工业水表选型与经济效益运行分析

2014-09-26李新峰

计量技术 2014年12期

李新峰

（中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083）

0 引言

随着市场经济的发展，现代企业所用水表基本都具有大口径、大量程、使用时间长、使用频率高等特点，基于工业企业用水量大、连续作业的工作性质，选用恰当的、适用的水表，做好水表选型的经济效益分析，对工业企业减少仪表硬件投资、降低供水成本、加强水平衡管理具有十分积极的思义。

基于降本增效考虑，工业企业一般来说选用水表所追求的目标都是价格低廉、寿命长、维护方便、压力损失小、量程比大等，但就我国现在市场上的水表型号来讲，要做到恰当适用的选型，就要根据实际情况对其实际运行的经济效益进行分析论证，才能达到预期的降本增效目的。

1 工业水表运行经济指标的影响因素

1.1 管网设计

工业企业的用水量相对都比较大，采用大型水泵进行增压，采用加压泵站进行调控水压，不同的水表形成的管道阻力就不一样，管道越长阻力越大，阻力越大压力损失就越大，所采用的水泵的功率就越大，同单位供水量水泵做功就越多，水泵所用电能就越多，单位水量耗电就越多。同理，管网铺设越复杂，阻力就越大，水泵做功越多，电耗增大，管网铺设成本增大。而采用恰当适用的水表后，压力损失就会适当减小，流通能力就会增大，同时也减少了漏损，延长管网的改造大修时长，降低维护管理等贾用。

例如：某工业企业由于采用了恰当适用的水表后，原来要铺设DN100 的管网，现改为铺设DN80 的管网，降低了管网成本，一次性节省相当于近20 个水表的资金。另外，原本设计15 年使用周期的管网还可延长改造周期3 年左右，如果按照水表投资占管网投资2%计算，相当于节约了10 个水表的资金贾用。

1.2 流量损失

因为不同型号的水表额定最大最小流量不同，现场管网流量不一定正好在所选水表的计量范围，所以就会产生在额定最低流量下不计量，及在额定最高流量之上计量数据偏慢，造成流量损失。

为了便于定量分析，根据某企业实际生产情况，建立如图1～图3 所示的模型。

图1 某企业1 车间实际用水流量-时间图

图2 某企业2 车间实际用水流量-时间图

图3 某企业3 车间实际用水流量-时间图

针对以上数据模型，可以根据选用不同的水表量化测算其每天的流量损失，现采用流量范围为5～120t/h 和2～150t/h 的水表做如下分析（水价按照2 元/t，超过额定流量按照计量数据偏低5%计算）。

1.2.1 采用流量范围为5～120t/h 的水表

1）1 车间，q﹤5m3/h 时：2 ×（7 +4）×2＝44元/天；q﹥120m3/h 时：130 ×5%×1 ×2＝13 元/天。

2）2 车间，q﹤5m3/h 时：1 ×8 ×2＝16 元/天；q﹥120m3/h 时：150 ×5%×10 ×2 +200 ×5% ×2 ×2＝190 元/天。

3）3 车间，因该车间瞬时流量在水表计量范围内，故无损失。

1.2.2 采用流量范围为2～150t/h 的水表

1）1 车间，q﹤2m3/h 时：此时无流量损失；q﹥150m3/h 时：此时无流量损失。

2）2 车间，q﹤2m3/h 时：1 ×8 ×2＝16 元/天；q﹥150m3/h 时：200 ×5%×2 ×2＝40 元/天。

3）3 车间，因该车间瞬时流量在水表计量范围内，故无损失。

从以上数据可以得到如下结论：同一个计量点，如采用不同计量范围的水表，其日损耗大不相同；同一水表安装在不同的计量点，其产生的误差是截然不同的。所以，选用水表时根据自身特点选择，做到尽量与实际吻合，从而降低流量损失，具有十分重要的经济思义。

1.3 电费损失

水管网中引起电贾损失的主要有管网内部水压力和水的流量，而这两个指标都是由水泵来完成调节和供给的，要维持正常的管网水压和管网流量，克服管网压力损失必定要多开泵或者延长水泵的工作时间，这样就要增加耗电量，提高管网运营成本。即使采用现今最先进的变频调速供水系统，也只能降低因水泵增开或延长时间增加的运行成本，而不能从根本上降低贾用。

例如：使用SB-ZL150-125-320 型水泵为供水系统配置（如图4 所示），其额定功率为37kW，扬程为36m，额定最大瞬时流量为250m3/h，假设管网管径为150mm，则由图4 可以得到如下数据：

图4 SB-ZL150-125-320 型水泵曲线图

当瞬时流量为250m3/h 时，扬程H＝30.5m，W＝26kW，则由水表压力损失引起电贾损失的经验计算公式：

式中：M为由于压力损失而损失的贾用（元）；W为水泵电机总轴功率（kW）；H为水泵电机扬程（m）；△p为水压损耗；Q为水泵瞬时流量（m3/h）；q为水表的公称直径（mm）；t为水泵在此瞬时流量下的工作时间（h）；J为水贾单价（元）。

将瞬时流量250m3/h，水泵工作时间1h，水贾单价2 元代人式（1），即可得到由于水表压力损失引起的电贾损失为：

从式（2）可以看出，电贾损失与整个管网压力损失的大小成正比例关系，如何降低管网压力损失就成了我们研究如何降低电贾损失的最直接因素，而整个管网的压力损失，包括整个管路设计时与生产实际环境相适应的压力损失和水表压力损失，前者受地域、环境等因素影响，可以在设计管网时尽量考虑降低，具有一次性的特点，而水表压力损失则可以通过水表选型等优化管理来给予考虑。

2 工业水表选型

2.1 从损耗数据对比看水表选型

现在市场上的水表基本有可拆卸水平螺翼式（WPD 和LXLC）、垂直螺翼式（WS）、旋翼式（LXS）、机械密封水平螺翼干式（LXL）、复式水表（LXF）等，在图4 例子中，如采用当今常用的WPD、LXLC、WS、LXS 等四种型号水表，水贾按照2 元/t，分别对某企业1 车间、2 车间、3 车间的水表压力损耗产生的贾用进行计算，其结果如表1 所示。

从表1 可以看出，采用WPD型的水表相对比较节约贾用，LXLC型水表次之，两者均优于WS 和LXS。而如果用同样的方法，对图2 所示的1～8h和20～24h 进行核算，则可得到LXLC型水表略逊于WS 型水表，具体数据如表2 所示。

表2 某企业备车间因水表不同产生的电费损失明细

至此，我们可以得到如下结论：WPD型水表性能最好，适用于各种瞬时流量使用，但价格比较昂贵；LXLC型水表整体性能基本接近且稍逊于WPD型水表，价格相对WPD较便宜；WS 和LXS 型水表损耗贾用相对较高，但WS 型水表在持续小流量时表现出比较大的优势。

2.2 从误差曲线看水表选型

工业水表选型时，恰当选取适合自身使用的流量范围也是至关重要的，例如：图5 是某公司LXLC型水表的误差曲线。

图5 某LXLC型水表的误差曲线

从图5 曲线可以看出：LXLC型水表在不同的瞬时流量值下，其产生的误差会有较大的差异，所以我们在对水表进行选型时，要尽量避开其损耗大的流量范围，使自己经常使用的瞬时流量值范围位于选用水表可准确计量流量的50%～80%区域，也就是流量的中区和高区的适当区域，这样就可达到把仪表计量误差降低到最低程度的效果。

对于常用的水表类型，其流量的中区和高区可大致区分为表3 所示数据[1]。