二、國內漏損控制概況
由于我國多數城市供水設施陳舊、管道埋設年久、技術水平提高緩慢及管理體制還存在較多問題等原因,使我國城市供水管網漏損率普遍較高,距《標準》規定的12%目標還有不少差距。據建設部2004年提供的資料表明,通過對408個城市的統計,我國城市公共供水系統的管網漏損率平均達21.5%,年漏損量近100億立方米。
近幾年來,我國對城鎮供水管道的漏損已普遍較為重視。不少城鎮供水企業成立了專業的漏水控制部門或公司,配備了相關的檢漏設備,建立了地下管線管理(GIS)系統,實現了動態管理;有的還在管線上安裝了連續檢測的區域漏水監測儀,建立了漏損控制的長效管理機制,漏損控制工作越來越規范,越來越有效。如武漢、深圳、大連、成都、南昌等水司都建立了漏水檢測公司,開展長期的漏損檢測工作;上海市北水司、合肥水司在管網上安裝了常置漏水監測系統,提高了漏水檢測的有效性。
三、浙江省漏損現狀
近年來,浙江省大多縣級以上供水企業對供水漏損都給予了極大的重視,與全國多數供水企業一樣,建立漏水普查隊伍,配備相關的檢漏儀器,加強管網的漏損檢測工作,但漏損控制是一系統工程,是一項長期的工作。根據有關資料,從表1—6可見,浙江省城市供水漏損率或單位管長漏水量與《標準》要求的還有較大的差距。如前述,浙江省是我國水資源緊缺的省之一,漏損不但造成巨大的經濟損失,還造成大量的水資源浪費。
浙江省供水漏損率統計表
表1—6
名 稱 |
1995年 |
2000年 |
2001年 |
供水量(萬m3 ) |
137466.1 |
165503.12 |
175104.59 |
售水量(萬m3 ) |
116953.69 |
133081.35 |
142124.02 |
未計水量(萬m3 ) |
20512.41 |
32421.77 |
32980.57 |
漏損率(%) |
14.92 |
19.59 |
18.84 |
單位管長漏水量(m3 /km·h) |
3.68 |
3.81 |
2.90 |
第二章
寧波城市漏損現狀
第一節
寧波城市供水管網概況
一、供水管網現狀及發展方向
寧波城市供水管網為多水源環狀管網系統,局部地段為樹狀與網狀相結合。據2004年有關資料統計,現有DN100mm以下給水管道800.408km,DN100mm以上給水管道1796.255km,年供水總量27692.3萬方,單位供水能力的管道長度為34.2km/104m3/d。目前正在施工的以姚江水系為水源,主要向鎮海、北侖等區域的大型工企業提供用水的大工業供水管道,全長約75km。全市供水面積600平方公里,包括海曙區、江東區、江北區、鎮海城區、北侖城區及鄞州區部分區域,市區供水普及率達100%。供水人口約120萬,在裝計量總水表417192只(截至05年8月低)。根據寧波城市供水近期規劃,2010年前將完成以東線沿世紀大道,南線沿鄞州大道,西線沿機場路,北線沿北外環路的DN2000mm環狀供水高速公路,全長約40km,將進一步提高城市供水的安全可靠性。
二、現有輸配水管管材及管件
寧波城市現役輸配水管道材質種類繁多,主要有普通鋼管、球墨鑄鐵管、灰口鑄鐵管、水泥管、復合塑料管、鍍鋅鋼管以及一些其他的非金屬管。
根據GIS統計數據,截止2004年底,鋼管江北區最多大約200多公里,其他幾個區都在100km左右,口徑在25mm到1600mm不等;球墨鑄鐵管鎮海區最少只有60km左右,其他幾個區在140km到200km之間,口徑在100mm到1200mm不等;灰口鑄鐵管主要分布在海曙和北侖區,都在200km以上,江東和江北區約100km,鎮海約60km,口徑在100mm到1200mm;水泥管基本上每個區都有35km左右,口徑100mm到1600mm不等。
主干管多數為鋼管、球墨鑄鐵管、灰口鑄鐵管、水泥管和少量的其他非金屬管。配水管道情況比較復雜,包括了灰口鑄鐵管、球墨鑄鐵管、鋼管等金屬管和UPVC管、水泥管等一些非金屬管道,口徑相對較小。其中UPVC管主要應用在江北區和北侖區,約有340
km。小區進戶管多以鍍鋅管為主,一些老的小區的輸水管還在使用灰口鑄鐵管、水泥管。截至2004年底寧波城市供水管網現役管材的長度分布情況見表2-1.
寧波城市供水管網現役管材的長度分布表(DN≥25mm)表2-1
材質 |
鋼管 |
球墨管 |
鑄鐵管 |
水泥管 |
塑料管 |
合計 |
長度(km) |
689.871 |
592.931 |
681.211 |
177.049 |
455.601 |
2596.663 |
從上表可以看出寧波城市供水管道材質以金屬和復合塑料為主,水泥管道已經開始逐漸退役。管件是管道附件和管道配件的總稱,附件包括閥門、消防栓、通氣閥、放空閥、沖洗排水閥、減壓閥、調流閥、水錘消除器、檢修入孔、伸縮器、存渣斗、測流測壓孔等。截至2004年底,三江片及鎮海北侖區共有閥門49277個,消防栓6309個。配件包括連接部位的三通、四通、彎頭、馬鞍、異徑管、法蘭、盤承等。
三、多水源單(多)邊供水
寧波城市供水經過不斷的發展,現已形成了多水源單多邊相結合的供水模式?偣粳F有江東、南郊、梅林、慈城和北侖五個水廠。具體的設計供水能力和供水范圍詳見表2-2
水廠設計供水能力和供水范圍表
表2-2
廠 名 |
設計供水能力(m3/d) |
供水范圍 |
江東水廠 |
35 |
江東、海曙、鎮海、鄞州區部分 |
南郊水廠 |
20 |
海曙、江北、鄞州區部分 |
梅林水廠 |
10 |
江北、鎮海區部分 |
慈城水廠 |
2 |
江北區 |
北侖水廠 |
30 |
北侖區、鎮海區部分 |
合 計 |
97 |
|
從表2-2可以看出除了北侖區只有北侖水廠單水源單邊供水外。無論是現在還是今后,水廠主要分布在市區東南面,如建設中的東錢湖水廠和毛家坪水廠,都是向西及北供水,所以其他幾個區的供水方式基本上類似,都屬于多水源單邊供水模式。單邊供水會出現管網末梢供水壓力不足,近水廠管道壓力過高,容易產生爆管;多邊供水模式可以緩解管網供水壓力的驟變,提高供水安全,降低爆管。為了改變目前的這種供水形式,使得管網供水壓力差減小,水量充足,即將建設的供水環網在一定程度上解決這個問題。
第二節
管網爆漏現狀
一、近幾年的總爆漏次數及漏損率
供水管道爆漏包括了漏水普查和巡線中查明的暗漏、明漏、爆管和一些市民通過熱線上報的漏水情況。這些已經被發現的漏水點情況,是漏水現狀的一種體現,一定程度上反應了整個供水管網的爆漏現狀。通過對寧波市2002年7月—2005年7月的爆漏記錄資料的收集和整理(資料來源:各分公司自查記錄資料,金迪公司普查資料,原水技術中心普查資料),在這幾年內共查明1780個漏點(不包括閥門漏水)。漏損率在這幾年內變化不大,基本都在17%上下浮動。單位管長漏水量在3.4m3/h/km左右,具體詳見表2-3
2000年—2004寧波城市供水管網年漏損率及單位管長漏水量 表2-3
年 份 |
2000 |
2001 |
2002 |
2003 |
2004 |
平均 |
年漏損率(%) |
17.5 |
14.89 |
18.8 |
15.56 |
19.43 |
17.24 |
管長比漏水量(m3/h/km) |
3.94 |
3.27 |
3.74 |
3.01 |
3.42 |
3.48 |
二、不同管道的爆漏概況
管道爆漏現象幾乎存在于整個供水管網的各個環節,不同口徑和不同材質的管道發生爆漏的具體情況和頻率有所不同。對寧波市2002年7月—2005年7月的爆漏點記錄資料進行了管徑和材質的分類統計,見表2-4和表2-5。
管徑漏點統計表
表2-4
管 徑 |
<100 |
100 |
150 |
200 |
300 |
500 |
>600 |
合計 |
漏點數(個) |
496 |
289 |
260 |
177 |
281 |
62 |
215 |
1780 |
百分率(%) |
27.9 |
16.2 |
14.6 |
9.9 |
15.8 |
3.5 |
12.1 |
100 |
材質漏點統計表
表2-5
材 質 |
鑄鐵管 |
鋼 管 |
鍍鋅管 |
球墨管 |
水泥 |
U-PVC |
其他 |
合計 |
漏點數(個) |
928 |
118 |
499 |
91 |
61 |
53 |
30 |
1780 |
百分率(%) |
52.1 |
6.6 |
28.0 |
5.1 |
3.4 |
3.0 |
1.8 |
100 |
從上述統計表可以看出,小口徑管道爆漏發生頻率要高于大口徑管道,特別是DN100mm以下管道,占漏點總數的27.9%;鍍鋅管、鑄鐵管等材質差的管道,漏水發生的頻率遠高于其他材質的管道,占漏點總數80.1%。
第三節
漏損的種類與形式
一、管道系統漏水
供水管網覆蓋整個城市大街小巷,管道總長度接近3千公里,它經歷了數十年管道增、改變遷,管網的漏水是客觀存在的事實。根據漏水發生的部位、漏水起因、漏水程度和漏水顯隱的不同,可以把所有情況下的漏水概括為以下幾種形式:
1、根據漏水發生的部位不同可以分為:
(1)管體漏水:管體老化銹蝕穿孔、管體爆破等。
。2)配件漏水:管道配件腐蝕破裂、配件爆破等。
。3)接頭漏水:剛性接口滲漏、柔性接口膠圈的密封作用損壞、承插式接口脫落、接頭破裂等。
2、根據漏水起因的不同可以分為:老化腐蝕漏水、地基沉降漏水、施工破壞漏水和其他外力砸壓漏水。
3、根據漏水程度的不同可以分為:爆管漏水、一般漏水和浸滲漏水。
4、根據漏水顯隱的不同可以分為:明漏和暗漏。二、調節構筑物漏水
調節構筑物是為了滿足用戶供水需要而專門設置的供水設施,漏水情況相對簡單,漏水形式只根據不同的構筑物進行分類:
1、水池漏水,水池進出口管道及配件漏水;水池本身漏水。
2、水塔漏水,水塔上下水管道及配件漏水;水塔蓄水箱漏水。
3、水箱漏水,水箱進出口管道及配件漏水;水箱本身漏水。
4、泵站漏水,泵站進出口管道及配件漏水。
三、管道附件漏水管道附件在整個管網系統中數量非常龐大,且漏水發生頻率相對較高,千萬不可忽視。
1、閥門漏水閥門軸桿密封填料處漏水、沖洗排水閥關閉不嚴、通氣閥失靈串水、預留閥門關閉不嚴。各種閥門漏水多體現為明漏、滲漏,有少量爆漏和一般漏水。通過05年11月對江東區世紀大道、寧穿路,江北區大慶南路、大馬路沿線閥門進行了抽樣調查,發現目前閥門漏水情況較少,總共有一個閥門漏水。
2、消防栓漏水消火栓關閉不嚴,消防栓漏水多體現為管體漏水,有少量的明漏、滲漏。
3、水表及配件漏水過濾網銹蝕、破裂漏水、法蘭接口處漏水、水表漏水。
四、未計費耗水未計費用水包括了授權和未授權用水,未計費用水一般包括以下幾個方面:
1、消防耗水一旦發生火災時,相近消火栓敞開供水,這包括撲火用水及現場流失的水,耗水量是巨大的,無法記載它的耗水數量。此外,消防栓在平時亦是綠化用水、建筑工地以及“洗車游擊隊”的取水水源。
