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1/6区域分区计量误差分析刘远辉肖云珠海水务集团摘要：针对现有区域分区计量电磁流量计安装口径及数量问题，提出如何合理设计各管网节点流量计的口径及数量分布，减少因分区节点的不合理设计带来对计量误差的影响。全文通过部分分区的现状分析，讨论分区节点设计的不合理性对实质性供水降控作用产生的负面影响。0前言对于很多供水企业而言，管网的运作是在一个开放的系统中进行的，即由多个水厂向一个相互连通的管网系统供水。管网运行中物理漏损水量的多少，体现了这个管网系统的运作水平，因此，能否找到漏水点发生的具体位置，对于一个大型的管网系统来说是一个巨大的挑战。1980年初，英国水务根据在管网管理实践中创立的有效降低管网漏损率的方法首次提出DMA（计量分区）概念。自此，世界各地纷纷采用这种有效方法对管网漏失进行管理。1珠海水司分区计量现状为了将整体的管网系统划分成若干的较小区域，单独计算出每个分区的无收益水量，更好地采取有效的降控措施，自2007年始，珠海水司努力尝试将主城区供水管网系统划分为7个一级计量分区，并以此取得了一定的降控成效。当供水安全的越来越被重视，环状管网供水已逐步替代树状管网供水，但随着区域之间环路供水的管网越来越多，该水司的各分区节点的计量仪表也不断增多。截止2014年末，7个区域分区计量流量计达24套，其各口径数量统计如下表1：表17个分区计量流量计不同口径数量统计口径DN200DN300DN400DN500DN600DN800DN1000DN1200合计数量1137343224注：表中所统计流量计不含出厂水计量流量计。2014年，该主城区日最大供水量为637559m³。根据下表2中不同口径在最低流速与图1主城区供水区域分区划分2/6最小经济流速下对应的月计量数据可以简单地发现，该水司的区域分区计量流量计在口径选择上已存在偏大现象。表20.3m/s流速及2m/s流速下对应的月最小流量值流速口径DN200DN300DN400DN500DN600DN800DN1000DN12000.3m/sQmin（m³/h）34761362123055438481221月流量2448054720979201526402196003909606105608791202m/sQ1（m³/h）22650990414132035361756528139月流量16272036648065088010173601465200260424040694405860080注：一般工业用电磁流量计被测介质流速以2～4m/s为宜，在特殊情况下，最低流速应不小于0.3m/s，最高应不大于8m/s。2部分片区分区计量现状分析2.1分区建立后区域1与区域2的产销情况自2009年，区域1与区域2正式独立分区计量，各分区节点电磁流量计经过调试后，陆续投入正常运行，但由于缺乏电磁流量计相应的管理经验及技术力量，分界节点的在线流量计不断出现停电、设备偷盗和损坏现象，而其售水量在营业收费系统的区域划分上也不断涌现交叉划分归属问题，自此其后的1年时间里，很难实现对区域1、2供水产销差的有效计算。随着时间的推移，该2个区域的分区计量逐步达到正常运行，下表2为区域1与区域2在2011年～2014年供水产销情况：表2区域1与区域2在2011年～2014年供水产销情况区域1区域2供水量售水量产销差率供水量售水量产销差率2011年209350101821090513.01%18808859171492388.82%2012年217389081920286311.67%19153492176228697.99%2013年222489371930060613.25%188358271630761713.42%2014年224127081997826910.86%193334311706032411.76%2.2区域1与区域2分区节点分布现状截至2014年末，区域1分区节点电磁流量计达9个，供水流向是8进1出；区域2分区节点电磁流量计达11个，供水流向是6进5出，其中区域1与区域2节点重合计量电磁流量计达5个，最大口径为DN1200，最小口径为DN200，如图2、图3所示。下表3为图2、图3中各节点编号所对应的电磁流量计安装口径：表3对应编号口径分布分片区时间水量单位：m³3/6节点编号1号2号3号4号5号6号7号8号口径DN300DN600DN200DN800DN1200DN400DN800DN400节点编号9号10号11号12号13号14号15号----口径DN400DN500DN500DN1000DN600DN1000DN800----2.2.1区域1供水情况根据图2中各电磁流量计的安装情况可计算出流入区域1节点管道总截面积之和S区域1：S区域1=S1+S2+S3+S4+S5-S6+S7+S8+S9=3.14×(0.152+0.32+0.12+0.42+0.62-0.22+0.42+0.22+0.22)=2.64545㎡将此截面积折算成对应的管道口径φ=1800。若以最小流速为0.3m/s计算，可得其年平均最小流量Qmin值：Qmin=365×24×3600×2.64545×0.3=25028073m³对比表2区域1中的各年供水总量，其仍超过各年的供水总量，至此可以确定的是该分区仪表计量总误差已超5%(分区节点的自来水总会处于流动状态，计量误差是一直存在的且不小于某值)。2.2.2区域2供水情况2013年12月，区域2内又新安装编号为13、14的电磁流量计，口径分别为DN600和DN1000。