油区结算水表的选型/设计/安装与国家相关标准探讨

   2023-07-11 互联网2710
核心提示:在石油企业生产生活区(油区)供水工程运营中,结算水表数量最多。对结算水表的管理,关系到油区供用水双方的直接经济效益,并与

    在石油企业生产生活区(油区)供水工程运营中,结算水表数量最多。对结算水表的管理,关系到油区供用水双方的直接经济效益,并与油区周围众多行业息息相关。同时由于油区具有相对特殊的组成和自然社会环境,对油区结算水表的选型、设计、安装也存在一些特殊情况和问题。

    1 相关标准规范的适用性及特殊情况探讨

    1.1 国家相关标准及分类

    针对油区水表的选型、设计安装,在保障相关用水要求的前提下,以有利于水量的准确计量为宗旨,可分为与防火、消防关系不显著的标准规范和与防火、消防关系显著的标准规范。与防火、消防关系不显著的标准规范主要有:《室外给水设计规范》(GB50013-2006)、《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)、《封闭满管道中水流量的测量饮用冷水水表和热水水表》(GB/T778.1~3-2007)和《用能单位能源计量器具配备和管理通则》(GB17167-2006)。与防火、消防关系显著的标准规范主要有:《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)、《石油天然气工程设计防火规范 》(GB50183-2004)、《石油化工企业设计防火规范(99年修订版)》 (GB50160-92)、《石油库设计规范》(GB50074-2002)、《高层民用建筑设计防火规范(2001年修订版)》(GB50045-95)。

    1.2 油区结算水表的类型及常用技术参数

    根据对某油区实际运行中使用冷水表的统计资料,常用的冷水表绝大多数为机械速度式,故以机械速度式冷水表为讨论对象。该类水表的流量参数主要有始动流量Qst、最小流量Q1、分界流量Q2、常用流量Q3和过载流量Q4。对于2.0级水表,如果在最小流量以下运行,其计量误差最大,在最小流量Q1到分界流量Q2之间,其计量误差相对较大(±5%),水表在分界流量Q2到过载流量Q4之间运行,其计量误差为正常合理误差(±2%),更高级别的如1.0级水表,其流量误差曲线形状变化不大,水表都是在Q2到Q4之间运行,其计量误差相对较小。因此,在选用、设计安装结算水表时,使水表运行在分界流量Q2到Q4之间,即在常用流量Q3附近则水表的计量误差最小。另外,在始动流量以下运行,水表则不会走动,误差极大。

    1.3 套用相关国家标准应注意的问题

    在《室外给水设计规范》(GB50013!2006)中,与结算水表选型、设计安装有关的主要为第4章“设计水量”和第7章“输配水”,其“设计水量”的组成由综合生活用水(包括居民生活用水和公共建筑用水)、工业企业用水、浇洒道路和绿地用水、管网漏损水量、未预见用水、消防用水6个部分组成。对于供应某用户某区域的某块水表的具体选择、设计、安装时,就不一定包含全部6项,例如说对某栋居民楼的水表来说,如果该表前的某位置已经有了消防栓或消防设施,就可以不考虑其消防用水一项,这种情况也不用考虑生产企业用水以及绿化用水。在选用、设计、安装水表时应根据水表流量状况加以区别,否则选型要么偏大、要么偏小。若选用水表型号偏大,势必造成用水计量的“大马拉小车”情况,从而造成计量误差偏大;选用水表型号偏小,势必造成水表长期在高负荷区运行,使水表容易损坏,从而影响用户用水;从油区的水表型号与实际用水匹配的统计数据来看,油区冷水表的选用、设计型号偏大情况占多数,主要由于考虑消防用水量所致。在第7章“输配水”中,主要对管线的选择、输水管设计流量、管线条数、管线输水中防止水质污染、水量流失控制措施、管线形式、非生活用水禁止与生活用水管线直连、消防时水量水压要求进行了规定;在7.3节中对管道布置和敷设作了规定,由于水表一般是管道上的一个部件,并且是经常有人员查看等管理活动,应严格遵守与其他管线和建筑物的距离要求,特别是与污水、燃气、电力电缆等之间的距离,并尽可能增大与污水、污物的距离;对电磁类水表,应保持必要距离或采取屏蔽防护措施,以免影响准确计量。