2、增、改管道用水供水管網逐年要敷設新管道、改造舊管道,發展新用水戶,這些均要耗用大量的水。歸納起來包括以下幾個方面:管道灌水試壓、管道并網時,原管道停水放空的耗水;管道沖洗用水。
3、管網維護維修耗水管網運行過程中,應定期進行以下方面的排水:管網中較長樹枝管末端的排水;管網中沖洗排水閥定期向河床排污放水;管網中消火栓定時排污放水;管網中通氣閥維護時的排水;管網中老用戶銷戶拆管、舊管拆除時的放空排水。
4、管道搶修耗水管道搶修前放空排水;當有些閥門關閉不嚴時,隨著維修一直外漏的水;搶修后管道灌水、沖排耗水。
5、計量誤差計量誤差包括了大表用水過少和精度不夠引起的小流量誤差、對表的周檢不及時造成的水表本身計量誤差增大以及壞表、呆表等引起的不計量或少計量。
6、非法用水非法用水包括各種形式的偷盜水,如私接水表、擅自開啟消防栓取水等。
7、其它耗水公共飲水;因突發事件引起的向用戶的免費供水;一些其他原因造成的減免用水。
綜上所述,漏水種類繁多,形式各異,但從漏水發生的范圍來看,管道系統漏損和水表計量誤差具有一定的普遍性和隱蔽性。據國內外有關資料統計,這兩方面引起的漏損占總漏損量的70%以上。所以要控制漏損,就要最大限度的控制好這兩個方面引起的漏損,但其他因素也不可忽視。本課題著重對這兩個方面的漏損原因進行詳細的探討。
第三章
管網漏損原因及分析
供水管網是整個供水系統的主要組成部分,管道、管件及其一些附屬設施都有發生漏水的可能,就是說存在于整個管網系統的各個環節和部位,所以引起管網漏損的原因體現了多而雜的特點,在過去相當一段時期里覺得束手無策。通過對寧波市近年來的漏損統計資料分析來看,管網漏損的主要原因還是有章可循的。主要體現在管材及配件質量;管道施工安裝質量;管道老化腐蝕;外力破壞;季節和不同時段的影響幾個方面。
第一節
管材及其配件原因
一、易爆破漏損的管材
管道爆漏現象單從材質來說,不同材質的管道因使用的材料和內部結構不同,決定了管道的性能和質量,往往性能和質量好的管道發生漏損的幾率要小,反之要大。因為各種材質的管道使用長度相差較大,單從表2—5所顯示的不同材質管道的漏點數,只能說明漏水點對材質的分布情況,但無法判斷哪種材質的管道更易發生漏水。所以有必要引入漏水發生率(漏點個數/10km),即不同材質管道的單位長漏點數。通過對2002年7月—2005年7月不同材質管道的年單位長漏點數統計,得到表3—1的情況:
不同材質管道的漏水發生率統計表
表3—1
材 質 |
水泥管 |
鋼管 |
鑄鐵管 |
球墨鑄鐵 |
塑料管 |
漏水發生率(個/10km) |
1.15 |
2.98 |
4.54 |
0.5 |
0.4 |
從表3—1可以看出,水泥管、鑄鐵管和鋼管(主要是鍍鋅鋼管)發生漏水的頻率都相當高,也反應了漏水與材質的關系,下面就寧波市現有輸配水管道根據管材的不同做具體分析。
1、水泥管
水泥管因原料可就地取材,價格便宜,曾一度大量使用。目前寧波市區還有大約170多公里水泥管仍然在用,口徑從100mm到1600mm不等,基本上都是95年以前鋪設的,也就是說使用都在10年以上。水泥管承壓能力低;脆性大;抗沖擊能力差;使用壽命短,一般都在20年以下;在負壓狀態下易于老化;管道連接采用剛性接口。從漏水記錄資料中可以看到水泥管漏水占相當數量,主要體現在管體破裂;接頭脫落或爆裂。如圖3—1。
2、鍍鋅鋼管
大多數進戶管道都是2000年以前鋪設的鍍鋅鋼管大約有上百公里。鍍鋅鋼管口徑小、管壁薄,只有管外鍍了不到一毫米的防腐鋅,管內壁更差,甚至沒有做任何防腐處理,在運輸、安裝等過程中,很容易造成外部鍍鋅層脫落;埋設在地下或暴露在空氣中,有的甚至長時間浸泡在酸性或堿性污水里;同時自來水含有少量余氯,呈弱酸性。在這種情況下,管道內外極易受到腐蝕,使用3-5年管體就腐蝕穿孔;絲口腐爛斷裂。從近年來的漏損資料來看,鍍鋅管漏水點數占所有漏點數的25%左右,這一數據也證明了鍍鋅管是一種極易爆漏的管材。
3、灰口鑄鐵管
灰口鑄鐵管的構造是碳在鐵中成片狀存在,削弱了它的強度,造成應力集中,另外鑄鐵含P、S較高,易產生熱脆性。因而在使用過程中出現開裂現象,微細裂縫逐步擴張因而產生漏水。另外傳統的灰口鑄鐵管的接口是剛性接口,用麻筋石棉水泥打口,也有用膨脹水泥封口的。這些接口由于是剛性接口,一旦管道基礎出現輕微下沉,封口馬上就會出現漏水。從管網維修統計數據看,大部分的鑄鐵管漏水是接口處承接頭脫落或爆裂造成的。如圖3—2。
|
4、鋼管鋼管有無縫鋼管和焊接鋼管,在寧波市大多數為焊接鋼管,有普通焊接和鋼板卷焊兩種。
鋼管耐壓性好、強度大、韌性強,但易腐蝕,常在高壓長距離輸水,特殊環境下使用,比如橋管,過河管等,接頭多采用直接焊接方式連接。從漏損統計資料來看,鋼管漏水發生情況比較多,主要表現為焊接口銹蝕脫落或破裂和管體腐蝕穿孔。如圖3—3。
二、易損壞脫節漏水的管道附、配件
管件漏水除了跟管道相似的情況以外,主要是因為管件自身的質量原因造成的,近年來漏損資料顯示,有三種管道附、配件發生漏水的頻率最高,閥門、馬鞍和消防栓。
1、閥門閥門漏水是最普遍的,閥桿周圍密封不嚴;底座內部凹槽堆積物腐蝕;法蘭連接處密封件脫落等,都引起不同程度的漏水。一些排氣、排污閥關閉不嚴,經常發生跑冒現象。經過今年公司對閥門的整治后,目前漏水現象明顯減少。
2、馬鞍馬鞍數量雖然不多,但漏水現象比較普遍。固定螺絲松動或脫落;密封墊年久老化;腐蝕破裂等都是馬鞍漏水的主要原因。
3、消防栓管道附件中漏水最多的就屬消防栓了。因銹蝕關閉不嚴引起的滴漏;外界施工破壞和車輛撞擊造成的斷裂漏水等。
第二節
施工安裝原因
管道的施工與安裝質量直接關系到管道的漏損,外界施工對管道的破壞也是不忍忽視的一個重要因素。根據管道漏損資料和管道安裝現場記錄資料統計,主要表現在以下幾個方面。
一、管道基礎
寧波地區地基屬于軟土結構,天然含水量大、可壓縮性高、承載能力低(4~6T/m2),當軟地基壓縮沉降、或管體上部受覆土、車輛荷載及土體側向位移時,產生縱向彎曲,導致管道失穩,在接口、腐蝕點等最薄弱處產生破裂而漏水。特別是在過河橋管的橋路連接處,因為路面跟橋之間形成了不同沉降,并且沉降差逐漸加大,在橋路過度處,管道受到徑向反力作用,造成了管道接口或直接使管道斷裂漏水。如圖3—4,由于橋路不均勻沉降造成焊接口這個易腐蝕的薄弱處裂開。此外,在有局部堅石相接觸處,由于沒有轉移掉石塊和處理好基礎墊層,當管道或管道周圍環境受到外力擠壓時,
集中受力,從而引起管道發生破裂,甚至直接造成管道斷裂。從漏點開挖現場發現,大部分管道沒有鋪沙墊層;該做支墩加固的部位沒有做支墩;甚至有的管道是懸空的;但有的卻被大石塊包圍。在施工現場發現有部分管段地基沒有做到夯實、整平等基本要求。如圖3—5。
二、接口施工質量
無論那種材質和口徑的管道,接口都是漏水的主要部位,除了上述提到的接口本身的剛性和地基原因外,施工質量也是不可忽視的因素。接頭焊接不好,留有沙眼,沒有防腐處理,易腐蝕漏水;絲口、法蘭密封不嚴,時間一久就造成滴漏;套接頭太淺,若管道稍有軸向位移時,就出現接頭脫落漏水;套接頭過深,當管道發生徑向偏移時,因管頭沒有活動空間,
作用力轉移至接頭處,引起大小頭破裂漏水;在管道安裝末梢跟別的管連接處,因工作需要而留下的空間,沒有按要求回填,地基不實,管底有較大空隙,當路面鋪設時,由于在壓路機等重型機械的砸壓下,管道接頭處極易受到破壞。從以前的漏水統計資料來看,有45.6%的漏點發生在各種各樣的接頭處。
三、埋深與外荷載
管道的埋深受氣候、鋪設環境、管道口徑等因素的影響,例如南方要比北方安裝的淺,過路管要比其他路段深,大口徑比小口徑深。然而實際有的情況并非如此,一些是由于道路改造和拆遷等原因,使原本在綠化帶或人行道下的管道變到了馬路下面,合理的埋深也隨之不合理了;有些管道則沒有按照設計深度安裝。那么管道的埋深究竟跟漏水有什么關系呢,根據金迪公司在江東區,從去年12月份到今年3月份的漏點資料,通過統計發現了如表3-2的情況:
管道漏水與埋深和外荷載的關系表
表3-2
埋深(cm) |
30及以下 |
30—70 |
70—100 |
100以上 |
合計 |
點 數 |
9 |
27 |
6 |
9 |
51 |
百分比(%) |
17.6 |
52.9 |
11.8 |
17.7 |
100 |
道路交叉口漏點數 |
12 |
百分比(%) |
23.5 |
|
從上表不難看出,70.5%的漏點都發生在埋深70cm之內的管道上;所以管道安裝過淺也是造成漏損的一個原因。
23.5%的漏點發生在道路交叉口。說明在外界物砸壓或者荷載過大時,造成路面沉降,并且這種沉降成不規則分布,從而使地下管道受力不均勻,在管道連接處或者腐蝕等薄弱環節容易產生漏水;當管道周圍有尖石塊時,在重壓的作用下,石塊對管道的破壞將進一步加劇,易導致脆性較強的管道破裂,韌性較好的管道變形,為以后管道漏水埋下了禍根。
四、交叉施工
交叉施工是非常普遍而又棘手的現象,除了一些歷史因素外,就其原因主要還是市政規劃和一些單位的設計存在不合理的地方。使原本可以單獨分開的管線,變得縱橫交錯;本可同時施工鋪設的管線,卻出現我埋你挖的、你埋我挖的現象。輕則破壞管道地基和周圍環境,甚者管道被挖破、挖斷,雖然在竣工前都得以修復,但給部分管道的安全還是留下了永久的隱患。如圖3—6。
五、報廢管道及設施繼續供水
管道及供水設施的報廢一般是因為老化、道路改造、居住區拆遷、屋頂水箱取消、一戶一表改造以及管道更新等原因,使得原來安裝的管道和設施不再使用,理應及時截斷供水。但實際情況是報廢管道繼續供水的現象非常普遍,形成了管理和維修上的盲區,天長日久,漏水現象不可避免。如02年江北某老居民區拆遷,用戶管道沒有截斷報廢,繼續供水,破爛王對拆遷區供水設施大舉破壞,造成嚴重的漏水現象,檢漏人員一個晚上就發現明漏30多處;再如05年江東分公司對已經完成了一戶一表改造的中興小區和錦苑小區供水設施進行了綜合整治,結果如表3—3和表3—4:
中興小區供水設施綜合整治匯總表
表3—3
整治項目 |
數量 |
具體情況 |
漏水維修 |
|
|
私接水表 |
4處 |
無表卡、無表號 |
總表拆除 |
3只 |
一戶一表改造后未拆除繼續通水 |
總表整改 |
57只 |
接表管道繼續通水,部分堵塞不嚴,存在滴漏 |
一戶一表 |
|
|
屋頂水箱 |
64只 |
屋頂水箱取消后上水管道繼續通水 |
報廢管道 |
5處 |
報廢管道沒有徹底截斷 |
錦苑小區供水設施綜合整治匯總表
表3—4
整治項目 |
數量 |
具體情況 |
漏水維修 |
2處 |
閥門和消防栓漏水 |
私接水表 |
4處 |
無表卡、無表號 |
總表拆除 |
15只 |
一戶一表改造后未拆除繼續通水 |
總表整改 |
110只 |
接表管道繼續通水,部分堵塞不嚴,存在滴漏 |
一戶一表 |
18只 |
新裝 |
屋頂水箱 |
118只 |
屋頂水箱取消后上水管道繼續通水 |
報廢管道 |
17處 |
報廢管道沒有徹底截斷,繼續通水 |
