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摘要:本文对高层住宅水表自转问题进行了调查,通过对各种现象的分析,研究,提出了解决的办法。
关键词:高层 水表 自转
中图分类号:TV4文献标识码:A
近年南昌建设进行得如火如荼,一批批高层住宅如雨后春笋般拔地而起。高层住宅可节约城市土地面积,开阔居民视野,增强室内通风换气效果;但相应地,也存在诸于抗震、消防等级增高等问题。本文就笔者全程参与处理的一起高层住宅区水表自转问题为纲,分析原因,提出此类问题的解决思路和方法。
1 概況
南昌市某机关住宅区,三幢24层建筑,顶层复式,剪力墙结构,总建筑面积约20000m2。设有公用地下室,生活水泵设在地下室水泵房、并带稳压罐。给水系统采用上供系统,分低、中、高三区,低区给水由市政直接供给,中高区给水由变频泵供给,给水立管和支管均采用钢塑管材。该工程2012年建成并投入使用。
使用后,先后有住户反映水表存在自转现象:有的住户没有入住,水表有计量;有的住户月用水量达九十多吨,与国家规定的每人每月2t的用水标准数据偏差太大。住户难以接受,拒交水费,并要求维修。
2 初步调查和处理
接住户反映后,相关部门高度重视,建设单位、设计单位、施工单位、监理单位和设备厂家共同组成调查组,对此问题进行处理。
现场调查发现,水表自转现象均发生在给水中、高区的末端;有时只是其中的几块转,有时整个表井内水表都转;无人用水时,水表也转动,先正转几圈,再反转几圈,正转和反转的圈数不相等,且正转的圈数大于反转。
汇总问题后,调查组从一些常见导致水表自转的原因出发,逐个采取措施分析和排除。
(1)内部用水器具漏水或微量补水,例如马桶水箱漏水、水龙头不严、热水器补水等情况,从而有用水量产生。关闭内部用水器具前阀门,仍存在水表自转现象,排除该因素。
(2)表后内部管网有漏水点,且漏水点比较隐蔽,不易被发现,水表正常记数,容易误认为“自转”。经施工单位对相关住户进行水压试验,发现管道无渗漏现象。
(3)水表质量问题或方向装反。检查中发现有一户水表方向装反,施工单位重新安装后,水表仍有自转现象。现场抽样送检水表,结果表明无质量问题。
3 问题解决
从地下室泵房到管道井内部,调查组再次详细检查。发现各分区给水系统立管最高点未设置任何排气装置,当即意识到这就是造成水表自转的罪魁祸首。讨论分析后,调查组决定采取以下措施:
(1)排放管道内空气。将表前阀门关闭,打开表后所有的龙头、堵头,尽量排空管道内的空气,减少水中的含气量;再打开表前阀门,同样放水1~2分钟进行排气。
(2)在每个分区(包括低区)系统立管顶端加装排气阀,排除积聚的气体。
(3)减小稳压罐的压力变动范围,由原来的±10℅,重新设置为±5℅。
(4)为彻底解决问题,对住户负责,在所有水表前加装止回阀。
完成以上处理措施后,复检后没有再发现水表自转问题,住户均表示满意。
4 原因剖析
表面上是未设排气装置导致本住宅楼产生水表自转;而根本原因是流体具有压缩性,在管网内存有集气、管网压力变化幅度大等外界条件下导致。
4.1 流体的压缩性
流体受压,体积缩小,密度增大的性质,称为流体的压缩性[1]。流体分液体和气体,此处液体即水。设某一体积V流体,密度为ρ,当压强增加dp时,体积减小,密度增大dρ,压缩系数β定义式为式1。
水在温度为0℃时,不同压强下的压缩系数见表1。由表1可知,水的压缩性很小,只在水击、热水采暖等问题才考虑,其他情况可忽略不计。
表1 水的压缩系数(0℃时)m2/N
气体具有显著的压缩性,压强变化对气体密度影响很大,在温度不过低且保持不变、压强不过高时,服从理想气体状态方程式,简化为式2。
据此,给水管网中由于积聚有不凝性气体,当管网内压强变化时,会导致流体压缩或膨胀。
4.2 管网压强变化
管网运行或静止、特别是由静转动时,由于稳压罐内气体损耗、水泵电压不稳定、末端任一用水器具的开关,不可避免造成管网压力波动。关于压强变化,在工程现场存在两个常见认识误区。
(1)压强分动压、静压、位压,总压为三项之和,在工程现场中很少加以详细区分,以上式1、2及表1中为静压。在给水管网中,以立管为例,各处动压变化不大,随高度增加,位压增大,再扣除掉沿线压损,静压是逐渐降低的。区别于高度越高、压强越大的常见说法。
(2)由表1可知,水的压缩系数随压强增大而减小,而不是一般认识中的增大。一般工程压强都在1MPa以下,β的绝对变化量非常小,本文分析不计水的压缩。
4.3 管网局部集气
众所周知,在管网最顶端以及局部上翻的管段中,容易产生集气现象,特别是管内流速偏小时。设计或施工中如不加重视,极易遗漏此处的排气设施安装。
