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超聲水表技術特點與應用

發布時間:2019-12-04

  一、 前言

  漏損率一直是影響供水企業經濟效益的重要指標。在我國一般城市的漏損率達到30%,最高可達40%。而漏損率高的主要因素是由于目前計量用的機械旋翼式水表(以下簡稱機械式水表)始動流量較高造成的。用戶在實際用水過程中經常使機械式水表處在臨界或低于始動流量狀態下工作,造成用水量丟失導致漏損率提高。

  送水單位耗電量是影響供水企業經濟效益的另一個指標。而機械式水表較大的壓損會造成送水單位耗電量的增加。由于水資源和能源日趨緊缺,水價和電價不斷提高,改善上述二項指標不僅可以提高供水企業的經濟效益,同時對節水節能也有著深遠的意義。但上述二項因素都是由于機械式水表的原理所決定,要想從根本上解決問題就必須在計量技術方面有所突破。

  唐山匯中儀表有限公司利用超聲測流原理研制成功的超聲水表徹底解決了機械式水表始動流量高、壓損大、準確度低、使用壽命短等諸多問題。另外還具有無線抄表、付費管理等功能。下面就超聲水表的原理、超聲水表與機械式水表主要技術性能指標對比以及實際應用效果做一簡單介紹。

  二、 超聲測流原理

  超聲測流原理是利用超聲波換能器產生超聲波并使其在水中傳播;當超聲波在流動的水中傳播時產生“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量原理。

  A、B:超聲波傳感器  、 :為超聲波傳播時間

  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

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

  三、超聲水表與機械水表主要技術性能指標對比:(以DN200水表為例)
10年以上3年無線方式先進可顯著機械水表±2%2m3/h0.03~0.1MPa較大2~5年1年磁卡方式不可靠無  四、機械水表改換超聲水表后,將在以下兩個方面產生顯著的經濟、社會效益:(以DN200水表為例)

  1.節水效果:超聲水表的始動流量僅為0.6m3/h,而機械式水表始動流量為2m3/h,其差值1.4m3/h,每天以3小時小流量(小于2m3/h)計算,每年供水企業計量損失最多可達1533m3,平均以4元/m3水價計算,供水企業每年損失6000元左右,這是一個不小的數字;

  2.節電效果:機械式水表工作在常用流速1m/s(流量113m3/h)時,產生的壓力損失約為0.07MPa,即7m水柱,而超聲水表壓力損失幾乎為0;當供水泵效率為80%,年供水時間約5000小時,按下表所給條件計算,超聲水表每年可節電能13457度。按電價0.8元/度計算可節省資金10766元,這又是一個不小的數字;
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(元)

  機械式水表 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*年運行時間/3600

  以上分析表明,超聲水表替換機械水表后,考慮到實際運行中的多種因素影響,僅節水、節電二項年經濟效益保守估計應在8000元左右。

  五、應用效果:

  截止至2005年2月份,近1000臺超聲水表在100余家水司陸續應用,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。下面舉一些應用實例來說明超聲水表的應用效果:

  1、青島水司在“凱旋家園”安裝DN150超聲水表與機械式水表對比試驗,45天后,超聲水表比機械式水表多計量3.86%;

  2、南京水司安裝一臺DN200超聲水表與機械式水表串聯對比,經過近一年的對比實驗,超聲水表比機械式水表多計量3.98%,而且隨著機械式水表的磨損,兩者相差有越來越大的趨勢;

  3、沈陽水司在鐵西維華商場安裝了一臺DN150超聲水表與新檢定的機械式水表串聯對比,觀察發現正常營業時相差不大。在21:30-0:00流量大多處于2m3/h左右,機械式水表間斷性計量,而超聲水表正常計量;在0:00-8:00流量基本處于2m3/h以下,低于機械式水表的始動流量,而超聲水表在0.3方以上是正常計量的。經過兩個月的觀察,超聲水表可挽回損失10%以上。
 
  4、沈陽醫大二院安裝了一臺DN150超聲水表和機械式水表串聯對比,白天流量在2m3/h左右,僅2004年10月,超聲水表計量2077m3,而機械式水表僅計量833m3,超聲水表比機械式水表高出150%,這說明低流量效果更為顯著。

  5、成都水司在郫縣一生活小區分別安裝DN150、DN200超聲水表與機械式水表串聯對比,經過六個月的對比實驗,在DN150超聲水表比機械式水表多計量5%左右,在DN200超聲水表比機械式水表多計量10%左右;

  6、滕州水司在其工業園及酒廠分別安裝兩臺DN150超聲水表,經一年的使用情況反饋,比過去使用機械式水表多計量10%左右;

  六、結束語

  超聲水表的推出將是水計量的一次革命。上述應用實例的效果充分說明:應用超聲水表不僅經濟效益顯著,特別是在水資源和能源日益短缺的今天,其社會效益更是難以估計。

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