0 引言
目前，鞍山市有近45.5万居民用户，使用水表类型繁多，粗略统计，超过二十种品牌，年平均更换水表总数3.5万块，轮换一次需13年。部分水表使用年限超长，超期服役，甚至个别水表在“使用期限”内没有更换一次。
《冷水水表》（JJG162—2007）规定：对住宅生活用水表，如果实施“首次强制检定、限期使用、到期轮换”的方式，则首次检定合格后第一个检定周期为6年（标称口径25mm及以下的水表）或4年（标称口径32～40mm的水表）。使用到期后，如果后续检定合格，则水表以后的检定周期为2年。可见，与上述规定相应指标比较，我市居民在装水表更换力度不够，这是直接导致水表计量精度下降的主要原因之一。
为了考核水表的真实运行状况，对我市辖区内民用水表进行抽样撤回误差校验，抽样LXS15mm水表总数为1208块。通过测试研究水表精度现状，来分析影响水表计量精度的原因，从而达到提高在装水表计量精度的目的。
1 测试方案
对常用流量Q3、分界流量Q2、最小流量Q1进行误差测试，目的是验证上述流量下误差大小，分析其计量合格率及计量精确度。同时，对始动流量Q0进行测试评定。
对样本测试数据进行统计处理。对计量量程内的水表进行数理统计分析，确定水表轮换周期。
2 测试过程及结果
水表是一种计量器具，具有不同程度的误差，这些误差是否在允许范围内，必须通过适当等级的计量标准来检定，判断其是否合格。本次试验选用2台经过市技术监督局检定合格的水表检定装置进行测试，型号为XBT1525BCN20，精度0.2级，设备编号为2050904、2061205。测试环境条件为：水压0.40MPa、水温20℃，按2级计量等级测试，测试表为旋翼速度式水表，检定标准按《冷水水表》（JJG162—2007）第5.2.9条规定；Q0检定标准为16.8L/h，测试数据统计见表1。
2.1 水表性能测试
由表1可以看出其具有如下特征：
（1）检测表合格数量偏低，大部分指标达不到国家规定的标准值；
（2）计量误差偏正水表的数量远大于偏负水表的数量（Q1除外）；
（3）随着测试流量的减小，负误差表和停表数量逐渐增加，水表计量率逐渐降低。
2.2 对样本测试结果进行整理分析
将上述测试结果进行相关性能指标统计整理，见表2。
统计结果表明：Q3、Q2、Q1计量率依次为97.35%、94.20%、86.01%。抽样表平均示值为1054.68m3，运行近10年。可见，我市水表综合计量准确率偏低，水表计量性能不稳定，主要原因之一是水表运行时间超长，使用水表品牌混杂，轮换周期超标。
3 对样本测试数据进行统计处理
3.1 条件设定
（1）样本水表精确度在计量表中确定（计量表系指常用流量、分界流量、最小流量、始动流量均能计量的水表）；
（2）不考虑测试过程中不计量水表（即呆表、停表）产生的误差对样本水表精确度的影响；
（3）检定标准：在线水表Q3、Q2检验误差为±4%，Q1检验误差为±10%，Q0为16.80L/h。
（4）由于水表的误差是一个动态变量，即在不同的流量点精确度是不一样的。为使分析研究问题简化，设定每块在线水表计量精确度以Q3、Q2、Q1三个误差的平均值确定，用E表示。
3.2 数据处理
用“3S”准则剔除样本中的“离群”参数，见表3。
经过统计计算，保留满足上述计量精度条件计量表的数据，剔除样本中的“离群”计量表的数据后，并按条件设定，重新统计我市计量表精确度，计量表性能的描述见表4。
为了分析、评价水表运行总体精度情况，引进三个评价指标：①平均值。将样本所有数值的代数和除以样本个数所得到的数值，它反映计量表总体计量的平均水平与标准值上下浮动的幅度。②偏差。表征测量结果分散性的量值，它反映计量表总体计量偏离基准线的程度。③离散系数。偏差与平均值的比值，它反映计量表总体计量离散程度的相对量值，其值越小，离散程度越小、越均匀。Q3、Q2示值误差为±4%的水表，Q1示值误差为±10%的水表，Q0示值不大于16.8L/h的水表，判定为合格水表。
3.3 计量表中误差均衡性的描述
从表5可看出样本中水表误差分布状态，Q3与Q2误差在-4%～+12%的概率分别为91.15%、90.62%，占绝大多数，Q1是误差在-4%～+4%为最大值的正态分布。
4 对计量量程内的水表进行数理统计分析，确定水表轮换最佳周期
我们知道影响水表计量精确度的综合因素较给水排水多，不易获取相应的数据来分析判断，因此，必须寻找一个变量参数。为了便于研究用时间作为变量参数，选用水表运行使用年限作为因变量，结合水表的使用水量，并设定我市居民每户平均年最大用水量为130m3，以每户平均年用水量作为分段值，分析水表的精度。
4.1 样本计量水表使用年限相关参数的组成
用统计方法对样本计量水表用水量进行递增排序，用水表的精确度作为函数，水表运行用水量年限作为变量，统计结果见表6。
从表6看出：在1～6年，精度趋势逐年递增，在6～10年，精度趋势逐年递减；10年以后，总体计量精度变化不稳定，水表运行时间已超出设计期限。另外，拆开表体看，表壳存在不同程度的腐蚀，滤水网堵塞，顶尖偏磨，重复性不稳定，易出现呆表、停表故障，不宜继续使用。精度趋势偏正，总体精度变化（见图1）是以10年为折点的分段周期函数。
