1、第二講 水表的結構和工作原理 文字信息修改時間:2007-10-20 14:13:02 信息來源: 添加人:詹志杰 特約嘉賓 第一節 旋翼式水表             旋翼式水表是速度式水表的一種，是世界上用得最多的水表品種。         在國家標準中，速度式水表的定義為“安裝在封閉管道中，由一個動力元件組成，并由水流速直接使其獲得運動的一種水表”。當水流通過水表時，驅動葉輪(旋翼 或螺翼)旋轉，而水

2、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。通過葉輪軸上的聯動部件與計數機構相 連接，使計數機構累積葉輪(旋翼或螺翼)的轉數，從而記下通過水表的水量。        一、多流束水表         多流(束)水表：水流通過水表時，有多束(股)水流從葉輪盒四周流人，驅動葉輪旋轉。這種水表的公稱口徑一般為15mm150mm。      

3、0;  旋翼多流束式水表由表殼、中罩、表玻璃、密封墊圈、計量機構、計數機構和濾水網等組成。水流沖擊葉輪后，葉輪開始轉動，所轉圈數通過計數機構累計，記錄顯示通過水表的水量。見圖2-1和2-2。圖2l  旋翼多流束水表的結構示意圖1- 接管；2-連接螺母；3-接管密封墊圈；4-鉛封；5-銅絲；6-銷子；7-O形密封墊圈；8-葉輪計量機構；9-罩子；10-蓋子；11-罩子襯墊；12-表殼；1-碗狀濾絲網 圖22  旋翼多流束水表的結構展開圖1 表蓋；2軸銷；3銅罩；4罩子襯墊；5表玻璃；6O形密封圈；7計數器；8防磁環；9中心齒輪，10齒輪盒；11墊

4、圈；12磁鋼 座；13葉輪；14葉輪盒；15表殼；16調節螺釘；17調節螺釘墊片；18調節塞；19濾水網；20接管墊片；21接管；22連接 螺母 多流束水表的總體尺寸和連接方式見表21。                      表2  旋翼式多流束水表的總體尺寸和連接方式    mm      

5、各部件的作用、所用材料如下：1   表殼、中罩、表玻璃    表殼、中罩、表玻璃和密封墊圈一起組成一密封體，使表殼內被測水不致滲漏至表外。按國家標準規定，水表應能承受水壓1.6MPa、持續15min和水壓2.0MPa、持續1min的壓力試驗。因此，表殼、中罩和表玻璃均應滿足上述要求。    表殼材料一般采用灰鑄鐵(HT l50，見GB 94361988)或鑄造鉛黃銅(ZcuZn40Pb2，見GB ll761987)。中罩材料一般采用鑄造鉛黃銅(ZcuZn40Pb2，見GB 11761987)。表玻璃應采用符合JB/

6、T 84801996的鋼化玻璃。2  計量機構    計量機構主要由齒輪盒、葉輪盒、整體葉輪、頂尖、調節板等組成，見圖23。計量機構是水表的“心臟”，它對水表的計量性能和耐用性起著關鍵的作用。 圖23  旋翼式水表計量機構圖1-齒輪盒：2-整體葉輪；3-葉輪盒；4-頂尖，5-調節板     (1)齒輪盒    計數器置于齒輪盒中，與齒輪盒上部的內孔相配合。齒輪盒下部有一凸臺，與葉輪盒相配合。齒輪盒在旋翼多流水表的機芯中，起著承下啟上的作用。為此，要求齒 輪盒上部內孔

7、與下部凸臺間應有良好的同軸度。另外，齒輪盒外壁應有定位線或底部有定位鍵，以保證與葉輪盒配合時的定位要求，從而確保性能的穩定。    旋翼式水表的齒輪盒底部一般均有三條左右的固定筋，其主要作用是，當水表在大流量運轉時，對葉輪旋轉起阻尼作用，以改善水表在大流量區域的性能曲線。因為 當很小的流量通過水表時，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 的流量范圍水表呈偏慢的現象。此后逐漸加大流速，水表向快的趨勢發展，如果沒有齒輪盒上的筋加以阻尼，則這種趨勢將會持續下去，直至偏快1015左 右后(

8、與有筋阻尼相比較)，其性能曲線才會趨向平穩。    水流從葉輪盒進水孔流人后，一方面驅動葉輪旋轉，另一方面水流本身呈螺旋形上升，并從葉輪盒出水孔排出。在小流量時，因水流流速低，葉輪上平面與齒輪盒筋 的間隙處的水流呈層流狀態，水的粘性作用占主要地位，齒輪盒上的筋對葉輪轉速無影響。當流速大到一定程度時(一般為0.7ms左右)，間隙處水流從層流 過渡到湍流，造成齒輪盒若干條筋的下方產生旋渦，使葉輪轉速有所減低。同時，因流速增大，在葉輪盒內呈螺旋上升的水流，有一部分沖到齒輪盒筋反射回來，其 方向卻與葉輪旋轉方向相反，故又使葉輪轉速降低，使水表不致于出現沒有齒輪盒筋那樣快1

9、015后才使誤差趨向平穩的現象。變化示意見圖24。 圖24  齒輪筋對性能曲線的影響    齒輪盒底部裝有三塊可任意調節角度的調節板，其作用是通過調整調節板角度，以改變水流從調節板反射回來時反作用力的大小，即改變水流對葉輪轉速阻尼力的大小，達到調節大流量區域誤差的目的。這種調節對小流量區域影響不大。    (2)葉輪盒    葉輪盒是計量機構中最關鍵的部件。葉輪盒上部內孔與齒輪盒下臺肩相配合。在葉輪盒低部中心一般有一螺孔，與頂尖相配合。但有些水表不用螺紋配合，而采取過盈配合，將頂尖用力壓人。葉輪

