超聲水表技術(shù)特點(diǎn)與應(yīng)用

  一、 前言

  漏損率一直是影響供水企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)。在我國(guó)一般城市的漏損率達(dá)到30%，*高可達(dá)40%。而漏損率高的主要因素是由于目前計(jì)量用的機(jī)械旋翼式水表（以下簡(jiǎn)稱機(jī)械式水表）始動(dòng)流量較高造成的。用戶在實(shí)際用水過(guò)程中經(jīng)常使機(jī)械式水表處在臨界或低于始動(dòng)流量狀態(tài)下工作，造成用水量丟失導(dǎo)致漏損率提高。

  送水單位耗電量是影響供水企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的另一個(gè)指標(biāo)。而機(jī)械式水表較大的壓損會(huì)造成送水單位耗電量的增加。由于水資源和能源日趨緊缺，水價(jià)和電價(jià)不斷提高，改善上述二項(xiàng)指標(biāo)不僅可以提高供水企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)對(duì)節(jié)水節(jié)能也有著深遠(yuǎn)的意義。但上述二項(xiàng)因素都是由于機(jī)械式水表的原理所決定，要想從根本上解決問(wèn)題就必須在計(jì)量技術(shù)方面有所突破。

  唐山匯中儀表有限公司利用超聲測(cè)流原理研制成功的超聲水表**解決了機(jī)械式水表始動(dòng)流量高、壓損大、**度低、使用壽命短等諸多問(wèn)題。另外還具有無(wú)線抄表、付費(fèi)管理等功能。下面就超聲水表的原理、超聲水表與機(jī)械式水表主要技術(shù)性能指標(biāo)對(duì)比以及實(shí)際應(yīng)用效果做一簡(jiǎn)單介紹。

  二、 超聲測(cè)流原理

  超聲測(cè)流原理是利用超聲波換能器產(chǎn)生超聲波并使其在水中傳播；當(dāng)超聲波在流動(dòng)的水中傳播時(shí)產(chǎn)生“傳播速度差”，該速度差與水的流速成正比，超聲水表就是利用了這一原理并因此又被稱為速度差法超聲水表。下面的圖示描述了超聲水表的測(cè)量原理。

  A、B：超聲波傳感器 　、 ：為超聲波傳播時(shí)間

  D:管道直徑　　V:管段中水的流速 　C:超聲波在水中的傳播流速

  由數(shù)學(xué)模型可以推出: V ∝ f（t2-t1）。 由于　C >>V*Sin r ，所以時(shí)間差 t2-t1 很短。因此時(shí)間檢測(cè)分辨率<1ns，這一指標(biāo)是決定超聲水表始動(dòng)流量的重要因素。

  三、超聲水表與機(jī)械水表主要技術(shù)性能指標(biāo)對(duì)比：（以DN200水表為例）
10年以上3年無(wú)線方式**可顯著機(jī)械水表±2%2m3/h0.03~0.1MPa較大2~5年1年磁卡方式不可靠無(wú)　　四、機(jī)械水表改換超聲水表后，將在以下兩個(gè)方面產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益：（以DN200水表為例）

  1．節(jié)水效果：超聲水表的始動(dòng)流量?jī)H為0.6m3/h，而機(jī)械式水表始動(dòng)流量為2m3/h，其差值1.4m3/h，每天以3小時(shí)小流量（小于2m3/h）計(jì)算，每年供水企業(yè)計(jì)量損失*多可達(dá)1533m3,平均以4元/m3水價(jià)計(jì)算，供水企業(yè)每年損失6000元左右，這是一個(gè)不小的數(shù)字；

  2．節(jié)電效果：機(jī)械式水表工作在常用流速1m/s（流量113m3/h）時(shí)，產(chǎn)生的壓力損失約為0.07MPa，即7m水柱，而超聲水表壓力損失幾乎為0；當(dāng)供水泵效率為80%，年供水時(shí)間約5000小時(shí)，按下表所給條件計(jì)算，超聲水表每年可節(jié)電能13457度。按電價(jià)0.8元/度計(jì)算可節(jié)省資金10766元，這又是一個(gè)不小的數(shù)字；
口徑DN200 流量m3/h 密度kg/m3 壓損m 重力加速度N 功損KJ 電能損失(度) 年損失電費(fèi)(元)

