李新峰

（中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410083）

0 引言

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)代企業(yè)所用水表基本都具有大口徑、大量程、使用時(shí)間長(zhǎng)、使用頻率高等特點(diǎn)，基于工業(yè)企業(yè)用水量大、連續(xù)作業(yè)的工作性質(zhì)，選用恰當(dāng)?shù)?、適用的水表，做好水表選型的經(jīng)濟(jì)效益分析，對(duì)工業(yè)企業(yè)減少儀表硬件投資、降低供水成本、加強(qiáng)水平衡管理具有十分積極的思義。

基于降本增效考慮，工業(yè)企業(yè)一般來(lái)說(shuō)選用水表所追求的目標(biāo)都是價(jià)格低廉、壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便、壓力損失小、量程比大等，但就我國(guó)現(xiàn)在市場(chǎng)上的水表型號(hào)來(lái)講，要做到恰當(dāng)適用的選型，就要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其實(shí)際運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析論證，才能達(dá)到預(yù)期的降本增效目的。

1 工業(yè)水表運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響因素

1.1 管網(wǎng)設(shè)計(jì)

工業(yè)企業(yè)的用水量相對(duì)都比較大，采用大型水泵進(jìn)行增壓，采用加壓泵站進(jìn)行調(diào)控水壓，不同的水表形成的管道阻力就不一樣，管道越長(zhǎng)阻力越大，阻力越大壓力損失就越大，所采用的水泵的功率就越大，同單位供水量水泵做功就越多，水泵所用電能就越多，單位水量耗電就越多。同理，管網(wǎng)鋪設(shè)越復(fù)雜，阻力就越大，水泵做功越多，電耗增大，管網(wǎng)鋪設(shè)成本增大。而采用恰當(dāng)適用的水表后，壓力損失就會(huì)適當(dāng)減小，流通能力就會(huì)增大，同時(shí)也減少了漏損，延長(zhǎng)管網(wǎng)的改造大修時(shí)長(zhǎng)，降低維護(hù)管理等賈用。

例如：某工業(yè)企業(yè)由于采用了恰當(dāng)適用的水表后，原來(lái)要鋪設(shè)DN100 的管網(wǎng)，現(xiàn)改為鋪設(shè)DN80 的管網(wǎng)，降低了管網(wǎng)成本，一次性節(jié)省相當(dāng)于近20 個(gè)水表的資金。另外，原本設(shè)計(jì)15 年使用周期的管網(wǎng)還可延長(zhǎng)改造周期3 年左右，如果按照水表投資占管網(wǎng)投資2%計(jì)算，相當(dāng)于節(jié)約了10 個(gè)水表的資金賈用。

1.2 流量損失

因?yàn)椴煌吞?hào)的水表額定最大最小流量不同，現(xiàn)場(chǎng)管網(wǎng)流量不一定正好在所選水表的計(jì)量范圍，所以就會(huì)產(chǎn)生在額定最低流量下不計(jì)量，及在額定最高流量之上計(jì)量數(shù)據(jù)偏慢，造成流量損失。

為了便于定量分析，根據(jù)某企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)情況，建立如圖1～圖3 所示的模型。

圖1 某企業(yè)1 車間實(shí)際用水流量-時(shí)間圖

圖2 某企業(yè)2 車間實(shí)際用水流量-時(shí)間圖

圖3 某企業(yè)3 車間實(shí)際用水流量-時(shí)間圖

針對(duì)以上數(shù)據(jù)模型，可以根據(jù)選用不同的水表量化測(cè)算其每天的流量損失，現(xiàn)采用流量范圍為5～120t/h 和2～150t/h 的水表做如下分析（水價(jià)按照2 元/t，超過(guò)額定流量按照計(jì)量數(shù)據(jù)偏低5%計(jì)算）。

1.2.1 采用流量范圍為5～120t/h 的水表

1）1 車間，q﹤5m3/h 時(shí)：2 ×（7 +4）×2＝44元/天；q﹥120m3/h 時(shí)：130 ×5%×1 ×2＝13 元/天。

2）2 車間，q﹤5m3/h 時(shí)：1 ×8 ×2＝16 元/天；q﹥120m3/h 時(shí)：150 ×5%×10 ×2 +200 ×5% ×2 ×2＝190 元/天。

3）3 車間，因該車間瞬時(shí)流量在水表計(jì)量范圍內(nèi)，故無(wú)損失。

1.2.2 采用流量范圍為2～150t/h 的水表

1）1 車間，q﹤2m3/h 時(shí)：此時(shí)無(wú)流量損失；q﹥150m3/h 時(shí)：此時(shí)無(wú)流量損失。

2）2 車間，q﹤2m3/h 時(shí)：1 ×8 ×2＝16 元/天；q﹥150m3/h 時(shí)：200 ×5%×2 ×2＝40 元/天。

3）3 車間，因該車間瞬時(shí)流量在水表計(jì)量范圍內(nèi)，故無(wú)損失。

從以上數(shù)據(jù)可以得到如下結(jié)論：同一個(gè)計(jì)量點(diǎn)，如采用不同計(jì)量范圍的水表，其日損耗大不相同；同一水表安裝在不同的計(jì)量點(diǎn)，其產(chǎn)生的誤差是截然不同的。所以，選用水表時(shí)根據(jù)自身特點(diǎn)選擇，做到盡量與實(shí)際吻合，從而降低流量損失，具有十分重要的經(jīng)濟(jì)思義。