10、盒上部內孔與頂尖應具有良好的同軸度。    在葉輪盒四周有兩排斜孔，下排為進水孔，上排為出水孔，前者比后者對水表計量特性與壓力損失的影響，更為至關重要。進水孔一般在葉輪盒注塑時一次成型為矩形孔或長方孔。進水孔可以均勻分布于葉輪盒的四周，也可在葉輪盒四周呈對稱排列。    葉輪盒底部有若干條筋(一般為3條或6條)，與齒輪盒上的筋作用相仿，主要是對水表在小流量區域運轉時，使水流對葉輪轉速產生阻尼。因此，調整葉輪下平面 與葉輪盒筋之間的間隙，將會對小流量區域的示值誤差產生影響。同時，當用水設備一旦關閉，水流不再流經水表時，由于筋的阻尼作用，

11、能較快地克服葉輪的慣 性，使其迅速停止轉動，達到準確計量的目的。     對于內部調節式水表而言，在葉輪盒底部有若干個調節孔，如LXS-15C20C水表的葉輪盒底部，均布有三排、每排二只的調節孔。調節孔有斜孔和直孔兩 種，如兩者截面積相同，則后者比前者具有更大的調節功能，同時，在誤差調節時，直孔比斜孔顯得更敏感，在微量調節時比較難掌握。    (3)葉輪    無論是整體葉輪，或是組合葉輪，均要求葉輪上端的軸與下部的葉輪襯套孔(甚至瑪瑙軸承窩)之間，應有良好的同軸度。   

12、旋翼式水表所用的葉輪的形狀為直板形。葉輪受到水流沖擊后旋轉，與葉輪軸和軸上的中心齒輪同時轉動。    對于大多數水表來說，在常用流量時，水表葉輪的轉速，一般在750900rmin。所以希望葉輪具有較好的動平衡性能，以減少運動副之間的磨損，提高水表使用壽命。    (4)頂尖    頂尖安裝在葉輪盒底部的中心，在葉輪軸的下部，用于支撐葉輪轉動。頂尖的最上尖部與葉輪軸的下端凹軸承直接形成點滑動接觸，以便使葉輪轉動更加靈敏。除了 頂尖頭、軸與螺紋間應具有良好的同軸度外，頂尖頭的材質應具有很高的耐磨性能，一般以特

13、殊配方的硬質橡膠棒、聚甲醛等材料較佳。值得注意的是，不能片面追 求水表的靈敏度(始動流量值)而將頂尖頭做成很尖。否則，經短時間使用，頂尖頭即會磨損，使水表出現大流量區域變快、最小流量時變慢的情況。這是因為在上 述兩種流量下，葉輪旋轉時呈下沉狀態，即葉輪瑪瑙軸承與頂尖頭相接觸，葉輪上平面與齒輪盒筋的間隙增大，水流對葉輪轉速的阻尼減小，水表在大流量區域變 快。而小流量時，葉輪下平面與葉輪盒筋的間隙減小，水流對葉輪轉速的阻尼增大。同時，頂尖頭的磨損，使葉輪與頂尖的磨擦阻力增大，在兩者的共同作用下，即 造成水表在最小流量時變慢和始動流量值增大。如果頂尖頭嚴重磨損，即使在大流量情況下，其磨擦阻力的影響會

14、達到或超過水流對葉輪轉速阻尼減小的影響，水表 在大流量時的誤差又會恢復到準確或變慢。     3  計數機構        計數機構常稱為計數器，常見的形式有指針式、字輪式和指針字輪組合式。    (1)指針式計數機構    指針式計數機構一般由上夾板、下夾板、托板、齒輪級、標度盤、指針、圓指針及螺釘等組成。    a上夾板、下夾板    夾板、下夾板和托板三者(有些產品將下夾

15、板和托板合二為一)組成齒輪架，齒輪組被夾持在其中。上、下夾板上相對應序號的軸孔投影，應分別重合。齒輪在齒輪 架中的上、下竄量應保持在0608mm之間，若竄量過小，當上夾板一旦變形下凸時就會將齒輪上、下夾緊，齒輪組傳動阻力就增大，水表的始動流量和最 小流量下的誤差就達不到要求。上夾板下面中心有一凸臺，其中有一孔與葉輪上端的光軸組成運動副。上夾板中心孔與其外圓(與齒輪盒配合處)要求具有良好的同 軸度。        b齒輪齒 輪組起著變速和計數作用。公稱口徑1550mm水表的齒輪組，均由17只齒輪組成。公稱口徑80150mm旋翼式水表的齒

16、輪組由18個齒輪組成。圖 2-5為LXS-15C25C水表的齒輪排列圖。如圖所示，葉輪軸上的中心齒輪與第一位齒輪相嚙合,齒輪組將葉輪轉數記錄下來，通過指針在度盤上指示出 流經水表的水量。齒輪組的前三位齒輪為變速齒輪，起變速作用。自第三位(即第一位紅針的)齒輪的主動輪(即小齒)起，直到末位齒輪止，起計數作用，稱為計 數齒輪，其相鄰的兩指針的齒輪間，其速比均為10:1，由此構成連續十進位方式。  齒輪排列展開圖 圖2-5  LXS-15C25C水表的齒輪排列圖和標度盤1-螺釘；2-圓指針；3-指針；410-齒輪；11-標度盤；12-上夾板；13-下夾板；14

17、-托板；15-螺釘不同規格的水表，在通過等量水體積的情況下，其葉輪與第一位指針的轉數比是不同的。變速齒輪的作用是通過其主、被動輪的齒數變化，取得不同的速成比而滿足不同規格水表的需要，從而可最大限度地提高上、下夾板、度盤等零部件的通用化程度。    習 慣上將水表第一位紅指針轉一圈與其葉輪的轉數之比，稱為該水表的減速比i。這一減速比為主動輪齒數與被動輪齒數之比。LXS- 15C，20C，25C，40C的i值分別為1：296，1：225，1：15577，1：3538，LXS-80。100，150的i值分別為 1：100905、1：611819、1：24716。從這些減

