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【摘 要】在我国，水表被列入国家强制检定的重点管理计量器具目录之内。无论是生产企业还是计量部门，水表的测量误差检定都是水表检定中最重要的一个项目。
【关键词】复式水表；流量；测量误差
1.复式水表的结构和工作原理复式水表，俗称子母表，顾名思义，是由一大一小二只水表组合而成的水表。复式水表的测量误差检定存在检定效率低、测量不确定度影响因素多的问题，一直以来这都是困扰着企业和计量部门的难题。随着科学计量的深入和计算机控制技术的结合运用，为研究复式水表新的检定方法奠定了基础。复式水表通常由公称口径为DN80及以上的主表、公称口径为DN25及以下的子表和转换阀等组成，主表和子表并联连接。当流量较大时，冲开了转换阀，主要流量从主表流过，同时小部分流量从子表流过；当流量较小时，转换阀关闭，流量从子表流过。复式水表的最大优点是测量范围较宽，其测量范围相当于主表和子表测量范围的叠加，解决了单一中大口径水表小流量测量能力差的缺点。由于复式水表结构特殊，主表和子表均各自有独立的计算器和指示装置，给其检定带来了困难。通常检定时要求对水表读数应与流动换向器的动作同步。但水表的指示装置通常为机械指针或字轮，其检定指针的分辨率也非常低，要求实现读数与动作的同步是非常困难的，目前尚未有国内的水表制造企业或计量检定机构能够实现上述要求。
2.技术方案依据三时间法的复式水表测量误差检定的数学模型理论，设计了基于计算机控制的测量装置。测量系统在复式水表主表和子表的检定指针上方各放置一个光电传感器。当检定指针转动，划过光电传感器时，改变了光电传感器的反射光线，产生一个脉冲。检定指针每转动一周，产生一个周期的脉冲，则每个脉冲所代表的体积当量即为检定指针转动一周代表的体积量，母表和子表分别用Ci1和Ci2来表示各自的脉冲体积当量。测量装置的实现过程为：DN80及以上的收集法流量装置通常会设计有流动换向器，在流动换向器行程几何中点放置一同步光电传感器，当换向器执行换入动作，运动至中点，触发同步光电，计时器a开始计时，同时收集容器开始收集实际水量。直至换向器执行换出动作，运动至中点，触发同步光电，计时器a停止计时，同时收集容器停止收集实际水量，计算机系统会记录Va和ta。计算机系统分别向计时/计数器i1和计时/计数器i2预置Ni1和Ni2个整周期脉冲数，对应的脉冲数个数分别为Ni1+1和Ni2+1。计时/计数器i1和计时/计数器i2接收到计算机系统允许计时计数的指令后，等待第1个脉冲到来。当接收到第1个脉冲时，才开始计时计数，直至接收到预置的最后一个脉冲时，停止计时计数。计算机系统会记录Ni1和对应时间ti1，Ni2和对应时间ti2。则有Vi1= Ni1·C i1
(8)V i2= N i2·C i2
(9)将各参数代入以下公式，即可计算得到水表的测量误差E。 E=■ ×100%=■+■×100%
3.水表检定的其他常见问题水表是流经管道的可饮用水的计量仪表，水表的检定一般分为首次检定和后续检定，在用水表可进行使用中检验，又称在线检定。对于民用的小口径水表实行首次检定、到期轮换(口径(15~25)mm为6年，(40~50)mm的为4年)。根据国家检定规程工业用水表和总表类实行首次检定，检定周期为2年；高压水表检定周期为1年，热水表检定周期为2年。在日常工作中经常遇见水表产生超差，结合工作实际经验，分析一下水表超差的原因和防范措施。3.1使用中水表变快，可能是叶轮盒进水孔表面积垢或杂质堵塞，滤水网孔严重堵塞，一般建议清除锈垢杂质或换表。3.2水表不用自走，可能是顶尖头略有磨损，叶轮空间下降，一般建议现场调整或换表。3.3使用中水表变慢，可能是顶尖严重磨损，机械阻力增大，叶轮衬套落下碰叶轮盒，上夹板变形，叶轮上下顶死无窜量，这种情况一般建议更换计数器或水表。3.4水表发出“嗒嗒”声和不用水自走，其原因可能是管网水压剧烈波动，水表玻璃以下和水表下游管内有空气。遇到这种情况可以松表罩及开龙头排气，避免近距离并联装二表。在新铺设的管道上安装水表前，必须将管道内部的杂质冲洗干净，以免损坏水表或影响水表的正常工作。相当一部分水表的损坏是因为水中的泥沙、管道内壁剥落的铁屑等杂质堵塞水表的滤水网或进水孔，使水表计量不准确或造成水表的损坏报废。选择水表规格时，应先估计通常情况时所使用的流量大小和流量范围，然后选择常用流量的最接近该值的那种规格的水表。大型耗水工业用户选用水表时可以选择一台较大口径水表，也可以用数台相对较小口径水表并联的方法，这样还能在不影响用户正常供水的情况下对个别发生故障的水表进行维修或换表。