從上述小區的整改情況來看,一戶一表改造后存在大量的報廢管道、水表沒有徹底割斷和拆除,繼續通水,一部分管道末梢的堵頭處都有不同程度的漏滲水現象。如果報廢管道內有不流動的水,時間一久水質變差,對管道的腐蝕作用更大,將給今后的漏水控制留下很大隱患。
第三節
腐蝕與結垢的影響
腐蝕主要是對金屬管道(鋼管、鑄鐵管、鍍鋅管等)來說的,結垢對所有管材都存在,區別在容易結垢與不容易結垢及結垢多少問題。腐蝕會使管道變薄,穿孔而漏水,有時候會產生爆管而大面積漏水,造成大量水量損失。水垢是細菌微生物的避風港,在有有機物營養物質條件下,會繁殖生長,進而產生微生物腐蝕,同樣會產生穿孔或爆管,因此腐蝕是產生管道漏水的原因之一。
一、電化學腐蝕
電化學腐蝕是最基本及最常見的一種腐蝕。電化學的腐蝕過程也就是一個原電池的工作過程。如通常所見的電路一樣,必須具備陽極、陰極、內電路和外電路。外電路可以是陽極和陰極的連接,內電路可以是陽極和陰極接觸的電解質溶液。下列三種情況均可產生電化學腐蝕:1、不同金屬相互接觸;2、金屬內部組成的不均勻或金屬表面液體濃度有差異;3、金屬表面不均勻。上述三種的任意一種條件下電化學電池形成的示意圖見圖3—7所示。
對于金屬管來說,水作為一種電解液,具有明顯的電化學性質,而金屬本身含有較多雜質,金屬與雜質之間存在電位差,在水介質中形成了無數微腐蝕電池,在金屬表面某一部位,因鐵被腐蝕成離子進入水中成為陽極,所釋放出的電子(e-)傳遞到金屬表面的另一部分而形成陰極,就形成了電化學電池,腐蝕便會發生,當水中存在足夠的溶解氧時,腐蝕會不斷的繼續下去。
金屬管的腐蝕過程與所接觸的水的溫度和水質有關,特別是與水的pH值的關系更為密切,有時也與所受壓力有關。現在討論的是在一般的水質和水溫的條件下,對腐蝕過程進行論述。
圖3—8 金屬的電化學腐蝕過程
金屬的電化學過程如圖3—8所示。圖(a)表示金屬表面某個部位的金屬原子溶解水中,產生了氧化反應,構成了一個腐蝕電池的陽極,并釋放出電子,其氧化反應式為:
Fe→Fe2++2e-(3—1)
陽極釋放出來的電子在金屬內沿一條阻力小的路線到達陰極部位,溶解的Fe2+也要向陰極部位運動,在酸性條件下氫離子的還原反應為:
2H++2e→2H→H2
(3—2)
在中性水的條件下,氧的還原反應為:
O2+2H2O+4e→4OH-(3—3)
進而溶液中的金屬離子(Fe2+)在陰極與氫氧根離子反應生成氫氧化物:
Fe2++2OH-→Fe(OH)2
(3—4)
當水中沒有氧時,則就不存在式(3—3),沒有OH-產生,反應到式(3—2)及(3—4)就停了,這時陰極部位的表面為H2或Fe(OH)2
所遮蓋,就會阻止電子繼續轉移,金屬的表面不再和水直接接觸,反應式(3—2)
及(3—4)就不再繼續發生,反過來抑制了反應式(3—1)的發生,金屬離子(Fe2+)不再溶解于水,也無電子流動,保護金屬不再腐蝕,如圖3—8中(a)(b)所示。反應式(3—1)是分兩步進行的,第一步氫離子(H+)得到了1個電子還原成為氫原子附著在陰極的金屬表面形成保護膜,使金屬不再被腐蝕;第二步在酸性或缺氧條件下,氫原子通常形成氫分子而逸出,從而失去氫原子的保護膜。通常把陰極氫原子層的形成稱作極化,氫原子層的去除稱作去極化。
一般說來,天然水體或pH值接近中性的水中均含有溶解氧(飽和溶解氧量約8~14mg/L),陰極部位的反應還要繼續進行下去。H原子保護層和Fe(OH)2
保護層就不再存在,金屬繼續被腐蝕。反應如下:
2H+
O2/2→H2O (3—5)
4Fe(OH)2+
O2+2H2O→4Fe(OH)3 ↓ (3—6)
反應生產的氫氧化物Fe(OH)3 沉淀在金屬表面,形成鐵銹。由于水中存在著氧而產生反應式(3—5) 及(3—6),使得反應式(3—2)
及(3—4)必然也還要繼續下去,因而反過來推動反應式(3—1)的進行,金屬就會不斷溶解于水,也就是不斷受到腐蝕,如圖3—8(C)所示。
在化學腐蝕過程中,溶液中的溶解氧和pH值對金屬腐蝕進程起著至關重要的作用。當溶液中的無溶解氧時,陰極反應將以式(3—2)進行。這時,反應生成原子態氫和氫氣覆蓋在陰極表面上,產生超電壓的極化作用。只有當溶液的pH值<4時,H+成為決定性因素,電極反應才能繼續進行,而當pH值>5時,腐蝕作用就會停止下來。在溶液中的存在溶解氧時,情況就不同了,在酸性條件下,按反應式(3—5)進行而生成水,不會產生極化作用;在中性條件下,可完全按式(3—3)反應,使腐蝕作用加強。實際上,當pH>6時,溶解氧是決定腐蝕的主要因素。當溶液的pH>9時,金屬的腐蝕速度會降低。
從反應式和圖(3—8)可見,陽極部位是受腐蝕部位,陰極部位是腐蝕生成物堆積的部位。當腐蝕在整個金屬表面基本均勻地進行時,腐蝕的速度較慢,危害相對較小,這種腐蝕稱為全面腐蝕;當腐蝕集中于金屬表面的某些部位時稱局部腐蝕,局部腐蝕的速度很快,容易銹蝕,危害性也大。無論那種腐蝕,對供水水質均會造成污染,使腐蝕管壁變薄,易穿孔漏水。
二、酸、堿腐蝕
水的酸度是水中給出質子的總量;水的堿度是水中接受質子物質的總量。酸度和堿度都是水的一種綜合特性的度量,只有當水中的化學成分已知時,才能解釋為具體的物質。生活飲用水規定的pH值為6.5~8.5,規定此值范圍一是為了人體健康,二是不使供水系統設備、管道等受到嚴重腐蝕。
酸度包括強無機酸(如HNO3、HCL、H2SO4等),弱酸(如碳酸、醋酸、單寧酸等)和水解鹽(如硫酸亞鐵、硫酸鋁等)。酸不僅有腐蝕性,而且對化學反應速率、化學物品的形態和生物過程等有影響。酸度測定可反映水質的變化情況。測定的酸度數值大小與所有指示劑和滴定終止的pH值有關。常用mg/L(以CaCO3計)表示。
生活飲用水中除水廠凈化處理中投加的混凝劑硫酸亞鐵(FeSO4)、硫酸鋁(Al2(SO4)3)等水解鹽之外,主要存在的是弱酸碳酸(H2CO3)。碳酸按碳酸平衡一級離解、二級離解的反應生成CO32-,
CO32-在水中的反應為:
CO32-+H2O=2OH-+CO2↑(3—7)
生成了OH-堿度,成為堿度腐蝕。
堿度包括水中重碳酸鹽堿度(HCO3-)、碳酸鹽堿度(CO32-)和氫氧化物堿度(OH-)。水中HCO3-、CO32-、OH-三種離子的總和稱為總堿度。一般天然水中只含有HCO3-堿度,堿性強的水中才會有、CO32-、OH-兩種堿度。水中堿度用mg/L(以CaCO3計)表示。但弱堿HCO3-根據碳酸平衡和式(3—7)反應,生成強堿OH-,造成對鐵的腐蝕為:
Fe3++3OH-→Fe(OH)3↓
(3—8)
腐蝕的結果仍產生鐵銹和使腐蝕處管壁變薄而穿孔漏水。
三、水垢與微生物腐蝕
管道內由水中懸浮物及顆粒物質沉淀形成的稱為泥;由腐蝕引起稱鐵銹;鈣、鎂引起的稱鈣垢,總稱為水垢。使管道凹凸不平。不僅增加阻力,更成為細菌繁殖的場所。
無論是地面水還是地下水,水中均含有鈣(Ca2+)、鎂(Mg2+)離子,不同的是地下水中含量多些,地面水中相對少些。根據假想化合物的組合,主要為暫時硬度Ca(HCO3)2及Mg(HCO3)2,CaCl2、MgCl2、CaSO4、MgSO4等永久硬度很少?赡苓有Fe(HCO3)3、NaHCO3。因水中存在碳酸H2CO3及重碳酸根HCO3-,按碳酸平衡結果均會產生OH-,則就會與鎂、鈣離子及鐵離子產生沉淀物:
Ca2++
HCO3-+OH-→CaCO3↓+2H2O (3—9)
Mg2++2OH-→Mg(OH)2↓(3—10)
Fe3++3OH-→Fe(OH)3↓(3—11)
主要是產生CaCO3 及Mg(OH)2沉淀,在給水管內形成水垢。初次少量沉積物會形成保護膜,能防止管道腐蝕。但CaCO3
及Mg(OH)2沉淀在不斷地進行和積累,而且很不均勻,形成凹凸不平的結垢層。這樣不僅縮小了過水斷面積,增加了水流阻力,增加了能耗,而且成為細菌、微生物隱蔽和繁殖滋生的場所。因細菌在水垢的縫隙中,水中余氯不易殺死它們,遇到有氧有機物時,就生長繁殖,引起生物腐蝕。
微生物腐蝕理論上可分為厭氧腐蝕和需氧腐蝕兩類。在空氣中或者自由氧中才能生長的細菌稱為需氧菌,反之稱為厭氧菌。厭氧腐蝕是由厭氧菌引起的,最典型的是硫酸鹽還原菌的腐蝕作用,同時也是微生物腐蝕中研究得較清楚的內容。硫酸鹽還原菌的腐蝕過程如下:
在陽極部位發生鐵的溶解:
4Fe→Fe2++3Fe2++8e-(3—12)
陰極部位的反應較復雜,因陰極部位沒有自由氧,陰極的去極化靠硫酸鹽還原菌的氫化作用,反應為;
2H2O→8H++6OH-+2OH-(3—13)
8H++8e-→8H(3—14)
氫化酶
8H++SO42---→4H2+S2-+能量(3—15)
Fe2++S2-→FeS(3—16)
3Fe2++6OH-→3Fe(OH)2(3—17)
反應式(3—15)為硫酸鹽的還原反應,六價的硫還原為二價的硫,在還原過程中起到了去極化作用,細菌得到了生長的能量。腐蝕的生成物為FeS及Fe(OH)2。
當水中有 CO2時,S2-和Fe2+的反應為:
S2-+2H2CO3→H2S+2HCO3-
(3—18)
Fe2++H2S→FeS+2H+(3—19)
反應式(3—18)和(3—19)代替了(3—16),在反應過程中產生H2S。
需氧微生物腐蝕的典型例子是與鐵細菌有關的腐蝕現象。鐵細菌是一種分布比較廣的細菌,一般認為只有在含純無幾鐵質的水里才會大量生長,而在有機物很多的水里,即使鐵的含量相當高,也沒有鐵細菌,鐵細菌吸取水中的二價鐵離子,分泌出氫氧化鐵,一般在微酸性水中發育最有利。鐵細菌分泌的氫氧化鐵可在管壁上形成鐵瘤,鐵瘤及管壁上的鐵細菌可以引起充氣差的腐蝕電池,在鐵瘤及菌叢內部,由于缺乏溶解氧,往往又出現厭氧腐蝕。
第四節
調節構筑物的漏損原因
一、調節構筑物
用來調節管網內流量和壓力的構筑物,稱為調節構筑物。根據不同的位置,實用的需要及容積的大小等,可分為水池、水塔和水箱等。
水塔主要設在工礦企業及某些居住小區中,相對于水池來說,水塔內容積相對較小,故水塔主要起穩定壓力作用,兼調節流量。居住小區內如設置水塔,則可取消屋頂水箱。水塔內的水量一般由浮球閥或水位繼電器控制,浮球閥控制最高水位,當進水達到最高水位將要溢流時,球閥浮到最高,關閉進水管上閥門,停止進水,待水位降低時,閥門逐漸開啟,到最低位時,進水閥開的最大;水位繼電器與進水泵連接,由水泵控制水塔內水位。當水位達到設定的低水位時,水泵啟動,水塔進水。
水池分為水廠內的清水池,城市管網中調節水量的蓄水池及高位水池等,水池多數用鋼筋混凝土建筑,容積變化較大,小的約50m3,大的可達5000
m3以上。水位由浮球通過水位尺顯示。高位水池是通過重力流把水送到用戶;其他水池均經水泵提升把水送到用水點,即壓力流。
水箱是設在多層建筑屋頂上供四層以上用戶用水的調解構筑物。單只水箱容積小,一般在8~12m3之間,但水箱很普遍,量多調解容積大,如寧波有水箱10萬只以上,調解容積達100萬m3以上,而且目前還很難取消屋頂水箱。水箱水位一般由浮球閥控制,控制過程同水塔。
