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Vol.104 你好!查水表

几乎每个中国人都被查过水表,这个水表通常安装在入户的总水管上,记录着你家的自来水用量,并显示在表盘上,水表是如何得出这个用水量的?

今天中国最常见的旋翼式水表主要由外壳、滤水网、叶轮盘、叶轮和齿轮计数器构成。

工作时,水流会通过罩在叶轮盘外面的滤水网,筛掉锈垢、砂砾、铁屑等异物,然后从叶轮盘下部的多个开槽流入,这些开槽的角度能让水流从各个方向冲击叶片,使叶轮转动,进而带动水流螺旋上升,最终从叶轮盘上部水槽排出。

这种水表能通过水流速度推算用水量,又称为速度式水表。

正常工作时,水流量 Q ,即单位时间内流过的水的体积,等于叶轮盘下部开槽的总面积 S 乘以水流速度 v ;由于开槽总面积 S 是固定的,所以流量 Q 与 水流速度 v 成正比;而水流得越快,内部的叶轮转得也越快,即 v 与叶轮转速 n 成正比,因此,叶轮转速 n 和流量 Q 也成正比。

给转速和流量分别乘上时间 t ,可以看到,叶轮转了多少圈就对应着流过的水体积有多大,且叶轮通过齿轮组会带动不同位数的指针和字轮旋转,从而记录用水量。

然而,随着水流量不同,这种靠曲线救国,由水流速度推算用水量的旋翼式水表会有 2~5% 的相对误差。

相比之下,通过容积计算用水量的旋转活塞式水表要更精准。

主要结构包括内外两个腔体、进水口、出水口、挡板和活塞。活塞在水压作用下与腔体内壁做内切运动。

在外圈,水流会从进水口流入,再被赶到出水口排出,如此循环往复,在内圈也同样如此。虽然内外圈进出水的周期稍有错开,但总体而言,活塞旋转一周,流过的水量就等于内外圈空腔的总容积。由于这个总容积固定,所以只要通过齿轮记录活塞转了多少圈即可得知用水量。

此外,还有更精巧的章动圆盘式水表,腔内的圆盘会像硬币落地时那样摆动,称为章动。水流在不同阶段从圆盘上下涌入压出,旋转一周即流过一个空腔的体积。

由于这类水表能直接通过容积计算用水量,不需要复杂的换算,相对误差可以控制在 2% 以下。

今天,欧美国家普遍使用更精准的容积式水表,而在中国却是速度式水表的天下,为什么会这样?

首先,速度式水表相比容积式设计简单,更容易制造。上个世纪 50 年代,中国开始自主生产水表时就选择了速度式入手。且从 2004 年全国陆续施行 “一户一表” 后,自来水公司采购水表的需求剧增,他们更青睐价格低廉的速度式水表。

此外,容积式水表由于内部结构紧密贴合,很容易被砂砾等杂质卡住,而速度式能更好地应对全国各地参差不齐的自来水水质。

当然,今天也有更先进的电磁水表和超声波水表。前者通过施加磁场,感应水流的电动势算出流速再推算用水量;后者则利用超声波在顺流和逆流的传播时间差计算流速进而得出用水量。

这类电子式水表测量更精准,且水管内部没有机械结构,对水质要求更低,但价格高达上千元,目前主要应用于工农业。

正因为便宜耐用,速度式成了中国住宅水表的首选,但问题在于,这种水表会越用越不准。如果水质太硬,随着管道内的水垢沉积,通道变窄会使水流加快,让水表走的更快,可能会多算 20% 以上的用水量。

根据这项规定,住宅水表的使用年限为 6 年,如果你家的水表已经超龄服役多年,最好联系自来水公司更换。

而除了年久失修导致的测不准,水表也面临居民们五花八门的偷水方法。

早年的水表,计数齿轮和叶轮靠磁钢传动,在外部使用强力磁铁可以让水表停止计数,但今天中国的水表普遍使用塑料部件,几乎不受磁铁影响。

还有的会利用水龙头持续滴水,部分灵敏度不高的水表无法检测。经过我们的实测,一小时大概能滴 2 升水,坚持一个月,按北京市的水价,你大概能偷到 7 块 2 的自来水。不过,现在已经有滴水型水表,内部的滴水阀还是可以感应到微弱的水流变化。

而相比这种小偷小摸,广州市大敦村的村干部就狠多了,通过在水表前私接水管连偷了 11 年的自来水,最终不仅真的被警方“查水表”,还因为拖欠水费成功让全村的水表都停止转动。