住宅水表空转现象频发,易引发业主投诉。本文从配套阀门选型与管理、水箱进水结构设计、水泵机组选型及运行数据采集、水表立柱安装、表后管道施工、物业管理六大维度,系统分析水表空转的核心成因,并针对性提出解决策略,为相关部门高效处理此类问题提供科学参考。
01 水表空转及主要表现
1.1 水表空转定义
水表空转,指用户未用水且表后管道系统无渗漏的前提下,水表出现自行转动的异常现象。
1.2 空转主要表现
水表空转时,转动呈现不均匀、不连续特征:转速时快时慢,且存在正反转交替的情况,其中较为典型的规律是“进3退1”或“进3退2”,即水表正向转动一定刻度后,会反向回退部分刻度,无稳定转动趋势。
02 关联因素
经广泛调研与实践验证,水表空转现象的发生,主要与以下五类因素高度关联,具体如下:
供水设施类型:采用变频调速技术的二次供水设施,因系统压力易波动,是空转的常见诱因;
供水楼层位置:在每个加压供水分区内,最高1~3层的水表空转概率显著高于其他楼层;
市政供水压力:市政直供水表的表前水压若长期偏低且波动频繁,易引发空转;
室内管道布局:住宅进户管线若存在长度过长、弯头数量多、管道高低翻转、存在聚气高点等问题,会增加空转风险;
用水频率:住宅长期无人居住导致用水停滞,或局部管道长期无水流流动,易因管道集气引发空转。
03 原因分析
3.1 阀门
阀门的问题比较多,从室内到室外、从泵房到室内都普遍存在。阀门的开启度对管道系统压力有较大的影响,开启度较小时阀门处会产生较大的局部阻力,严重时会在气蚀作用下析出气泡,气泡的反复压缩破裂加剧了管网的水压波动,因此正常供水工况时应该将主管道的阀门全部开启。实际工程中经常出现阀门没有完全开启的情况,除与工作人员的管理有关外,与阀门选型关系也很大。
3.1.1 暗杠闸阀
基于卫生原因,水务部门要求使用 “暗杠闸阀”。但普通 “暗杠闸阀” 无法观测到阀门的开启度,一旦操作人员责任心不到位未能全部开启,判断起来较为困难。所以建议推广采用阀体侧边显示带刻度(而不是顶部)或指示的 “暗杠闸阀”,或使用明杆闸阀。
3.1.2 防盗闸阀
防盗闸阀是当地供水系统推广的一款表前产品,需要专用工具才能开启。施工人员安装完水表后,往往稍微开启,并没有全部打开,造成静压满足但动压差极大。
3.1.3 较小的管道上选用蝶阀
在相对较小的管道如 DN50 及以下的管道上安装蝶阀时,蝶阀的阀轴占用较大的管道净空,挤压了过水断面,导致局部流速过大。
3.1.4 自动排气阀
立管上端集气并产生气囊反复压缩的现象是普遍问题。为排除集气,通常会在系统的最高处设置自动排气阀。但排气阀正常工作时难以发现是否有故障问题,即使堵塞也难以从外观发现。建议选用大厂品牌的产品,严格遵守垂直安装,并做好经常性维护。
3.1.5 水位控制阀
某一3层住户市政直供,业主两年没有入住,水表却累积了近400m3水读数。该住户不存在管道敷设时上下翻转、弯头过多、局部Ⅱ型敷设的情况。对管道进行冲洗和排气,再将管网上大用水单位的泳池和雨水回用机房补水管上的阀门关闭,空转问题仍没解决。
多次不同时间段观察水箱液位,发现水箱水位变化很小,即使在晚上用水高峰期,水位基本没有下降超过0.2m。而两组水箱补水管上的“水位控制阀”(DN100)则发出间歇的嘶叫声,其嘶叫的高低变化周期与直供楼层水表空转的“1~2s不等周期的有节奏波动”周期接近,初步判断是生活水泵房水池补水处出现了问题。
将“水位控制阀”前的阀门关闭,待水箱水位降低约0.50m后打开阀门,“水位控制阀”没有发出异常声音。补水到最高设计水位时,又出现了之前的间歇嘶叫声。
水位控制阀是水力控制阀的一种,用于对水箱里的水位进行控制。当水箱里的水达到设定水位时,浮球向导阀自动关闭,上腔中的水压增大,控制主阀关闭。当水池的水位下降时,浮球向导阀自动开启,上腔中的水压减小,控制主阀开启,水箱进水。
原因分析如下:水箱进水管的补水量远远大于实际用水量,导致水箱水位一直处于“水力控制阀”控制浮球最高水位的临界水位,水位的微小变化致使浮球反复升降,相应造成主阀的反复启闭,引起周期性的水锤及其带来的管道水压变化。
此外,浮球阀安装的不规范也会导致浮球的波动,加剧摆动方向的任意性。
为减小进水量,控制阀前水压,应根据《二次供水设备、施工及验收技术标准》(Q/ZHSK002-2019)中规定:水箱进水管管径应按平均小时流量计算;进水压力≥0.2MPa时水箱内进水管上设减压阀;进水管末端应设置消能装置(套装一根同水箱材料的喇叭套管至最低水位处,管径应比进水管管径大一级,避免出现虹吸倒流现象),避免水箱进水时,液面波动造成浮球上下跳动。
