上的取压孔，还有一些将耐压试验用的活塞机构也附加装在这类水表检定装置上，行业里俗称“性能测试型”或“长台位”，适合于水表定型试验单位、水表检定站、水表生产企业检验科室、研究部门用.典型的装置产品示意图见图5—1，实物图见附录C图C．17.
图5—1 水表检定装置示意图
1— 稳压容器;2—装置进水阀；3—试验段;4—流量调节阀;5—瞬时流量指示计；
6-工作量器
（2）生产调校型
用于水表调校的水表检定装置，与前一种装置相比可能省去了压力表、温度计、取压孔，其压力、水温参数在其它位置抄读，上下游直管段也较短（一般只满足上游直管段长度大于5D、下游大于2D的要求）,行业里俗称“生产型”或“短台位"，装置结构紧凑、占地少、操作方便,适合水表生产企业校表车间用。
（3）组合串联型
用于水表成组试验的水表串联检定装置，也是近年来水表生产企业和水表检定站选用的试验装置，主要用于水表小流量点的校验,提高检定和校表的工作效率。
行业里简称其为“串联台".典型的装置产品见图5—2。
由于串联式水表检定装置的试验段是紧凑式的，被检水表的上下游直管段长度一般不能满足水表的使用安装要求，所以这类装置一般不适合在水表的较大流量下进行检定工作。
串联台的检定结果与所配套的稳压系统有密切的关系,也与被试水表的台位位置有关，但目前尚未能就这种具体的影响给出一个通用的具体的修正方法。
一般认为，在用高位水塔进行稳压和供水的条件下使用这种装置进行水表的检定较为可靠.有些企业还配用真空泵来快速排除管道系统内的空气、保证检定结果的可靠.
图5-2串联式带耐压水表检定装置产品图
（4）带换向器的装置
带换向器的水表检定装置更接近于静态水流量标准装置,一般用于试验口径80mm及以上的大口径水表检定装置，见图5—3.
图5—3 大口径水表检定装置
1—稳压罐；2-液位计;3—出水阀；4-水温计；5-压力表；6、8—转盘；7、9-试验管；10—试验段托架;11—夹紧器；
12—回水管路；13—流量调节阀；14—瞬时流量指示计；15—换向器；16—工作量器
（5）标准表法装置
标准表法水表检定装置，又称比较法水表检定装置。
其小口径装置所用的标准表一般为重复性较好并经定点校验修正的同类型水表，有的也用涡轮流量计和腰轮流量计；大口径标准表法装置一般用流量范围和流量点相匹配的流量计，如涡轮流量传感器、电磁流量计等。
标准表法水表检定装置一般用于生产校表和现场检定,其特点是装置紧凑,工作效率高,操作简便，耗水少.标准表法水表检定装置的准确度等级比容积式水表检定装置低一个等级，一般为0．5级。
如果能对自动被检水表和标准采取自动信号采集（如光电脉冲采集）或读数的装置，则较容易实现检定的自动化.用于生产校表的标准表法装置可在串联试验管道中的一个台位上安装标准表.现场检定用的标准表法装置一般为便携式,实物如附录C图C．18所示.
二、装置的结构组成
检定水表的方法最基本的是收集法，即将流过水表的水集中到标准容器内读数并计算比较。
水表检定装置是根据水表的准确度等级、流量范围和安装特点而设计的专用水流量标准装置。
水表检定装置的检定按JJGl64-2000《液体流量标准装置》的要求和规定进行。
说明：
该规程以静态水流量标准装置为代表规定技术要求和检定方法.
水表检定装置的主要结构组成如下.
1 标准器
容积法水表检定装置的标准器为三等工作量器，准确度在（0．05～0．1）%,一般为缩颈式结构.对工作量器一般可按JJG259-1989《标准金属量器》进行标定或检定。
量器采用缩颈式结构是为了提高量器中的水容积的计数分辨率.为增加量器的量限，较多的还采用了葫芦型或隔板型，以减少量器数量和占地面积。
较早的还有直筒式水表检定装置，准确度较低为0．5级,装置累积误差限为±0．5％，量器为直筒式，按照检定规程的规定只用于维修校验，但目前一些时间较长的水表生产企业仍保留部分这样的设备用于校表.图5—4为各种标准容器的结构示意图.