18、速比值，可計算出各種規格水表在各種流量下的葉輪轉速。例如，要計算LXS一15C 水表在常用流量(15m3h)下的葉輪每分鐘轉速時，可按下式計算：  同理，可得到LXS一20C，25C，40C規格的水表在常用流量下的葉輪轉速為9375，9087和58967rrain。  c標度盤標度盤的分格，一要滿足檢定時的分辨率要求，二要滿足在水表正常的使用年限內水表的顯示數不返回零。1m3及其倍數的指針和度盤用黑色，1m3以下的用紅色。規程JJGl621985和標準GBT7781996規定：水表最小分度值(水表標準稱為檢定分格值)應滿足檢定時的準確度不低于o5(每一次讀數允許有不超過12

19、最小分度值的允許讀數誤差)，以及最小流量檢定所需時間不應超過1h30min；應能在不越過零的情況下記錄下相當于在常用流量下工作至少1999h的以立方米表示的用水量體積。    說明：國際建議OIMLR49一l：2000(E)  中的表述為“檢定標尺的分格值，應足夠小以保證指示裝置的分辨率誤差不大于最小流量Ql下運行lh30min的實際體積的05(對2級表)”，這樣的表述更準確。     LXS- 15C25C水表的標度盤如圖。26所示。在水表檢定時，要注意最小分格值的讀數，見圖26所示。水表最小位圓標度的主分格值為

20、 00001m(或稱011)，其間一分為二作為細分格，則成為檢定分格或最小分度值000005 m3。根據人機工程學原理，為取得較快的讀數，采取二步內插法，即根據目測，將細分格再假想插入一條等分中線。如果指針指向小于(或等于)細分格中的假想 中線，則讀取下限分格值，如圖26(a)應讀作000005 m3，如果指針指向大于(或等于)細分格中的假想中線，則讀取上限分格值，如圖26(b)中應讀為000010m3。 圖2-6  水表標度盤讀數 檢定分格值、檢定用水量、檢定所需時間三者互為聯系、互相牽制，在水表的檢定分格值設計、檢定用水量的確定及水表檢定裝置的量器量限設計時都

21、需考慮。檢定分格值應符合表2-2的要求。水表的十進位數應符合表2-3的要求。表22  水表的檢定分格值最小流量qmin(m3h)檢定分格的最大值m30.0226qmin<0.06660.00020.0666qmin<0.1330.00050.133qmin<0.2660.0010.226qmin<0.6660.0020.666qmin<1.3300.0051.330qmin<2.660 0.012.660qmin<6.6600.026.660qmin<13.3000.0513.300qmin<-26.6000.126.600qmi

22、n<66.6000.266.600qmin<1330.5 表2-3 水表的十進位數(2)指針字輪組合式、字輪式指針字輪組合式計數機構具有讀數清晰、抄讀方便等優點，越來越多的水表包括E型表、干式水表和液封式水表普遍采用這樣的計數機構。    國 內的指針字輪組合式計數機構一般由3位或4位紅指針與5位字輪組成，其排列示意圖見圖27。對于公稱口徑1525mm的水表，其第一位字輪的分格值為 0.1 m3，數字顏色為紅色，其后等于或大于1m3的四個字輪上的數字均為黑色。有些企業生產的這種計數機構，將字輪組置于字輪匣中，字輪匣的四周和底部與被測

23、 水隔開，僅在上夾板上開有供讀數的狹長的5個“窗孔”，避免字輪被水中的一些雜質卡死或影響抄讀的缺陷。    字輪的進位是在相鄰低位數字輪上的數字自9轉至0時完成的。    字輪式計數機構除了指示始動流量用星形指針外，其余讀數位均用字輪。圖27  指針字輪組合式計數機構排列圖1-標度盤；2-圓指針；3-(紅色)；411-齒輪；12-蝸桿齒輪；13-標牌；14-上夾板；15-字輪軸；16-F夾板；1-十牙輪；18-頭位字輪；19-中間字輪；20-四八牙輪；21-牙輪軸  4 濾水網 

24、60;  國內自來水質近年來明顯提高，但部分管線難免還存在銹垢、麻絲、鐵屑及砂礫等雜質，這些雜質隨著水流最終來到水表進口處。為防止雜質進入水表機芯，造成水 表故障，故在水表進口端均裝有濾水網。常用的為碗狀濾水網，安置在葉輪盒的外面，這種結構容垢能力較大，且即使堵塞一部分網孔后對計量能力也影響較??；另 一種為筒狀濾水網，安置于水表表殼的進水一方，效果比碗狀濾水網差。二、單流束水表        單流(束)水表：水流通過水表時，僅有一束(股)水流驅動葉輪旋轉。單流水表的公稱口徑一般為15(或者13)25mm，體積較小，

25、誤差調節裝置放置在外部。旋翼單流濕式水表主要由表殼、中罩、表玻璃、密封墊圈、葉輪、下頂尖、計數機構、調節板和濾水網等組成。結構示意如圖28。圖2-8  單流水表結構示意圖1- 接管；2-連接螺母，3-密封圈，4-夾緊圈；5-壓緊圈；6-計數器；7-防磁環；8-傳動齒輪組件；9-蓋；10-墊圈；11-O形密封圈；12-鎖 緊螺釘；13-螺母；14-鉛封；15-銅絲；16-濾水網，17-齒輪盒組件；18-調節片；19-開槽盤頭螺釘；20-頂尖；21-葉輪組件；22- 表殼；23-齒輪盒蓋 旋翼單流水表在所有水表品種中，屬于結構最簡單、體積最小、重量最輕、成本最低的一種。旋翼單流

