三联水表耐压试验装置的研制

洪 伟，金肖峰，汤长扬

（台州市计量设备技术校准中心，浙江 台州 318000）

水表广泛应用于工农业生产以及居民的日常生活中，同时也是国家强制检定的计量仪表。随着我国城镇化进程的加速，水表的需求量不断增加，导致水表的检定工作量急剧加重。根据水表检定规程要求，水表检定项目除了示值误差之外，水表的密封性也是重要的检定项目之一。水表的耐压校验不但可以检测水压以及水表的密封性，还可以对湿式水表的钢化玻璃和水表外壳性能进行检验。目前水表耐压校验工作都是依靠人工操作，需要对水表进行装夹、校验、记录数据和卸表等操作，工作效率十分低下。

文章根据水表国家标准（GB/T778.4-2018）和水表检定规程（JJG162-2019）中对静压力项目的试验要求，研制了一种三联水表耐压试验装置。采用全自动控制方式实现对三块并联水表同时进行静压力全自动化试验。设计了视频监视系统，能够全程连续记录静压力试验的整个过程，并且能够将视频档案储存于计算机控制系统中，随时可供调用。实验结果表明该装置大大减少水表的耐压检定时间，有效提高了水表的检定效率。

1 硬件结构设计

如图1所示，整个装置由循环水加压系统、压力测试系统、监控系统以及微机控制系统等组成。测试管路采用并联的方式，3只水表可以同时进行压力测试，当某只水表不正常时不影响其他水表正常加压和测试。

图1 装置结构设计

1.1 水循环加压系统

水循环系统采用南方泵业的CDM1-40型水泵。根据水表压力检定参数要求，配置了2.5 MPa增压泵和4 MPa增压泵各一台，可实现范围为0.1~3.2 Mpa内的水压可调。水增压系统采用变频器调节加压，以实现水压的缓慢增加，避免快速加压产生水锤效应及冲击对管路和设备造成损害。

1.2 压力传感器

压力传感器负责采集被检水表下游的压力参数。装置安装有三个压力传感器，采用米科通用型压力传感器MIK-P300，量程为0~4.0 Mpa，精度等级为0.2级。压力传感器输出4~20 mA标准电流信号，压力信号通过单片机系统采集后传送给电脑上位机进行压力的计算。

1.3 监控系统

采用CCD相机实时监控水表的检测台位，当水表因耐压不合格而发生破裂时，通过监控系统记录整个检定的过程。同时在进行高压实验时，通过监控系统进远程监视，确保检定人员的安全。

1.4 控制系统

控制系统是整个装置的核心部分，包括压力信号的采集和阀门的控制。微控制器选用Atmel 公司的AT89S52 8位低功耗、高性能单片机。压变传感器的压力信号和温度传感器信号通过MAX186 AD芯片转换后由单片机采集。控制系统能开展所有模拟量的自动取值以及开关量的输出，配合上位机软件进行参数设定，实现整个检定过程的完全自动化。

2 软件系统设计

系统软件采用模块化设计方案，主要包括参数设置模块、压力测试模块、数据库管理模块以及打印显示模块等。

2.1 参数设置模块

参数模块主要根据检定规程的要求，设定耐压测试的压力点、压力保持时间以及压力保持的上下限。同时输入测试水表的表号，型号、制造商、口径等内容。

图2 参数设置界面

2.2 压力测试模块

压力测试模块设计流程图如图3所示。首先打开进水管路、出水管路以及加压，开启小水泵排出管路中的空气后关闭进水阀和出水阀阀门进行增压。先用小水泵增压再用高压泵增压直至到达压力设定值。如果在设定的时间内压力保持在设定值以上则耐压测试实验成功，否则耐压测试失败退出测试程序。

图3 压力测试流程图

3 实验测试与分析

本次密封性试验的对象为3台DN15水表，最大工作压力为1 MPa.将3个水表依次安装在装置的耐压工位上，如图4所示；密封性试验选取的压力点分别为0.5 MPa，0.8 MPa，1.0 MPa以及1.6倍最大压力点1.6 MPa。在软件参数设置界面中分别设置上述4个测试压力点，同时设置保压时间为1 min，分别观察水表有无泄漏及损坏现象。

图4 耐压测试水表安装

图5、图6、图7分别为0.5 Mpa、0.8 Mpa以及1.0 Mpa时三只水表的加压和保压曲线图。可以看到，在0.5 Mpa时，三只水表均没有出现泄漏的情况，保压曲线呈现出平稳的水平直线。随着压力的不断增加，台位A的水表出现了泄漏的情况，如图6所示。在0.8 Mpa压力点，由于台位A的水表出现泄漏，在保压时间内压力曲线逐渐下降。而当压力进一步增加到最大工作压力1.0 Mpa时，台位A已经无法保持压力，压力曲线急剧下降。同时，台位B的水表也出现了泄漏，保压曲线出现下降趋势。

图5 0.5 MPa压力点三个台位的加压及保压曲线

图6 0.8 MPa压力点三个台位的加压及保压曲线

图7 1.0 MPa压力点三个台位的加压及保压曲线

根据《JJG 162-2019 饮用冷水水表》检定规程要求，新制造的水表应能承受1.6倍的最大允许压力下持续1 min的密封性试验，不发生渗漏、泄漏或损坏。图8为1.6 Mpa测试点三个台位的压力曲线，可以看到，台位A和台位B均无法保持压力，压力曲线急剧下降，只有台位C的水表耐压测试合格。

图8 1.6 MPa压力点三个台位的加压及保压曲线

5 结束语

设计了水表耐压自动测试实验装置，实现三只水表并联静压同时检测。装置结合检定员实际工作经验，内嵌检定员工作时所需的所有细节。同时对装置进行了水表检定的实验测试。实验结果表明，装置大大减少了检定时间，大幅度提高了水表检定的工作效率。整个检定流程自动化控制，提高工作效率的同时提高工作质量，全程无人为干预，真正做到了无人值守的智慧检测。

图9 装置实物图