图5—4各种标准容器的结构示意图
标准表法水表检定装置采用准确度较高的标准表，如涡轮流量传感器、电磁流量计等,重复性好的水表也可以做标准表（一般定点标定）。
称量法水表检定装置是用衡器作为标准器.一般的衡器现在可以选用电子衡器。
这样的装置有量器少、占地面积小、量限设定范围大、可提高小流量点下的检定效率的优点。
电子衡器有电信号输出，有利于实现检定工作自动化。
2 换向器
在水表公称口径大于或等于80mm时，水表检定装置应加装换向器。
换向装置一般采用气动阀或电磁阀,试验在水表起止读数时，同步切换水流，使通过水表的流量在试验期间始终恒定在选定的流量值上,防止试验过程中，由于开启和关闭阀门造成流量变化所引起的误、差。
换向器的工作过程可见图5-5。
对大口径水表检定装置，大部分情况并不安装计时传感器,且在到达水表起始整数位的瞬时就换向。
这样A和B两点就是开始切换水流和同步读数的时刻，试验时间为AB所代表的时间长度。
说明：
对水流量标准装置，计时传感器一般安装在换向器行程的几何中点附近，这样其计时时刻就为A1和B1,试验时间为A1B1长，这是比较合适的。
如果A至A2的换进流量变化能抵消B至B2换出流量变化,或者换向过程A至A2，B至B2非常短，则这样换向开启和关闭阀门造成流量变化所引起的误差就小。
因此设计和调试时，应使行程差尽量小（一般控制在20ms内）、行程时间尽量短。
换向器一般分开式换向器与闭式换向器.开式换向器一般用适当行程的挡板或导流车装置，承接试验管道出口的水流换向,特点是不与试验管道直接联接，避免换向过程中的冲击振动对试验管道中的仪表产生影响,但体积较大。
闭式换向器结构紧凑，一般采用活塞结构，直接与试验管道出口端法兰相连，换向工作时的振动对试验管道有一定影响，可以通过安装扰性接头等措施来减弱这种影响。
图5—5 换向器工作过程
3 瞬时流量指示计
水表检定装置上配用的瞬时流量指示计按国家检定规程和国家标准的要求，其示值误差应小于实际值的土2．5％。
水表的流量范围在流量计中是比较宽的。
考虑了瞬时流量计的流量范围、组合数量、安装体积的小巧紧凑、价格、指示值的直观性、是否用电源等因素,国内一般采用玻璃转子流量计作为水表检定装置的瞬时流量指示计.
用透明管道的玻璃转子流量计还可以观察水中是否含有气泡。
用其它流量计作瞬时流量指示的还应在装置的试验管道系统某个位置安装一透明管或透视窗。
玻璃转子流量计的主要测量元件为垂直安装的锥形玻璃管及在其内部上下浮动的转子（又称浮子）。
转子流量计又称变面积式流量计或恒差压流量计，当水流自下而上流经玻璃转子流量计的锥形玻璃管时，在转子的上下产生差压，当转子上升到与实际流量相对应的高度时,该差压值与转子的重量、浮力相平衡。
·当流量增大或减小时，转子就，往上或下移动，其与锥形管之间的环形面积（即流通面积）变大或变小，调整差压值，达到新的平衡.因此，流经转子流量计的流量与转子的高度存在对应关系。
转子流量计的准确度由标定装置准确度、读数分辨率、锥形管锥度、介质状态参数等因数决定。
对于气体介质的转子流量计,应按流量计进口处的气体温度、压力、介质密度来换算到标准状态下的实际值。
对于介质为水的转子流量计，其准确度与水的密度和粘度有关，而水的温度变化会引起这二个参数的变化。
不过在许多测量要求不高的场合，省去对转子流量计进口处的温度测量和相应的示值修正，简化了测量工作，也未对实际结果产生影响。
转子流量计的形状可能多种多样，其示值读数要注意一个原则，即应读取转子面积最大处所对应的刻度。
图5—6为几种典型的转子形状及读数位置图。
图5-6 转子形状及读数位置
转子流量计的示值误差及准确度一般采用引用误差,即用满量程值误差（％FS）来表示。
这类仪表在接近满量程的部分，其实际误差较小、准确度较高，而在量程的较低区域，仪表的实际准确度较低。
转子流量计的检定按jjG257—1994《转子流量计检定规程》进行检定.水表检定装置配套使用的玻璃转子流量计是一种专用流量计，其流量点的选取和标定均按各种规格的水表的特性流量点,其误差计算按相对误差进行计算.尽管如此，玻璃转子流量计的准确度等级在低量程部分受分辨力影响增大,加上不对水温因素影响举行修正，因此在全部流量范围和温度范围（水表的介质工作温度范围为0～30℃）达到相对误差在2．5％内的要求是不容易达到的.这样，对水表的始动流量的测量有时并不可靠，所以，水表检定规程规定，可用二等玻璃量器和秒表进行准确的始动流量测试。
说明：
如果在水表检定装置上对所安装使用的玻璃转子流量计进行检定或校准时，也同样要考虑这些因素和装置稳压系统所带来的测量不确定度.