26、水表主要零部件的要求與作用，大致與旋翼多流濕式水表相同。以下為一些不同之處：1     表殼           單 流束水表與多流束水表相比，少了齒輪盒和葉輪盒，其中某些功能就由表殼承擔。如表殼上部內孔與計數器相配合，取代了齒輪盒的部分功能。表殼的進出水孔和其 內孔中心螺孔，取代了葉輪盒的功能。因此，單流水表表殼的加工精度要求，遠遠高于多流水表。如應具備較高精度的進、出水孔的孔徑、粗糙度及其切線半徑。表 殼上部臺肩與中心螺孔應保持較高

27、的同軸度。如無高精度多工位的專用機床，很難達到這些要求和取得高的生產效率。2     調節板          單流水表只有內調式而無外調式，其誤差調節是通過改變計數器下方的三塊調節板的角度來達到的，其調節原理與LXS一80150旋翼多流束水表中的上調節板相似。3     濾水網       單流水表的濾水網是一片呈球面的薄片，其上有許多小孔。濾水網置于表殼進口端，以阻攔水中雜質通過。但

28、受表殼進水端通徑的限制，濾水網的孔的總面積難以達 到設計要求的水表公稱口徑面積的1.5倍。因此，當單流水表稍有水中的雜質堵塞網孔時，在同等流量條件下，通過濾水網并驅動葉輪旋轉的水流速大于未堵前的 水流速，從而使葉輪轉速提高，造成水表變快。所以，單流水表對水質和流場的要求較高。4   下頂尖      單流束水表僅一股水流驅動葉輪旋轉，所以當葉輪以較高速度旋轉時，始終受到一個垂直于水流切線方向的推力，使頂尖造成單邊磨損。為此，要求下頂尖采用較耐磨的材料制造。三、干式水表     

29、;  干式水表因其計數機構與被測水隔絕，故不受水中懸浮雜質的影響，確保計數機構的正常工作和讀數的清晰，同時也不會像濕式水表那樣，因表內外溫差而造成玻璃下方起霧或凝結水珠等影響水表抄讀的現象。        旋翼多流干式水表的誤差調節裝置一般為外調型式，其外形尺寸及內部結構與同規格的濕式水表基本相似，許多零部件也能互相通用。      干式水表與濕式水表的最大區別在于計量機構。見圖2-9。其葉輪與中心齒輪相分離，葉輪上端由磁性元件(磁環或柱狀磁鋼)與中心齒輪下端的磁性元件相耦

30、合。當水流推動葉輪旋轉時，通過葉輪上端的磁性元件與中心齒輪下端的磁性元件相吸或相斥，驅動中心齒輪同步旋轉，并由中心傳動計數器記錄流經水表的水量。 圖2-9  干式水表計量機構1-葉輪盒；2-葉輪組件；3-水表指示機構總成 如上所述，干式水表的計量機構與濕式水表有所不同。1  干式水表的磁性元件    干式水表磁性材料常用的有鐵氧體和釹鐵硼，磁性元件的結構形狀一般有環狀磁鋼、柱狀磁鋼和環狀磁鋼與“冂”形矽鋼片。2  干式水表的齒輪盒    干式水表的計數機構是依賴齒輪盒與被測水隔絕，所以

31、齒輪盒底部及四周須能承受力2MPa壓力試驗而不變形。為此，在設計干式水表時，除了在齒輪盒上、下底部增設了十余條加強筋外，往往在齒輪盒上底部和內壁襯以金屬的碗狀內襯，以防其受壓變形。    齒輪盒上、下底部的中心處各有一軸孔，分別與中心齒輪軸與葉輪軸相配合。為了盡量減小運動部件的磨擦阻力，提高始動流量值，一般在上軸孔底部鑲有一粒凹面(或平面)寶石軸承。    干式水表的計數機構，除了靠齒輪盒四周和底部將其中被測水隔絕外，最好在齒輪盒上部也采取良好的密封措施，以防表外污水流入侵蝕計數機構。四、立式水表    

32、   在安裝空間狹小的場所，可以安裝立式水表，實物圖見附錄C圖C.3。立式水表的內部構造與一般旋翼式水表相同，不同之處是立式水表的入水口和出水口在水表的同側，可以裝在給水管的立柱上。立式水表具有抄表方便、不用保護盒、節省安裝費用等優點。五、定量水表    在一些化工生產、玻璃生產、食品加工、建筑混凝土攪拌等過程中，需要定量供水，一種方法是在穩定流條件下控制供流時間來實現定量供水，另一種方法就是使用 定量水表。定量水表有電氣控制和數控兩種類型，其基本原理相同，其外形見附錄C圖C.12。定量水表由帶有電氣控制部分的旋翼式水表(或水平螺翼式水 表)、

33、電磁閥及定量控制儀三部分組成。    數控定量水表的原理是，啟動電磁閥后水流通過水表，使葉片感應出一系列的脈沖信號。脈沖信號經放大、分頻后與定值器所預置的流量相減，當減到零時，經過控 制器關閉電磁閥，完成一次定量供水。定量水表一般為工業用途，其口徑在25mm以上。定量水表的一次供水量根據水表的口徑和定值器預置值而定，如公稱口徑 25mm水表的一次供水量可以為1550L，40mm水表的一次供水量可以為60200L等。因為流量范圍可以定點或較小，定量水表的一次供水量的誤 差可以控制在±1內。六、同軸水表(單接口水表)    同軸

34、水表又稱單接口水表，其水流的進口與出口在同一個接口上，其接管是專用接管。單接口水表是一種可用于多路共管管道輸送供給系統的水表。該產品采用專用接口，與多路共管的供水管組成一個管路系統，單一管路系統內部采用多路扇形通道，適用于多層樓房用戶(最多可達垂直單元8層、8個用戶)的戶外集中安裝的“一戶一表”，見圖210。圖2-10  單接口水表與多路共管系統圖 七、性能特點  1      誤差特性         旋翼式水表的誤差特性用水表的示值

