栏目导语
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来源：
第67期《流量中国》
作者：
许明1、崔红军2、何冰2
1、天津市自来水集团有限公司
2、上海肯特仪表股份有限公司
《流量中国》：创刊于2004年，上海肯特企业内刊，致力于为用户提供更多行业信息、技术交流、应用心得，创建一个学习、交流和分享的平台，助力水务行业发展。
摘要：水表是用水单位及个人与供水企业之间贸易结算的计量器具，水表计量精度直接影响着供水企业经济效益和服务质量。影响水表测量精度的探究多针对传统的机械原理水表，随着计量数字化进程的推进，电磁式水表在供水企业的水量计量中逐渐发挥重要的作用。在直管段不足、零直管安装的工况条件下，电磁水表是否依然能保证其测量的稳定性、准确性？本文通过实验模拟弯管安装的现场工况，发现电磁水表在此安装环境下依然可以保持计量精度，在不同流量点其计量误差存在差异，流速越高，计量误差越小。
关键词：电磁水表；弯管；计量精度；零直管
引言
水表计量性能直接影响供水企业的营业收入，越来越多的供水企业开始关注DN40以上口径水表的计量稳定性和准确性，尤其在实际安装过程中所面临的直管段不足的问题，本实验旨在探究电磁式水表在弯管后零直管段安装条件下的计量稳定性和准确性。
许多类型的水表主要对上游流动扰动较为敏感，流动会受到两种类型的扰动即速度剖面畸变和漩涡，二者都会影响水表的精确度。在安装时为了能消除水力扰动，依据国家计量检定规程(JJG162-2019)，为保证水表计量准确，要求水表的上游直管段长度不少于10DN(DN为水表的标称口径)，下游直管段长度不少于5DN，电磁式水表一般要求上游直管段长度不少于5DN，下游直管段长度不少于3DN。弯头、Ｔ型、接头、阀或泵等管件及其所处的位置会引起上、下游扰动影响非容积式水表的精确度。在实际水表安装过程中由于受空间的制约(如水表井太小、地方狭窄、分表较多等)达不到标准安装要求的情况普遍存在于诸多城市的供水企业，探究非标准安装环境如何影响水量的计量对于供水单位或用水户都具有现实意义。
实验目的及方法
利用实验装置模拟以下两种常见达不到标准安装的工况，测试电磁水表计量误差的大小和趋势。实验涉及达不到直管段要求的工况为两种：①弯头后水平零直管段安装；②弯头后垂直零直管段安装。检测流量点为最小流量Q1、分界流量Q2、常用流量Q3三个流量点，选取一台标准安装的水表计量实际水量。
实验装置及参数
实验中所用水表技术参数如表1所示。
表1 实验水表技术参数
实验装置采用串联比对的方式，标准表与两台实验表在同一管道串联，水表安装情况如图1、图2、图3所示。
图1 标准安装水表
图2 弯头后水平零直管安装水表
图3 弯头垂直零直管安装水表
实验工作条件：试验流量范围Ｑ1～Ｑ3，环境温度25℃，水温18℃，环境湿度 80％RH，水压0.3~0.4(MPa)，符合《JJG 162-2019冷水水表检定规程》要求的额定工作条件。
实验步骤及内容
实验步骤：
(1)将水表安装在实验台，采用485数据输出方式，连接数据传输线；
(2)将所有阀门处于关闭状态，打开进水口进水开关，再缓慢打开进水端球阀，同时打开出水端闸阀，使水进入实验管道，检查管网连接是否紧密有无漏水，一切正常后排空管网内空气；
(3)调整流速分别记录Q1、Q2、Q3三个流量点连续500个瞬时流量数据，分析各流量点的水量数据，计算实验工况条件下电磁水表的计量误差；
(4)实验完毕，排尽管道内余压，将水表卸下。
数据结果与分析
分析Q1、Q2、Q3三个流量点的流量及误差曲线(如图4-图11所示)，电磁水表计量性能在各流量点表现存在差异，但整体计量性能表现良好。
Q1流量点数据分析
(1)Q1流量点弯头后水平零直管安装与弯头后垂直零直管安装两台电磁水表在各流速点计量的水量大多数小于标准安装水表所计量水量，数据点负偏差占比较高，其中弯头后水平零直管安装电磁水表水量误差波动较小(图4)；
