水表的結(jié)構(gòu)和工作原理

1、水表的結(jié)構(gòu)和工作原理螺翼式水表螺翼式水表又稱伏特曼（Woltmann）水表，是速度式水表的一種，適 合在大口徑管路中使用，具特點是流通能力大、壓力損失小。同旋翼式水表一樣，螺翼式水表也屬于速度式水表的一種。 當水流入 水表后，沿軸線方向沖擊水表螺翼形的葉輪旋轉(zhuǎn)后流出， 葉輪的轉(zhuǎn)速 與水流速度成正比，經(jīng)過減速齒輪傳動后，在指示裝置上顯示通過水 表的水總量。螺翼式水表分為水平螺翼式水表和垂直螺翼式水表兩大類。國內(nèi)所使用的大部分工業(yè)用表都是水平螺翼式水表。 另外可拆卸式水平螺翼式 水表，因其計量流量范圍寬、零部件通用性強、安裝維修可在不停水 不拆表的情況下進行等特點，也成為其中的一個系列產(chǎn)品，受到用

2、戶 的歡迎。一、水平螺翼式水表水平螺翼式水表，又稱渦輪式水表，是指該種水表的螺翼軸線與自來 水管道軸線成平行（或重合），其葉輪采用螺翼形狀。這并不是說這種 水表只能水平安裝。當然，如這種水表確需垂直安裝時，則應選擇進 水一側(cè)螺翼軸軸承孔中裝有寶石端面平軸承的水表，以減少磨擦阻 力，延長水表的使用壽命。一些進口型號的螺翼式水表采用動平衡工 藝技術(shù)，可以在水平、傾斜和垂直狀態(tài)下工作，但在非水平狀態(tài)下工 作時水表的計量等級要降低一級。公稱口徑80200mm的水平螺翼式水表的結(jié)構(gòu)示意見圖 2-12,其 實物圖見附錄C圖C.7。水平螺翼式水表主要由表殼、整流器、誤差調(diào)節(jié)裝置、螺翼、支架、 蝸輪蝸桿、計數(shù)

3、機構(gòu)、表玻璃、密封墊圈及中罩等零部件組成。1表殼、中罩、表玻璃表殼、中罩、表玻璃和密封墊圈一起組成一密封體，使表殼內(nèi)被測水 不致滲漏至表外。按標準規(guī)定，水表應能承受水壓 1.6MPa、持續(xù) 15min和水壓2.OMPa、持續(xù)1min的壓力試驗。因此，表殼、中罩 和表玻璃均應滿足上述要求。表殼內(nèi)孔應鑲有耐腐材料制成的襯套或 涂以良好的防銹涂層。2整流器整流器的作用：一是將來自水表上游呈紊流狀態(tài)的水流在通過網(wǎng)格狀 的整流器后，盡可能地將其“梳理”成層流狀態(tài)；二是在整流器中心有 一軸孔，以支承螺翼軸，該軸孔與支架上的軸孔應保持同軸，以保證 螺翼靈活轉(zhuǎn)動。圖2-12水平螺翼式水表的結(jié)構(gòu)示意圖1-表殼；

4、2-調(diào)整器；3-銅絲；4-鉛封；5-密封墊圈；6-襯圈；7-指示 機構(gòu)；8-表玻璃；9-罩子組件；10-表罩；11-翼輪組件；12-支架組件；13-整流器組件； 14-開梢圓柱頭螺釘3支架支架的作用：一方面支承螺翼軸，使螺翼在水流作用下能靈活轉(zhuǎn)動；另一方面通過支架內(nèi)的蝸輪與螺翼軸上的蝸桿相嚙合，將螺翼的轉(zhuǎn)速傳至支架上部與計數(shù)機構(gòu)相連接。4螺翼水表螺翼式水表使用螺板形葉輪，又稱螺翼或翼輪，結(jié)構(gòu)見圖2-13,一般采用足夠機械強度的工程塑料(如ABS)注塑成型。螺翼筒體為空 心，以減輕重量和增加浮力。螺翼一端有一悶蓋用粘結(jié)劑與其粘合， 以防被測水浸入后增加其重量。螺翼應具有較好的動平衡性能，否則 在

