济南市清源水务集团有限公司 山东省济南市 250000
摘要：信息技术的快速发展以及逐渐普及，使得各种新技术在供水系统中得到广泛应用。由于供水计量是供水企业和自来水用户间开展公平结算的计量器具，其准确性水平直接关系到双方的利益，也关系到供水配置以及供水量的监控。因此，完善水计量系统，对于降低水耗意义深远。文章正是基于这个角度，就完善水计量系统方面展开相关论述。
关键词：水计量系统；水耗；降低
当前，水资源短缺、用水浪费、水生态与环境退化在世界范围内广泛存在。人类正面临着较为深刻的危机。为实现可持续发展，人类需要改变传统的经济增长方式，建设资源节约与环境友好型的社会。而节水型社会建设则是其关键的组成部分之一；节水型社会建设的关键就是通过社会经济结构调整和软硬件配套措施建设，充分发挥水资源的社会经济效益和生态环境效益。在节水型社会建设的软硬件配套措施建设中，供水计量系统是其重要环节之一。
一、供水计量现状概述
供水企业水量计量包括各水厂进厂原水计量，各水厂出厂水计量，水厂自用水计量和用户水量的计量。水量计量直接关系到供水企业的生产经营、优化调度、节能降耗、减少漏损和社会满意度；直接影响企业的经济效益和社会效益，所以供水企业必须加强水量计量工作。长期以来，在计划经济体制下，供水总公司计量工作始终处于可有可无，低水平运行状态，还停留在简单的计量器具管理水平上，基本上没有数据上的管理，流量计量仪表没能形成完整的计量检测体系，原水计量基本没有自己的计量设备，原水来水按放水闸门高度计算。计量基础薄弱，管理不到位，一些数据不是由计量器具测出而是估算，权责不清，结果是“假帐真算”。为了打破传统的管理模式，创建新的管理体制，填补无计数管理的空白，不断完善水计量系统，实现水耗的最大限度降低则是当务之急。
二、供水计量系统的优化设计
（一）供水计量系统的基本结构
文丘利管道→差压变送器→二次仪表。
（二）系统工作的基本原理
该系统主要包括发讯水表、信号采集器和网络转换器。发讯水表安装在总进水管上，用水时发讯水表向信号采集器发出脉冲信号，信号采集器计量并贮存用水数据，然后通过网络转换器将数据上传到局域网。上网微机运行监测管理软件，得到用水现场各个水表的监测数据，并对数据进行处理。使用该系统后能及时发现公共用水的跑、冒、滴、漏现象，极大程度的避免了水资源的浪费。
在本文构建的供水计量系统之中，水流首先通过管道进入到文丘里管，文丘里管由于测量的范围宽，而且安装也较为方便，能够确保对于中低压、大管径的供水测量精度。同时，由于其对流体产生的阻力较小，不会对供水扬程产生过多的负面影响，因此选用文丘里管进行公式计量。由于水流通过文丘里管的喉部截面之后会逐步减小，压力部分的位能会转化为动能，从而使得收缩界面的内部平均流速快速增加，因而该截面内静压力就变得小于文丘里管前的静压力，这两个静压力的差越大，流过介质的流量就越大，从而可以通过测量差压来衡量流体流量的大小。整个用水管理系统由主机、上网模块、从机以及供水计量仪表等 4 个部分共同组成。
在差压的具体测量方面，通过差压传感器将信号传送到 1511 式变送器，然后再经过该变送器的可变电容敏感元件，将测量到的差压转换为电容差，并转换成二线制 4～20 m A输出信号。实现模拟信号至数字信号的转化，至此，一次装置工作已完成。
在此基础上，瞬时流量计以及累积流量计将配接的配电器将4～20 m A电流信号转换为1～5 V直流电压信号。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆二次仪表利用电压/频率转换器（V/F）将与流量成正比的电压信号转换成与流量成正比的脉冲频率信号 f，经二次仪表的系数单元，将频率 f 进行运算，变换成代表一定流量单位的脉冲信号，然后经仪表的时基门控电路和数显单元显示出流体的瞬时流量（或累积流量），通过电压∕频率转换器得到的频率 f 与输入信号电压值 v 有下列关系：
f = zv （1）