35、誤差E與流量之間的關系來表示。旋翼式水表的誤差特性曲線見圖211。其特征為：在小流量時，誤差急劇偏負；隨著流量 增至分界流量附近，誤差曲線快速向正向移動，并達到一個峰值；當流量繼續增大時，誤差曲線又向負方向偏移。 圖2ll  旋翼式水表誤差特性圖         旋翼式水表的計量等級一般只達到A級或B級，其對應的流量范圍和特性流量點可參看附錄D。2   壓力損失        旋翼式水表的壓力損失在其過載流量下應不超

36、過0.1MPa。不裝過濾器的旋翼式水表的實際壓力損失在(0.0400.085)MPa范圍內。3   耐壓強度    旋翼式水表應能承受水壓1.6MPa、持續15min和水壓2.OMPa、持續lmin的壓力試驗。4   使用壽命和計量性能變化趨勢    水表的使用壽命與產品所采用的結構、材料密切相關，也受到使用場合的安裝、水質好壞的影響。實驗室對使用壽命的試驗情況不完全代表實際使用的場合。    一般說來，水表的外殼不易損壞，可長久使用，容易損壞或磨損的是內部機芯。水

37、表的活動部件(葉輪、葉輪盒組件等)一般用工程塑料ABS材料制造，比較耐磨。水表連續通水試驗后比較容易損傷的是翼輪軸尖、翼輪軸齒輪和傳動齒輪中的第一個齒輪。    在實驗室中的試驗說明，旋翼式水表在使用了相當于10年以上的用水量后，計量性能并無大的失準(可在土4內)，整個誤差特性曲線向下偏移，即在小流量、大流量下水表走字全部變慢。    但對實際用表的情況統計表明，民用小口徑水表多年使用后的情況并沒有那么理想，壽命也沒有那么長，多數情況是多年使用后的水表在小流量下走慢，而在大流量下卻變快。據分析，主要原因是水中雜質堵塞濾網后形成的單邊沖

38、擊葉輪等效果形成。    說明：干式水表的使用壽命還受到制造企業所用的磁性材料和工藝的影響。5  對介質、安裝的要求    旋翼多流束水表對水質要求和流場要求相對不高，但使用時間久了可能對濕式水表的度盤讀數清晰度會產生一些影響(干式水表和液封式水表不存在這個問題)。旋翼單流束水表對水質要求和流場要求相對較高。    旋翼式水表對水表的流向、安裝方位、讀數度盤的朝向、表前表后的直管段長度均有要求，單流水表要求更嚴。 第二節  螺翼式水表   

39、60; 螺翼式水表又稱伏特曼(Woltmann)水表，是速度式水表的一種，適合在大口徑管路中使用，其特點是流通能力大、壓力損失小。    同旋翼式水表一樣，螺翼式水表也屬于速度式水表的一種。當水流入水表后，沿軸線方向沖擊水表螺翼形的葉輪旋轉后流出，葉輪的轉速與水流速度成正比，經過減速齒輪傳動后，在指示裝置上顯示通過水表的水總量。    螺翼式水表分為水平螺翼式水表和垂直螺翼式水表兩大類。國內所使用的大部分工業用表都是水平螺翼式水表。另外可拆卸式水平螺翼式水表，因其計量流量范圍寬、零部件通用性強、安裝維修可在不停水不拆表的情況下進行等特

40、點，也成為其中的一個系列產品，受到用戶的歡迎。 一、水平螺翼式水表     水平螺翼式水表，又稱渦輪式水表，是指該種水表的螺翼軸線與自來水管道軸線成平行(或重合)，其葉輪采用螺翼形狀。這并不是說這種水表只能水平安裝。當 然，如這種水表確需垂直安裝時，則應選擇進水一側螺翼軸軸承孔中裝有寶石端面平軸承的水表，以減少磨擦阻力，延長水表的使用壽命。一些進口型號的螺翼式水 表采用動平衡工藝技術，可以在水平、傾斜和垂直狀態下工作，但在非水平狀態下工作時水表的計量等級要降低一級。    公稱口徑80200mm的水平螺翼式水表的結

41、構示意見圖2-12，其實物圖見附錄C圖C.7。    水平螺翼式水表主要由表殼、整流器、誤差調節裝置、螺翼、支架、蝸輪蝸桿、計數機構、表玻璃、密封墊圈及中罩等零部件組成。1   表殼、中罩、表玻璃    表殼、中罩、表玻璃和密封墊圈一起組成一密封體，使表殼內被測水不致滲漏至表外。按標準規定，水表應能承受水壓1.6MPa、持續15min和水壓 2.OMPa、持續1min的壓力試驗。因此，表殼、中罩和表玻璃均應滿足上述要求。表殼內孔應鑲有耐腐材料制成的襯套或涂以良好的防銹涂層。2   整流器

42、0;   整流器的作用：一是將來自水表上游呈紊流狀態的水流在通過網格狀的整流器后，盡可能地將其“梳理”成層流狀態；二是在整流器中心有一軸孔，以支承螺翼軸，該軸孔與支架上的軸孔應保持同軸，以保證螺翼靈活轉動。 圖2-12  水平螺翼式水表的結構示意圖    1-表殼；2-調整器；3-銅絲；4-鉛封；5-密封墊圈；6-襯圈；7-指示機構；8-表玻璃；  9-罩子組件；10-表罩；11-翼輪組件；12-支架組件；13-整流器組件；14-開槽圓柱頭螺釘3  支架    支架的作用：一