4.4 现象分析
本住宅区由于未在相关部位设置排气装置,使得立管顶端及户内水表后管道内存有大量气体。基于此,水表自转基本都发生在每个分区系统的上面几层。
当管网压力波动,户内管中气体由于压强增高被压缩,表后管道内的空间伸缩很大,且气囊对瞬时水流的产生及强度有放大作用,由此而产生的水表自转量较多。
水表是一种机械产品,通过水流推动内部叶轮转动,带动指针,达到计量水量的目的。当前,水表生产企业为了顺应供水企业的需求,不断进行技术创新,使水表的灵敏度大大提高,只要稍有外力作用就会转动产生读数。
当不用水时,水表两端连接的管道中都存有一定量固定的高压水,当管网压力升高时,表后管中的流体体积会因压力增加而缩小,此时就会有微量的水通过水表,产生正转;当压力降低时,表后管中被压缩的流体因压力降低而膨胀,同样会有微量的水通过水表,即是反转。机械表在进水时是下进上出,推动齿轮正转,而倒过来进水时是上进下出,推动齿轮反转,正反向进水阻力不同,反映在水表上的读数相差很大。
水表自转主要是水表往复多次计量才累计出很大的水量,水表前安装止回阀可以减少水表自转的频率,即很好地解决压力波动造成的水表自转问题。其原理是:干管压力升高,微小流量流入水表,水表正转一点,但是干管压力降低时,没有微流量返回管网,因此当管网再次压力升高时,就没有微流量通过水表了。
5 结束语
(1)水表自转问题涉及到居民的切身利益和正常生活,需引起重视,妥善处理,以防矛盾升级。
(2)水表自转是个综合性问题,由很多细小因素叠加造成,需经过详细调查后确定原因和解决方案。
(3)相关单位对热水采暖管网的排气问题相当重视,但对常温给水管网排气问题却经常不够重视。完全杜绝水表自转,需要各单位严格按规范规程操作,加强责任心和技术积累。本次检查中,还发现水表安装离立管过近,水表前后无直线管段,从而水压的变化容易对水表叶轮造成干扰。根据文献3要求:螺翼式水表安装,表前与阀门应有不小于8倍水表接口直径的直线管段。但由于是已建工程,且空间狭小,无法改造。
参考文献:
[1]龙天渝,蔡增基.流体力学[M].中国建筑工业出版社,2004. [2]建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范[GB50242-2002].中国建筑工业出版社,2002. [3]建筑给水排水及采暖工程设计规范[GB50015-2003].中国建筑工业出版社,2003.
关键词:高层 水表 自转
中图分类号:TV4文献标识码:A
近年南昌建设进行得如火如荼,一批批高层住宅如雨后春笋般拔地而起。高层住宅可节约城市土地面积,开阔居民视野,增强室内通风换气效果;但相应地,也存在诸于抗震、消防等级增高等问题。本文就笔者全程参与处理的一起高层住宅区水表自转问题为纲,分析原因,提出此类问题的解决思路和方法。
1 概況
南昌市某机关住宅区,三幢24层建筑,顶层复式,剪力墙结构,总建筑面积约20000m2。设有公用地下室,生活水泵设在地下室水泵房、并带稳压罐。给水系统采用上供系统,分低、中、高三区,低区给水由市政直接供给,中高区给水由变频泵供给,给水立管和支管均采用钢塑管材。该工程2012年建成并投入使用。
使用后,先后有住户反映水表存在自转现象:有的住户没有入住,水表有计量;有的住户月用水量达九十多吨,与国家规定的每人每月2t的用水标准数据偏差太大。住户难以接受,拒交水费,并要求维修。
2 初步调查和处理
接住户反映后,相关部门高度重视,建设单位、设计单位、施工单位、监理单位和设备厂家共同组成调查组,对此问题进行处理。
现场调查发现,水表自转现象均发生在给水中、高区的末端;有时只是其中的几块转,有时整个表井内水表都转;无人用水时,水表也转动,先正转几圈,再反转几圈,正转和反转的圈数不相等,且正转的圈数大于反转。
汇总问题后,调查组从一些常见导致水表自转的原因出发,逐个采取措施分析和排除。
(1)内部用水器具漏水或微量补水,例如马桶水箱漏水、水龙头不严、热水器补水等情况,从而有用水量产生。关闭内部用水器具前阀门,仍存在水表自转现象,排除该因素。
(2)表后内部管网有漏水点,且漏水点比较隐蔽,不易被发现,水表正常记数,容易误认为“自转”。经施工单位对相关住户进行水压试验,发现管道无渗漏现象。
(3)水表质量问题或方向装反。检查中发现有一户水表方向装反,施工单位重新安装后,水表仍有自转现象。现场抽样送检水表,结果表明无质量问题。
3 问题解决
从地下室泵房到管道井内部,调查组再次详细检查。发现各分区给水系统立管最高点未设置任何排气装置,当即意识到这就是造成水表自转的罪魁祸首。讨论分析后,调查组决定采取以下措施:
