温度对水表小流量测量误差的影响

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水表是计量流经管网的用水量的计量产品。水从水表进水 口流入表壳 ，进入叶轮盒，推动 叶轮旋转 ，经计数机构的齿轮传动带动字轮计数 ，在表盘显示流经的水量。作为贸易结算工具的计量仪表，在水资源普遍缺乏的情况下 ，水表对于节约用水将起 到更加关键的作用，因此其性能的提升愈来愈被人们所重视。

1 流量测 量误 差水表的流量测量误差又称为水表示值误差 ，是指水表表盘显示的值与实际流经水表流量 的差。水表在不同流量时，呈现出不 同的流量测量相对误差。作为计量仪表，水表标准规定了最大的允许误差，2级冷水水表，低区流量 Q ≤Q

其 中，Q 为过载流量 ，Q，为常用流量 ，Q 为分界流量 ，Q 为最小流量。随着水表新标 准的颁布和实施，Q /Q.成为衡量水表性能的关键指标之- ，引起了各水表生产厂家的重点关 注，Q /Q 有不断提升 的趋势〉低 Q。是提升 Q /Q 的-种重要途径 ，而 Q /Q 的值又有恒定的标准，因此使得Q 和Q 的取值越来越校2 流量测量误差 曲线不同流量点测 的流量测量误差值 ，表示在流量 与误差坐标系中为-条曲线，该曲线即为水表的流量测量误差曲线 ，理想的流量测量误差曲线应该是-条水平直线。而实际上，在不同流量 ，受到机械摩擦阻力和流体黏性阻力的影响 ，流量测量误差呈非线性变化 ，表现为曲线形状 ，如图 1所示。在水表测试检定时，不同流量点的误差值必须要调整到检定规程要求的误差范围内，该水表才能确定为合格。

3 温度对水表小流量测量误差的影响在水表的生产中，发现水温变化对小流量测量误差影响较大。冬季寒冷的天气 ，气温较低 ，测试用水的温度也较低 ，而生产的水表小流量测量误差呈现较低的负值 。而且 随着水表生产精度 等级 的提高 ，Q 和收稿 日期 ：2013-O1作者简介：郑家珍(1963-)，女，工程师，从事水表研究与设计工作。

Q1 Q2 Q3 Q4流t/(m ·K )图 1 水表流量测量误差 曲线 图Q 的值越来越小 ，因此温度对流量测量误差的影响也越来 越 大。下 面 是 表 号 000001在 流 量 30 L/h和15 L/h时不同水温下的流量测量误差值(见表 1)及对应的误差曲线(见 图2)。

表 1温度 8℃ 1O℃ 12℃ l7 qC 21℃ ℃ 刀 ℃ 30℃流量 O.5% 1.5% 1.5% 0 O.75% 1% O.75% .1.25% 30I/h流量 % 4.3% .3% 0.25% 0.5% 0 0 1% 15 L/h30 13 l// / // /15 L， 1淘厦 ，℃图2 表 号 000001对应 的误 差曲线从上面的数据可以看出，在流量 15 L/h时水温8℃比21℃的时候偏负6.5%，变化较大。而流量在 30 L/h时水温 8℃比21℃的时候偏负 0.25%，变化不大。

4 原 因分 析在流体力学理论中，黏滞性是流体固有的物理性质 ，即流体的黏性摩擦阻力特性 ，又可表示为流体阻抗剪切变形的特性 。

根据牛顿内磨擦定律 ：流体 内磨擦力 (切力) 与流速梯度 du/dy成比例，与流层的接触面积A成比例，与流体的性质有关。即 ：： (1)u 以应力表示 ： du (2)肛是 比例 系数 ，称为动力黏滞系数。动力黏滞 系数是流体黏滞性大小的度量， 值越大，流体越黏，流动性越差。

黏滞性随温度而变化 ，不 同温度下水 的动力黏滞系数 的值 ，如表 2所示 。

表 2温度/℃ 动力黏滞系数 /(Pa.s)5 1.518 8 ×10-10 1.307 7 ×10-15 1.140 4 ×1020 1 005 0 ×10-25 1.893 7 ×10-30 1.800 7×10-由此可见 ，水 的动力黏滞系数 随温度减小而增大 ，原因是液体分子间的距离小 ，分子间的引力即内聚力是构成黏滞性 的主要 因素 。温度 降低 ，分子动能减小 ，间距减小 ，内聚力增大 ，动力黏滞系数 随之增大。

因此 ，水温越低 ，液体内聚力增大，水表叶轮转动变慢 ，性能误差偏负。

5 减少温度对小流量误差影响的对策通过以上分析可知 ，减小水表的传动阻力 、增加叶轮动力来提高水表的灵敏度(即水表的始动流量)，可以减少温度对小流量误差的影响。

(1)采用小模数齿轮：目前传动齿轮的模数大多采用 m0.5，通过采用小模数齿轮来减少齿轮的传动阻力。如选择 m0.45或 m0.4的齿轮 ，并减小齿轮的齿片厚度 ：-般齿片厚度为 2 mm，可根据计数器的工作环境 (湿式或干式 )，减小至 1.5 mm和 1 mm。

(2)合理选 择磁钢 ：对于干式水表 ，叶轮的动力是靠磁钢的传动来实现的，如果两磁钢的间距过大，易产生脱磁现象 ；间距过小 ，吸力强了，但会增加正压力 ，增加了叶轮和中心齿轮的传动阻力。因此，磁钢的间距设计对水表灵敏度影响较大。同理，磁钢 的磁性强度高低、磁钢的尺寸大小 、磁性的分布等参数都对叶轮的传动带来影响。

(3)支承件的尺寸设 计 ：顶尖头或 叶轮轴 、齿轮轴头部尺寸；顶尖孔壁 、叶轮头孔壁 、齿轮轴孑L壁 的配合间隙的合理选择会减少相互之间的摩擦，有利于提高水表灵敏度。

(4)叶轮和叶轮盒的设计：选择合适的叶轮叶片数与叶片形状 ，改进叶轮盒进 出水 孑L的角度和切线 圆半径是提升叶轮转动动力的理想途径。

(下转第41页)襄 2013年第 5期 仪 表 技 术 ·41·(2)试验与测试① 用电控器上的单机开关启动惯导系统，使其处于单机工作状态(惯性平台不工作)；② 在主控机上选择输入数据块，输入 目标点的经度、纬度、高度；图 5 通信接 口检查程序 时的主机 画面③ 在表中记录惯导系统返回的经度、纬度、高度，检查 1553B总线通 信 的格式 、字 长等 是否 正确并 记录；④ 关单机。