三聯水表耐壓試驗裝置的研制

洪 偉，金肖峰，湯長揚

（臺州市計量設備技術校準中心，浙江 臺州 318000）

水表廣泛應用于工農業生產以及居民的日常生活中，同時也是國家強制檢定的計量儀表。隨著我國城鎮化進程的加速，水表的需求量不斷增加，導致水表的檢定工作量急劇加重。根據水表檢定規程要求，水表檢定項目除了示值誤差之外，水表的密封性也是重要的檢定項目之一。水表的耐壓校驗不但可以檢測水壓以及水表的密封性，還可以對濕式水表的鋼化玻璃和水表外殼性能進行檢驗。目前水表耐壓校驗工作都是依靠人工操作，需要對水表進行裝夾、校驗、記錄數據和卸表等操作，工作效率十分低下。

文章根據水表國家標準（GB/T778.4-2018）和水表檢定規程（JJG162-2019）中對靜壓力項目的試驗要求，研制了一種三聯水表耐壓試驗裝置。采用全自動控制方式實現對三塊并聯水表同時進行靜壓力全自動化試驗。設計了視頻監視系統，能夠全程連續記錄靜壓力試驗的整個過程，并且能夠將視頻檔案儲存于計算機控制系統中，隨時可供調用。實驗結果表明該裝置大大減少水表的耐壓檢定時間，有效提高了水表的檢定效率。

1 硬件結構設計

如圖1所示，整個裝置由循環水加壓系統、壓力測試系統、監控系統以及微機控制系統等組成。測試管路采用并聯的方式，3只水表可以同時進行壓力測試，當某只水表不正常時不影響其他水表正常加壓和測試。

圖1 裝置結構設計

1.1 水循環加壓系統

水循環系統采用南方泵業的CDM1-40型水泵。根據水表壓力檢定參數要求，配置了2.5 MPa增壓泵和4 MPa增壓泵各一臺，可實現范圍為0.1~3.2 Mpa內的水壓可調。水增壓系統采用變頻器調節加壓，以實現水壓的緩慢增加，避免快速加壓產生水錘效應及沖擊對管路和設備造成損害。

1.2 壓力傳感器

壓力傳感器負責采集被檢水表下游的壓力參數。裝置安裝有三個壓力傳感器，采用米科通用型壓力傳感器MIK-P300，量程為0~4.0 Mpa，精度等級為0.2級。壓力傳感器輸出4~20 mA標準電流信號，壓力信號通過單片機系統采集后傳送給電腦上位機進行壓力的計算。

1.3 監控系統

采用CCD相機實時監控水表的檢測臺位，當水表因耐壓不合格而發生破裂時，通過監控系統記錄整個檢定的過程。同時在進行高壓實驗時，通過監控系統進遠程監視，確保檢定人員的安全。

1.4 控制系統

控制系統是整個裝置的核心部分，包括壓力信號的采集和閥門的控制。微控制器選用Atmel 公司的AT89S52 8位低功耗、高性能單片機。壓變傳感器的壓力信號和溫度傳感器信號通過MAX186 AD芯片轉換后由單片機采集。控制系統能開展所有模擬量的自動取值以及開關量的輸出，配合上位機軟件進行參數設定，實現整個檢定過程的完全自動化。

2 軟件系統設計

系統軟件采用模塊化設計方案，主要包括參數設置模塊、壓力測試模塊、數據庫管理模塊以及打印顯示模塊等。

2.1 參數設置模塊

參數模塊主要根據檢定規程的要求，設定耐壓測試的壓力點、壓力保持時間以及壓力保持的上下限。同時輸入測試水表的表號，型號、制造商、口徑等內容。

圖2 參數設置界面

2.2 壓力測試模塊

壓力測試模塊設計流程圖如圖3所示。首先打開進水管路、出水管路以及加壓，開啟小水泵排出管路中的空氣后關閉進水閥和出水閥閥門進行增壓。先用小水泵增壓再用高壓泵增壓直至到達壓力設定值。如果在設定的時間內壓力保持在設定值以上則耐壓測試實驗成功，否則耐壓測試失敗退出測試程序。

圖3 壓力測試流程圖

3 實驗測試與分析

本次密封性試驗的對象為3臺DN15水表，最大工作壓力為1 MPa.將3個水表依次安裝在裝置的耐壓工位上，如圖4所示；密封性試驗選取的壓力點分別為0.5 MPa，0.8 MPa，1.0 MPa以及1.6倍最大壓力點1.6 MPa。在軟件參數設置界面中分別設置上述4個測試壓力點，同時設置保壓時間為1 min，分別觀察水表有無泄漏及損壞現象。

圖4 耐壓測試水表安裝

圖5、圖6、圖7分別為0.5 Mpa、0.8 Mpa以及1.0 Mpa時三只水表的加壓和保壓曲線圖。可以看到，在0.5 Mpa時，三只水表均沒有出現泄漏的情況，保壓曲線呈現出平穩的水平直線。隨著壓力的不斷增加，臺位A的水表出現了泄漏的情況，如圖6所示。在0.8 Mpa壓力點，由于臺位A的水表出現泄漏，在保壓時間內壓力曲線逐漸下降。而當壓力進一步增加到最大工作壓力1.0 Mpa時，臺位A已經無法保持壓力，壓力曲線急劇下降。同時，臺位B的水表也出現了泄漏，保壓曲線出現下降趨勢。

圖5 0.5 MPa壓力點三個臺位的加壓及保壓曲線

圖6 0.8 MPa壓力點三個臺位的加壓及保壓曲線

圖7 1.0 MPa壓力點三個臺位的加壓及保壓曲線

根據《JJG 162-2019 飲用冷水水表》檢定規程要求，新制造的水表應能承受1.6倍的最大允許壓力下持續1 min的密封性試驗，不發生滲漏、泄漏或損壞。圖8為1.6 Mpa測試點三個臺位的壓力曲線，可以看到，臺位A和臺位B均無法保持壓力，壓力曲線急劇下降，只有臺位C的水表耐壓測試合格。

圖8 1.6 MPa壓力點三個臺位的加壓及保壓曲線

5 結束語

設計了水表耐壓自動測試實驗裝置，實現三只水表并聯靜壓同時檢測。裝置結合檢定員實際工作經驗，內嵌檢定員工作時所需的所有細節。同時對裝置進行了水表檢定的實驗測試。實驗結果表明，裝置大大減少了檢定時間，大幅度提高了水表檢定的工作效率。整個檢定流程自動化控制，提高工作效率的同時提高工作質量，全程無人為干預，真正做到了無人值守的智慧檢測。

圖9 裝置實物圖