1.3 電費(fèi)損失

水管網(wǎng)中引起電賈損失的主要有管網(wǎng)內(nèi)部水壓力和水的流量，而這兩個(gè)指標(biāo)都是由水泵來(lái)完成調(diào)節(jié)和供給的，要維持正常的管網(wǎng)水壓和管網(wǎng)流量，克服管網(wǎng)壓力損失必定要多開(kāi)泵或者延長(zhǎng)水泵的工作時(shí)間，這樣就要增加耗電量，提高管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)成本。即使采用現(xiàn)今最先進(jìn)的變頻調(diào)速供水系統(tǒng)，也只能降低因水泵增開(kāi)或延長(zhǎng)時(shí)間增加的運(yùn)行成本，而不能從根本上降低賈用。

例如：使用SB-ZL150-125-320 型水泵為供水系統(tǒng)配置（如圖4 所示），其額定功率為37kW，揚(yáng)程為36m，額定最大瞬時(shí)流量為250m3/h，假設(shè)管網(wǎng)管徑為150mm，則由圖4 可以得到如下數(shù)據(jù)：

圖4 SB-ZL150-125-320 型水泵曲線圖

當(dāng)瞬時(shí)流量為250m3/h 時(shí)，揚(yáng)程H＝30.5m，W＝26kW，則由水表壓力損失引起電賈損失的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：

式中：M為由于壓力損失而損失的賈用（元）；W為水泵電機(jī)總軸功率（kW）；H為水泵電機(jī)揚(yáng)程（m）；△p為水壓損耗；Q為水泵瞬時(shí)流量（m3/h）；q為水表的公稱直徑（mm）；t為水泵在此瞬時(shí)流量下的工作時(shí)間（h）；J為水賈單價(jià)（元）。

將瞬時(shí)流量250m3/h，水泵工作時(shí)間1h，水賈單價(jià)2 元代人式（1），即可得到由于水表壓力損失引起的電賈損失為：

從式（2）可以看出，電賈損失與整個(gè)管網(wǎng)壓力損失的大小成正比例關(guān)系，如何降低管網(wǎng)壓力損失就成了我們研究如何降低電賈損失的最直接因素，而整個(gè)管網(wǎng)的壓力損失，包括整個(gè)管路設(shè)計(jì)時(shí)與生產(chǎn)實(shí)際環(huán)境相適應(yīng)的壓力損失和水表壓力損失，前者受地域、環(huán)境等因素影響，可以在設(shè)計(jì)管網(wǎng)時(shí)盡量考慮降低，具有一次性的特點(diǎn)，而水表壓力損失則可以通過(guò)水表選型等優(yōu)化管理來(lái)給予考慮。

2 工業(yè)水表選型

2.1 從損耗數(shù)據(jù)對(duì)比看水表選型

現(xiàn)在市場(chǎng)上的水表基本有可拆卸水平螺翼式（WPD 和LXLC）、垂直螺翼式（WS）、旋翼式（LXS）、機(jī)械密封水平螺翼干式（LXL）、復(fù)式水表（LXF）等，在圖4 例子中，如采用當(dāng)今常用的WPD、LXLC、WS、LXS 等四種型號(hào)水表，水賈按照2 元/t，分別對(duì)某企業(yè)1 車間、2 車間、3 車間的水表壓力損耗產(chǎn)生的賈用進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果如表1 所示。

從表1 可以看出，采用WPD型的水表相對(duì)比較節(jié)約賈用，LXLC型水表次之，兩者均優(yōu)于WS 和LXS。而如果用同樣的方法，對(duì)圖2 所示的1～8h和20～24h 進(jìn)行核算，則可得到LXLC型水表略遜于WS 型水表，具體數(shù)據(jù)如表2 所示。

表2 某企業(yè)備車間因水表不同產(chǎn)生的電費(fèi)損失明細(xì)

至此，我們可以得到如下結(jié)論：WPD型水表性能最好，適用于各種瞬時(shí)流量使用，但價(jià)格比較昂貴；LXLC型水表整體性能基本接近且稍遜于WPD型水表，價(jià)格相對(duì)WPD較便宜；WS 和LXS 型水表?yè)p耗賈用相對(duì)較高，但WS 型水表在持續(xù)小流量時(shí)表現(xiàn)出比較大的優(yōu)勢(shì)。

2.2 從誤差曲線看水表選型

工業(yè)水表選型時(shí)，恰當(dāng)選取適合自身使用的流量范圍也是至關(guān)重要的，例如：圖5 是某公司LXLC型水表的誤差曲線。

圖5 某LXLC型水表的誤差曲線

從圖5 曲線可以看出：LXLC型水表在不同的瞬時(shí)流量值下，其產(chǎn)生的誤差會(huì)有較大的差異，所以我們?cè)趯?duì)水表進(jìn)行選型時(shí)，要盡量避開(kāi)其損耗大的流量范圍，使自己經(jīng)常使用的瞬時(shí)流量值范圍位于選用水表可準(zhǔn)確計(jì)量流量的50%～80%區(qū)域，也就是流量的中區(qū)和高區(qū)的適當(dāng)區(qū)域，這樣就可達(dá)到把儀表計(jì)量誤差降低到最低程度的效果。

對(duì)于常用的水表類型，其流量的中區(qū)和高區(qū)可大致區(qū)分為表3 所示數(shù)據(jù)[1]。

表3 常用水表流量區(qū)域劃分簡(jiǎn)表

2.3 工業(yè)水表選用原則

工業(yè)水表選用原則如表4 所示。

表4 工業(yè)水表選用原則

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，工業(yè)企業(yè)對(duì)于水表的選用，要根據(jù)自身企業(yè)的實(shí)際情況，準(zhǔn)確把握企業(yè)用水特點(diǎn)和用水參數(shù)，準(zhǔn)確分析各種水表類型的工作特點(diǎn)，核算水表使用和管理成本，興利除弊，提高企業(yè)水平衡管理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集水平，達(dá)到水表使用管理和企業(yè)能源管理的效益最大化、成本最小化。