43、方面支承螺翼軸，使螺翼在水流作用下能靈活轉動；另一方面通過支架內的蝸輪與螺翼軸上的蝸桿相嚙合，將螺翼的轉速傳至支架上部與計數機構相連接。4  螺翼      水表螺翼式水表使用螺板形葉輪，又稱螺翼或翼輪，結構見圖2-13，一般采用足夠機械強度的工程塑料(如ABS)注塑成型。螺翼筒體為空心，以減輕重量和 增加浮力。螺翼一端有一悶蓋用粘結劑與其粘合，以防被測水浸入后增加其重量。螺翼應具有較好的動平衡性能，否則在高速運轉時，容易使螺翼軸和軸套磨損。5    誤差調節裝置    &#

44、160;   常見的誤差調節裝置有兩種。        (1)槳式誤差調節裝置         這種調節裝置的作用部分是一塊扁平且呈對稱的槳狀調節板，位于整流器的整流板部分。當旋轉槳狀調節板時，則可增大或減小這部分水流對螺翼旋轉的沖擊力，從 而起到誤差調節作用。槳狀誤差調節裝置具有結構簡單、零部件少且加工容易和拆裝方便等優點，所以得到廣泛的使用。       (2)舵

45、式誤差調節裝置         這種調節裝置的作用部分也是一塊扁平的板，板的一側有一軸孔，用軸將調節板置于整流器的整流板部分。調節誤差時，有一撥軸撥動舵狀調節板的另一側，使調節 板環繞軸線旋轉，以增大或減小這部分水流對螺翼旋轉的沖擊力，從而起到誤差調節作用。這種調節裝置的結構較為復雜。6  計數機構         螺翼式水表的計數機構與旋翼式水表大同小異，可參照前一節所述。 二、垂直螺翼式水表  

46、0;      垂直螺翼式水表，是指螺翼軸線與自來水管道軸線相垂直。結構如圖2-14所示，實物圖見附錄C圖C.8。圖2-14  垂直螺翼式水表結構示意圖1-平墊圈；2-螺栓；3-銅絲；4-鉛封；5-表蓋組件；6-指示機構；7-表玻璃；8-罩子襯圈；9-密封墊圈；10-機芯；11-O形密封圈；12-表殼；13-分流圈；14-墊片 垂直螺翼式水表的螺翼由頂尖垂直支承，因此耐磨性能比水平螺翼式螺翼軸套要好。垂直螺翼式水表的小流量計量能力比水平螺翼式水表強。 三、可拆卸水平螺翼水表   

47、60;      可拆卸水平螺翼式水表結構示圖見圖215，結構展開圖見圖216，實物圖見附錄C圖C.9?？刹鹦端铰菀硎剿碓谑褂眠^程中，如遇機件損壞，可以不 拆下水表，而進行維修或更換，做到不停水或少停水。可拆卸水平螺翼式水表零部件通用化程度高，流量范圍也比水平螺翼式寬。 圖215  可拆卸水平螺翼式水表結構示圖1-表殼；2-墊圈；3-螺栓；4-螺栓；5-鉛封；6-鉛封線；7-調整器罩；8-調整器罩墊片；9-螺釘；10-鉛封螺釘；11-罩子組件；12-計量機構；13-計數器；14-罩子襯墊；15-法蘭墊圈；16-法蘭

48、60;               可拆卸水平螺翼式水表系列共有三組11種規格：        第一組：公稱口徑為50，65，80，100，125mm五種規格；        第二組：公稱口徑為150，200mm兩種規格；        第三組：公稱口徑為25

49、0，300，400，500mm四種規格。        同一組水表的計量機構和計數機構等均通用。因此僅需三種計量機構和計數機構，就能滿足11種不同規格水表的需要。所以，無論從減少備品備件，還是從方便維修、提高計量精度等考慮，這種水表有許多可取之處。1      表殼可 拆卸水平螺翼式水表的表殼要滿足同一組水表的計量機構和計數機構通用的要求，所以同一組水表表殼通徑(位于計量機構部分)是一致的。以第一組水表為例，進 出水口直徑為50125mm，但表殼中段位于計量機構部分的尺寸均放大或縮小至

50、l00mm。與普通水平螺翼式水表還有不同的是，可拆卸水平螺翼式水表在 計量機構與表殼間加裝了O形圈密封，以方便拆裝。 圖2-16  可拆卸水平螺翼式水表結構展開圖1- 表蓋；2-罩；3-墊圈；4-透鏡；5-墊片；6-計數器；7-螺釘；8-墊片；9，10-O形圈；11-上軸承裝置，12-斜齒輪裝置：13-螺 絲；14-螺帽；15-后軸；16，17-螺絲，18-主外殼；19-固定銷；20-O形圈；21-封印螺絲；22-調節裝置蓋；23-螺絲；24-襯 墊；25-用于調節裝置蓋的螺絲；26-法蘭蓋；27-軸襯；28-磁驅動裝置；29-保護套；30-承受框；31-支座；32-螺旋漿

51、；33-螺 帽；34-墊片；35-用于調節裝置的墊片；36-調節軸；37-調節轉柄；38-整流器；39-安裝環；40-調節板；41-軸承座；42-下軸承裝 置；43-螺帽 2      計量機構         可拆卸水平螺翼式水表的計量機構是將整流器、螺翼、支架、蝸輪蝸桿及舵式調節板等組裝成一體，然后固定在隔離板上。拆裝時，手持隔離板順著弧線將計量機構裝入或拆下。計量機構進水一端有一O形密封圈與表殼形成密封面，以防水流不通過螺翼而直接流向出口。 

52、;       蝸輪軸上部的磁鋼，一般采用環狀鐵氧體磁鋼，因為蝸輪軸的轉速很低，一般不會脫磁，另外防銹性能也較好。3     誤差調節裝置       可拆卸水平螺翼式水表的誤差調節裝置多為舵式調節裝置。調整桿與隔離板之間有O形圈密封。若不破壞鉛封、不旋轉水表頂部的蓋板，則無法接觸調整桿。4      隔離板         隔