(2)Q1流量点弯头后水平零直管安装电磁水表误差波动范围在-6%-6%之间，总体正负比例相对均匀，平均误差-0.01%(图5)；
(3)Q1流量点弯头后垂直零直管安装电磁水表误差波动范围在-9%-7%之间，总体负偏差占比相对较高，平均误差-1.15%(图5)；
(4)Q1流量点弯头后水平零直管安装电磁水表计量性能基本不受影响，弯头后垂直零直管安装电磁水表呈现负偏差，但误差在检定规程允许范围之内。
图4 Q1流量点瞬时流量曲线
图5 Q1流量点误差曲线
Q2流量点数据分析
(1)Q2流量点弯头后水平零直管安装与弯头后垂直零直管安装电磁水表在各流速点计量的水量大多数高于标准安装电磁水表计量水量(图6)，其中弯头后水平零直管安装电磁水表水量误差波动较小，更为稳定(图7)；
(2)Q2流量点弯头后水平零直管安装电磁水表误差波动范围在-2%-4%之间，相较于Q1流量点，误差整体波动幅度变小，总体平均误差0.50%(图7)；
(3)Q2流量点弯头后垂直零直管安装电磁水表误差波动范围在-3%-4%之间，相较于Q1流量点，误差整体波动幅度变小但波动幅度大于弯头后水平零直管安装电磁水表，总体平均误差0.35%(图7)；
(4)Q2流量点弯头后水平零直管安装与弯头后垂直零直管安装电磁水表的计量稳定性相差不大，水量计量均呈现正偏差，且在检定规程允许误差范围之内。
图6 Q2流量点瞬时流量曲线
图7 Q2流量点误差曲线
Q3流量点数据分析
(1)Q3流量点弯头后水平零直管安装与弯头后垂直零直管安装电磁水表计量的水量明显高于标准安装电磁水表计量水量，且水量数据相对稳定，数据一致性较高(图8)；
(2)Q3流量点弯头后水平零直管安装电磁水表误差波动范围在0%-1.2%之间，流速升高后，误差整体波动幅度变小，总体平均误差0.62%(图9)；
(3)Q3流量点弯头后垂直零直管安装电磁水表误差波动范围在0%-0.9%之间，误差整体波动幅度变小且小于弯头后水平零直管安装电磁水表，总体平均误差0.50%(图9)；
(4)Q3流量点弯头后水平零直管安装与弯头后垂直零直管安装的计量稳定性相差不大，水量计量均呈现正偏差略高于Q2流量点，在检定规程允许误差范围之内。
图8 Q3流量点瞬时流量曲线
图9 Q3流量点误差曲线
流量误差曲线分析
分析实验中两种安装条件下瞬时流量测量误差与流速关系：
(1)弯头后水平零直管安装与弯头后垂直零直管安装的误差变化趋势基本一致；
(2)弯头后水平零直管与弯头后垂直零直管安装条件下计量误差均随着流速的增加而逐渐变小；
(3)Q3流量点，弯头后垂直零直管的安装条件下计量误差更稳定，误差值更小。
图10 弯头后水平零直管流量误差变化曲线
图 11 弯头后垂直零直管流量误差变化曲线
结论
(1)随着瞬时流量的增加，弯头后水平零直管安装与弯头后垂直零直管安装水表的计量稳定性逐步变好，符合电磁式水表的计量原理；
(2)Q1流量点的小流量性能测试中，弯头后水平零直管安装与弯头后垂直零直管安装水表流量数据计量的负偏差占比相对较高，单个流速点的误差波动较大，其中弯头后垂直零直管安装更为明显，整体平均误差均在检定规程允许的误差范围之内，弯头后水平零直管安装的平均误差仅为-0.01%；
(3)随着瞬时流速的增加，弯头后水平零直管安装与弯头后垂直零直管安装电磁水表在单个流速点的计量误差波动幅度变缓，总体平均误差逐步呈现正偏差，但误差均在检定规程允许范围之内；
(4)Q1流量点，弯头后水平零直管安装的工况条件下电磁水表的计量误差较小；Q2流量点和Q3流量点，弯头后垂直零直管安装的工况条件下电磁水表的计量误差较小。
(5)本次实验中，弯头后水平零直管安装与弯头后垂直零直管安装两种非标准安装环境对电磁水表的计量稳定性和准确性的影响相对较小，就各流量点的平均误差而言，可基本判定电磁水表的计量稳定与准确性不受此类安装环境的影响。
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排版：《净水技术》编辑 李滨妤