    在《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)中,与水表选型、设计安装关系密切的为第三章的3.1节“用水定额和水压”、3.4节“管材、附件和水表”、3.6节“设计流量和管道水力计算”。在3.1节的3.1.1条款中,对居住小区给水设计用水量规定由8个部分组成,即居住生活用水量,公共建筑用水量,绿化用水量,水景、娱乐设施用水量,道路、广场用水量,公用设施用水量,未预见用水量及管网漏失水量,消防用水量(注:消防用水量仅用于校核管网计算,不属正常用水量)。第3.1.6条款对消防用水量、水压及火灾延续时间的规定遵照建筑设计防火规范及高层民用建筑设计防火规范;在3.4节中,与水表有关的条款有3.4.5条及3.4.15~19条,其中3.4.18条“水表口径的确定”遵循的4项准则中,“水表口径宜与给水管道接口管径一致”,在应用时应区别对待。例如:用户某区域水表管线后带有生活用水的同时,还必须兼顾消防用水,并且消防用水量较大,对其管线口径设计较大,按此项规定,其水表口径必然会选用较大,在日常生活和其他用水量较小情况下,水表多数会在误差较大或不计量状态下运行,势必造成计量不准。对于这种情况,建议首选量程范围宽的水表(如复式水表),在经济条件允许的情况下选用电磁流量计或超声波流量计。3.6节的3.6.12条规定了水表水头损失的设计取值,即水表的水头损失,应按选用产品所给定的压力损失值计算。在未确定具体产品时,可按下列情况取用:(1)住宅的入户管上的水表,宜取0.01MPa。(2)建筑物或小区引入管上的水表,在生活用水工况时宜取0.03MPa;在校核消防工况时宜取0.05MPa。根据水表的压力损失曲线可知,同型号水表通过流量大时,其水头损失较大;在通过水表流量一定的前提下,水表口径越大,其水头损失越小。为了保障消防用水,设计人员必然加大管线水表口径,在这种情况下,既要保障各种用水目的,又要使计量准确,经分析提出三种解决途径:一是研发使用宽量程、高精度水表,保障水表在各种流量情况下都可准确计量;二是设计人员尽量收集资料,掌握选用水表类型或型号,做到科学、准确设计;三是对该标准规范进行适当修改,因为不同类型的水表,其水头损失是不同的,甚至相差很大,如电磁流量计、超声波流量计或其他新型流量计,其水头损失几乎可以忽略,标准可以修改为根据所用水表类型进行水头损失估算选取,对于机械速度式水表,仍参考以上数据,对于可忽略水头损失的水表,水头损失值取0或近似0,以防止因水头损失估值过大而造成选表型号偏大,从而使计量不准。

    《封闭满管道中水流量的测量饮用冷水水表和热水水表》(GB/T778.1~3-2007)有3个部分,其中《冷热水表:安装要求》(GB/T778.2-2007)主要对水表的选择依据、相关管件的安装及设置、安装要求、水力扰动及消除方法、新旧水表的首次使用注意事项、水表自身及对人身的安全作了比较详细的规定,应当说这个标准为冷水水表的选择、设计提供了一个框架性的依据,按照此标准选用安装水表,基本能准确计量。

    在《用能单位能源计量器具配备和管理通则》(GB17167-2006)中,与水表选型、设计安装关系密切的是第4.3.8条款,对进、出用能单位的能源计量器具配备的准确度等级进行了规定,对管径≤250mm的水表,要求准确度等级不低于2.5级;对管径250mm的水表,要求准确度等级不低于1.5级,这一条款也是强制性条款,对于这一条款的实施,有利于更准确地对水量进行计量,实际设计安装时按此规定执行即可。