  機(jī)械式水表 113 1.0*103 7 9.8 7.75 *103 13457 10766

  超聲水表 113 1.0*103 0 9.8 0 0 0

  計(jì)算公式為：功損 = 流量*密度*重力加速度*壓損

  電能損失 = 功損/泵效率*年運(yùn)行時(shí)間/3600

  以上分析表明，超聲水表替換機(jī)械水表后，考慮到實(shí)際運(yùn)行中的多種因素影響，僅節(jié)水、節(jié)電二項(xiàng)年經(jīng)濟(jì)效益保守估計(jì)應(yīng)在8000元左右。

  五、應(yīng)用效果：

  截止至2005年2月份，近1000臺(tái)超聲水表在100余家水司陸續(xù)應(yīng)用，用量較大的用戶為：青島、蚌埠、濱州、中山、漳州、湛江、承德、龍海等水司。下面舉一些應(yīng)用實(shí)例來(lái)說(shuō)明超聲水表的應(yīng)用效果：

  1、青島水司在“凱旋家園”安裝DN150超聲水表與機(jī)械式水表對(duì)比試驗(yàn)，45天后，超聲水表比機(jī)械式水表多計(jì)量3.86%；

  2、南京水司安裝一臺(tái)DN200超聲水表與機(jī)械式水表串聯(lián)對(duì)比，經(jīng)過(guò)近一年的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，超聲水表比機(jī)械式水表多計(jì)量3.98%，而且隨著機(jī)械式水表的磨損，兩者相差有越來(lái)越大的趨勢(shì)；

  3、沈陽(yáng)水司在鐵西維華商場(chǎng)安裝了一臺(tái)DN150超聲水表與新檢定的機(jī)械式水表串聯(lián)對(duì)比，觀察發(fā)現(xiàn)正常營(yíng)業(yè)時(shí)相差不大。在21:30-0:00流量大多處于2m3/h左右,機(jī)械式水表間斷性計(jì)量,而超聲水表正常計(jì)量；在0:00-8:00流量基本處于2m3/h以下,低于機(jī)械式水表的始動(dòng)流量,而超聲水表在0.3方以上是正常計(jì)量的。經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的觀察,超聲水表可挽回?fù)p失10%以上。
 
  4、沈陽(yáng)醫(yī)大二院安裝了一臺(tái)DN150超聲水表和機(jī)械式水表串聯(lián)對(duì)比,白天流量在2m3/h左右,僅2004年10月，超聲水表計(jì)量2077m3，而機(jī)械式水表僅計(jì)量833m3,超聲水表比機(jī)械式水表高出150%,這說(shuō)明低流量效果更為顯著。

  5、成都水司在郫縣一生活小區(qū)分別安裝DN150、DN200超聲水表與機(jī)械式水表串聯(lián)對(duì)比，經(jīng)過(guò)六個(gè)月的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，在DN150超聲水表比機(jī)械式水表多計(jì)量5%左右，在DN200超聲水表比機(jī)械式水表多計(jì)量10%左右；

  6、滕州水司在其工業(yè)園及酒廠分別安裝兩臺(tái)DN150超聲水表，經(jīng)一年的使用情況反饋，比過(guò)去使用機(jī)械式水表多計(jì)量10%左右；

  六、結(jié)束語(yǔ)

  超聲水表的推出將是水計(jì)量的一次革命。上述應(yīng)用實(shí)例的效果充分說(shuō)明：應(yīng)用超聲水表不僅經(jīng)濟(jì)效益顯著，特別是在水資源和能源日益短缺的今天，其社會(huì)效益更是難以估計(jì)。