53、離板的下部為被測水，上部則通大氣，所以隔離板應能承受2MPa耐壓強度試驗而不變形、不滲漏或損壞。因隔離板又必須具有良好的防銹性能，所以一般采用鑄黃銅制成。         隔離板與表殼的接觸面之間有O形圈加以密封。5      計數機構       計數機構是用銅皮將計數器連同中心齒輪加以密封。中心齒輪下部鑲有磁鋼，與蝸輪軸上部的磁鋼相耦合。計數器也采用指針、字輪式。6   &

54、#160;  法蘭蓋        法蘭蓋一方面用來壓緊隔離板，防止漏水。另一方面中心孔處支承計數機構，其材質多為鑄鐵。7     罩蓋         罩蓋的作用是壓緊計數機構，其材質為ABS塑料。 四、復式水表              復式水表，又稱組合式水表，也

55、叫母子式水表，是由口徑不同的水平螺翼式水表和旋翼式水表組合而成的，其中的大口徑水表(也可能再加一只單向閥)與管道口徑相同并連接，小口徑水表成為其旁路管線。其實物圖見附錄C圖C.10。         當流量較小或很小時，主管線上的與大口徑螺翼式水表相連的單向閥關閉，水流從其旁路通過小口徑旋翼式水表流過并回到主管線；當流量增大時，單向閥開始打 開，大部分水通過大口徑螺翼式水表，同時仍有小部分水通過小口徑水表，兩水表分別累計所流過的水量，其累計值之和才是實際的用水量。有些復式水表的計量機 構將二水表所記的數據匯總至總計

56、量機構，反映通過復式水表的水量。         復式水表的最大特點是量程比相當大(>1000)，適合于流量變化較大的場合，但因為加裝了單向閥增大了壓力損失。另外體積大、重量重也是復式水表的缺點。 五、插入式水表          插入式流量計是用較小的葉輪計量機構，插入直徑比它大得多的管道殼體內，使其成為具有計量大流量能力的流量計。插入式水表也是采用這樣的原理進行工作的。插入式水表有插入式旋翼水表和插入式水平

57、螺翼水表，口徑一般在80mm以上。         插入式水表通過測定表殼中心點流速，來計量整個大口徑管道的流量，其特點是體積小、重量輕、流通能力大，制造維修成本低，抗水中雜質能力比普通表要強，但小流量計量能力較弱，計量等級一般只達到A級。         插入式可拆卸水平螺翼式水表實際上是可拆卸水平螺翼式水表的改進產品，是可拆卸式與插入式兩者結合的水表。 六、性能特點 1   

58、0; 誤差特性           水平螺翼式水表的誤差特性是指水表的示值誤差E與流量之間的關系。水平螺翼式水表的誤差特性曲線見圖217。其特征為：在流量小時，誤差急劇偏負；隨著 流量增至分界流量附近，誤差曲線快速趨于平穩。水平螺翼式水表的前后直管段條件和進水閥開放狀態對性能曲線的變化有較大的影響。  圖217  水平螺翼式水表誤差特性圖         水平螺翼式水表的計量等級一般為A級或B級，其對應的流

59、量范圍和特性流量可參看附錄D。         一些進口或引進生產的垂直螺翼式水表、WPD型水平螺翼式水表、復式水表的流量范圍相當寬，特性流量點的規定也不同。表24列出了部分規格型號的 WPD渦輪式水表的特性流量參數值，括號內為國家標準中規定的相同口徑水表的特性流量值，從這些比較中可以發現國外在大口徑水表的方面的性能優點。                &#

60、160;          表2-4  WPD型水平螺翼式水表特性流量值規格型號公稱口徑DN/mm最小流量Qmin/(m3/h)分界流量Qt/(m3/h)常用流量Qn/(m3/h)最大流量Q max/(m3/b)WPD  DN5050  0.30   (0.45)0.7    (3)50    (15)90   (30)WPD  DN80800.50 

61、60; (1.2)0.8    (8)120    (40)200   (80)WPD DNl00100  0.80   (1.8)1.8    (12)230    (60)300   (120)WPD DNl50150  1.8    (4.5)4.0    (30)450    (150)600

62、0;  (300)WPD DN200200 4.0    (7.5)6.0    (50)800    (250)      1200  (500)表2-4  WPD型水平螺翼式水表特性流量值        說明：表中(   )  內的數值為國家標準中規定的相同口徑水表計量等級B級的特性流量值。2  

63、;    壓力損失         水平螺翼式水表的壓力損失在其過載流量下應不超過0.03MPa。壓力損失小是水平螺翼式水表的一大優點，但使用時要考慮附加安裝過濾網所帶來的其它壓力損失。       按國際建議R49-1：2000(E)的規定，水表在其計量的最小流量至過載流量范圍內的壓力損失應不大于0.1MPa。一般情況下，最大壓力損失總是在水表的最大流量下測得，但對于復式水表可能有例外。   &

64、#160;   由于一些型號的水表的流量范圍較大，有必要了解整個流量范圍的水表的壓力損失情況，為此，可以參看水表的流量一壓力損失曲線圖。圖218為某一型號水表的幾種規格的壓力損失圖。圖218  壓力損失圖3     耐壓強度        螺翼式水表應能承受水壓1.6MPa、持續15min和水壓2.0MPa、持續lmin的壓力試驗。4    與旋翼式水表比較      