上述調解構筑物一般均設有進水管、出水管、溢流管和放空排污管。
二、漏損原因
1、浮球失靈
浮球失靈有兩種情況:一是浮球老化破壞。球內進水浮不上來或不起浮球作用;二是浮球隨水位上升而上浮,但閥關閉不嚴密,到設定高水位時,進水管上浮球閥始終關閉不緊。上述兩種情況造成高水位時進水管繼續進水,水位繼續上升,上升到溢流管處開始溢流,造成水量的浪費和損失。而且溢流管通下水道,有時不易發現。凡采用浮球閥控制水位的調解構筑物,均有可能產生上述情況。
2、水位繼電器系統失靈
水位繼電器系統失靈主要有以下兩種情況:一是水位繼電器的停泵接觸點失靈,待水位上升到設計高水位時水泵應主動停泵,但因高水位時繼電器的停泵接觸點失靈,無指令給水泵停泵,則水泵繼續運轉,水位繼續升高,至溢流管溢流造成水量損失;另一種是線路系統出問題,水泵不能自動開泵和停泵,用手動操作,因無法知道水位高低,往往待溢流管出水口出流時再去停泵而造成水量損失。
3、進出水管爆管
主要發生在四季分明地區的冬天,當氣溫下降到零度以下后,管內水溫隨之下降,特別是晚上,高位水池、水塔、水箱的進出水管內的水基本不流動,或流動非常緩慢,當水溫在零度以下時易結冰,結冰使水的體積增大而造成管道破裂,待冰溶解后,進出水管大量泄水。這種情況每年冬季都會發生。如2005元旦前后,氣溫一度降到零下4度,寧波市共發生屋頂水箱漏水143處,水箱設施漏水104處。
第五節 季節與不同用水時段造成的漏損
一、不同季節的漏損
季節的變化所引起的直接變化就是氣溫。在寧波地區,冬春氣溫較低,夏秋氣溫較高,最大溫差可達40多度。那么季節的變化究竟與管道漏損呈何種關系,先看通過對寧波市2002年7月—2005年7月的漏損資料按季節統計情況,見表3—5
季節性漏水情況統計表
表3—5
季 度 |
一季度 |
二季度 |
三季度 |
四季度 |
合計 |
漏點數(個) |
542 |
428 |
315 |
495 |
1780 |
百分率(%) |
30.4 |
24.0 |
17.7 |
27.9 |
100 |
從上表各季度漏水點分布數據來看,冬春兩季漏水點數占58.3%,高于夏秋的41.7%。為什么管道在冬春季要比夏秋季產生漏水的情況多。
一方面是因為寧波市區供水水源是地表水,管內的水溫會隨著季節的變化而變化,管道本身也會隨著溫度變化而發生伸長與收縮,而在管壁上產生相應的應力,根據虎克定律可得管道在溫差作用下的軸向應力為:
σ=аlE(t2-t1)(4—1)
式中 аl—線膨脹系數
E—強度模量,Mpa
t2、t1—溫度變化的前后值
當天氣變冷時,
t2<t1時,σ<0,管道收縮,管道受軸向拉應力;當天氣變暖時,管道膨脹,管道受軸向壓應力。象普通鑄鐵管、水泥管的抗拉強度要小于他們的抗壓強度。因此,在同樣的條件下,管道的受拉破壞要比受壓破壞大得多。
據有關資料,當溫度影響使管道收縮產生拉應力而接口未被破壞時,可把產生的軸向拉應力折算成管內水壓力,詳見表3—6:
各種管徑的內水壓折算值
表3—6
管徑(mm) |
接口黏結力(kg) |
溫差應力強度(Mpa) |
內水壓折算值(Mpa) |
100 |
3781 |
12.268 |
4.817 |
150 |
5415 |
11.723 |
3.041 |
200 |
7049 |
10.584 |
2.245 |
300 |
12068 |
10.383 |
1.720 |
400 |
18719 |
10.185 |
1.505 |
500 |
24881 |
9.908 |
1.202 |
600 |
31707 |
9.0456 |
1.137 |
800 |
42021 |
7.779 |
0.845 |
1000 |
58867 |
7.435 |
0.763 |
從表3—6可以看出,管道在溫差因素產生軸向拉應力與接口黏結力相等時,小口徑管道中的折算水壓力要比大口徑管道中的折算水壓力大得多,甚至超過了管道試壓值和出廠標準壓力值。所以,在冬春季小口徑管道的管體易破裂漏水,而大口徑管道的接口易脫落漏水。
另一方面是因為在氣溫降至零度以下時,地表管道和一些埋深較淺的管道,在晚上用水很少或不用水的情況下,由于管道內水停止流動,這時管內水易結冰,體積增大,當擴張力大于管道的抗拉強度時,造成管道橫向破裂。
如05年元旦前后,寧波市出現了近幾年來罕見的冰凍天氣,供水設施出現不同的冰凍和漏水現象,據統計閥門維修349次。調換水表2839只,屋頂水箱維修794次,管道維修1753次。同時重點對大口徑管道和容易爆漏的管道進行了重點檢漏,共聽出暗漏122處。此外冬春季由于氣溫較低,用水量少,管內水壓高,也會造成管道漏損。
二、不同用水時段的漏損
這里所說的不同用水時段主要是指用水高峰時段和用水低谷時段。通常認為用水高峰時段一般集中在中午、傍晚;用水低谷時段在凌晨2點到6點。在不同時段,由于出廠水壓基本恒定,在管道中水壓可分為動壓和靜壓,直管段只受靜壓的徑向作用,彎管段在受到靜壓徑向作用的同時有一部分動壓分解到徑向。在用水高峰時段,用戶大量用水,管內的水壓主要表現為動壓,此時管道所受靜壓得以迅速釋放,壓降明顯,管道所受徑向拉應力隨之減;反之,在用水低谷時段,大量用戶停止用水,管內的水壓主要表現為靜壓,接近供水壓力,管道所受徑向拉應力隨之增加。所以在不同用水時段,管道處在不同的徑向拉應力狀態下。當水的擴張壓力強度大于管道上一些諸如腐蝕點等薄弱管段的抗拉強度時,易引起管道穿孔或橫向斷裂。
此外,根據流量、流速與管內水壓的關系,用水量越大,用水流速隨之增加,管道靜壓降低,漏水流速減;反之,用水量越小,用水流速隨之減小,管道靜壓增加,漏水流速加大。所以在漏點不改變的情況下,用水高峰時段,漏水量則減少;用水低谷時段,漏水量則增加。
水表作為城市供水體系的重要組成部分,是供水行業最主要的計量器具,也是與用戶開展公平、公正的商業關系的準繩。水表計量的準確與否,不僅與供水企業的經濟、社會效益息息相關,而且還影響到廣大用戶的切身利益。
目前通常以產銷差率來衡量供水企業的漏損狀況,其計算公式參見式1-1,售水總量Q2是所有在線水表抄讀數總和,其數據是否準確、客觀地反映了用戶實際用水情況,將直接決定產銷差率數據的真實性和可信性。水表的計量誤差會造成兩種情形:一是少計或漏計,水量的少計、漏計,并非是水真正的漏掉,而是一種數據意義上的“漏損”,它隱蔽地提高了產銷差率,給供水企業造成經濟損失。二是水量的多計,則會對用戶權益構成損害。
在供水企業中,大口徑水表(以下簡稱大表)主要服務于用水大戶。在一個城市的水表總量中,它們所占數額不大。統計至2005年8月,我公司在線水表總數417192只,其中DN50及上水表4575只,僅占到水表總數的1.09%。但以售水量計,地位卻舉足輕重。本公司2005年1-8月份售水總量約15446萬噸,其中DN50及上水表的售水量約10704萬噸,占總量的
69.3%。
大表計量的重要性已不言而喻,但運行中,我們已經發現一些問題。由于大表主要為用水集中、用水量較大的企事業單位提供計量服務。但實際情況是,以上用戶的日用水量并不均衡,除了通常的集中時段大用水量外,還有長時間不斷的小流量用水。而目前我公司普遍采用的A級水表,始動流量較大,因此在小用水量時段,往往出現水用了,而水表少走或不走現象,造成了所謂的“大表小流量”情況。
由此可見,著重于對大表計量開展調查分析,對于控制漏損,了解當前計量工作可能存在的技術問題,提高表務管理水平,事半功倍。
第一節
水表的技術規范和相關情況
一、國家技術監督局對水表允許誤差、安裝和檢驗周期的有關規定
我國水表檢定規程規定,水表的示值允許差(如圖4-1),最小流量至分界流量為± 5%,分界流量至最大流量為±
2%。水表的上游和下游要安裝必要的直管段或有同等效能的整流器。直管段的長度,上游不少于10D,下游不少于5D(D為水表的公稱口徑)。在正常情況下,大表的檢定周期為一年。如使用不頻繁,也可根據運行水量多少,作適當延長,但不宜超過二年。
二、水表的類型和分類
水表的分類原則,主要依據測量原理、計量等級、公稱口徑、指示器顯示方式等:
1、按測量原理
按測量原理是一種主要的分類方法,一般可分為速度式水表和容積式水表。
。1)速度式水表
在國家標準中,對速度式水表的定義為:“安裝在封閉管道中,由一個運動元件組成,并由水流運動速度直接使其獲得動力速度的水表”。當水流通過水表時,驅動葉輪旋轉,而水流的流速與葉輪的轉速成正比,因水流驅動葉輪處噴口的截面積為常數,故葉輪的轉速與流量也成正比。通過葉輪上的聯動部件與計數機構相連接,使計數機構累積葉輪的轉數,從而記下通過水表的水量。
典型的速度式水表有旋翼式水表、螺翼式水表,兩者的區別主要在于結構的差異,因此計量性能上有所不同。相同口徑的螺翼式與旋翼式對比,前者的流通計量能力較大,壓力損失小、結構簡單、故障少、價格低,但靈敏度低,始動流量較大,安裝和直管段要求較嚴格。反之亦然。旋翼式和螺翼式水表有很多型號的產品,在目前常用的大口徑水表中,主要有水平旋翼式、水平螺翼式和WPD水平螺翼式。
WPD水表是由德國研制的新型水表,其計量范圍大,壓力損失小,用料講究,更具有優異的動平衡技術,當水表流量達到一定值后,高速旋轉的水表葉輪會離開二端支承的寶石軸承,懸浮在中間轉動,達到動平衡,大大減少了機械磨損,因而其過載流量遠遠高于其它水表而壽命更長。
速度式水表還有一種特殊規格,稱為復式水表(或稱母子式水表、組合式水表),是由一臺大口徑的水平螺翼式水表和一臺小口徑的旋翼式水表組合而成。其中的大口徑表與管道口徑相同并連接,小口徑表成為其旁路管線。它是根據流量大小,以安裝在大口徑表上的單向閥開閉狀態來控制水流在大表和小表之間的通過比例。兩表的累積讀數相加,才是實際的用水量。
我公司目前所使用的大表主要是傳統的水平螺翼式水表。2004年后應用了極少量的復式水表。近期江東供水公司開始嘗試使用B級可拆卸式水平螺翼式水表和WPD寬量程水表。
。2)容積式水表
安裝在管道中,由一些被逐次充滿和排放流體的已知容積的容室和憑借流體驅動的機構組成的水表。容積式水表一般采用活塞式結構。我公司目前沒有使用此類水表。
2、按計量等級
計量等級反映了水表的工作流量范圍,尤其是小流量下的計量性能。按照從低到高的次序,一般分為A級表、B級表、C級表、D級表。其中D級只適用于不超過DN40口徑的水表。
我公司目前使用的大口徑水表計量等級主要為A級, B級只占極少數,沒有C級、D級的水表。
3、按公稱口徑按公稱口徑通常分為小口徑水表和大口徑水表。公稱口徑DN40及以下的水表通常稱為小口徑水表,公稱口徑DN50及以上的水表稱為大口徑水表。本課題主要探討范圍為大口徑水表。
三、水表制造和使用中普遍存在的難點問題
1、水表的靈敏度