大口径水表检定装置所用的大流量瞬时流量指示计还可用分流孔板式玻璃转子流量计、电磁流量计、旋涡流量计等。
4 试验段和夹表器
水表检定装置的试验段是按水表的整体长度和连接方式而设计的。
有些水表检定装置为了更换不同管径试验管道的方便（尤其是口径80mm以上的装置），在设计制造时，将这些管道全部安置在一个转盘上，通过小电机或手工举行更换。
水表检定装置的夹表器装置一般采用单缸活塞机构，行程长度一般在（50～200）mm，
可采用液动或气动。
5 始动流量试验装置
一般情况下，水表的始动流皇试验可在水表检定装置上利用其玻璃转子流量计进行，由于转子流量计在量程下限的实际相对误差的局限性，也可用二等玻璃量瓶和秒表进行测试.
说明：
水表国家标准GB／T778—1996已取消了始动流量试验项目，但国内许多水表生产企业和自来水公司对水表的始动流量指标仍比较关心，在产品质量检验时仍保留对始动流量的测试。
6 压力损失试验装置
压力损失试验装置的组成与省略了标准器的水表检定装置基本相同，所以一般也不做单独的压力损失试验装置.在配置了稳定的供水系统、合适准确度和量程范围的差压计后,压力损失试验就可在水表检定装置上进行。
国内使用双波纹差压计较多,准确度为1．0级，量程有40kPa，100kPa，160kPa等,可根据被测水表的压力损失大致范围进行选用.
一些单位在水表检定装置的上下游直管段的取压孔上安装二台压力表，分别读取试验时水表的上游压力和下游压力，继而计算出压力损失值，这种方法不可靠，一是由于水源的压力波动和水表运动产生的压力波动使得要同时读取上下游的压力表值比较困难，二是因为压力表的量程和分辨率达不到测量压力损失的准确度要求。
在水表国家标准GB／T778．3-1996和国家检定规程上，在测量压力损失时,对取压孔相对于被试水表的位置和取压孔的规格尺寸都有具体的规定要求，详见图5—7和5—8。
图5-7 压力损失试验测量段示意图
注：
P1和P2表示取压口平面.L≥15DN，L1≥10DN,L2≥5DN。
DN水表公称口径
图5—8 水表压损测压孔图
三、管路稳压系统
水表的示值误差应该在流量稳定的条件下进行测量.稳压水源是保证这种稳定的重要条件，国内目前主要用水塔（又称高位水箱）稳压法和容器稳压法。
水塔稳压法,是一种高位恒水头的方法。
一定高度和容积的高位水箱可以保证试验所需的压力和流量。
水箱一般采用溢流结构，以保持水箱的水面平稳和液位高度的恒定，从而保证供水压力和流量的稳定。
图5—9是一种典型的水塔稳压结构示意图。
水塔法的优点是水压稳，比较经典,试验时各管道互不干扰，但最大流速较小、相对造价高，在城市中还受到高建筑物的有关限制。
图5—9 水塔稳压结构示意图
1—水池；2—溢流管；—水泵；4—上水管；5—溢流水箱；6—出水阀；7-试验管道；8—被检水表；9—流量调节阀;10-换向器;11,12—工作量器；13，14—底阀
稳压容器法是许多中小企业、检定站等单位采用的稳压型式.图5—10是容器稳压法水表检定装置系统示意图.稳压罐由阻尼结构、罐体、水位管、压力表、进出水管和阀组成。
稳压罐下部为进出水，上部为压缩空气。
用由水泵或自来水源的水流,经阻尼网和罐体上部的自气部分的缓冲,消除了水流的脉动，从而达到稳压和稳流的效果。
稳压罐的设计、制造.
图5—10 容器稳压法水表检定装置系统示意图
1— 稳压容器；2—压力表；3—液位管；4—装置进水阀；5—夹紧器；6—串联试验段；7一流量调节阀,
8—瞬时流量指示计；9—工作量器；10-容器排污阀;11-水泵,12—水池或水箱
使用应注意几点：
a）通常工作压力下的气水容积比大体一定,一般为1：
2—1：
3左右，罐内水面和出水管的距离应大于10倍的出水管直径；b）稳压罐的进出水管的设置应有足够距离,尽可能地防止进水的动能干扰出水压力的稳定；c）若多台水表检定装置合用一只稳压罐合用一只罐,则稳压罐的容积和进水管应足够大,以保证多台装置同时在最大流量下使用时能够达到流量及其稳定性要求,并在各出水口分别设置限流孔板，以消除各装置在操作时所引起的相互间压力干扰，防止和减少由此而造成的误差，在国家质量技术监督局公布的水表生产必备条件中也有这方面的要求;d）多层阻尼孑L的孔径和数量,应尽可能防止直通，这样有利于减小水流动能的冲击干扰；e）罐体的壁厚应保证在工作压力下的安全性，稳压罐总体的设计和安装应考虑便于维修和清洗。
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