降低漏损率　提高经济效益——超声水表技术特点与应用

关键词：漏损率、始动流量、超声水表

　　摘要：本文首先对目前供水行业使用的机械旋翼式水表始动流量高、压损大所造成的漏损率高和送水单位耗电量大的问题进行了分析并对超声水表的原理做了详细介绍，同时将超声水表和机械旋翼式水表主要技术指标进行了对比，对超声水表的实际应用效果和经济效益分析做了详细的论述，提出了超声水表为送水企业降低漏损率，提高经济效益提供了一种科学的解决方案。

　　一、 前言
　　漏损率一直是影响供水企业经济效益的重要指标。在我国一般城市的漏损率达到30%，zui高可达40%。而漏损率高的主要因素是由于目前计量用的机械旋翼式水表（以下简称机械式水表）始动流量较高造成的。用户在实际用水过程中经常使机械式水表处在临界或低于始动流量状态下工作，造成用水量丢失导致漏损率提高。
　　送水单位耗电量是影响供水企业经济效益的另一个指标。而机械式水表较大的压损会造成送水单位耗电量的增加。由于水资源和能源日趋紧缺，水价和电价不断提高，改善上述二项指标不仅可以提高供水企业的经济效益，同时对节水节能也有着深远的意义。但上述二项因素都是由于机械式水表的原理所决定，要想从根本上解决问题就必须在计量技术方面有所突破。
　　唐山汇中仪表有限公司利用超声测流原理研制成功的超声水表*解决了机械式水表始动流量高、压损大、准确度低、使用寿命短等诸多问题。另外还具有无线抄表、付费管理等功能。下面就超声水表的原理、超声水表与机械式水表主要技术性能指标对比以及实际应用效果做一简单介绍。
　　二、 超声测流原理
　　超声测流原理是利用超声波换能器产生超声波并使其在水中传播；当超声波在流动的水中传播时产生“传播速度差”，该速度差与水的流速成正比，超声水表就是利用了这一原理并因此又被称为速度差法超声水表。下面的图示描述了超声水表的测量原理。

 

　

A、B：超声波传感器 　、 ：为超声波传播时间

D:管道直径　　V:管段中水的流速 　C:超声波在水中的传播流速

　　 由数学模型可以推出: V ∝ f（t2-t1）。 由于　C >>V*Sin r ，所以时间差 t2-t1 很短。因此时间检测分辨率<1ns，这一指标是决定超声水表始动流量的重要因素。

三、超声水表与机械水表主要技术性能指标对比：（以DN200水表为例）

主要技术性能指标	准确度	始动流量	压力损失	水泵能耗	使用寿命	检定周期	付费管理	经济效益
超声水表	±0.5%~±1%	0.6m3/h	极小	极小	10年以上	3年	无线方式*可	显著
机械水表	±2%	2m3/h	0.03~0.1MPa	较大	2~5年	1年	磁卡方式不可靠	无

　　四、机械水表改换超声水表后，将在以下两个方面产生显著的经济、社会效益：（以DN200水表为例）
　　1．节水效果：超声水表的始动流量仅为0.6m3/h，而机械式水表始动流量为2m3/h，其差值1.4m3/h，每天以3小时小流量（小于2m3/h）计算，每年供水企业计量损失zui多可达1533m3,平均以4元/m3水价计算，供水企业每年损失6000元左右，这是一个不小的数字；
　　2．节电效果：机械式水表工作在常用流速1m/s（流量113m3/h）时，产生的压力损失约为0.07MPa，即7m水柱，而超声水表压力损失几乎为0；当供水泵效率为80%，年供水时间约5000小时，按下表所给条件计算，超声水表每年可节电能13457度。按电价0.8元/度计算可节省资金10766元，这又是一个不小的数字；

口径DN200	流量m3/h	密度kg/m3	压损m	重力加速度N	功损KJ	电能损失（度）	年损失电费（元）
机械式水表	113	1.0*103	7	9.8	7.75 *103	13457	10766
超声水表	113	1.0*103	0	9.8	0	0	0

　　计算公式为：功损 = 流量*密度*重力加速度*压损
　　电能损失 = 功损/泵效率*年运行时间/3600

　　以上分析表明，超声水表替换机械水表后，考虑到实际运行中的多种因素影响，仅节水、节电二项年经济效益保守估计应在8000元左右。
　　五、应用效果：
　　截止至2005年2月份，近1000台超声水表在100余家水司陆续应用，用量较大的用户为：青岛、
蚌埠、滨州、中山、漳州、湛江、承德、龙海等水司。下面举一些应用实例来说明超声水表的应用效果：
　　1、青岛水司在“凯旋家园”安装DN150超声水表与机械式水表对比试验，45天后，超声水表比机械式水表多计量3.86%；
　　2、南京水司安装一台DN200超声水表与机械式水表串联对比，经过近一年的对比实验，超声水表比机械式水表多计量3.98%，而且随着机械式水表的磨损，两者相差有越来越大的趋势；
　　3、沈阳水司在铁西维华商场安装了一台DN150超声水表与新检定的机械式水表串联对比，观察发现正常营业时相差不大。在21:30-0:00流量大多处于2m3/h左右,机械式水表间断性计量,而超声水表正常计量；在0:00-8:00流量基本处于2m3/h以下,低于机械式水表的始动流量,而超声水表在0.3方以上是正常计量的。经过两个月的观察,超声水表可挽回损失10%以上。
　　4、沈阳医大二院安装了一台DN150超声水表和机械式水表串联对比,白天流量在2m3/h左右,仅2004年10月，超声水表计量2077m3，而机械式水表仅计量833m3,超声水表比机械式水表高出150%,这说明低流量效果更为显著。
　　5、成都水司在郫县一生活小区分别安装DN150、DN200超声水表与机械式水表串联对比，经过六个月的对比实验，在DN150超声水表比机械式水表多计量5%左右，在DN200超声水表比机械式水表多计量10%左右；
　　6、滕州水司在其工业园及酒厂分别安装两台DN150超声水表，经一年的使用情况反馈，比过去使用机械式水表多计量10%左右；
　　六、结束语
　　超声水表的推出将是水计量的一次革命。上述应用实例的效果充分说明：应用超声水表不仅经济效益显著，特别是在水资源和能源日益短缺的今天，其社会效益更是难以估计。