馬 俊

(寧波市計量測試研究院，寧波 315032)

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水表耐久性試驗裝置水質(zhì)過濾系統(tǒng)的設計

馬 俊

(寧波市計量測試研究院，寧波 315032)

水表在進行耐久性試驗時，對水質(zhì)有一定的要求，不允許試驗用水中含有固體、膠體顆粒及鐵銹等影響水表示值誤差結(jié)果的雜物和雜質(zhì)，而目前我單位開展水表耐久性試驗的過程中試驗用水的水質(zhì)存在一定的問題，結(jié)合實驗室的現(xiàn)有條件及實際使用要求，分析比較了多種方案后，設計了一套切實可行的水表耐久性試驗裝置水質(zhì)過濾系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)過濾后，水質(zhì)明顯得到改善，保證了水表耐久性試驗結(jié)果能夠如實反映水表的耐久性性能。

水表；耐久性試驗；水質(zhì)；過濾

0 引言

我單位在進行水表耐久性試驗中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過耐久性試驗后的水表示值誤差較試驗前有明顯變化，并且很多都出現(xiàn)了超差，細看各水表表盤上都有不同程度的銹跡產(chǎn)生，進一步拆開表殼后發(fā)現(xiàn)有的水表濾網(wǎng)罩上還附有一些顆粒狀和網(wǎng)狀類雜物，表殼中的水也存有大量鐵銹，究其原因應該是地下水池中的水質(zhì)較差，含有較多雜質(zhì)，并且水泵及水表產(chǎn)生的鐵銹重復進入水表，這些都嚴重影響了試驗結(jié)果的準確性，進而影響對水表耐久性試驗的結(jié)果判斷。因此必須施加相應的措施，為水表耐久性試驗裝置設計一套水質(zhì)過濾系統(tǒng)，改善試驗用水的水質(zhì)，使水表耐久性試驗結(jié)果能夠如實反映水表經(jīng)過耐久性試驗后的計量性能。

1 方案設計

我單位現(xiàn)有執(zhí)行水表耐久性試驗的共有四臺水表耐久性試驗裝置，每臺裝置各有5條試驗管路，其共用一個面積約為50m2左右，深度為1.5m的地下水池作為水源系統(tǒng)，其形狀基本為一正方形。而兩臺水泵的流量分別為125m3/h和55m3/h，揚程均為30m。因此，兩臺水泵全開，四臺裝置20條管路同時工作的時候，大致需要180m3/h的流量。根據(jù)現(xiàn)實情況及實際需求，經(jīng)過對其他水表檢測實驗室、制造廠家相同試驗設備的調(diào)研，初步設計了三個方案。

方案1：在水表耐久性試驗裝置的每個試驗管路口加裝過濾膜；

方案2：在水泵與水表耐久性試驗裝置之間加裝過濾裝置；

方案3：在地下水池中用過濾材料分隔出一個濾水區(qū)。

分析、比較這三個方案：方案1，在試驗管路口加裝過濾膜，首先它去除不掉水中鐵銹，使銹水成為清潔水；其次由于過濾膜的存在，會產(chǎn)生較大的壓損，使試驗流量不能達到要求；最后，過濾膜擋住的顆粒狀或條帶狀雜物，一方面有可能會堵住過濾膜，如果不及時更換就會產(chǎn)生極大的壓損，甚至會堵住整個管路，另一方面也有可能會沖破過濾網(wǎng)，然后隨帶過濾網(wǎng)的網(wǎng)絲一塊進入水表表體，對水表的葉輪等零部件產(chǎn)生破壞，后果嚴重。方案2，在水泵與水表耐久性試驗裝置之間加裝過濾裝置，通過咨詢過濾器制造廠家，如果以180m3/h作為設計流量，通過一層層的過濾，使其成為純凈水，那么所需配置的過濾裝置將會非常多，占地面積將超過50m2，而且每個過濾裝置含水時候的重量也將會達到5t。因此，此方案的成本會非常高，而且占地面積非常大，對實驗室地面承重也是一大考驗。方案3，在地下水池中用過濾材料分隔出一個濾水區(qū)，在水泵抽水口利用液位產(chǎn)生的壓力使水池中的水通過過濾材料進入濾水區(qū)，首先，此方案需要在水池中施工作業(yè)，要排干水池中的水，因此會影響其他裝置的正常工作；其次，由于要達到清潔水的效果，過濾材料必須選膜數(shù)比較高的過濾網(wǎng)及其他過濾材料等多道過濾，因此流量無法得到保證；最后，水池中過濾材料需要定期清理和更換，工作量較大。

