坐便器水效及后續水在線檢測系統的研制

陳仁杰

（南安市質量計量檢測所 福建南安 362300）

0 引言

坐便器是生活中的主要用水器具，具有大的節水潛力。《水效標識管理辦法》于2018年3月1日起正式實施；坐便器作為第一類實施水效標識產品，《坐便器水效標識實施細則》于2018年8月1日正式實施，規定自該日起進口或出廠的坐便器必須粘貼水效標識。針對坐便器沖洗功能、水效及后續水檢測，建立了全新坐便器水效及后續水在線檢測系統。

1 設備簡述

1.1 總體思路

本系統旨在針對目前市場中的坐便器水效和后續水檢測設備中存在的問題，通過提供較寬的壓力、水量和流量測量范圍，拓展檢測設備的標準和產品的適用范圍；通過在系統中引入光纖傳感器來提高馬桶后續水檢測過程中識別試體通過的靈敏度和準確性；通過PLC編程結合氣缸驅動的方式來自動控制沖水裝置排水驅動，減小人為誤差，提高檢測的科學性。

1.2 適用標準

（1）國家標準：

GB/T 6952—2015《衛生陶瓷》；

GB 25502—2017《坐便器水效限定值及水效等級》；

GB 28377—2012《小便器用水效率限定值及用水效率等級》；

GB 30717—2014《蹲便器用水效率限定值及用水效率等級》。

（2）國外標準：

美系標準（ASMEA112.19.2—2013/CSAB45.1-13《衛生潔具》、ASMEA112.19.14-2006《雙檔水裝置的六升水坐便器》）；

澳系標準（AS1172.1-2014《坐便器第一部分：便器》）；

歐系標準（EN997：2012《帶整體存水彎的坐便器》）。

1.3 使用產品范圍

坐便器、小便器、蹲便器。

2 技術方案

為解決該系統的關鍵技術，擬通過圖1所示的技術路線來實現：

圖1 技術路線

本系統主要通過供水管路控制系統、電氣自控系統和試驗工作臺等三部分的優化設計以及各部分的有機聯接，來實現設備整體的系統化和自動化控制。

2.1 供水管路控制系統

主要由儲水罐、水泵、穩壓罐、電磁流量計、壓力變送器、手動開關和出水管通過各種連接件聯接而成。儲水罐為水泵提供連續穩定的水源，穩壓罐平衡供水壓力，使得管路內壓力穩定的保持恒定值。

2.2 電氣自動控制系統

運用變送器、PLC和HMI技術，解決對壓力、流量和水量等數據的采集、處理和顯示問題。對于水壓、流量的連續無極可調，采用PLC與變頻器相結合、高精壓力變送器進行數據采集，通過PLC的PID控制程序，完成對水流體狀態的連續控制。

2.3 試驗工作臺

主要由壁掛機架、工作平臺、漏斗、紗網抽屜、稱重水箱和電子秤組成。壁掛機架固定各種壁掛式被測樣品，工作平臺用于放置落地式被測樣品，漏斗和紗網抽屜及輔助工具用于承接試驗介質，稱重水箱和電子秤用于稱量測試時的用水量，并通過電氣自控系統在HMI顯示出來。

3 技術特點

3.1 設備適用范圍較廣

坐便器相關國家和國外標準眾多，試驗參數或條件存在一定差異。過去的檢測系統在一定程度上不能覆蓋國內外標準中沖洗功能的主要性能指標，本系統的研發拓展了檢測設備的適應性，可適用于馬桶相關的國內外標準中的主要性能指標。

3.2 優化了后續水檢測系統

傳統后續水檢測系統在實驗過程中需要人工判斷，存在主觀誤差；需要兩人配合操作，人員成本高等缺點。針對以上問題，我們對檢測過程進行系統研究分析，首創了采用光纖傳感器的后續水檢測系統。光纖傳感器是將來自光源的光信號經過光纖送入調制器，使待測參數與進入調制區的光相互作用后，導致光的光學的強度、波長、頻率、相位、偏振態等發生變化，成為被調制的信號源，在經過光纖送入光探測器，與設定光參數進行對比，從而判定是否需要輸出信息，由此對從坐便器沖洗出的示蹤物質進行判斷和識別，被識別的信號被快速采集到處理器，經計算處理后給出稱量信號。

當第一個信號采集后，進行第一次沖水量稱重；當第二個信號采集后，進行第二次沖水量稱重，同時覆蓋上次重量信息。以此類推，當第四個信號出現時，所得到的重量信息即為后續水量。

4 結語

在我國節水政策與坐便器的水效標識實施的大背景下，坐便器水效及后續水在線檢測系統成功研發與推廣，順應了中國社會發展的方向；衛生陶瓷行業著力發展節水型產品的關鍵時刻，及時為質檢或科研機構、生產企業提供可靠的、科學的檢測設備，為坐便器水效監控提供技術支持，必然會對衛生陶瓷產業結構優化升級積極作用。