水表的靈敏度,主要是指水表的始動流量,是各方尤其是供水公司比較關注的技術指標,水表制造企業也把始動流量的大小作為簡便的工藝指標來判斷水表在最小流量下的計量性能。這一點對于大口徑水表尤為重要,始動流量是造成“大表小流量”情況的根源,也因此有了A、B、C、D的等級之分。
2、水質和管道材質影響水表讀數
管道中的銹跡水模糊了讀數裝置引起抄讀困難,造成不得已的人工估度,使計量失準,并引發用戶意見。目前,干式表和液封表的推出,在一定程度上解決了這個問題。
3、大口徑水表和流量計檢定困難
大口徑水表和流量計的周檢和現場檢定是個難題。主要是因為拆裝工作量大,而且因停水影響企業用戶的正常生產。
四、近年來水表的發展狀況
近年來,國內外水表逐步向以下幾個方面發展:
1、水表計量等級的提高
用計量等級高的水表,可使水表在包括微小流量在內的較大的流量范圍內工作,也可從根本上真正提高水表的靈敏度和計量能力。國際上大多數國家已經要求使用達到計量等級B級以上的水表,國內行業里也有取消計量等級A級表的呼聲。據悉,國內大型的水表制造企業目前已取消了A級表的生產,產品全部為B級或以上等級。但目前我公司應用的在線水表基本上停留在A級。
2、遠傳水表的推廣應用
遠傳水表、集中抄讀系統和與二次儀表相配套的水表是近年來的一種發展趨勢,因為它改善了水表的抄讀方式,提高了信息化、數字化和自動化程度,減少了對用戶的打擾。但由于正處新產品的試驗和發展初期,功能和穩定性尚待提高,根據我們從去年起對安裝在本市常清藤、啟文小區的千余家用戶的跟蹤和調研,漏、錯情況時有發生,在實際應用中還存在一定制約。
3、防倒流水表和雙向計量水表
目前的國內水表一般為單流向水表,大部分在逆向流動(倒流)時也可走動并使累計數減少,因此有引起計量糾紛和作弊的可能(在本市查處的偷水現象中,經常發現這種做法)。防倒流水表通過在表入口處加裝單向閥或將水表的連接接管與水管鉛封在一起,防止了人為倒裝水表而作弊的可能。
雙向計量水表的功能是,在逆向流動時水表的計數機構仍然是累加的并符合計量準確度的要求。
第二節引起大表計量誤差的原因分析
水表的計量能力主要取決于兩項技術指標:允許誤差和計量等級。
我國水表檢定規程規定,水表的示值允許誤差,最小流量至分界流量為± 5%,分界流量至最大流量為±
2%。所有不同規格、不同計量等級的出廠水表,都嚴格按此規程檢定,因此在允許誤差這一點上,各類不同口徑、不同結構水表間不存在差異。
由于水表都是機械轉動結構,當很小的流量流過水表時,其流速很低,水流的動能極小,不足以克服葉輪的慣性,故葉輪未轉動。待稍加大流速,葉輪雖轉動,但不能準確計量,故最小流量以下的流量范圍呈偏慢的現象。如何有效縮短這段計量盲區,這就取決于水表計量等級和公稱口徑。
計量等級反映了水表的工作流量范圍,尤其是最小流量下的計量性能(即靈敏度)。計量等級高的水表,能在包括微小流量在內的較大的流量范圍內工作,也從根本上真正提高了水表靈敏度和計量能力。對于大表,按照從低到高的次序,一般分為A、B、C三個等級,C級目前還并不常用。不同的水表口徑和計量等級,造成水表流量特性的明顯差異。表4—1是根據國家水表檢定標準而歸納的對比數據:
常用的不同計量等級大口徑水表特性流量值對比
表4—1
公稱口徑(mm) |
水表類型 |
過載流量(m3/h) |
常用流量(m3/h) |
計量等級 |
分界流量(m3/h) |
最小流量(m3/h) |
50 |
旋翼式 |
30 |
15 |
A |
4.5 |
1.2 |
B |
3.0 |
0.45 | ||||
水平螺翼式 |
30 |
15 |
A |
4.5 |
1.2 | |
B |
3.0 |
0.45 | ||||
WPD |
90 |
50 |
B |
0.7 |
0.30 | |
80 |
旋翼式 |
60 |
30 |
A |
9 |
2.4 |
B |
6 |
0.9 | ||||
水平螺翼式 |
80 |
40 |
A |
12 |
3.2 | |
B |
8 |
1.2 | ||||
WPD |
200 |
120 |
B |
0.8 |
0.5 | |
100 |
旋翼式 |
100 |
50 |
A |
15 |
4 |
B |
10 |
1.5 | ||||
水平螺翼式 |
120 |
60 |
A |
18 |
4.8 | |
B |
12 |
1.8 | ||||
WPD |
300 |
230 |
B |
1.8 |
0.8 | |
150 |
旋翼式 |
200 |
100 |
A |
30 |
8 |
B |
20 |
3 | ||||
水平螺翼式 |
300 |
150 |
A |
45 |
12 | |
B |
30 |
4.5 | ||||
WPD |
600 |
450 |
B |
4.0 |
1.8 |
從上表的數據對比中,可以分析出以下規律:
一、同類型的水表,口徑越小,靈敏度越高
靈敏度反映了水表對小流量的計量能力。以表中所列的A級水平螺翼式為例,DN50、80、100、150的最小流量分別為1.2、3.2、4.8和12
m3/h,說明隨著水表口徑的增大,對小流量的檢測能力呈迅速下降的趨勢。
二、同類型、同口徑的水表,計量等級越高,靈敏度越高
同類型、同口徑水表,計量等級B級比A級在靈敏度上占有很大優勢。如同為DN150水平螺翼式表,A級最小流量為12 m3/h,而B級為4.5
m3/h,在實際的用水計量工作中,這個差別是相當大的。
三、高規格的新型水表,比傳統類型表具有明顯的技術優勢
表4—1中所列的WPD水表,是代表新型水表制造技術的一種型號。其量程范圍和靈敏度均明顯優于同口徑的傳統型號。因此WPD能滿足水量波動大,計量準確性要求高的場合。
表4—1是生產水表的出廠標準,而實際上每一臺水表,其計量范圍、誤差范圍存在差別。為進一步了解大表在小流量下的計量性能,2005年5-6月間,在本公司水表廠的積極協助和配合下,從合格的出廠水表中隨機抽樣,共抽取了水平螺翼式DN100、80、50,
WPD DN100、80的各3臺,針對小流量性能進行了專門測試,經整理后得到數據如下表4—2所示:
不同口徑、不同計量等級大表在小流量下的平均計量誤差(單位:%,各抽取3臺)表4—2
流量(m3/h)編號 |
3 |
2 |
1.8 |
1.5 |
1.2 |
1 |
0.8 |
0.5 |
0.2 |
0.1 |
A級DN100 |
+3.97 |
+0.2 |
-5.17 |
-10.5 |
-39.3 |
-76.7 |
- |
-100 |
- |
- |
A級DN80 |
+1.13 |
-2.9 |
-8.5 |
-26.5 |
-49.6 |
-56.7 |
-91.7 |
-100 |
- |
- |
A級DN50 |
- |
- |
- |
- |
- |
+2.2 |
- |
+4.2 |
+0.8 |
-17 |
B級WPD100 |
- |
- |
+2.2 |
- |
- |
- |
+1.1 |
- |
- |
- |
B級WPD80 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
+0.75 |
+0.8 |
- |
- |
注:檢測條件為專用校表臺,工作水壓0.30Mpa
實測結果清晰地顯示,DN100和80的全新水表,在1.8
m3/h以下的流量,計量性能急劇下降;1.5m3/h以下的流量,水表葉輪已呈現為走速不均勻,甚至卡住、停走的現象;0.8m3/h以下的流量,基本無法計量。而同時,口徑較小的DN50水表,在0.2m3/h的流量下,計量誤差依然在規定的正負5%的范圍之內。
與此同時,WPD80水表在0.5m3/h的極小流量下,指示葉輪的轉動依然平穩、順暢,這與A級水表形成了鮮明的對比。實測數據證明,WPD80的大表在微小流量下的靈敏度相當于A級25口徑的居民用表。
以上檢測的都是全新水表,事實上,使用一段時間后的水表,計量性能都會出現變化。而目前大量的在線結算水表,平均使用時間都達到幾年以上,因此,對在線水表的抽樣檢測,也能更好地說明實際問題,見表4—3和4—4:
寧波海洋學校在用DN80口徑A級表在不同流量下的誤差率(單位:%)表4—3
流量(m3/h)編號 |
40(常用流量) |
12(分界流量) |
5 |
3.2(最小流量) |
2 |
1.5 |
A級DN80 |
+3 |
+2.4 |
+3 |
-8 |
-60 |
-100 |
注:檢測條件為專用校表臺,工作水壓0.30Mpa
寧波如升實業在用DN150口徑A級表在不同流量下的誤差率(單位:%)表4—4
流量(m3/h)編號 |
150(常用流量) |
45(分界流量) |
12(最小流量) |
A級DN150 |
+2 |
+2.5 |
-10 |
注:檢測條件為專用校表臺,工作水壓0.30Mpa
數據可見,以上兩表已經不符合國家規定的誤差合格范圍。尤其在小流量性能上,出現了嚴重減退。如表4—3,在規定的最小流量(3.2m3/h)的檢測點,誤差達到-8%;1.5m3/h以下的流量,已經無法計量。表4—4,最小流量達到-10%。由此可以推斷,目前在線的大表,由于腐蝕、結垢、老化,對比新表,小流量下的計量性能進一步減退。
第三節
在線大表實際存在的計量誤差分析
以上理論和實驗分析得出的結果,已經比較清晰地預示了目前在線大表計量能力可能存在著諸多問題。由于計量性能局限,必將產生計量誤差。由于試驗數據都是在理想的水壓、流速、直管段等條件下獲得,而現場實際情況錯綜復雜。為此,從今年5月起,我們從問題的多個探討角度出發,選擇了幾家能夠代表不同用水類型的典型用戶作為測試對象,以先后2個不同口徑或不同計量等級的測試水表進行串聯對比,掌握、了解大表計量誤差在實際應用中的具體表現,推算造成的誤差程度。經過5個多月來的測試和分析后,在線大表存在計量誤差的現象主要有:
一、水表口徑偏大造成計量誤差
用戶水表的口徑選擇,主要取決于開戶時供水部門對該用戶用水量的預測和估算。以A級DN80mm水表為例,設計常用流量為40 m3/h,分界流量12
m3/h,因此按業內的常規算法,該口徑表適用于每月水量8000噸左右的用戶。然而從寧波水司營業收費系統每月的用水量報表中可以發現,DN80、DN100等大口徑水表用戶,半數以上每月用水量不足5000噸,低于1000噸的也并不鮮見。
1、如升實業A級DN150和A級DN80的數據對比如升實業是本市一家大型的罐頭食品生產企業,用水情況較為穩定,原計量水表為A級DN150,從理論上分析,口徑選擇基本合理。
如升企業同計量等級、不同口徑水表現場數據對比
表4—5
時間 |
A80 |
用水量 |
A150 |
用水量 |
差 |
差率 |
05年6月17日 |
10 |
|
522247 |
|
|
|
05年6月28日 |
4346 |
4336 |
526508 |
4261 |
-75 |
-1.8% |
05年7月12日 |
10657 |