式中：z 为电压/频率转换器的转换系数，该系数在出厂之时已经给定，不需要进行更改。同时，因为水流量 Q 和电压信号 v 之间成正比关系，因此水流量 Q 和频率 f 或者说电压信号 v 之间的关系则可以通过下式表述：
Q = f / K = zv / K （2）
式中：K 为仪表系数，即单位流体脉冲数。除此之外，在供水计量系统之中，采用电磁流量计来替代 1151 变送器，该变送器的基本工作原理是法拉第电磁感应原理。传感器通过一根内衬绝缘材料的非导磁合金导管测量流量，通过将两只电极沿管径方向穿通管壁固定在导管上，基电极头与衬里内表面基本齐平。励磁线圈由双向脉冲励磁时，将在与导管轴线垂直的方向上产生一磁通密度为 β 的工作磁场。此时，如果具有一定电导率的流体经测量导管将切割磁应一感应出电动势 E，电动势 E（流量集中）正比于磁通量密度 β，导管内径 d 和平均流量 V之积，并由电极检出，在磁通检测线圈中产生的基准电压信号 e 亦与磁通量密度 β 成正比。流量信号 E和基准信号 e 同时送至转换器处理并辩认各种形式的信号输出。电磁流量计的特点是精度高，既可以现场显示，又可以与二次仪表配套使用。除了上述的标准测量表之外，还需要另外一套测量系统进行辅助测量，从而起到监视、修正的作用。
本文选用的是西德大陆公司生产的机械表以及单管压力计。由于机械表的工作方式是将差压信号进行转换，以机械表头来显示流量，它结构简单，性能稳定，由于机械表头只显示累计流量，瞬时流量的变化以水银柱高低的形式表现出来，其结构简单，无需动力源，但由于是模拟显示，容易引起视觉误差，且只能显示瞬时流量，所以与西德大陆公司的机械表配套使用，起监视作用。
三、供水计量系统在实际应用中的注意事项
（一）日常维护注意事项
在日常的使用过程中，对供水系统的文丘里管以及变送器要进行定期维护和清理，从而避免各种原因产生的损耗导致供水计量系统的工作异常。同时，要定时对文丘里管 1511 变送器进行排气。对于二次仪表的定期清洁也是非常重要的，它直接影响到仪表是否受潮，是否具有良好的散热性能。除此之外，每年要对整个系统进行检查和校核，主要是对不同的已知存在的差压信号，对联 151 变送器和二次仪表的零点、量程（满量程）和线性做调整。
（二）常见的故障问题
1.二次仪表瞬时流量恒定，且误差较大
原因分析：二次仪表有瞬时显示，可以排除二次仪表损坏的可能性，而文丘里管和差压变送器无可动部件，差压变送器上表头有显示，所以可以判断为毛细管或三阀组堵塞所造成差压变送器上有一恒定差压，从而使差压变送器输出一定值电流造成的上述问题。
2.二次仪表显示不正常原因分析
二次仪表主芯片有损坏，可采用替换法换掉损坏的芯片。
3.西德大陆公司的机械表和单管压力计显示
与二次表显示严重不符此时可调整机械表的电位器，使其机械表头的跳字速度与瞬时流量基本相符。调整单管水银压力计旁边的标尺，使水银柱的高低能正常反映流量的大小。
总之，在供水系统中，随着信息技术的不断发展和普及，计算机技术的应用将越来越普遍，通过 PC 工控机进行数据处理，可实现实时抄表，并且更好地实现对各个供水站的数据监控以及工作调度管理。希望本文的研究对于科学设计供水计量系统，合理解决供水计量过程中存在的问题提供一定的参考和借鉴。
参考文献
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[2]杨帆.“互联网”+“源水计量”系统应用[J].中国计量，2016，03
[3]陈振亚.应用物联网构建供水计量监测系统模型的实践[J].给水排水，2013，4906
论文作者:孔维董,魏光印
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第22期
论文发表时间:2018/1/4
标签：信号论文; 流量论文; 系统论文; 仪表论文; 测量论文; 电压论文; 用水论文; 《建筑学研究前沿》2017年第22期论文;