近年来，国家建设部推行“一户一表”政策，各地执行该政策采取多种形式，有的采用“移表出户”，有的采用预付费智能水表，有采用远传水表和抄表系统。在选用水表时，要充分考虑所在地对水表抄表结算的管理方法和变化趋势。必须考虑现场使用的水压和水温都在水表的最大使用压力和最大使用温度之内，上下游直管段必须符合说明书的要求，注意水表的安装方式，安装应让其表壳上的箭头与管道内水的流向保持一致，并与管道同轴安装。另外水表在安装使用后，由于管理不到位而产生计量误差。这种情况大多出现在乡镇之间，由于对计量工作认识不到位认为水表安装只要不坏就可以用，并未考虑到水表属于强制检定计量器具，必须按规定的周期实施检定，才能保证其计量准确可靠。另外就是有关部门未能按水表检定周期及时进行水表的调换工作，或由于一些客观原因如水表被深埋在地下、用户装修房屋后将水表埋在墙体内而无法调换等。这种情况就需要质量技术监督部门引导企业加强计量法制意识、提高产品质量和产品检测能力，定期送检水表。目前很多城市节水法规中对开展合理用水分析和水量平衡测试工作均有明确的要求。如北京市有关节水法规中规定：“凡本市行政区域内实行计划供水月均取水量在2000以上(含2000)的用水单位，均应进行水量平衡测试。月均取水量在2000以下的用水单位，应进行合理用水分析工作。”定期开展以上工作对制订合理用水规划，加强用水管理，实现节约用水，都能起到积极的作用。每年少缴百万余元水费的显著成效造成极大的经济效益。
4.结论传统的基于同步计量原则的流量装置测量参数比较单一，甚至连时间参数也可以不用测量，因此其控制系统较为简单，可进行人工操作，检定功能相对单一。基于三时间法的流量装置需要对多个参数进行测量，因此需要借助计算机控制系统来实现程序化、自动化和准确化的控制和测量。传统的检定方法，为了减小测量不确定度，需要通过增加检定时间的方法来克服被检水表读数引入的不确定度，导致检定效率较低。新方法由于对水表示值进行了整数读数，可将水表读数引入的不确定度降低到忽略不计，从而可以在不显著加大测量不确定度前提下缩短检定时间，提高检定效率。更重要的是新方法引入了时间参数后，解决了在不能满足同步计量条件下的计量检定问题，除了机械式水表，还能应用于超低频脉冲输出的流量计检定。
【参考文献】
［１］詹志杰．水表技术手册[M]．北京：中国计量出版社，2004．
［２］全国工业过程测量和控制标准化技术委员会．GB/T778—2007饮用冷水水表和热水水表[S]．北京：中国标准出版社，2007．
【关键词】复式水表；流量；测量误差
1.复式水表的结构和工作原理复式水表，俗称子母表，顾名思义，是由一大一小二只水表组合而成的水表。复式水表的测量误差检定存在检定效率低、测量不确定度影响因素多的问题，一直以来这都是困扰着企业和计量部门的难题。随着科学计量的深入和计算机控制技术的结合运用，为研究复式水表新的检定方法奠定了基础。复式水表通常由公称口径为DN80及以上的主表、公称口径为DN25及以下的子表和转换阀等组成，主表和子表并联连接。当流量较大时，冲开了转换阀，主要流量从主表流过，同时小部分流量从子表流过；当流量较小时，转换阀关闭，流量从子表流过。复式水表的最大优点是测量范围较宽，其测量范围相当于主表和子表测量范围的叠加，解决了单一中大口径水表小流量测量能力差的缺点。由于复式水表结构特殊，主表和子表均各自有独立的计算器和指示装置，给其检定带来了困难。通常检定时要求对水表读数应与流动换向器的动作同步。但水表的指示装置通常为机械指针或字轮，其检定指针的分辨率也非常低，要求实现读数与动作的同步是非常困难的，目前尚未有国内的水表制造企业或计量检定机构能够实现上述要求。
2.技术方案依据三时间法的复式水表测量误差检定的数学模型理论，设计了基于计算机控制的测量装置。测量系统在复式水表主表和子表的检定指针上方各放置一个光电传感器。当检定指针转动，划过光电传感器时，改变了光电传感器的反射光线，产生一个脉冲。检定指针每转动一周，产生一个周期的脉冲，则每个脉冲所代表的体积当量即为检定指针转动一周代表的体积量，母表和子表分别用Ci1和Ci2来表示各自的脉冲体积当量。测量装置的实现过程为：DN80及以上的收集法流量装置通常会设计有流动换向器，在流动换向器行程几何中点放置一同步光电传感器，当换向器执行换入动作，运动至中点，触发同步光电，计时器a开始计时，同时收集容器开始收集实际水量。直至换向器执行换出动作，运动至中点，触发同步光电，计时器a停止计时，同时收集容器停止收集实际水量，计算机系统会记录Va和ta。计算机系统分别向计时/计数器i1和计时/计数器i2预置Ni1和Ni2个整周期脉冲数，对应的脉冲数个数分别为Ni1+1和Ni2+1。计时/计数器i1和计时/计数器i2接收到计算机系统允许计时计数的指令后，等待第1个脉冲到来。当接收到第1个脉冲时，才开始计时计数，直至接收到预置的最后一个脉冲时，停止计时计数。计算机系统会记录Ni1和对应时间ti1，Ni2和对应时间ti2。则有Vi1= Ni1·C i1