10647 |
532720 |
10473 |
-174 |
-1.6% |
05年7月26日 |
16985 |
16975 |
538956 |
16709 |
-266 |
-1.6% |
05年8月4日 |
21300 |
21290 |
543211 |
20964 |
-326 |
-1.6% |
05年8月19日 |
28075 |
28065 |
549901 |
27654 |
-411 |
-1.5% |
05年9月2日 |
34319 |
34309 |
556078 |
33831 |
-478 |
-1.4% |
05年10月11日 |
50386 |
50376 |
572088 |
49841 |
-535 |
-1.1% |
05年10月19日 |
53847 |
53837 |
575407 |
53160 |
-667 |
-1.3% |
05年10月25日 |
56235 |
56225 |
577766 |
55519 |
-706 |
-1.3% |
05年11月1日 |
59476 |
59466 |
580978 |
58731 |
-735 |
-1.3% |
05年11月8日 |
61301 |
61291 |
582762 |
60515 |
-776 |
-1.3% |
注:原A級水平螺翼式DN150表檢測參數:+2%(常用流量,150 m3/h)、+2.5%(分界流量,45 m3/h)、-10%(最小流量,12
m3/h)
新A級水平螺翼式DN80表檢測參數:+2%(常用流量,40 m3/h)、+0.4%(分界流量,12
m3/h)、+7%(最小流量,3.2m3/h)
二、水表計量等級低造成的計量誤差
上述談到,提高水表計量等級,是從根本上真正提高水表靈敏度和計量能力。據表4—1,高計量等級、高規格的水表,比傳統A級表具有明顯的技術優勢。提高計量等級是水表產業發展的主要方向,也是供水行業提高計量管理水平的必然選擇,為了通過實踐驗證和了解高計量等級水表的實際性能,為今后普及和推廣做好準備。我們選擇了具有代表性的幾個實地測試點進行A級表與B級表的串聯測試:
1、海洋學校同口徑B級表和A級表實地數據對比該學校內有教學樓、宿舍和部分租賃辦公場地的貿易公司,屬于混合用水性質,每月水量3000-4000噸,我們在此地開展了同口徑,不同等級表的對比。
海洋學校同口徑B級表和A級表實地數據對比表4—6
時間 |
50B |
用水量 |
50A |
用水量 |
差 |
差率 |
05年6月15日 |
2758 |
|
0.5 |
|
|
|
05年6月24日 |
3814 |
1056 |
1004 |
1003.5 |
-52.5 |
-5.2% |
05年7月12日 |
5579 |
2821 |
2688 |
2687.5 |
-133.5 |
-5.0% |
05年7月19日 |
6197 |
3439 |
3271 |
3270.5 |
-168.5 |
-5.2% |
注:B級水平螺翼式DN50表檢測參數:
+0.7%(常用流量,15
m3/h)、-0.5%(分界流量,3.0 m3/h)、-2.5%(最小流量,0.45 m3/h)
A級水平螺翼式DN50表檢測參數:
+0.2%(常用流量,15
m3/h)、+0.6%(分界流量,4.5 m3/h)、+1.4%(最小流量,1.2m3/h)
分析:根據國標規定,DN50水表,計量等級A級和B級最小流量值分別為1.2 m3/h和0.45
m3/h,理論上看似乎并不大的差距,在實地對比中卻產生了5%的計量誤差。在大表的范疇中,DN50水表的靈敏度是最高的,所以換成DN80以上的水表,因計量等級差異造成的計量誤差應該明顯。
2、太豐面粉廠同口徑A級表和B級表實地數據對比
該企業共裝有2臺計量水表,其中一臺DN100的大口徑水表,每月讀數一般不超過1000噸。六月下旬,我們在該處安裝了大表監測系統,從隨機抽取的某一天用水分時報表分析(表4—7),一半時段的流量在A級DN100表的最小流量4.8
m3/h以下區段運行,存在大表小流量的極大可能。為此,統計同口徑B級水表與原A級水表進行串聯對比的數據(表4—8),以驗證A級水表因計量等級低造成的計量誤差。
太豐面粉廠一天內分時流量表
表4—7
上次抄表時間 |
本次抄表時間 |
用水量(T) |
23點0分 |
0點0分 |
3 |
0點0分 |
1點0分 |
2 |
1點0分 |
2點0分 |
1 |
2點0分 |
3點0分 |
1 |
3點0分 |
4點0分 |
1 |
4點0分 |
5點0分 |
1 |
5點0分 |
6點0分 |
3 |
6點0分 |
7點0分 |
2 |
7點0分 |
8點0分 |
3 |
8點0分 |
9點0分 |
8 |
9點0分 |
10點0分 |
3 |
10點0分 |
11點0分 |
3 |
11點0分 |
12點0分 |
2 |
12點0分 |
13點0分 |
2 |
13點0分 |
14點0分 |
2 |
14點0分 |
15點0分 |
4 |
15點0分 |
16點0分 |
3 |
16點0分 |
17點0分 |
0 |
17點0分 |
18點0分 |
3 |
18點0分 |
19點0分 |
0 |
19點0分 |
20點0分 |
3 |
20點0分 |
21點0分 |
0 |
21點0分 |
22點0分 |
4 |
22點0分 |
23點0分 |
0 |
總計 |
|
54 |
太豐面粉廠同口徑B級表和A級表實地數據對比
表4—8
時間 |
100B |
用水量 |
100A |
用水量 |
差 |
差率 |
05年6月27日 |
85 |
|
334761 |
|
|
|
05年7月12日 |
693 |
608 |
335277 |
516 |
-92 |
-17.8% |
05年7月29日 |
1498 |
1413 |
335927 |
1166 |
-247 |
-21.2% |
05年8月19日 |
2689 |
2604 |
336903 |
2142 |
-462 |
-21.6% |
05年9月16日 |
4271 |
4186 |
338191 |
3430 |
-756 |
-22.0% |
05年10月11日 |
5546 |
5461 |
339212 |
4451 |
-1010 |
-22.7% |
05年10月18日 |
5994 |
5909 |
339599 |
4838 |
-1071 |
-22.1% |
05年10月25日 |
6306 |
6221 |
339827 |
5066 |
-1155 |
-22.8% |
05年11月1日 |
6666 |
6581 |
340093 |
5332 |
-1249 |
-23.4% |
05年11月8日 |
7086 |
7001 |
340435 |
5674 |
-1327 |
-23.4% |
注:B級水平螺翼式DN100表檢測參數:-0.2%(常用流量,50 m3/h)、0(分界流量,10 m3/h)、+0.8%(最小流量,1.5
m3/h)原A級水平螺翼式DN100表因在用,沒有進行參數檢測
分析:通過大表監測系統的輔助,表4—7清晰地揭示了該用戶的分時用水狀況。每小時平均用水量不到3噸,小時最大用水量8噸,使A級DN100表無法工作在額定計量區域。A、B級表的數據對比結果超乎想像,21%的差距充分說明了不同計量等級表對小流量計量能力的巨大差異。據粗略統計,公司在線DN80以上大口徑貿易水表,每月抄讀數低于1000噸(已剔除消防表)的約占15%?梢酝茰y,由于A級水表計量能力的缺陷,造成的計量誤差是不可忽視的。
3、七塔寺安裝WPD100水表后效果顯著
有過供水營業部門工作經驗的同志,或多或少遇到過這樣的問題,某些用水戶雖然水量不大,但正常用水從不間斷,然而水表沒有讀數或幾乎不走。遇此情況,一般都會調換新表,基本無效。無奈之下,只能采取估度的辦法,也因此造成用戶不滿。
在我們對高計量等級水表進行了一段時間的研究和測試對比后,基本認定這類情況的產生根源在于水表的計量等級,于是開展了以下試點:
該寺院用戶原水表為A級DN100,單位用水和消防用水共用一表。03年10月前,月水量平均1000噸左右。水量的構成中,大部分用于場地清洗,03年10月,在該單位安裝了高壓小口徑沖洗設備后,每月水表讀數銳減到100噸以內。江東供水公司經多次換表無效,只能采取估度。8月31日,同口徑的WPD100水表取代了原A級DN100水表,取得了顯著效果:
七塔寺WPD表實測數據
表4—9
時間 |
WPD100 |
用水量 |
05年8月31日 |
0 |
|
05年9月2日 |
74 |
74 |
05年9月16日 |
460 |
460 |
05年10月25日 |
1681 |
1681 |
分析:高計量等級水表在實地對比測試中,充分體現了其技術優勢,有效解決了在某些情況下,因A級水表靈敏度低造成無法準確計量的問題,避免了由此造成的矛盾。
通過以上對大表因計量能力造成的隱性漏損進行的客觀分析和試驗對比,可以得出以下結論:
。1)在滿足用戶用水需求的前提下,盡量選擇口徑較小的水表,可以有效降低因口徑過大造成的計量誤差。
。2)水表口徑偏大造成的計量誤差,對于用水量達不到水表額定流量和用水量落差大的用戶,影響很大;對于比較持續穩定的用水狀況,影響相對較小。
(3)高計量等級水表的主要優勢在于小流量下的計量性能,因此對達不到水表額定流量的用戶,采用B級以上水表將在很大程度上提高計量精度,避免水量損失。
(4)對于水量基本滿足了水表額定流量的用戶,高計量等級表的優勢相對較小。
。5)口徑越大,用水量越小,計量等級高的表優勢就越明顯。
。6)有必要對在線大表實施動態管理。
第四節周檢不嚴造成的誤差《水平螺翼式水表檢定規程》(JJG 258-1998)中有2條明確規定:
其一,第23條:修理后和使用中的水表,至少在公稱流量、分界流量和最小流量三個流量點上檢定,其示值誤差限為:公稱流量為±2%,分界流量為±3%,最小流量為±5%。
其二,第28條:在正常使用情況下,水表的檢定周期為2年。因此嚴格執行水表周檢制度,是保證計量準確、公平、公正的重要手段。周檢不嚴的水表,計量性能可能產生明顯變化,主要分為兩種情況:
一、管網水中存在雜質造成的影響
運行中的供水管網,由于長期受到水腐蝕的作用,管道內壁形成一層水垢和銹垢,當閥門快速開啟時,管道內壁受強大水流的沖擊,積垢脫落,然后被沖進水表殼內,容易堵塞濾水網和葉輪盒上的進水孔。在供水管道安裝、維修時,經常會在管道內留下少量的麻絲、碎石、泥沙等雜質,這些雜質在供水運行中沖到水表殼內。