65、;  與相同公稱口徑的旋翼式水表相比，水平螺翼式水表的流通計量能力大20以上，壓力損失小、結構簡單、故障少、價格低，但靈敏度不高，始動流量較大，安裝和直管段條件要求較嚴格。        螺翼式水表一般適合公稱口徑50mm以上的、用水量較大的管道水計量。水平螺翼式水表也非常適用于農用灌溉用水和其它水利方面的計量。     第三節  容積式水表  一、原理結構        容積式水表又稱

66、活塞式水表，是一種定排量式的水表。國家標準中容積式水表定義為“安裝在封閉管道中，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一種水表”。          容積式水表有旋轉活塞式和圓盤式兩大系列，當水流通過水表時，水流驅動活塞(圓盤)旋轉(擺動)，而活塞缸(圓盤室)的體積是恒定的，所以，通過計數機構測得活塞旋轉(圓盤擺動)的次數，即可獲知流過水表的水量。    容積式水表最主要的產品為旋轉活塞式水表，實物圖見附錄C中圖C.5和C.6。圓盤式水表在國內沒有使用，國

67、外也只有美國等少數國家使用。旋轉活塞式水表 一般為小口徑規格，特點是計量等級高(可達C級和D級)、小流量計量能力強、靈敏度高。國內目前主要用于管道純凈水的計量，以寧波水表股份有限公司的飲用 水計量儀和寧波東海儀表水道有限公司生產的凈水水表產品為代表，水表內通徑一般為8，15和20mm。容積式水表修理調試較復雜、對水質要求較高，在我國 尚未大范圍使用。圖219為旋轉活塞式水表的結構展開圖。圖220是旋轉活塞式 水表計量機構的示意圖。在水壓作用下，水從下部進水口進入測量室內，推動旋轉活塞7環繞測量室3的中心軸作旋轉運動，同時水從活塞內空處及活塞與測量室壁 面所形成的空處流向上部出水口排出，在活塞旋

68、轉的同時，由轉動軸4和撥叉5與計數機構相連接，所以只要記下活塞旋轉的次數，就可積算出流過水表的體積。 圖219  活塞容積式水表結構展開圖1-防塵套；2-連接螺母；3-接管；4-接管密封墊圈；5-夾緊機構；6-傳動機構；7-軸；8-濾水網；9-上表殼；10-銅銷；11-表蓋；12-計數機構；13-蓋板組件；14-活塞；15-計量機構；16-下表殼 圖2-20  容積式水表計量結構示意圖1-軸；2-蓋板；3-測量室；4-轉動軸；5-撥叉；6-襯套；7-活塞，8-隔板；9-O形密封圈；10-濾水網；11-止回套 二、性能特點  

69、   1     誤差特性              容積式水表的誤差特性是指水表的示值誤差E與流量之間的關系。容積式水表的誤差特性曲線見圖2-21。其特征為：在流量小時，誤差急劇偏負；隨著流量的增加，誤差曲線逐漸向正向移動，并相對平穩；當流量很大時，誤差曲線又向負方向偏移。 圖2-21  容積式水表誤差特性圖  曲 線特征為：整條誤差曲線呈拋物線狀：在小流量時，誤差急劇偏負；

70、隨著流量的增加，誤差曲線逐漸向正向移動，并在0.2 qp0.3qp流量區域內達到正誤差峰值；當流量繼續增大時，誤差曲線又向負方向偏移。引起這種變化的原因是容積式流量計存在一定的漏流(或稱滑流)， 即部分水量未經計量室計量而通過水表測量元件與殼體之間的間隙直接從水表入口流向出口。漏流在水表示值上并未反映出來，引起水表走字偏慢。漏流與間隙寬度 的三次方成正比，與水表進出口的壓力差成正比，而壓力差與流量的平方值成正比。    容積式水表的計量等級較高，一般可達到C級或D級，其對應的流量范圍可參看附錄D。2  壓力損失    容積式

71、水表的壓力損失在其過載流量下不超過0.1MPa。3  耐壓強度    容積式水表應能承受水壓1.6MPa、持續15min和水壓2.OMPa、持續1min的壓力試驗。  4  對材料、介質、安裝的要求    容積式水表對水質要求較高，磨損比旋翼式水表大，因此要求容積式水表所用的工程塑料衛生和強度方面要更可靠。國內容積式水表的機芯材料一般采用PS聚苯乙烯等材料。容積式水表如果遇到流過的水有雜質，會卡住活塞或圓盤，供水隨之停止。水質的好壞同時直接影響容積式水表的使用壽命。隨著使用時間，由于磨損后的間隙增大，泄漏

72、量增大，容積式水表的計量性能朝偏慢的方向變化。    除流向外，容積式水表對表的安裝方位、讀數度盤的朝向、表前表后的直管段均無要求。5  容積式水表與旋翼式水表的性能比較相對于旋翼式水表，容積式水表計量等級高、靈敏度好是其優點，但對水質的要求很高，結構較復雜、制造維修較難，成本高。詳見第六章水表選用一節。 第四節  智能水表 智 能水表主要分遠傳水表和預付費水表二大類，其共同特點是測水流的傳感器仍用普通水表的容積式或速度式的機械傳感器，通過在水表的度盤指針或齒輪組的某個位 置安裝傳感元件，或直接制成含明確電參數的指示字輪，將原水表的機械讀數轉換成電信號數據，然后進行采集、傳輸和貯存，并按結算交易方式的要求自動或人工 進行控制。    預付費水表是瞬時型遠傳水表與電子控制裝置的組合，目前主要用于居民住宅。預付費水表的設計是在水表基表上加裝了電子附加裝置和控制閥，要求用戶先預付一 定的費用或購置一定數量的水量，輸入后才可正常用水，至購水量或費用值用盡時控制閥會關閉或提示性關閉，免去了上門抄表所帶來的不便。預付費水表在相當程 度上改變了國內傳統的抄表結算方式，也配合了國家建設部推行的“一戶一表”政策的實施，受到一些自來水公司用戶和物