浅析智能水表的选型及在漏损控制中的应用

●林 森

水表作为供水企业计量收费的唯一依据，是国家重点管理的计量器具，对我国水资源的科学利用与保护、创建节水型社会起着不可替代的重要作用。同时，水表作为控漏节水和智慧水务系统的基础硬件，其正确的选型和安装，也将对水资源的高效利用到至关重要的作用。

宁波东海集团有限公司自1973年成立以来，先后创造了多项业内第一：首创中国水表行业专利技术知识产权，在国内首次成功研发出B级计量等级小口径水表；首创中国第一代智能IC卡水表控制管理系统；首创适合国情的液封式民用和工业大口径水表；主持并完成《容积式水表》“浙江制造”标准制订。

一、水表的类型及技术特点

国标《饮用冷水水表和热水水表》将水表分二类，即：机械式水表和电子式水表。机械式水表主要由传统的速度式水表和容积式水表组成，典型的速度式水表有旋翼式水表、螺翼式水表，而电子式水表主要有电磁水表和超声波水表。

速度式水表——旋翼式水表，是速度式水表用得最多的水表品种，以其结构简单、计量稳定、价格低廉，在国内得到广泛的应用，其主要应用场景是在小口径管网中使用，例如户表。宁波东海集团有限公司早在1980年，就成功研发了7位数指针式旋翼式小口径系列水表，并于1985在国内首次成功研发出B级计量等级小口径水表，在国内水表市场得到了广泛应用。

速度式水表——螺翼式水表，可分水平螺翼式和垂直螺翼式两种，与旋翼式水表对比，螺翼式水表结构设计是轴向进水，轴向出水，水流状态相对稳定，压力损失小，流通能力大，适合在大口径管路中使用。1991年，宁波东海集团有限公司研发生产的大口径螺翼式水表首次通过国家级重点新产品技术鉴定，同时走出国门，出口东南亚国家。

容积式水表，采用旋转活塞式的计量原理，相比旋翼式水表其测量范围宽，量程比R160以上；灵敏度高，始动流量小；安装位置不受任何限制，可水平、垂直或倾斜安装，而不影响计量精度。相比由水流运动速度直接使其获得动力速度的速度式水表，容积式水表最大的一个优点是不会因管道中水压波动的影响而引起水表自转。宁波东海集团有限公司在1999年自主创新研发的容积式系列水表量程比达到R512，成功打破国际顶级水表生产企业创造的最高记录，成为内地首家获得香港市场准入资格的自主水表品牌。2002年，宁波东海集团有限公司在秘鲁设立生产基地，成功打开美洲市场；2011年，宁波东海集团有限公司在欧洲比利时设立研发制造中心，成功打入由欧美计量仪表企业长期垄断的欧洲市场；2017年，宁波东海集团有限公司主持并完成《容积式水表》“浙江制造”标准制订，东海境内外企业同时通过“浙江制造”认证，获得首张“浙江制造”海外认证证书。

电子式水表目前多为大口径水表，主要有电磁水表与超声水表，与螺翼式水表对比因其计量原理采用电子感应技术，内部无运动部件故而其流通能力巨大，无磨损使用寿命长，且其输出信号为数字信号更容易实现智能化，但也因为电子产品，对安装、使用环境要求高，易受电磁、机械环境影响较大。2008年，宁波东海集团有限公司与同济大学合作成立“东海—同济超声测量技术研究所”，成功研发超声波水表；2013年，宁波东海集团有限公司的大口径高精度新型电磁水表也研究开发成功，并快速投入量产。

二、水表的计量适应和选型分析

根据速度式水表和电子式水表的技术特点，速度式水表的安装使用更加方便，对使用环境要求低，计量更加稳定；电子式水表对安装、使用环境要求高，易受电磁、机械环境影响较大，但相对速度式水表无运动部件，使用寿命长。

因此，大口径水表的选型在当下技术条件下，考虑到电子式水表因内部无运动部件故而其流通能力巨大的特性，在一二级特大流量的大口径管路上，无复杂电磁或机械环境的情况下，且对成本要求并不苛刻的情况下，建议选择电磁水表或超声波水表；在二三级大流量的大口径管路上，水平螺翼式水表的大流量流通能力相对较强，垂直螺翼式水表的小流量流通能力强，因此建议根据管路的水流量情况选择水平或垂直螺翼式水表。

