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户用水表的技术选择趋势

小口径水表在水表生产总量中占有绝对多数,每年有近5000~6000万台小口径水表生产投放市场,为用水计量和节约用水管理提供有效测量工具,其在水计量领域的重要价值地位是不言而喻的。

目前国内外小口径水表绝大多数使用的是速度式或容积式机械水表,如:旋翼式多流、单流水表,活塞式水表等等。既使是预付费卡式水表和电子远传水表等所谓的“智能水表”,其基表仍然全是机械式水表。由于机械水表传感元件及计量机构采用的是纯机械结构,因此其测量准确度、测量可靠性以及使用寿命等,无不与其生产过程中的加工、装配精度密切相关,而且其某个生产批次的质量都无法有效控制,整体性能还受管道水质影响。机械水表的流量测量特性通常很难用简单方法加以调整和修正,想要保持其测量特性长期不变几乎是不可能完成的事,因此机械水表的测量准确度目前只能维持在B级的水平。

随着流体测量传感技术的不断创新与进步,原来用于工业过程测量与控制的大口径流量计的流量传感技术正在逐步小型化和微型化,传感器的小流量测量特性和始动流量指标和过去相比有了质的提高;与此同时,新型电子器件、嵌入式软硬件系统、信号处理技术、通信技术、以及微功耗和高能量电源技术发展的突飞猛进,为小口径电子水表的诞生奠定了坚实的技术条件与物质基础。小口径水表追求的始动流量低、流速测量范围宽、计量精度高、使用寿命长、以及具有智能化的通信管理功能等目标。电子水表的长寿命、宽范围、高精度、信号易处理、特性易修正、功能易拓展、制造成本低等特点则是机械水表所无法比肩的。

目前,小口径电子水表在国外已经有多种技术规格产品已设计定型并投放于市场,国内也有部分水表骨干企业正在研制该类产品,还有的已批量出口国外多年。电子水表中有代表性的产品主要有:电磁水表、超声波水表、射流水表等几种。这些电子水表的主要技术指标均能符合新的水表国家标准GB/T 778.1~3-2007(等于ISO 4060:2005),某些指标与机械水表相比更占有全面的优势,特别是流量测量范围和最大允许误差指标更为突出。大部分电子水表的测量准确度都能达到或接近D级水平,流量测量范围(Q3/Q1)更是达到了200倍以上。

叶轮式水表根据流体流经叶轮带动其旋转,对流量信号进行计数,这种水表虽然成本比较低,但容易产生堵塞使流量计瘫痪。电磁式水表内部虽然没有任何活动部件,但对流体的物理特性(电导率)有一定的要求,当流体中有金属类物质时就会吸附在磁头上,导致采集的流量信号不准确;同时由于电磁式水表结构比较复杂,且造价较高,较少用于家庭计量户表。然而利用超声波技术实现流量精准计量,成为多数研发人员的首选。超声波测量技术,几乎不受流体的粘度和密度等因素的影响,且又具有灵敏度髙,输出特性线性范围宽,通用性好,仪表造价低,使用寿命长特点。相比于叶轮式和电磁式水表具有较多的优越性,因此得到了大量的研究和应用。

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