计量偏远饮用水分输站中的流量

WWAZ（Wolmirstedter Wasser und Abwasser Zweckverband [Wolmirstedt 水和污水协会]）水务公司，运营着一个庞大的饮用水和污 水管网，共涉及 26 个社区（由之前在 1991 年所划分的 32 个社区重组而 成）。自 1991 年以来，WWAZ 独立地为约 55000 家用户（15000 栋房屋及 商铺）供应饮用水。自那时起，持续不断地维修和改造老旧的供水管网。因 此，供水管道的压力已达到稳定，水质也得以改善。经过逐步改造，饮用水 损耗也大幅降低。员工们高超的技能以及他们严谨的态度，也发挥了重要 的作用。

管网内包含大口径和家用水表共约 14000 台，用于测量饮用水的消耗。 目前，在非常偏远且没有电源的分输站内，仍然使用机械式叶轮水表。这 种水表的缺点是测量误差为 2%~5%。而且需要大量的维护。根据某知名 机构的研究表明，这种水表每年增加的测量误差甚至达到 5%。基于该原 因，WWAZ 想要将其所辖社区内的所有机械式水表更换为更为精确的电 磁式水表。

首批进行更换的三个测量点位于 Eichenbarleben 分输站。该分输站内的供水总管被分为三条支路，分别为 3 个社区供应饮用水。每条支路都会安装电磁水表，以替换使用至今的机械式叶轮水表。其中两条支路的口径 是 DN150，第三条是 DN200。

由于此处没有外部电源，只能使用自带电源的测量仪表。电池或电池组的使用寿命至少需要 1 年。仪表还需 免维护。流量读数通过无线远传到控制站，以免除现场数据查询，并保低运营成本。由于在某些特定的情况 下，分输站会被水浸没，所以需要仪表的防护等级至少为 IP67（IP68 更佳）。如果有水浸没，一个额外的浮球 开关会发送信号。此处的低流量大约只有 1-10m3/h。也可能出现低于 0.1m/s 的最小流速。当出现这些极低 的流量时（比如在夜间），仍需仪表的测量误差不超过 1.5%。

为此应用，科隆公司提供了 3 台电池供电的 WATERFLUX 3070 F 电磁水表，口径为 DN200 和 DN150。每台 仪表都配备 2 块高性能电池。该饮用水管道，为仅有 100-300 家居民的小型社区供水。为了精确地测量这种 波动极快且极大的流量，需要提高 WATERFLUX 水表预设的测量频率，如下表所示。

设置	测量频率	每单位时间的 测量次数	电池寿命约为: 两块电池	电池寿命约为: 一个外部电池组
标准	1/15 Hz	每 15 秒 1 次	15 年	20 年
修改后	1 Hz	每秒 1 次	1½- 2½ 年	3 - 5 年

由于此处没有供水回路，所以只需要计量正向流量。WWAZ 还采用了两台科隆提供的电池供电的 KGA 42 设备，用于无线远传测量数据。KGA 是 KROHNE GSM Antenna（科隆 GSM 天线）的英文首字母缩写。GSM 代表 Global System for Mobile Communication（全球移动通信系统）。两台 KGA 42 都配备 4 路数字量和 2 路模拟量输入。这 8 路数字量输入中的 3 路用于测量信号，3 路用于报警信息（如自检测和电池即将耗 尽），1 路用于浮球开关（在分输井被浸没时发送信号）。4 路模拟量输入后续被用于压力检测。即使是在最小流量 < 10m3/h，流速为 0.01...0.1m/s 时，水表的测量误差也低于 0.5% MV。

因为 WATERFLUX 水表标配了一个参比电极， 所以不需要额外的接地。用于向控制中心远传 测量数据的 KGA 设备，由科隆公司的技术人 员在现场通过蓝牙组态。无需任何改造，即可 直接更换机械式叶轮水表。WATERFLUX 水表 无需前后直管段。因此，该仪表十分适用于局 促空间。

WWAZ 水务公司，现在可以在控制站监控这三个社 区的每分钟仪表读数和流量值，并立即检测到故障。 可视化的评估软件 PCWin，用于呈现远传数据。无 需现场查询。只有在更换电池时，才需要工作人员 前往现场。这意味着，运营和持有成本大幅降低，并 且运营人员易于管理：例如，运营人员可以借助平 稳的流量数据，向移动网络服务商购买合理的 SMS 数据流量包。供应商可以确保长期稳定地提供替换 电池。这些水表耐受磨损并且免维护。通过识别特 定时间段的流量，可以立即检测到损坏或泄漏。例 如，通过检测实际流量与凌晨 2 ~ 4 点间的已知流 量偏差，在实践中检测到发生泄漏。WATERFLUX 的 电池容量，被传输到计量站作为报警信息。根据实 际设置的测量频率，电池寿命约为 1.5~2.5 年。第一条信息会在电池耗尽前 1 年发出，第二条信息会在电 池容量还剩 1% 时发出。KGA 42 的电池寿命大约为 2~4 年，它剩余的电池容量可在现场读取。所安装的 WATERFLUX 3070 水表预计寿命可达 25 年，不会因为磨损而需要过早地更换，相比于此前的机械式水 表，此举能省下一笔不菲的开支。

成本降低（示例） 正如本例所示，相比于机械式水表，高精度的 WATERFLUX 水表，显著地降低了成本。被替换的机械水表 的测量误差高达 5％。这意味着，依照本例中最大流量 10m3/h 计算，每天会有约 12m3 的流量未经计量。 按照 €1.9/m3 的水价计算，计算得出每年的损失大约为 €8500。在同样的测量条件下，WATERFLUX 水 表帮助 WWAZ 将损失减少到 1/10，大约 €850/年。这是因为在 Q = 10 m3/h 的流量下， DN150 口径的 WATERFLUX 测量误差只有测量值的 0.5%。