5、高速運轉(zhuǎn)時，容易使螺翼軸和軸套磨損。5誤差調(diào)節(jié)裝置常見的誤差調(diào)節(jié)裝置有兩種。(1)槳式誤差調(diào)節(jié)裝置這種調(diào)節(jié)裝置的作用部分是一塊扁平且呈對稱的槳狀調(diào)節(jié)板，位于整流器的整流板部分。當旋轉(zhuǎn)槳狀調(diào)節(jié)板時，則可增大或減小這部分水 流對螺翼旋轉(zhuǎn)的沖擊力，從而起到誤差調(diào)節(jié)作用。槳狀誤差調(diào)節(jié)裝置 具有結(jié)構(gòu)簡單、零部件少且加工容易和拆裝方便等優(yōu)點，所以得到廣 泛的使用。(2)舵式誤差調(diào)節(jié)裝置這種調(diào)節(jié)裝置的作用部分也是一塊扁平的板， 板的一側(cè)有一軸孔，用 軸將調(diào)節(jié)板置于整流器的整流板部分。調(diào)節(jié)誤差時，有一撥軸撥動舵 狀調(diào)節(jié)板的另一側(cè)，使調(diào)節(jié)板環(huán)繞軸線旋轉(zhuǎn)，以增大或減小這部分水 流對螺翼旋轉(zhuǎn)的沖擊力，從而起到誤差調(diào)

6、節(jié)作用。這種調(diào)節(jié)裝置的結(jié) 構(gòu)較為復雜。6計數(shù)機構(gòu)螺翼式水表的計數(shù)機構(gòu)與旋翼式水表大同小異，可參照前一節(jié)所述。二、垂直螺翼式水表垂直螺翼式水表，是指螺翼軸線與自來水管道軸線相垂直。 結(jié)構(gòu)如圖 2-14所示，實物圖見附錄C圖C.8。圖2-14垂直螺翼式水表結(jié)構(gòu)示意圖1-平墊圈；2-螺栓；3-銅絲；4-鉛封；5-表蓋組件；6-指示機構(gòu)；7- 表玻璃；8-罩子襯圈；9-密封墊圈；10-機芯；11-O形密封圈；12-表殼；13- 分流圈；14-墊片垂直螺翼式水表的螺翼由頂尖垂直支承，因此耐磨性能比水平螺翼式 螺翼軸套要好。垂直螺翼式水表的小流量計量能力比水平螺翼式水表三、可拆卸水平螺翼水表可拆卸水平螺翼

7、式水表結(jié)構(gòu)示圖見圖 2 15,結(jié)構(gòu)展開圖見圖2 16, 實物圖見附錄C圖C.9?？刹鹦端铰菀硎剿碓谑褂眠^程中， 如遇 機件損壞，可以不拆下水表，而進行維修或更換，做到不停水或少停 水。可拆卸水平螺翼式水表零部件通用化程度高，流量范圍也比水平螺翼式寬。圖215可拆卸水平螺翼式水表結(jié)構(gòu)示圖1-表殼；2-墊圈；3-螺栓；4-螺栓；5-鉛封；6-鉛封線；7-調(diào)整器罩； 8-調(diào)整器罩墊片；9-螺釘；10-鉛封螺釘；11-罩子組件；12-計量機構(gòu)； 13-計數(shù)器；14-罩子襯墊；15-法蘭墊圈；16-法蘭 可拆卸水平螺翼式水表系列共有三組 11種規(guī)格：第一組：公稱口.徑為 50, 65, 80, 10

