坐便器水效及后续水在线检测系统的研制

2020-03-18陈仁杰

建材与装饰 2020年6期

陈仁杰

（南安市质量计量检测所福建南安 362300）

0 引言

坐便器是生活中的主要用水器具，具有大的节水潜力。《水效标识管理办法》于2018年3月1日起正式实施；坐便器作为第一类实施水效标识产品，《坐便器水效标识实施细则》于2018年8月1日正式实施，规定自该日起进口或出厂的坐便器必须粘贴水效标识。针对坐便器冲洗功能、水效及后续水检测，建立了全新坐便器水效及后续水在线检测系统。

1 设备简述

1.1 总体思路

本系统旨在针对目前市场中的坐便器水效和后续水检测设备中存在的问题，通过提供较宽的压力、水量和流量测量范围，拓展检测设备的标准和产品的适用范围；通过在系统中引入光纤传感器来提高马桶后续水检测过程中识别试体通过的灵敏度和准确性；通过PLC编程结合气缸驱动的方式来自动控制冲水装置排水驱动，减小人为误差，提高检测的科学性。

1.2 适用标准

（1）国家标准：

GB/T 6952—2015《卫生陶瓷》；

GB 25502—2017《坐便器水效限定值及水效等级》；

GB 28377—2012《小便器用水效率限定值及用水效率等级》；

GB 30717—2014《蹲便器用水效率限定值及用水效率等级》。

（2）国外标准：

美系标准（ASMEA112.19.2—2013/CSAB45.1-13《卫生洁具》、ASMEA112.19.14-2006《双档水装置的六升水坐便器》）；

澳系标准（AS1172.1-2014《坐便器第一部分：便器》）；

欧系标准（EN997：2012《带整体存水弯的坐便器》）。

1.3 使用产品范围

坐便器、小便器、蹲便器。

2 技术方案

为解决该系统的关键技术，拟通过图1所示的技术路线来实现：

图1 技术路线

本系统主要通过供水管路控制系统、电气自控系统和试验工作台等三部分的优化设计以及各部分的有机联接，来实现设备整体的系统化和自动化控制。

2.1 供水管路控制系统

主要由储水罐、水泵、稳压罐、电磁流量计、压力变送器、手动开关和出水管通过各种连接件联接而成。储水罐为水泵提供连续稳定的水源，稳压罐平衡供水压力，使得管路内压力稳定的保持恒定值。

2.2 电气自动控制系统

运用变送器、PLC和HMI技术，解决对压力、流量和水量等数据的采集、处理和显示问题。对于水压、流量的连续无极可调，采用PLC与变频器相结合、高精压力变送器进行数据采集，通过PLC的PID控制程序，完成对水流体状态的连续控制。

2.3 试验工作台

主要由壁挂机架、工作平台、漏斗、纱网抽屉、称重水箱和电子秤组成。壁挂机架固定各种壁挂式被测样品，工作平台用于放置落地式被测样品，漏斗和纱网抽屉及辅助工具用于承接试验介质，称重水箱和电子秤用于称量测试时的用水量，并通过电气自控系统在HMI显示出来。

3 技术特点

3.1 设备适用范围较广

坐便器相关国家和国外标准众多，试验参数或条件存在一定差异。过去的检测系统在一定程度上不能覆盖国内外标准中冲洗功能的主要性能指标，本系统的研发拓展了检测设备的适应性，可适用于马桶相关的国内外标准中的主要性能指标。

3.2 优化了后续水检测系统

传统后续水检测系统在实验过程中需要人工判断，存在主观误差；需要两人配合操作，人员成本高等缺点。针对以上问题，我们对检测过程进行系统研究分析，首创了采用光纤传感器的后续水检测系统。光纤传感器是将来自光源的光信号经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化，成为被调制的信号源，在经过光纤送入光探测器，与设定光参数进行对比，从而判定是否需要输出信息，由此对从坐便器冲洗出的示踪物质进行判断和识别，被识别的信号被快速采集到处理器，经计算处理后给出称量信号。

当第一个信号采集后，进行第一次冲水量称重；当第二个信号采集后，进行第二次冲水量称重，同时覆盖上次重量信息。以此类推，当第四个信号出现时，所得到的重量信息即为后续水量。