水表自转小常识

2020-09-10 10:32:04 21

我们谈水表自转的时候,究竟在谈些什么?


我们平常使用的速度式水表,无论口径大小,也不论是叶轮、电磁还是超声波水表,多多少少都遭遇过这样的诘难——用户实际没有用水,而水表却有累计流量产生的现象,我们称之为水表自转或空转。
 

 

 

面对水表自转,用户愤懑,供水部门焦躁,表计处处陪着小心。当我们谈水表自转的时候,我们究竟在谈些什么?

 

是在谈用户体验?

 

用户说,我不相信这个读数。

 

是谈水表品质?

 

水司说,你这是个什么表,滴水不走,不用水倒是走。

 

是谈测量环境?

 

表计默默地想,要水表不计数呢,除非管道里的水静止。

 

从水力学或流体力学角度考虑,管道内液体的流动状态可分为稳定和不稳定两大类。当水流状态从一种稳定状态变为另一种稳定状态时,其中间的不稳定流态称为过渡过程或瞬变流,在水行业,俗称水锤。在水锤的影响下,水表受到不稳定瞬变流的干扰。相对而言,如果用户正在用水,那么管道里的流量大小、方向、压力都不会随时间变化,我们把这种流态叫定常流。

 

水表自转的形成

 

水锤压力波以声速a在管道内传播,传播速度大约为1000m/s,产生的高压可能超过10MPa,是水表最大允许工作压力的十倍;而其延续的时间仅百分之几秒。由于压力波速度如此快捷,管道上的压力表根本无法显示出管道系统内这种瞬间弹性的压力波动,水表也经常来不及计量快速的流量变化。

 

自转发生时,瞬变流在管道里来回振荡,压力、流速、流向都快速变化,正向、反向、斜穿、打着漩涡通过水表。瞬变流压力与流量很多时候都超过常用水表的额定工作条件,不仅压力超标,流量也可能会超标,小于水表的最小流量Q1,或大于过载流量Q4。例如普通20水表的量程范围是50升/h到5m3/h,灵敏度6升/h,那么小于6升/h和大于5m3/h的流量大部分没有被记录,50升/h以下的流量也是粗略记录,没有准确度要求。

 

设定水表的下游是封闭端,不会有水流出。水表上游是各种瞬变流压力波叠加、反射造成的振荡流环境,当水表刚好处在瞬变流环境里时,难免发生自转。由于水表的响应时间、灵敏度以及有效量程的限制,这些瞬变流的流量只有部分被水表计量,积累产生了累计流量。累计流量或正或负,我们所知是以正向居多。因为在过水量相同的情况下,一般水表正向计量总是比反向计量多;还因为只有正向累计流量会引起费用争议。

 

水表自转的原因

 

一般供水系统设计合理的情况下,瞬变过程都在可接受的范围内,供水管网包括二次供水系统中供水压力稳定,最大和最小压力都在规定的限制范围内。水表发生自转的原因可能为:

 

水表安装位置不当,恰好是瞬变流活跃之处,而又没有采取防护措施;

 

一个稳定的供水系统会由于边界条件忽然变化而导致管系压力波动剧烈,流量状态陡变,比如主干管添新支线,邻近处新增水泵,地下大型施工等。

 

当供水系统本身设计不够规范,或施工中减省了许多细节,如排气阀,稳压阀,减压阀,逆止阀等,或因为管道直管段不够,管道本身质量问题等,也可能引起水表自转。

 

产生自转的供水管网,需要修正其系统布置或系统参数,或者装设各种控制设备并再次对系统进行分析,重复该过程直至满意为止。自转产生的起因很多,但一般发现自转现象的时候,供水系统布置已经不易更改,我们尽量通过单向阀、稳压阀、排气阀、防自转阀来改善系统,为水表保持稳定的测量环境,减少压力波动和瞬变流。

 

防止自转的方法

 

自转产生的原因是瞬变流,那我们可以想办法来消除瞬变流,消除不了就削弱它。对于压力和流量特别大的瞬变流,超出水表的计量范围,我们只能尽量削减压力波幅度,减少流量,然后才能记录确切过程量,使水表累计流量准确。对于特别微小的瞬变流,发生频率高而且无从避免,准确计量成本太高,我们可以选择忽略它:降低水表灵敏度,使微小瞬变对计量不产生影响。




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