8、0, 125mm五種規(guī)格；第二組：公稱口徑為150, 200mm兩種規(guī)格；第三組：公稱口徑為250, 300, 400, 500mm四種規(guī)格。同一組水表的計量機構(gòu)和計數(shù)機構(gòu)等均通用。因此僅需三種計量機構(gòu) 和計數(shù)機構(gòu)，就能滿足11種不同規(guī)格水表的需要。所以，無論從減 少備品備件，還是從方便維修、提高計量精度等考慮，這種水表有許 多可取之處。1表殼可拆卸水平螺翼式水表的表殼要滿足同一組水表的計量機構(gòu)和計數(shù) 機構(gòu)通用的要求，所以同一組水表表殼通徑 （位于計量機構(gòu)部分）是一 致的。以第一組水表為例，進出水口直徑為 50125mm，但表殼中 段位于計量機構(gòu)部分的尺寸均放大或縮小至 100mm。與普通水平

9、螺 翼式水表還有不同的是，可拆卸水平螺翼式水表在計量機構(gòu)與表殼間 加裝了 O形圈密封，以方便拆裝。圖2-16可拆卸水平螺翼式水表結(jié)構(gòu)展開圖1-表蓋；2-罩；3-墊圈；4-透鏡；5-墊片；6-計數(shù)器；7-螺釘；8-墊片； 9, 10-O形圈；11-上軸承裝置，12-斜齒輪裝置：13-螺絲；14-螺帽； 15-后軸；16, 17-螺絲，18-主外殼；19-固定銷；20-O形圈；21-封 印螺絲；22-調(diào)節(jié)裝置蓋；23-螺絲；24-襯墊；25-用于調(diào)節(jié)裝置蓋的 螺絲；26-法蘭蓋；27-軸襯；28-磁驅(qū)動裝置；29-保護套；30-承受 框；31-支座；32-螺旋漿；33-螺帽；34-墊片；35-用于

10、調(diào)節(jié)裝置的 墊片；36-調(diào)節(jié)軸；37-調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)柄；38-整流器；39-安裝環(huán)；40-調(diào)節(jié) 板；41-軸承座；42-下軸承裝置；43-螺帽2計量機構(gòu)可拆卸水平螺翼式水表的計量機構(gòu)是將整流器、螺翼、支架、蝸輪蝸 桿及舵式調(diào)節(jié)板等組裝成一體，然后固定在隔離板上。拆裝時，手持 隔離板順著弧線將計量機構(gòu)裝入或拆下。計量機構(gòu)進水一端有一O形密封圈與表殼形成密封面，以防水流不通過螺翼而直接流向出口。蝸輪軸上部的磁鋼，一般采用環(huán)狀鐵氧體磁鋼，因為蝸輪軸的轉(zhuǎn)速很 低，一般不會脫磁，另外防銹性能也較好。3誤差調(diào)節(jié)裝置可拆卸水平螺翼式水表的誤差調(diào)節(jié)裝置多為舵式調(diào)節(jié)裝置。 調(diào)整桿與 隔離板之間有O形圈密封。若不破壞鉛封

11、、不旋轉(zhuǎn)水表頂部的蓋板， 則無法接觸調(diào)整桿。4隔離板隔離板的下部為被測水，上部則通大氣，所以隔離板應能承受2MPa耐壓強度試驗而不變形、不滲漏或損壞。因隔離板又必須具有良好的 防銹性能，所以一般采用鑄黃銅制成。隔離板與表殼的接觸面之間有 O形圈加以密封。5計數(shù)機構(gòu)計數(shù)機構(gòu)是用銅皮將計數(shù)器連同中心齒輪加以密封。中心齒輪下部鑲有磁鋼，與蝸輪軸上部的磁鋼相耦合。計數(shù)器也采用指針、字輪式。6法蘭蓋法蘭蓋一方面用來壓緊隔離板，防止漏水。另一方面中心孔處支承計 數(shù)機構(gòu)，其材質(zhì)多為鑄鐵。7罩蓋罩蓋的作用是壓緊計數(shù)機構(gòu)，其材質(zhì)為 ABS塑料。四、復式水表 復式水表，又稱組合式水表，也叫母子式水表，是由口徑不同