从表6可知：随着时间的递增，计量表年分布数量占有率逐年减少。在10年以后，计量表数量为测试表总数的17.80%。Q3与Q2两种精确度走势完全一样，在量值上接近，彼此之间显著线性相关（相关系数为0.80）；随着时间的变化，Q3、Q2、Q1、Q0与用水使用时间线性相关。
4.2 样本计量水表线性、非线性回归分析
用“最小二乘法”为条件求得最佳估计值，建立函数关系，对水表的相关参数进行描述。
精度及4种流量与水表运行时间递增变化的函数关系（T=20年），见表7。
从表7可以得到如下结论：
（1）样本总体精度E与水表运行时间存在非线性关系。
（2）样本Q3精度与水表运行时间存在线性关系，线性关系为显著正向相关。以每年0.18的平均速率递增。
（3）样本Q2精度与水表运行时间存在线性关系，线性关系为显著正向相关。以每年0.25的平均速率递增。
（4）样本Q1精度与水表运行时间存在线性关系，线性关系为高度负向相关。以每年0.40的平均速率递减。
（5）样本Q0精度与水表运行时间存在线性关系，线性关系为高度正向相关。以每年0.32的平均速率递增。由于该指标逐年上升，直接导致在线水表总体计量精度大幅度降低，计量表达到少计量甚至不计量。因此，供水企业必须加大对其指标考核的力度，要求抄收人员在抄表收费时，必须做到对该指标进行强制性查验、判别。
4.3 计量水表运行轮换周期的确定
4.3.1 研究范围的选择
由图1可知，精度是非线性函数，而且是分段周期函数。根据其变化规律，取1～10年为水表第一个运行周期；10～19年为水表第二个运行周期，以此作为研究对象。
在第一个周期内，计量表性能参数都存在显著或高度线性、非线性关系，总体计量精度偏正，抽样计量表占有率为82.20%，占大多数；而在第二个周期内，计量表线性关系不如第一个周期，且运行磨合频率达到10万次以上，已超出使用期限，运行不稳定，但总体计量精度仍以正向为主；经过计算计量表第一个周期精度离散系数比第二个周期小、均匀，实际运行工况稳定，更具有代表性。因此，计量水表在线运行时间由第一个周期确定。
根据抽检计量水表示值误差测试结果，对我公司民用在线水表计量精度的总体评价为计量偏正，最佳函数关系见图1。
4.3.2 计量水表在线运行轮换周期的确定
从图1可知，精度与时间函数关系为E=f（T），相关系数R=0.80，判定为显著非线性相关。按统计学原理，精度按时间等间隔递增序列计算其期望值为2.05%，将其代入E=f（T）图像中，用图解法得出T1≈3.4a；T2≈9.1a；T3≈12.2a；T4≈16.9a，选择T2，取9a。
4.3.3 在线计量表轮换时间及精度预测
以样本测试结果推断总体计量表特征，预计在t年内轮换完毕，达到计量表运行周期，则年均轮换水表数量占有率n0满足：
式中t———计量表轮换时间，a；
———在线计量表年占有率之和，NI=11.22-0.59Ti，相关系数R=0.95。
达到轮换周期所需轮换水表数量和相关参数见表8。
在线计量表占有率为：1-259/1208=78.56%，数量为：44.5×78.56%=34.96（万块）。从表8能得到年轮换水表数量与轮换时间存在非线性关系，回归函数为：N=0.20t2-2.66t+12.26，相关系数为0.95，使投资费用最小达到轮换周期的时间为6.65年，取6年，即在2014年轮换完毕。6年后运行精度曲线见图2，精度均值为2.10%，偏差为0.76%，离散系数为0.36%。
5 样本抽样呆、停表和无效表分布及对在线水表总体计量性能的影响
为进一步说明在线水表运行状态，必须考虑在线呆、停表对在线水表运行性能的影响。停表出现概率是随机事件，但占有一定的比例。应该说产生原因大部分是超期服役，水表生产质量，人为破坏，在线运行时间长形成的铁的氧化物、管路中的污物，不在检定周期内校验等综合因素。无效表是指在数据处理过程中被“剔除”的水表，测试点的准确度与样本总体均值偏差过大，计量性能相当不稳定，濒临呆、停表运行状态。正因为它们的存在使得在线水表运行总体计量率及合格率下降，上述水表品牌分布以国内中小企业生产的“杂牌”水表居多，其数量给水排水Vol.35No.42009107分布见图3。
本次流量测试中呆表（指水表运行过程中，间断性停表）、停表样本比例为13.99%，过于偏大，而无效表样本比例为7.45%，过于偏高。剖析表体结构可看到部分水表度盘模糊影响水表示值读数，水表进出水口、表壳底部、滤水网堵塞，形成不同程度暗红色斑垢，顶尖磨损，在线运行大流量偏正，小流量偏负，有的甚至不计量。另一部分从图3和拆卸表体构造看出导致水表计量性能降低的因素是人为破坏水表计量机构、窃水，且占有一定的比例。这说明我们在日常管理中有缺陷，导致少收、欠收水费，使供水企业蒙受不应有的经济损失。因此，必须在加大力度换表的同时，更要加强对在装表“Q0”的查验，达到以表计量收费，逐年缩小产销差率。
6 测试结论
根据鞍山市居民生活用水的习惯，并结合我公司实际营业管理水平，建议鞍山市民用在线水表运行轮换周期为9年，用6年时间轮换在线超期计量表。
以上，是我们通过对撤回旧水表测试得出的结论，但抽检水表具有很大的随机性与偶然性，所计算的抽检水表性能参数也存在一定的偶然性，所以，恳请专家及同行批评指正。