2 方案確定

通過對以上三種方案的分析和比較,可以發(fā)現(xiàn)這三種方案均有不少缺陷，再進一步分析、研究水表耐久性試驗裝置的實際使用情況，雖然整套裝置配備了總流量為180m3/h的兩臺水泵，然而實際使用中基本不會滿負荷使用，最常用的流量范圍為4～50m3/h，因此，以50m3/h為設計流量，那么第二種方案的過濾裝置的體積和重量將大大減小。另一方面，由于水表耐久性試驗裝置水質(zhì)處理的關(guān)鍵是濾去大顆粒雜物及鐵銹，因此僅需兩種過濾裝置，第一種為粗過濾裝置——多介質(zhì)過濾器，濾去大顆粒雜物及膠體微粒，罐體直徑達1.8m，高度達3.4m，重量約8t；第二種為精密過濾裝置——精密過濾器，內(nèi)裝20寸5μmPP棉濾芯。主要截留出水中大于5μm的顆粒和膠體有機物，罐體直徑約為0.5m，高度為1.5m，重量約1t。由于粗過濾裝置體積過于龐大，重量也十分可觀，無論是占地面積和承重，根據(jù)實驗室現(xiàn)有布局和承重狀況都無法滿足。因此考慮其它粗過濾替代方案，在兩臺水泵的抽水口加裝過濾網(wǎng)罩，起到過濾石子、繩條、泥沙等大顆粒雜物的作用，為后續(xù)的精密過濾器減少負擔。整個水質(zhì)處理系統(tǒng)方案設計為由兩臺水泵抽水口的過濾網(wǎng)罩作為第一道過濾，濾去大顆粒雜物，經(jīng)過水泵進入精密過濾器進行再過濾，濾去鐵銹等雜質(zhì)，經(jīng)過過濾的水作為試驗用水進入水表耐久性試驗臺，最后回到地下水池循環(huán)使用。整個水質(zhì)處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 水表耐久性試驗裝置水質(zhì)系統(tǒng)處理結(jié)構(gòu)圖

3 效果驗證

水表耐久性試驗裝置的水質(zhì)過濾系統(tǒng)經(jīng)設計安裝后，打開6條管線，每條管線包含3臺水表，總流量設定為50m3/h，水泵出口壓力為0.3MPa，進行連續(xù)磨損試驗，在試驗過程中和試驗后進行觀察和測試，對其過濾效果進行驗證。

1)在試驗過程中，水池中的水經(jīng)水泵送入過濾器，過濾器出口壓力基本能夠穩(wěn)定在0.3MPa，壓力損失低于5%。流量也能夠始終穩(wěn)定在50m3/h左右，滿足最大設計流量。

2)試驗后，拆開一塊水表，觀察其表腔內(nèi)的水質(zhì)清澈透明，肉眼基本看不到雜質(zhì)。而未經(jīng)過水質(zhì)過濾系統(tǒng)過濾的相同型號的一塊水表，拆開后不僅表腔內(nèi)的水質(zhì)混濁，含有大量鐵銹，而且在塑料濾網(wǎng)上還帶有網(wǎng)帶狀雜物，說明水質(zhì)過濾系統(tǒng)濾水效果明顯。

3)分別取地下水池的水(樣本1)與經(jīng)過水質(zhì)處理系統(tǒng)過濾后的水(樣本2)用濁度儀等設備進行水質(zhì)檢測，其結(jié)果如表1所示。

表1 水樣試驗結(jié)果

由表1數(shù)據(jù)可見，經(jīng)水質(zhì)過濾系統(tǒng)處理后的水質(zhì)有了明顯改善，色度、濁度明顯提高，完全符合水表耐久性試驗的要求。

4 實驗驗證

設計實驗來驗證本水質(zhì)過濾系統(tǒng)的實際效果。由于水表在經(jīng)過耐久性試驗后，其計量性能會發(fā)生改變，因此，采用同廠家制造的同一型號、同一批次、性能相似的兩批水表(各三臺)作為樣品，分別進行耐久性試驗，測試其試驗前后Q1、Q2、Q3、Q4四點的示值誤差數(shù)據(jù)和偏移量。其中，第一批(編號定為A-1、A-2、A-3)使用未經(jīng)過水質(zhì)處理的裝置進行試驗，第二批(編號定為B-1、B-2、B-3)使用經(jīng)過水質(zhì)處理的裝置進行試驗，再在同一臺水表檢定裝置上測試示值誤差。A組、B組的試驗數(shù)據(jù)分別如表2、表3所示。

表2 未經(jīng)過濾的試驗數(shù)據(jù)(A組)

表3 經(jīng)過濾后的試驗數(shù)據(jù)(B組)

由表2、表3可以看出，A組、B組在耐久性試驗前示值誤差數(shù)據(jù)均在最大允許誤差限內(nèi)，并且流量曲線較一致。而經(jīng)過耐久性試驗后，A組的三臺水表示值誤差較之前變化較大，明顯偏負，尤其是分界流量和小流量，示值誤差結(jié)果和偏移量均超過了標準允許范圍，產(chǎn)生了不合格現(xiàn)象，判定結(jié)果為不合格。而第二批的三臺水表經(jīng)過耐久性試驗后，示值誤差結(jié)果較之前略有變化，但無明顯變化規(guī)律，并且示值誤差結(jié)果和偏移量結(jié)果都在合格范圍內(nèi)，因此結(jié)論是合格。以上實驗說明了試驗水質(zhì)的優(yōu)劣對水表耐久性試驗結(jié)果的判定有重要影響，另一方面也說明本文所設計、加裝的水質(zhì)過濾系統(tǒng)能夠濾去水中雜物和雜質(zhì)，使之成為清潔水，過濾效果明顯，能夠確保水表耐久性試驗結(jié)果如實反映水表經(jīng)過耐久性試驗后的計量性能。

5 結(jié)論

針對水表耐久性試驗裝置實際使用中發(fā)現(xiàn)的水質(zhì)影響檢測準確度的問題，提出了多種解決方案，根據(jù)實驗室布局、承重等現(xiàn)實狀況，結(jié)合水表耐久性試驗裝置實際工作特點，選擇了水泵過濾網(wǎng)罩與精密過濾器結(jié)合使用的水質(zhì)處理方案。經(jīng)驗證，該方案確實能夠濾去水中大顆粒雜物及鐵銹等雜質(zhì)，明顯改善水質(zhì)，符合預期設計目標。

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10.3969/j.issn.1000-0771.2015.3.11