在小口径水表的选型中，对于始动流量和量程比、计量精度要求并不苛刻的应用场景，例如普通的户表，综合性价比考虑建议选择旋翼式水表；对于始动流量要求较苛刻的直饮水水表，目前国内外均采用容积式水表；国内北上广深等一线城市或对于量程比、计量精度要求较高的大城市，且管路水质较好的，可选择容积式水表，目前欧洲市场也主要选用容积式水表。

另外，在水表的选型过程中，还要充分考虑到不同材质的水表表壳，目前主要有金属类的铁壳、铜壳、不锈钢壳，以及工程塑料壳。其中，金属类的铁壳水表优价格低廉、强度和韧度高，但制造过程耗能大、环境污染严重，且容易二次污染；铜壳水表加工容易，铸造精致，耐腐蚀，但原材料价格高，且容易被盗；不锈钢水表机械性能好、耐酸碱、卫生环保，但原材料价格高；工程塑料壳水表制造方便、无毒无污染、耐腐蚀、不生锈、不结垢、重量轻，卫生环保。

国内目前水表还是以铸铁表壳为主，占比在90%左右，随着经济、科技不断发展，国家对绿色、环保、节能要求越来越高，人民群众对饮水安全的要求也不断提高，像不锈钢、工程塑料制成的表壳会越来越受欢迎，如上海早在2009年开始全面使用，宁波在2011年开始局部采用并不断加大推广力度，广州、香港地区也开始试验并小批使用。欧美发达国家应用的更早，如法国、英国、美国等，埃尔斯特早在2006年就开始开发塑料表壳。随着全球对环境、能源的不断重视，相信在自来水领域塑料表壳应用越来越能得到更广泛的应用。

三、水表在漏损控制中的应用

随着全球水资源的日益短缺，在节约用水的理念越来越深入人心和水价杠杠的双重作用下，加强水资源漏损控制的社会意义和经济效益都是巨大的。

1949年以前，漏损控制中的听漏以实心铁钎、听漏饼及美国的真空管漏水声音放大器为主；20世纪50～60年代，我国引进苏联的听漏技术，开始使用晶体管听漏仪；20世纪70～80年代，我国听漏以机械听音杆为主，同时开始管道测流测压；90年代，听漏扩展使用电子听音杆、听漏仪、相关仪、地探雷达，使用小型区域计量区，用区域装表法和区域测漏法，通过夜间最低流量发现漏损；2000年以后，听漏扩展使用漏水记录仪，使用小区、门栋、用户三级水平衡计量，对夜间流量异常的门栋进行查漏和分析，并对干管进行测流和测压，绘制压力等压线图，使用增压泵站来平均供水压力减少漏损和爆管；2010年以后，综合性的漏损控制管理，引入DMA分区计量管理、引入国际水协无收益水量管理、中国水协制订统一城市供水管网漏损控制及评定标准，大规模使用区域装表法和区域测漏法。至此，水表特别是智能水表，在综合性漏损控制管理中的重要性得到前所未有的重视。

计量损失作为漏损控制管理中的两大要素之一，通过选用不用类型、不同技术特点的水表来减少计量损失的同时，目前广泛应用的智能水表远传模块，对于水表计量数据的读取主要有感应式传感器（无磁）、脉冲式传感器（有磁）、光电直读式传感器和摄像直读式四种，其中感应式传感器（无磁）相比其他三种传感器类型，具有更高的计量精度（可精确到升）、不受外磁影响、制造工艺简单、非接触分体结构不需拆换基表维修更换简单，广泛适用于各类型水表。

管道漏失作为漏损控制管理中的两大要素之一，DMA分区计量管理通过一二三级四五级水网的智能水表远传数据分析，可快速寻找测定管道漏点，进行快速处置，因此智能水表的大规模普及和区域组网在现代化漏损控制中的基础性作用得到前所未有的重视：不同于传统的人工抄表，早在20世纪90年代初中国第一代远程发讯水表及基于RS485的分线制抄表系统开始应用；1998年，自宁波东海集团有限公司首创中国第一代智能IC卡水表控制管理系统以来，智能IC卡水表在20世纪初得到广泛应用；2008年后，国内陆续推出MBUS总线制直读抄表系统；2016年前，FSK无线智能表（基于私网的无线集中抄表系统）+智慧计量一揽子解决方案开始普及；2016年以后，NB-IoT智能表（基于低功率广域网的无线集中抄表系统）+智慧计量一揽子解决方案，为智能水表的大规模普及、区域组网及综合性的漏损控制管理提供了技术支撑。