以上兩種原因均可造成水表精度超過規定標準。一方面造成水表計量過快。這是因為水表進水孔被雜質堵塞,進水孔截面積相應減小,在用戶用水量不變情況下,通過水表內部水流速度增大,驅動水表內部計數機構旋轉速度加快,導致水表走快,造成水表比實際多計量水。一方面造成水表停走或損壞。這是由于管道中的麻絲纏繞在水表葉輪軸上,使水表葉輪軸被卡死或葉輪軸與葉輪分離,水表停走;有時管道中較大的碎石沖破水表濾水網,直接進入水表殼內,造成水表葉輪及整個計數裝置損壞,水表報廢。
二、水表零部件磨損造成的影響。
水表在使用時,葉輪旋轉與頂尖摩擦頻繁,而頂尖又是水表內支承葉輪轉動的重要部件,造成頂尖磨損,一是導致頂尖與葉輪之間摩擦阻力增大,水表計量;二是葉輪位置下降,葉輪與葉輪盒之間空隙增大,阻力減小,水表計量偏大。
在水表使用時,由于水表內配水的不均勻性,流經葉輪盒斜進水孔的進水口側流量大于水表出水口側的進水流量,一是導致頂尖中部與葉輪軸套邊沿部位與葉輪盒內壁產生摩擦,阻力增大,同時葉輪偏;二是葉輪上部中軸與上夾板軸套向水表出水口側傾斜,上夾板軸套局部頻繁摩擦,被磨成橢圓形,葉輪中軸發生偏移,葉輪軸與齒輪盒之間產生摩擦,致使阻力增大,同樣水表計量偏小。
因此,經過長期運行的水表,由于多種因素的影響,計量性能出現不確定性,如果不能及時周檢,無法保證準確計量。無論多計、少計,都將有違公平計量的基本準則。
第五節
有效降低大表計量誤差的對策和措施
一、表務改造的必要性
第四章的敘述,已較為客觀地分析了當前表務計量可能存在的問題。由于用戶用水量的不穩定性,小流量現象的必然存在和A級水表設計上的性能不足,造成的計量誤差不容小視。選擇合理口徑和推廣B級水表,是有效解決或緩解問題的主要方法。為了探討表務改造的必要性和經濟效益,我們先來看一組數據:
以下是通過公司營業收費系統統計的2005年10月全公司大口徑水表月用水量分類數據,初秋的10月,應該可以代表全年供水的平均值。
全公司2005年10月DN80及以上口徑水表月用水量統計表表5—5
月用水量(T)口徑 |
0 |
1-1000 |
1000-3000 |
3001-5000 |
5001-8000 |
8001-15000 |
15001-25000 |
25001-50000 |
50001-100000 |
100000以上 |
總計(只) |
有度數表(只) |
DN
80 |
493 |
240 |
100 |
66 |
79 |
92 |
31 |
15 |
2 |
0 |
1118 |
625 |
DN
100 |
315 |
161 |
43 |
25 |
29 |
35 |
22 |
10 |
1 |
2 |
643 |
328 |
DN
150 |
14 |
4 |
4 |
4 |
4 |
8 |
8 |
12 |
11 |
1 |
70 |
56 |
DN
200 |
18 |
0 |
0 |
2 |
0 |
0 |
2 |
7 |
6 |
5 |
40 |
22 |
DN
250 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
DN
300 |
2 |
0 |
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2 |
7 |
5 |
總計 |
842 |
405 |
149 |
97 |
113 |
135 |
63 |
44 |
20 |
11 |
1879 |
1037 |
注:為該口徑水表額定計量區域,具有最佳的準確性和穩定性,
為水表計量性能劣化區域,存在大表小流量嫌疑。當月數據顯示0度的水表,據統計,約80%為消防用表。
根據不同口徑水表的計量特性,業內一般認為合理的月流量為:
DN80表5000-12000噸;
DN100表8000-20000噸;
DN150表15000-50000噸。
然而從表5—5可見,大致符合該合理范圍的有度數表:
DN80為171只,僅占總量的27.4%;
DN100為57只,僅占總量的17.4%;
DN150為20只,也僅占總量的35.7%。
反觀具有大表小流量嫌疑的表數,占據了有度數表的很大比重,尤其是DN80和DN100,都在一半以上:
DN80為340只,占到總量的54.4%;
DN100為204只,占到總量的62.2%;
DN150為12只,占到總量的21.4%。
因此可見,目前所采用的A級DN80以上大表大部分沒有運行在合理的計量區域。
再來看一下DN50水表的運行情況:
全公司2005年10月DN50水表月用水量統計表表5—6
月用水量(T)口徑 |
0 |
100以下 |
101-200 |
201-500 |
501-1000 |
1001-2000 |
2001-3000 |
3001-4000 |
4001-5000 |
5000以上 |
總計(只) |
有度數表(只) |
DN50 |
658 |
151 |
140 |
315 |
349 |
358 |
180 |
90 |
59 |
101 |
2401 |
1743 |
注:為該口徑水表額定計量區域,具有最佳的準確性和穩定性,
為水表計量性能劣化區域,存在大表小流量嫌疑。當月數據顯示0度的水表,據統計,約80%為消防用表。
DN50水表的的合理月流量應該為1000-3000噸。從表5—6可見,大致符合該合理范圍的有度數表為538只,占總量的30.9%;月用水量1-500噸的606只,占總量的34.8%,這部分表都存在計量不足的嫌疑。2005年10月,公司月售水量2093萬噸,其中DN80以上水表售水量1049萬噸,占50.1%;當月抄見有度數表僅為1037只,而有大表小流量嫌疑的為561只,占半數以上;當月,DN50表售水量275萬噸,占售水總量的13.1%;抄見有度數表1743只,存在大表小流量嫌疑的606只,占
34.8%。由此可見,實施表務改造已不容再緩。
二、科學合理選擇水表口徑
無論何種計量等級的水表,都具有口徑越大,靈敏度越低的共同規律。因此在能滿足最大瞬時流速的前提下,表的口徑能小則小。
選擇水表規格時,應先估算通常情況下所使用的流量大小和流量范圍,然后選擇常用流量最接近該值的那種規格的水表,這樣能保證水表在常用流量下工作性能的穩定性和耐用性達到最佳。但目前很多水管鋪裝時考慮為未來的通水能力留有余量,此時依據當前實際用水量,單純考慮用小口徑水表,將給安裝帶來麻煩,同時加大水頭損失。此時必須選用口徑適宜的高計量等級水表來彌補靈敏度的缺陷。
對當前大量在線水表的每月用水量要進行跟蹤分析。長期達不到水表額定流量的用戶,應該考慮調換較小口徑的水表或計量等級較高的水表。而對因經常過載,導致水表頻繁損壞的用戶,調換寬量程的WPD水表。
三、選用高計量等級水表
選用高計量等級水表,是真正提高大表計量靈敏度的最有效措施。目前,國際上大多數國家已經要求使用計量等級B級以上的水表,許多供水企業也已逐步更換A級水表。
對于新裝大表用戶,應該從現在起全面使用B級表。WPD在測試中表現出最佳的計量精度、靈敏度,最寬廣的計量范圍,以及更科學的構造設計和精密程度。但出于成本考慮,對于用水狀況比較穩定,水量變化不大的用戶,售價較低的普通旋翼式或螺翼式B級表也是一種合理的選擇。
對于目前在線的大量A級大表,可根據用戶用水規律、水量是否達到水表額定流量等指標為判斷標準,依照輕重緩急、分步實施的原則,逐批地遴選出計量誤差嫌疑較大的用戶表,調換為相適應的B級水表。在此過程中,不斷檢驗改造效果,總結出更合理、更有效的改造步驟和方案。
四、嚴格規范水表周檢制度和安裝程序
嚴格按國家水表檢定規程規定的檢定周期和標準對大表進行強制檢定。在抄表工作中發現水表讀數異常的要及時與相關部門溝通,對該表進行及時檢定,避免給供水企業和用戶造成不應有的損失。
在初裝或拆裝水表的過程中,要嚴格遵循技術規范:
1、在管道上安裝水表前,必須先將管內雜物沖洗干凈,以免損壞水表,或通水后影響水表的正常工作。
2、水表上下游的直管段必須符合水表使用說明書的要求。尤其對于水平螺翼式水表,上游直管段長度不少于10D(D為水表的公稱口徑),下游直管段長度不少于5D。
3、水表盤面要保持水平,不得傾斜。
4、對于80mm以上水表,表前必須安裝濾網。同時濾網與水表法蘭間必須有一定長度的直管連接段,不能直接撬合。
5、安裝完畢通水時,表前閥門應全部開啟,以保證水表準確計量。
五、建立高效負責的抄表隊伍
目前記錄水表讀數的主要方式依然是人工抄表。因此抄表員的工作責任心甚至比水表本身的技術性能更為重要。對此,提出幾點設想:
1、根據管轄內大表的數量,計算人工抄表工作量,成立相應數量的抄表小組,每個小組由2人次組成,工作中相互協作、相互監督。
2、抄表小組除了完成抄讀工作外,同時負有觀察水表運行狀況,及時反應用水異常等工作職責。
3、設立專職或兼職的監管員,對表卡數據進行復查。部門負責人應不定期地組織再抽查,以保證抄表工作的準確無誤。
六、運用現代科技對重點戶進行遠程監控
大表遠程監測系統是通過現代化的數據現場采集、傳輸、軟件分析等技術手段,動態、實時地掌握大表用水狀況(如用水量、流量、停表等),可以把需要處理的異常情況及時以短信形式通知調度人員;它記錄所有被監測儀表每個設定時間間隔的全部數據,供管理人員查閱和分析。
通過本公司這一年來對“大表遠程監測系統”的試點,它可以解決以往人工管理存在的幾個盲區:
1、呆表、停表現象常有發生,以往只有在定期抄表時才能發現,往往已耽擱一段時間,給追計水量造成困難。監測系統可以即時發現此類故障,為迅速解決問題提供可能,避免了供需雙方間的計量糾紛。
2、“大表小流量”的“合法偷水”現象,僅靠以往每月一次,或每半月一次的人工抄表是難以察覺和詳細分析的。而監測系統可以提供用戶的時段用水數據,就對分析“大表小流量”的存在可能提供了直觀的判斷依據。
3、系統匯總的水量數據,可以作為核對和監督人工抄表工作績效的科學依據,從側面推進和強化了抄表隊伍的建設。因此,對重點用戶進行遠程監控,不但重要,而且必要。
表務管理工作量大面廣,應該作為供水企業基礎管理工作的重點來抓,它是供需雙方間的主要紐帶,直接影響到供水企業和用戶的雙邊利益。如果放松這個環節,可能在其它如技術改造、成本節約、人員精簡等方面所作的努力都會付諸東流,得不到相應的回報。今后針對漏損控制工作,也不能眼光只盯住管網,其實表務工作存在的很多技術和管理上的問題,都是影響漏損率的直接原因。只有深入研究、多管齊下、措施到位,才能真正有效地降低漏損,使企業的經濟效益和管理水平同時達到一個新的高度。
第六節
調節構筑物漏損的防治
一、加強維護管理
加強維護管理是防治調節構筑物漏損的重要而有效的措施,應做到、做好幾個方面:
1、
要有專職或專人的維護保養人員。這些人員懂專業技術,會進行維護、修理,發現問題能及時解決;素質要好,責任心強,對工作認真負責。
2、要有工作的規章制度、職責及檢查督促制度,責任要明確、獎罰要分明,工作要到位。