(8)V i2= N i2·C i2
(9)将各参数代入以下公式，即可计算得到水表的测量误差E。 E=■ ×100%=■+■×100%
3.水表检定的其他常见问题水表是流经管道的可饮用水的计量仪表，水表的检定一般分为首次检定和后续检定，在用水表可进行使用中检验，又称在线检定。对于民用的小口径水表实行首次检定、到期轮换(口径(15~25)mm为6年，(40~50)mm的为4年)。根据国家检定规程工业用水表和总表类实行首次检定，检定周期为2年；高压水表检定周期为1年，热水表检定周期为2年。在日常工作中经常遇见水表产生超差，结合工作实际经验，分析一下水表超差的原因和防范措施。3.1使用中水表变快，可能是叶轮盒进水孔表面积垢或杂质堵塞，滤水网孔严重堵塞，一般建议清除锈垢杂质或换表。3.2水表不用自走，可能是顶尖头略有磨损，叶轮空间下降，一般建议现场调整或换表。3.3使用中水表变慢，可能是顶尖严重磨损，机械阻力增大，叶轮衬套落下碰叶轮盒，上夹板变形，叶轮上下顶死无窜量，这种情况一般建议更换计数器或水表。3.4水表发出“嗒嗒”声和不用水自走，其原因可能是管网水压剧烈波动，水表玻璃以下和水表下游管内有空气。遇到这种情况可以松表罩及开龙头排气，避免近距离并联装二表。在新铺设的管道上安装水表前，必须将管道内部的杂质冲洗干净，以免损坏水表或影响水表的正常工作。相当一部分水表的损坏是因为水中的泥沙、管道内壁剥落的铁屑等杂质堵塞水表的滤水网或进水孔，使水表计量不准确或造成水表的损坏报废。选择水表规格时，应先估计通常情况时所使用的流量大小和流量范围，然后选择常用流量的最接近该值的那种规格的水表。大型耗水工业用户选用水表时可以选择一台较大口径水表，也可以用数台相对较小口径水表并联的方法，这样还能在不影响用户正常供水的情况下对个别发生故障的水表进行维修或换表。近年来，国家建设部推行“一户一表”政策，各地执行该政策采取多种形式，有的采用“移表出户”，有的采用预付费智能水表，有采用远传水表和抄表系统。在选用水表时，要充分考虑所在地对水表抄表结算的管理方法和变化趋势。必须考虑现场使用的水压和水温都在水表的最大使用压力和最大使用温度之内，上下游直管段必须符合说明书的要求，注意水表的安装方式，安装应让其表壳上的箭头与管道内水的流向保持一致，并与管道同轴安装。另外水表在安装使用后，由于管理不到位而产生计量误差。这种情况大多出现在乡镇之间，由于对计量工作认识不到位认为水表安装只要不坏就可以用，并未考虑到水表属于强制检定计量器具，必须按规定的周期实施检定，才能保证其计量准确可靠。另外就是有关部门未能按水表检定周期及时进行水表的调换工作，或由于一些客观原因如水表被深埋在地下、用户装修房屋后将水表埋在墙体内而无法调换等。这种情况就需要质量技术监督部门引导企业加强计量法制意识、提高产品质量和产品检测能力，定期送检水表。目前很多城市节水法规中对开展合理用水分析和水量平衡测试工作均有明确的要求。如北京市有关节水法规中规定：“凡本市行政区域内实行计划供水月均取水量在2000以上(含2000)的用水单位，均应进行水量平衡测试。月均取水量在2000以下的用水单位，应进行合理用水分析工作。”定期开展以上工作对制订合理用水规划，加强用水管理，实现节约用水，都能起到积极的作用。每年少缴百万余元水费的显著成效造成极大的经济效益。
4.结论传统的基于同步计量原则的流量装置测量参数比较单一，甚至连时间参数也可以不用测量，因此其控制系统较为简单，可进行人工操作，检定功能相对单一。基于三时间法的流量装置需要对多个参数进行测量，因此需要借助计算机控制系统来实现程序化、自动化和准确化的控制和测量。传统的检定方法，为了减小测量不确定度，需要通过增加检定时间的方法来克服被检水表读数引入的不确定度，导致检定效率较低。新方法由于对水表示值进行了整数读数，可将水表读数引入的不确定度降低到忽略不计，从而可以在不显著加大测量不确定度前提下缩短检定时间，提高检定效率。更重要的是新方法引入了时间参数后，解决了在不能满足同步计量条件下的计量检定问题，除了机械式水表，还能应用于超低频脉冲输出的流量计检定。
【参考文献】
［１］詹志杰．水表技术手册[M]．北京：中国计量出版社，2004．
［２］全国工业过程测量和控制标准化技术委员会．GB/T778—2007饮用冷水水表和热水水表[S]．北京：中国标准出版社，2007．