3.2 水箱(池)消能桶
消能桶可以将管道出水控制在一个有限的空间内,一定程度上减小水面波动,避免浮球受水面波动的影响,延长浮球的使用寿命。未设消能筒或消能筒设置不合理都会导致水面波动,进而影响液位控制阀的启停,导致水压周期性的变化。
施工时要注意消能桶一定要与池壁或拉结筋多处焊接固定,避免长期晃动后脱落失效。
3.3 水泵机组采集数据偏差
(1)泵房压力表未按照《常用小型仪表及特种阀门选用安装》(01SS105)P24的“丙型”和“丁型”做减缓压力冲击的弯头或回形环,往往直接用直管连接在干管上,对压力波动比较敏感,抗干扰能力差。
(2)数据采集线未采用屏蔽线,或未全部采用屏蔽线,特别是接头位置直接暴露在电机磁场范围,对数据的精度产生影响。
(3)变频供水系统未设置气压罐,或者虽设置了气压罐,但其容积不合理或漏气,达不到设置的目的。气压罐(一般为囊式)既能供水又能稳压,能消除水锤,稳定系统的压力,确保远传压力表输出的压力信号的稳定。
3.4 水泵机组选型
(1)水泵设计选型偏差较大,造成水泵随流量变化时频繁切换和启停。例如,珠海某项目由上海某设计院设计,设计师按照上海地区的设计参数进行设计,导致设计流量偏大,出现水表空转及加压水费偏高的情况。
(2)水泵未设置一对一的变频控制器。常用的供水系统压力波动大的原因是在于小流量时,启停泵间产生较大间隙压差。
MPC控制下的供水系统在小流量泵起停的时候,压力变化非常小。小流量泵起停的过程中整个系统的压力在1.13~1.09MPa波动。正因为如此,系统压力稳定且节能。
全变频机组在水泵切换时,比单个变频器控制整个机组的传统变频方式压力突变情况缓和。
(3)水泵变频控制和切换逻辑是否合理。
3.5 水表立柱的安装方式
水表立柱是用于安装多个水表的不锈钢分水器。安装时,水表立柱应上接,避免因下接而导致的局部集气。
假设住宅配套的水表柱只有DN50一种规格,支管接口数可以根据用水户数进行调整。接口在上的做法一般用于高层住宅,接口在下的做法常用于单多层住宅且室外布置。
3.6 用水设备集气
部分业主采用储热式热水器,由于设备自动排气阀故障,致使热水器集气,随着管网压力的变化,空气被反复压缩,导致水表空转。
3.7 PPR管道熔接时“不规则缩径”
室内给水管道一般采用PPR管,由于施工人员操作不规范导致的“不规则缩径”时有发生。管道缩径会增加局部阻力,影响用水点的供水压力,还容易产生气蚀,导致管道系统局部高点集气。
由于“不规则缩径”现象发生在管道内部,从外观上不易察觉,加之缺少工序互检校验,通水后也仅仅测试静压,难以发现症结所在。使用中发现管道的动压偏低,在排除阀门开启度小、阀门堵塞、水嘴掺气器堵塞、合理的弯头或配件等因素后,即使判定为管道局部缩径,也很难找到具体位置,户型越大弯头、三通接口就越多,加之暗藏在吊顶内或地面找平层的管道本就难以观察,发现和准确定位并改造就更加困难。往往一套(甚至一栋楼)室内管线基本上都是同一个班组用同一套热熔机械在同一种施工工艺和流程的指导下完成,一旦一处存在“不规则缩径”现象,肯定就会有两处甚至更多处问题出现。
目前已经有不少单位严格安装时标注承插管道长度、热熔时间的傻瓜操作工序,还探索出能够及时检测出“不规则缩径”现象的电阻值突变的“熔断”方法,辅助以水力流通角度检验施工质量,可以大大减少用户投诉。
04 物业配合
要减少水表空转,物业公司的作用不可小觑:①物业公司应协助业主定期对管路、角阀、掺气器等进行清理,检查阀门的开启情况。②针对外地或短期居住的业主可能存在收楼后长期不用水的情况,物业应及时提醒业主关闭水表前后的总阀,并对给水管网和热水器进行放水。③定期打开最远最高的龙头放水,排掉管道空气。如有自动排气阀,应检查自动排气阀是否正常工作。
05 结论
水表空转是不稳定供水压力与表后可反复压缩管道容积共同作用的系统问题,涉及供水设备、管道系统、施工工艺及后期运维全链条。要从根本解决,需全过程控制:科学开展系统设计与设备选型,选用性能稳定的全变频供水设备减少压力波动,合理安装自动排气阀排除管道集气,规范各类阀门安装与管理,优化户内管道布局并避免PPR管“不规则缩径”,同时建立定期检查维护机制。
部分地区在水表后增设止回阀,虽能降低空转频率,但无法根治——旋启式止回阀在低压差时易漏水,且存在“水表灵敏度高、止回阀灵敏度低”的矛盾,阀板被杂物阻挡后更会失效。长远来看,通过技术创新优化水表构造,确保其在各类工况下不空转,才是根本路径,期待相关厂家与科研团队加快新型水表研发。
(来源:熵澜水务研究)