3、按照崗位責任制,加強巡視,發現問題及時修理是防治和減少漏損的重要措施和保證。一般來說,居住小區內的水塔及水箱由物業公司維護管理;水廠內的清水池,城市供水系統的高位水池、調節水池、蓄水庫等,由自來水公司的下屬部門負責;工礦企業的調節構筑物屬企業自行管理!耙匀藶楸尽保说乃刭|和對工作認真負責是相當重要的。
二、具有一定的必要的儀器設備
對調節構筑物防治漏損的維護與管理,應具備一定的條件,必要的儀器和設備。這之中,有五金工具方面的,如管鉗、螺紋鉗、老虎鉗、管配加工設備;必要的符合管道尺寸的管配件;不同尺寸的浮球閥及水位繼電器及堵漏設備等。這樣,凡一漏水可及時進行搶修。否則,待漏水時再去購買有關部件和配件,則漏失水量就大了,還會影響用水和環境。
三、實施防爆管措施
對于冬天因結冰會產生爆管的水箱、水塔、高位水池等進出水的明管,應實施防凍保暖措施,這是十分必要的。
防凍保暖的方法是,主要在明露的進出水管外包扎一層保暖層,保暖效果好的保暖層是采用塑料泡沫,價格便宜,包扎容易,隔熱隔冷效果好,目前采用較多。也可采用泡沫混凝土、膨脹珍珠巖等保溫材料。最簡單的土法包扎是采用稻草繩,沿管外徑繞扎,價格便宜,方法簡單,但保暖效果沒有塑料泡沫好,外形也不美觀。
因包扎部分經受風吹、雨打、日曬,時間長了,塑料泡沫會老化、脆化,故會斷裂脫落。所以要經常檢查、維護、管理,必要時更換。
第七節
加強巡視、稽查,及時搶修
一、加強管網的巡視、稽查
管網的管理必須把維護作為重中之重。因為從實踐中發現,有很多管網事故就是缺乏日常維護,沒有把管網當作自來水公司的血脈,更沒有切身參與其中,缺少維護力度,從而導致管網漏損居高不下。管網的日常維護并不是簡單意義上的維修與搶修,更重要的是防患于未然,把可能存在的問題消滅于萌芽,這就必須堅持巡視、稽查制度。
管網巡視、稽查是加強管網運行管理的一項日常工作,是針對管網設施加大現場管理力度,是預防管道故障的積極措施,是保障管網正常運行的捍衛者。
管網巡視、稽查的工作任務是查找明漏和維護管網設施,保障管網安全運行。工作要點是:
1、監管明漏,特別是城鄉郊區、人煙稀少處和不易被人發現處。一旦發現明漏,巡查人員負責相關協調并及時反饋搶修部門;
2、溝通地下作業職能部門,做到有效杜絕占壓,掩埋管網設施,積極防止各項施工威脅管道安全,及時排除管道隱患,從各方面保證管網的正常與安全。
3、有計劃的定期對閥門進行啟動、加油,更換填料及配件的維護工作,并做好詳細的臺帳。具體包括:維護時間、維護地點、維護情況,要保證閥門開關不失靈,截水有效。
4、配合城市街道的改造,保證管網及其附屬設施完好率,要加強臨時性巡查、護衛工作,及時與市政部門協調溝通,采取標志管線,閥門位置,盯緊工程機械作業進度及制止野蠻施工等,盡量保證減少挖斷給水管道及閥門窯井被埋現象。
5、沿輸配水管道查看管道、閥門、消火栓、排水閥、通氣閥、測流井、檢查井等有無損壞的情況,特別是基本建設施工的區域。
6、用水戶的水表節點有無漏水,水表是否正常。
7、安裝于套管內的管道是否完好,有無漏水現象。
8、明裝管道、閥門、架空管支座、吊環的腐蝕程度,定期刷漆搞好養護工作。
9、通常管道的巡查可以對管網資料進行校核、修補,這也是完善管網資料的重要途徑。
10、負責供水干支管是否有違章用水和偷盜水現象。
管網巡視、稽查應將現有管網分片劃區,落實到巡查人員,實行定線、定時、定人,輪流巡視,及時反饋信息和做好視查記錄,嚴格考核;要求巡視人員首先掌握管網現狀及長期運行狀況,諸如管道的位置、管道的走向、管道的口徑、管道的埋深、管道的管材、管道的連接情況、管道節點情況、閥門的位置、型號、閥徑、啟用時間、更換時間、消火栓位置及相鄰的地下設施狀況等。再次,由于巡視人員工作的分散性和機動性等特點,要求巡視人員有較強的責任心和職業道德,并建立完善的檢查制度,獎懲分明。
二、嚴禁未授權的非法用水
非法用水是指:
①、擅自在城市公共供水管道及附屬設施上打孔、連接管道取水;
②、在水表前取水;
③、故意損壞或者擅自更換、拆除水表取水;
④、故意干擾水表的正常運行,致使計量減少或不計量取水;
⑤、非消防需要動用公共消防供水設施取水等行為。
這些竊水行為時有發生,而且屢禁不絕,主要是因為:
①、“偷盜水”違法行為成本低,被查獲了無非是損失一些工具,補繳一些水量;
②、查找違法主體比較困難;
③、公司沒有執法權,無法徹底有效的遏止、打擊偷盜水行為;
④、居民等其本身素質低,自覺管理意識差。
水是商品,偷盜水就是違法行為,致使有效供水變成無效供水,增加漏損,增加企業成本和負擔,因此,對這種行為必須進行查處,對查出的單位和個人,將按照有關管理條例和有關法規處罰、并通過新聞媒體進行曝光,對于情節嚴重的通過法律途徑追究其責任。
對于供水企業為了維護其自身的利益必須加強管理,了解“偷盜水”單位和個人的規律,不定期的在早上或晚上派員工在公司供水管轄區域內巡查,對可疑單位和有過前科的單位重點監控;加強供水節水宣傳力度和管理力度,增強居民的節水意識和法律意識,讓他們充分了解到偷水也是違法的;公開違章用水舉報電話,鼓勵全民參與。
三、爆管(漏點)的及時搶修
漏水是不可避免的現象,搶修也就時時發生。管道破損后,致使大量的清水從破損處流走,造成很大的浪費,也勢必減少了管網的壓力和供水能力,直接影響到部分居民的生活用水和供水企業的利益,因此,及時組織搶修是供水企業管理工作中的一項重要內容。國家《城市供水管網漏損控制及評定標準》也規定:除了非本企業的障礙外,漏水修復時間應①、明漏自報漏之時起、暗漏自檢漏人員正式轉單報修之時起,90%以上的漏水次數應在24小時內修復(節假日不能順延)。②、突發性爆管、折斷事故應在報漏之時起,4小時內止水并開始搶修。
搶修工作原則是:全面考慮統籌安排,盡量合理的調配搶修人員和車輛,科學地管理維修材料,能夠做到供應及時,盡量達到少停水、少漏水的原則;做到任務清晰、目標明確,追求經濟、時效,兼顧社會利益和經濟利益;在搶修中盡量采用新方法、新工藝、新技術、新設備,以便省時省力,及時地保質保量完成搶修任務,最大限度的做到人盡其力,物盡其材。
為了做到以上要求,搶修人員不但要齊心協力、協調一致,還應做到以下幾點:
1、為了確保搶修的及時性,搶修人員必須非常熟悉大街小巷的分布情況和管網資料,能夠很快的確定需要關閉的閥門的位置、管道的位置和埋深等,這也需要管網信息部門的支持和幫助。
2、搶修人員實行全年每天24小時的值班制度,并要求做到反應敏捷,關閉閥門及時準確,盡量減少停水面積,在保證安全搶修、規范作業、文明施工的前提下,盡量縮短搶修時間。
3、搶修材料供應是保障搶修及時的一個重要環節,要求倉庫盡量做到微機管理,對各種搶修材料的規格、型號、數量等定期進行分門別類的整理統計工作,對搶修材料要依據不同的規格、型號、材型,合理堆放,以便迅速領取。
4、技術人員應盡量發揮應盡的責任。首先,技術人員作為管網的管理者,應積極參與,充分發揮主觀能動性,結合現場情況探察研究分析,及時發現問題、分析問題,力爭在短時間內完成搶修工作。其次,技術人員應該在現有管網技術資料的基礎上,在平時管網維護與搶修工作中,注意收集、補充、更改、整理在施工中與現有管網資料不符的地方,并使其盡量全面、詳細、準確。再次,技術人員要注意收集、整理關于搶修工作的新工藝、新材料、新方法、新設備、新技術方面的信息和資料,特別是為了使搶修工作更為迅速高效的,采用帶水作業,不停水搶修方面的新技術、新方法。第四,技術人員要對搶修人員進行培訓,對施工過程、手段、方法進行現場的技術指導。
總之,要保證管網搶修工作的順利進行,就要求搶修部門科學的管理,不斷在實踐中反復摸索,積累經驗,開拓進取,總結并完善出一套適合自己的、科學合理的、可操作性強的管理制度和方法,才能使我們的搶修工作達到高質量、低成本、短時間的目標。
第六章
結 論
第一節
主要成果
本課題針對目前供水行業普遍關注的“漏損”這一熱點和難點問題,根據寧波城市供水的漏損現狀,開展了一系列深入、細致的調查研究和分析探討。課題組在各有關單位的大力協助和配合下,歷時一年半,基本完成了課題預定目標,取得了比較滿意的成果,總結如下:
1、以詳實的數據資料陳述了寧波城市供水管網的漏損現狀。
2、以實測數據和計量數據陳述了大表的計量和管理現狀。
3、闡明了產銷差率和漏損率的關系、大表小流量和計量誤差的關系、未計量用水和未計費用水以及非法用水的關系。管道的腐蝕原理等概念,使報告內容更系統化和理論化。
4、通過對管網漏損現狀的分析研究,確立了管道漏水是構成供水漏損的主要因素,管道質量、安裝質量、外界施工、管道腐蝕、地基的不均勻沉降等則是造成管道漏水的主要原因。并結合實際情況對各種原因進行了詳細的剖析,有針對性的提出了預防和控制漏損的相關方案和措施。
5、通過對大表計量和管理狀況的分析與研究,得出了大表小流量所引起的計量誤差現象比較普遍,表務管理上存在一定缺陷?趶竭x擇不夠合理、計量精度低、管理滯后則是造成計量誤差的主要原因。同時對現有大表中可能存在小流量和不規范使用的情況進行了保守統計,將表務計量和管理中存在的問題從感性認識提高到理性認識。結合實際情況提出了相應的措施。
6、兼顧影響漏損的其他原因,并一一做了簡要分析,使得對整個漏損有了全面的認識,從宏觀的、科學的角度去把握和控制漏損。
第二節
問題與建議
回顧課題開展的整個過程,由于受客觀條件和主觀能力的限制,對一些問題的研究尚不夠深入,某些方面尚未涉及,希望在今后的工作中進一步探討。
1、雖然開展了大量施工、維修現場的實地調查,但限于精力和時間,部分存在問題未能進行更深入的統計和分析。
2、水表的實地對比測試由于牽涉到經費的投入、施工階段用戶短暫停水等諸多環節,因此只能設置幾個有代表性的測試點。測試數據已大致說明存在的現象,但尚難以滿足準確計算計量誤差占漏損率的比例,希望今后在推廣水表改造的同時,繼續深入探討,總結規律。
3、水表的檢驗周期、安裝條件、口徑選取,都是影響水表計量準確性的重要因素,有待進行更深入的專項研究,提出符合本企業實際情況,操作性強的技術規范。
4、對于未計水量的構成,國際上一般認為是管網漏損占到65-70%。但地域和管理水平的不同,必定導致差異。摸清寧波供水漏損的變化規律,對于今后確立控制漏損工作的側重點非常必要。這就要求有關部門在工作中予以重視。
5、未計量用水包括消防、綠化、公共用水等方面。但在現有的條件下,這部分數據難以準確統計。建議今后加強重視,落實責任部門,抓好基礎臺帳管理,逐步積累數據。
控制漏損是當前供水企業抓管理、促效益的一項重要工作。由于漏損的形成具有復雜性、綜合性,因此對待這項工作必須作好打持久戰的心理準備。本課題的結題,并非是該項工作的終結,而應視作是系統化、步驟化地開展控制漏損工作的良好開端。在課題成果的基礎上,通過下一步的實際推廣和應用,不斷發現問題,跟蹤問題,分析問題,解決問題,建立課題研究和實際應用有機結合的長效機制,良性循環、步步推進,使寧波的漏損控制水平最終達到發達國家的先進水平。