(1)排放管道内空气。将表前阀门关闭,打开表后所有的龙头、堵头,尽量排空管道内的空气,减少水中的含气量;再打开表前阀门,同样放水1~2分钟进行排气。
(2)在每个分区(包括低区)系统立管顶端加装排气阀,排除积聚的气体。
(3)减小稳压罐的压力变动范围,由原来的±10℅,重新设置为±5℅。
(4)为彻底解决问题,对住户负责,在所有水表前加装止回阀。
完成以上处理措施后,复检后没有再发现水表自转问题,住户均表示满意。
4 原因剖析
表面上是未设排气装置导致本住宅楼产生水表自转;而根本原因是流体具有压缩性,在管网内存有集气、管网压力变化幅度大等外界条件下导致。
4.1 流体的压缩性
流体受压,体积缩小,密度增大的性质,称为流体的压缩性[1]。流体分液体和气体,此处液体即水。设某一体积V流体,密度为ρ,当压强增加dp时,体积减小,密度增大dρ,压缩系数β定义式为式1。
水在温度为0℃时,不同压强下的压缩系数见表1。由表1可知,水的压缩性很小,只在水击、热水采暖等问题才考虑,其他情况可忽略不计。
表1 水的压缩系数(0℃时)m2/N
气体具有显著的压缩性,压强变化对气体密度影响很大,在温度不过低且保持不变、压强不过高时,服从理想气体状态方程式,简化为式2。
据此,给水管网中由于积聚有不凝性气体,当管网内压强变化时,会导致流体压缩或膨胀。
4.2 管网压强变化
管网运行或静止、特别是由静转动时,由于稳压罐内气体损耗、水泵电压不稳定、末端任一用水器具的开关,不可避免造成管网压力波动。关于压强变化,在工程现场存在两个常见认识误区。
(1)压强分动压、静压、位压,总压为三项之和,在工程现场中很少加以详细区分,以上式1、2及表1中为静压。在给水管网中,以立管为例,各处动压变化不大,随高度增加,位压增大,再扣除掉沿线压损,静压是逐渐降低的。区别于高度越高、压强越大的常见说法。
(2)由表1可知,水的压缩系数随压强增大而减小,而不是一般认识中的增大。一般工程压强都在1MPa以下,β的绝对变化量非常小,本文分析不计水的压缩。
4.3 管网局部集气
众所周知,在管网最顶端以及局部上翻的管段中,容易产生集气现象,特别是管内流速偏小时。设计或施工中如不加重视,极易遗漏此处的排气设施安装。
4.4 现象分析
本住宅区由于未在相关部位设置排气装置,使得立管顶端及户内水表后管道内存有大量气体。基于此,水表自转基本都发生在每个分区系统的上面几层。
当管网压力波动,户内管中气体由于压强增高被压缩,表后管道内的空间伸缩很大,且气囊对瞬时水流的产生及强度有放大作用,由此而产生的水表自转量较多。
水表是一种机械产品,通过水流推动内部叶轮转动,带动指针,达到计量水量的目的。当前,水表生产企业为了顺应供水企业的需求,不断进行技术创新,使水表的灵敏度大大提高,只要稍有外力作用就会转动产生读数。
当不用水时,水表两端连接的管道中都存有一定量固定的高压水,当管网压力升高时,表后管中的流体体积会因压力增加而缩小,此时就会有微量的水通过水表,产生正转;当压力降低时,表后管中被压缩的流体因压力降低而膨胀,同样会有微量的水通过水表,即是反转。机械表在进水时是下进上出,推动齿轮正转,而倒过来进水时是上进下出,推动齿轮反转,正反向进水阻力不同,反映在水表上的读数相差很大。
水表自转主要是水表往复多次计量才累计出很大的水量,水表前安装止回阀可以减少水表自转的频率,即很好地解决压力波动造成的水表自转问题。其原理是:干管压力升高,微小流量流入水表,水表正转一点,但是干管压力降低时,没有微流量返回管网,因此当管网再次压力升高时,就没有微流量通过水表了。
5 结束语
(1)水表自转问题涉及到居民的切身利益和正常生活,需引起重视,妥善处理,以防矛盾升级。
(2)水表自转是个综合性问题,由很多细小因素叠加造成,需经过详细调查后确定原因和解决方案。
(3)相关单位对热水采暖管网的排气问题相当重视,但对常温给水管网排气问题却经常不够重视。完全杜绝水表自转,需要各单位严格按规范规程操作,加强责任心和技术积累。本次检查中,还发现水表安装离立管过近,水表前后无直线管段,从而水压的变化容易对水表叶轮造成干扰。根据文献3要求:螺翼式水表安装,表前与阀门应有不小于8倍水表接口直径的直线管段。但由于是已建工程,且空间狭小,无法改造。
参考文献:
[1]龙天渝,蔡增基.流体力学[M].中国建筑工业出版社,2004. [2]建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范[GB50242-2002].中国建筑工业出版社,2002. [3]建筑给水排水及采暖工程设计规范[GB50015-2003].中国建筑工业出版社,2003.