根据图3中各电磁流量计的安装情况，可计算2013年前流入区域2分区节点管网的截面积之和S区域2及2014年之后的ΔS区域2：S区域2=S10+S11+S12+S15-S1-S2-S3-S4-S5=3.14×(0.252+0.252+0.52+0.42-0.152-0.32-0.12-0.42-0.62)=-0.33755㎡此时，得到S区域2为负数，但并不能证明区域2的分区节点电磁流量计在口径配置上偏图3区域2分区流量计安装及水流方向图图2区域1分区流量计安装及水流方向图4/6小或更合理，还需从单个流量计的计量数据分析。ΔS区域2=S10+S11+S12+S13+S14+S15-S1-S2-S3-S4-S5=3.14×(0.252+0.252+0.52+0.32+0.52+0.42-0.152-0.32-0.12-0.42-0.62)=0.73005㎡将此截面积折算成对应管道口径时，其口径为DN900。若以最小流速为0.3m/s计算，其年平均最小流量ΔQmin值：ΔQmin=365×24×3600×0.73005×0.3=6906857m³当ΔS区域2S区域2时，对比表2中区域2的供水产销情况发现，2014年度产销差2013年度产销差。由于在此对比的两年时间里，该区域供水较为平稳，且并未实施有效的降控措施，因此，当DN1000、DN600电磁流量计被投入使用时增加了该区域内的计量误差。2.3区域1的分区节点口径设计情况根据一般工业用电磁流量计被测介质最宜流速2～4m/s，在特殊情况下，最低流速应不小于0.3m/s，最高应不大于8m/s，结合编号1～9号电磁流量计月最小计量流量匹配相应的水表口径，下表4将原配置口径与最低匹配口径（指符合大于0.3m/s，小于2m/s的流速）、最佳匹配口径（指符合大于2m/s，小于8m/s的流速）进行对比。在对比中发现，区域1使用的分区电磁流量计只有编号2、3才符合最低匹配口径，其余编号1、4、5、6、7、8、9均在口径设置上偏大。而在对比最佳匹配口径时发现，编号1～9电磁流量计的配置口径远大于理想配置口径。表4对应流量选择的最佳及最低匹配口径编号1号2号3号4号5号6号7号8号9号合计流量28187371029385032777698009074561826736819073524451855281原口径DN300DN600DN200DN800DN1200DN400DN800DN400DN400----最低匹配口径DN200DN600DN200DN600DN1000DN200DN600DN150DN200DN1400最佳匹配口径DN80DN300DN80DN200DN400DN100DN200DN80DN100DN6002.4区域1部分节点瞬时流量情况为了监测各分区流量节点瞬时流量的变化情况，保证各个区域供水调度的安全，珠海水司对每个分区计量流量计进行了无线远程监控。根据0.3m/s、2m/s的流速值及不同口径下对应的瞬间流量，我们择取一部分电磁流量计在某天24小时内的瞬时流量值，通过进行对比发现（如下表5），只有2号流量计符合在最低流速上计量。8号出现个位数流量值，流量单位：m³5/6其原因：该流量计基本处于停用状态，但为了防止管道两端堵死而出现“死水”，进而影响水质，其前后阀门处于微开状态。对比流量计的最佳计量流速，各流量节点的瞬间流量均未能满足现口径流量计的要求。表5部分流量节点瞬时流量时间1号2号4号5号8号9号0时775235706601661时765604576100722时544192083001613时604701072201864时50386831801705时734831232501836时805003415101647时11574270060011348时10970383972001069时14292911511010112910时104724882740111811时1198591044850112412时99691755590010613时10374480081019414时8462264165017315时9771775178017916时8560757856017917时10876694092017718时92667977106012119时1228771010115017120时98690114888008421时1217201105108018922时998611329125018123时88624841760179最低流速值763055431221136136最佳流速值5092035361781399049042.5数据分析结论及改进措施经过上述数据的计算分析，区域1的供水计量误差可达5%以上，若以该片区年用水量2500万m³为计算，约有130万m³的供水水量将无法计量显示，折算成每小时平均流量为≈150m³，也即当该区域出现150m³/h的隐秘性漏点时，我们将无法从供水数据上发现漏水点的存在。在图2中所示的1～9号分区电磁流量计安装位置刚好处在同一条折线上，测量距离单位：m³/h6/6为4公里，平均约450米出现一个分区节点，从数量上和位置上已可认为其过度密集。为了减少因分区节点配置口径、数量带来的计量误差，使得供水降控措施能更加积极有效投入，建议对区域内的流量计实施如下2种可行性改进措施：（1）合理关闭部分节点。此操作简单，但应尽可能避免关闭节点所引起的片区内水压变化，从而造成对用户用水产生影响。（2）缩小部分节点电磁流量计口径。此操作效果明显，且对水压变化影响较小，但在实施过程中将产生各种改造费用。3结束语从珠海水司主城区内DMA一级分区划分图及节点流量计的安装可知，与区域1、区域2紧邻的区域3、4、5也受到分区计量流量计误差的影响，相邻区域的供水误差呈反向变化。当误差越大时，DMA分区将失去实质性的意义，反而可能成误导作用，造成降控工作的盲目实施。因此，能否很好将DMA分区的应用对供水管理产生积极的作用，必须合理选择分区节点、合理配置流量仪表口径以及拥有比较完善的管理模式。参考文献1.Malcolm.无收益水量管理手册.上海：同济大学出版社，2011