12、的水平 螺翼式水表和旋翼式水表組合而成的，其中的大口徑水表 （也可能再 加一只單向閥）與管道口徑相同并連接，小口徑水表成為其旁路管線。其實物圖見附錄C圖C.10。當流量較小或很小時，主管線上的與大口徑螺翼式水表相連的單向閥 關(guān)閉，水流從其旁路通過小口徑旋翼式水表流過并回到主管線；當流量增大時，單向閥開始打開，大部分水通過大口徑螺翼式水表，同時 仍有小部分水通過小口徑水表，兩水表分別累計所流過的水量，具累 計值之和才是實際的用水量。有些復式水表的計量機構(gòu)將二水表所記 的數(shù)據(jù)匯總至總計量機構(gòu)，反映通過復式水表的水量。復式水表的最大特點是量程比相當大（1000）,適合于流量變化較大 的場合，但因為加

13、裝了單向閥增大了壓力損失。另外體積大、重量重 也是復式水表的缺點。五、插入式水表插入式流量計是用較小的葉輪計量機構(gòu)，插入直徑比它大得多的管道 殼體內(nèi)，使其成為具有計量大流量能力的流量計。插入式水表也是采 用這樣的原理進行工作的。插入式水表有插入式旋翼水表和插入式水 平螺翼水表，口徑一般在 80mm以上。插入式水表通過測定表殼中心點流速，來計量整個大口徑管道的流 量，其特點是體積小、重量輕、流通能力大，制造維修成本低，抗水中雜質(zhì)能力比普通表要強，但小流量計量能力較弱，計量等級一般只 達到A級。插入式可拆卸水平螺翼式水表實際上是可拆卸水平螺翼式水表的改 進產(chǎn)品，是可拆卸式與插入式兩者結(jié)合的水表。六

14、、性能特點1誤差特性水平螺翼式水表的誤差特性是指水表的示值誤差 E與流量之間的關(guān) 系。水平螺翼式水表的誤差特性曲線見圖 2 17。其特征為：在流量 小時，誤差急劇偏負；隨著流量增至分界流量附近，誤差曲線快速趨 于平穩(wěn)。水平螺翼式水表的前后直管段條件和進水閥開放狀態(tài)對性能 曲線的變化有較大的影響。圖217水平螺翼式水表誤差特性圖水平螺翼式水表的計量等級一般為 A級或B級，其對應的流量范圍 和特性流量可參看附錄Do一些進口或引進生產(chǎn)的垂直螺翼式水表、 WPD型水平螺翼式水表、 復式水表的流量范圍相當寬，特性流量點的規(guī)定也不同。表24列出了部分規(guī)格型號的 WPD渦輪式水表的特性流量參數(shù)值，括號內(nèi)為

15、國家標準中規(guī)定的相同口徑水表的特性流量值， 從這些比較中可以發(fā) 現(xiàn)國外在大口徑水表的方面的性能優(yōu)點。表2-4 WPD型水平螺翼式水表特性流量值規(guī)格型號公稱口徑DN/mm最小流量Qmin/(m3/h)分界流量Qt/(m3/h)常用流量Qn/(m3/h)最大流量Qmax/(m3/b)WPD500.300.75090DN50(0.45)(3)(15)(30)WPD800.500.8120200DN80(1.2)(8)(40)(80)WPD1000.801.8230300DN100(1.8)(12)(60)(120)WPD1501.84.0450600DN150(4.5)(30)(150)(300)W

16、PD2004.06.08001200DN200(7.5)(50)(250)(500)說明：表中()內(nèi)的數(shù)值為國家標準中規(guī)定的相同口徑水表計量等級B級的特性流量值。2壓力損失 水平螺翼式水表的壓力損失在其過載流量下應不超過 0.03MPa。壓 力損失小是水平螺翼式水表的一大優(yōu)點，但使用時要考慮附加安裝過 濾網(wǎng)所帶來的其它壓力損失。按國際建議R49-1 : 2000(E)的規(guī)定，水表在其計量的最小流量至過 載流量范圍內(nèi)的壓力損失應不大于 0.1MPa。一般情況下，最大壓力 損失總是在水表的最大流量下測得，但對于復式水表可能有例外。由于一些型號的水表的流量范圍較大，有必要了解整個流量范圍的水 表的壓力損失情況，為此，可以參看水表的流量一