    在《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)的第8章中,对建筑物内外设置灭火设施和消防供水设施作了规定。该规范对保障各种用水目的前提下的用水量、水压条件、消防用水作了充分考虑,并且兼顾了维护管理方便和节约投资,这是完全必要的,但在保证计量准确性方面有待补充完善。因为仅根据这些条款设计管线和安装水表,在油区非常容易出现下述情况:符合设置室内外消防用水的厂房、仓库、储罐、液化气站、油库比较多,而这些设施的相当一部分平时用水量较小,而设计的管线水表型号较大则容易造成计量误差偏大。建议对该规范补充以下三点:一是采用适当的宽量程、高精度水表;二是根据周边环境和水源条件设立消防蓄水池;三是在保证满足用水要求、便于维护管理、节约投资及计量准确前提下,将日常用水和消防特殊用水分别设管线水表计量。

    《石油天然气工程设计防火规范》(GB50183-2004)、《石油化工企业设计防火规范(99年修订版)》(GB50160!92)、《石油库设计规范》(GB50074-2002)、《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)(2001年修订版)中与供水、消防设施相关章节,对结算水表的选型、设计安装,也会出现前面所述管线水表型号偏大,计量误差偏大情况。依据河南油田2004年-2007年间的结算水表统计资料的数据,对一个区域的491块水表实际用水量及其型号匹配分析后,得到的结果为:(1)类(在最小流量以下运行)水表配置严重偏大(“大马拉小车”或者说“小流量大水表”)的共计219块,占44.6%。(2)B类(在最小流量与分界流量之间运行)水表配置偏大较A类稍轻,属在高误差区间工作,共计238块,占48.5%。A、B类水表数合计457块,占93.1%。它们月计水量合计为247525.5m3,占月均总水量的61.9%,计量水量约为297´104m3/a。(3)C类(在分界流量与正常流量之间运行)表属正常范围内运行的共计33块,占6.9%。(4)D类(在正常流量与最大流量之间运行)表只有1块。(5)E类(超出水表最大流量)的表数为0。这些实际数据也印证了上述观点。

    2 结论

    通过对油区供用水特点和当前水表行业状况进行调查,以及对有可能与油区结算水表选用、设计、安装有关的国家标准详细解读、分析,认为:与消防无关或关系不密切的水表相关标准规范,比较容易套用,并且不会造成计量误差大的情况;但在油区,由于给水工程往往兼有消防用水特点,在选用、设计水表时会经常出现水表口径偏大的情况,如果水表类型选用不当,更容易出现用水计量误差大甚至不计量情况。

    在考虑消防用水并且正常用水与消防特殊用水不同状态的管线流量相差较大时,对选用、设计、安装水表提出以下建议:

    (1)首先选用宽量程、高精度水表,经济条件允许时考虑电磁流量计或超声波流量计。

    (2)在用宽量程水表仍不能满足准确计量要求时,应尽量用天然水源、蓄水池或其他工艺废水作消防用水。

    (3)在不具备天然水源、蓄水池或其他工艺废水作消防用水条件时,应考虑将日常小流量生活用水与大流量生产、消防用水分开供应;需要将生活用水转为消防用水时,应设置必要的连通管线、阀门及相应水表。

    参考文献:

    [1]GB50013-2006,室外给水设计规范[S].
    [2]GB50015-2003,建筑给水排水设计规范[S].
    [3]GB/T778.1~3-2007,封闭满管道中水流量的测量饮用冷水水表和热水水表[S].
    [4]詹志杰.水表技术手册[M].北京:中国计量出版社,2004.
    [5]GB50016-2006,建筑设计防火规范[S].
    [6]GB50183-2004,石油天然气工程设计防火规范[S].
    [7]GB50160-92,石油化工企业设计防火规范(99年修订版)[S].
    [8]GB50074-2002,石油库设计规范[S].
    [9]GB50045-95,高层民用建筑设计防火规范(2001年修订版)[S].
    [10]张万路,王顺安,李爱仙,等.用能单位能源计量器具配备和管理通则(GB17167-2006)实施指南[M].北京:中国计量出版社,2006.


 
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