一、水表受凍結凍損壞
1. 水是液體,比重1,0℃以下結冰為固體,比重約0.9,水結冰后體積膨脹。DN15水表容納水的容積約300ml,水的比熱容是4200J/(kg.0℃),冰的比熱容是2100J/(kg.0℃),水結冰的凝固熱是335000J/(kg.0℃)。水表中300ml的10℃水,結成0℃的冰約釋放113100J熱量,或當環(huán)境低溫帶走水中113100J熱量時,水表被凍住。
2.水表安裝的基本方式:水表通過兩端的銅接管、螺母與管道相連。黃銅的導熱率約為125、鑄鐵的導熱率約為50,黃銅接管的導熱性優(yōu)于鑄鐵表殼及塑料的導熱性。當環(huán)境溫度低于0℃時,由于銅的導熱性更好,水表結冰往往是從接管處開始的。接管處結冰,相當于在水表兩端臨時形成了“堵頭”。
3.水表的結冰從接管往中心漫延,直至整個水表變成冰坨。水表內的水結為冰,體積增加了約10%,這10%(30ml)的體積往何處去?基本途徑:不斷膨脹的冰往管道兩端擠、水表表殼被擠壓膨脹、玻璃罩子被向上擠、水表中殘存的空氣被壓縮,冰塊本身被壓實,當這些空間都不足以滿足冰的膨脹體積時,水表玻璃就爆裂了,如水表玻璃足夠厚實,則銅罩爆裂或表殼爆裂了。
二、干式水表凍裂原因
此類水表凍裂,問題主要出現(xiàn)在上下磁鋼密封用的“塑料隔板”,表現(xiàn)形式是承壓件塑料隔板開裂,水表損壞,化冰后漏水。
干式水表運動傳動原理是水中的葉輪有一個磁鋼,與水隔絕的計數(shù)器有一個磁鋼,通過磁鋼間的磁偶合傳遞運動,將水表用水量記錄到水表指示機構上顯示用水量,上下磁鋼間由塑料隔板隔絕自來水。
塑料隔板是水表重要的承壓零件,要求機械強度高、剛性好、抗蠕變等,能承受水表2.0MPa的靜壓試驗、自來水使用過程中長期的水壓和水錘,長期承受自來水壓力不變形而使水表偏負。常規(guī)的隔板材料為PPO+玻璃纖維和ABS工程塑料,前者機械強度高、剛性好、價格高,后者剛性差、可用、便宜。
在水表正常使用過程中,PPO+玻璃纖維是常規(guī)最理想的材料。但PPO+玻璃纖維也有缺點,剛性好但柔性相對不足。水表結冰膨脹時,PPO+玻璃纖維抗變形能力差、易開裂,水進入密封部位。ABS材料生產(chǎn)的隔板,當自來水結冰膨脹時,即使開裂的概率稍低,但由于變形嚴重,嚴重影響水表的計量性能。對于嚴重的冰凍,任何材料,10%的膨脹比例是無法由水表本身的材料彈性來消化的,采取防凍措施才是最重要的。
三、水表的防凍措施
1.防止水表結冰要避免水表處于0℃以下的環(huán)境。水表標準GB/T778.2-2007《安裝要求》,對于水表安裝有明確要求,標準第8.3.2條“應采取特別措施防止水表受凍”,水表安裝位置的氣候環(huán)境應防止水表結冰或采取必要的保暖措施防止水表結冰。
2.為水表穿衣防凍。通過在水表外面設置保溫層,能減緩能量的散發(fā)。例如采用哈夫狀的泡沫聚苯乙烯盒,外形是長方體,內部是水表的形狀。泡沫塑料本身不產(chǎn)生熱量,只是減緩熱量的散失。一般的經(jīng)驗是,正常的白天用水(相當于為水表換水補充熱量)而晚上不用水的水表,-5℃的環(huán)境溫度是可以承受的。更寒冷的環(huán)境或長期不通水,水表結冰的可能性就會增加。
3.排空管道,為結冰膨脹預留伸縮空間。一般來說,關閉水表前的閥門,開啟水表后的最低位的水龍頭,排空管道,特別是排空室外的太陽能熱水器,可有效預防水表、水管結冰凍裂。其原理是:基本排空的管道有大量的可壓縮的空氣,當水表或水管結冰時,膨脹的體積會沿著管道向空氣延伸,不發(fā)生凍裂。只要天氣轉暖冰解凍,水表即可正常計量。