工業(yè)企業(yè)水平衡測試?yán)碚撆c技術(shù)方法概述

溫天福 ，熊麗黎

（1.武漢大學(xué)，430072，武漢；2.江西省水利科學(xué)研究院，330029，南昌；3.江西省水文局，330002，南昌）

水平衡測試工作是指在一定的生產(chǎn)時段內(nèi)，利用水量計量測試儀器對工業(yè)企業(yè)的用水系統(tǒng)或單元取、用、耗、排等環(huán)節(jié)的水量數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測并采集，基于水量平衡原理整理、分析水量數(shù)據(jù)，依據(jù)各用水環(huán)節(jié)中存在的問題提出節(jié)約用水有效措施與建議等。水平衡測試對象可大到一個工廠或企業(yè)、社區(qū)，小至一個用水點，如空壓機(jī)、鍋爐等，在實際工作中可按需求分部門、分階段對企業(yè)進(jìn)行水平衡測試。水平衡測試是加強(qiáng)企業(yè)用水過程的科學(xué)管理，促進(jìn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)節(jié)約用水的基礎(chǔ)性工作。

一、水平衡測試的目的

企業(yè)水平衡測試工作需要與生產(chǎn)、能源、后勤等管理部門密切配合，通過測試可以確定企業(yè)及各用水單元的用水量以及相互平衡關(guān)系，分析各單元用水效率并挖掘企業(yè)用水潛力，進(jìn)一步為區(qū)域或流域計劃用水、節(jié)約用水、水資源配置提供重要科學(xué)依據(jù)。

1.掌握企業(yè)用水現(xiàn)狀

一方面梳理企業(yè)用水管網(wǎng)布置、各類用水設(shè)備設(shè)施分布和運轉(zhuǎn)狀態(tài)以及計量儀表安裝等情況，摸清生產(chǎn)用水工藝、用水性質(zhì)和用水點各類用水之間的定量關(guān)系；另一方面在企業(yè)用水?dāng)?shù)據(jù)及水平衡關(guān)系的基礎(chǔ)上，根據(jù)本行業(yè)、本地區(qū)節(jié)約用水要求，分析企業(yè)用水效率、效益等指標(biāo)，找出各用水環(huán)節(jié)的節(jié)水潛力，制訂切實可行的管理制度和技術(shù)措施。

2.建立用水三級計量網(wǎng)絡(luò)

對企業(yè)開展水平衡測試工作，需要安裝或校核測試單元用水計量儀表設(shè)施，進(jìn)一步健全完善企業(yè)計量網(wǎng)絡(luò)。一方面有利于檢查供水管跑、冒、滴、漏情況，保證水平衡測試工作各量化指標(biāo)的準(zhǔn)確性；另一方面可以把計劃用水納入企業(yè)部門目標(biāo)管理計劃，把用水指標(biāo)層層分解至計量儀表測試的單元，充分調(diào)動各方面的節(jié)水積極性。

3.建立企業(yè)用水檔案

在對企業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場測試前，需要對企業(yè)生產(chǎn)和用水兩方面的情況進(jìn)行調(diào)查，并要查詢、查閱、搜集生產(chǎn)和用水等方面的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，按照存檔的規(guī)范要求，進(jìn)行分類、分析，從而形成一套完整、翔實的圖、表、文字和數(shù)據(jù)的企業(yè)水平衡測試檔案。此外，水平衡測試工作有利于企業(yè)用水管理人員熟悉本企業(yè)用水情況，提高用水管理水平和素質(zhì)，便于制訂創(chuàng)建節(jié)水型企業(yè)的各項實施措施和規(guī)劃。

4.為用水管理提供基礎(chǔ)資料

開展水平衡測試可掌握企業(yè)具體的生產(chǎn)產(chǎn)品、不同的生產(chǎn)與用水工藝、用水量值及各類用水指標(biāo)，為開展行業(yè)用水定額的修訂工作提供翔實的基礎(chǔ)資料；同時，完善企業(yè)各種水量計量儀表，根據(jù)實際計量數(shù)據(jù)可為用水計劃的制定、用水考核及節(jié)水管理提供可靠的數(shù)據(jù)支持，為水行政主管部門落實“用水效率控制”紅線奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

二、水平衡測試?yán)碚?/h2>

1.用水分類

工業(yè)用水分類方法眾多，按生產(chǎn)系統(tǒng)可分為生產(chǎn)用水、輔助生產(chǎn)用水、附屬生產(chǎn)用水三大部分，其中生產(chǎn)用水與輔助生產(chǎn)用水中按用水性能又分為間接冷卻用水、工藝用水、鍋爐用水，而附屬生產(chǎn)用水以生活用水為主。

（1）間接冷卻用水

作為一種良好且便捷的載熱介質(zhì)，水可將工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的多余熱量帶走，保證生產(chǎn)設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，這部分水為冷卻用水。一般情況下，冷卻水以間接冷卻用水為主，約占工業(yè)用水總量的80%～90%，且因在冷卻過程中不與被冷卻的物料直接接觸，具有不易被污染、可循環(huán)利用的優(yōu)點。

（2）鍋爐用水

主要分為鍋爐補(bǔ)給水與水處理用水，前者指鍋爐在供給生產(chǎn)用汽、余熱發(fā)電或廠區(qū)取暖沐浴過程中消耗及漏損的需補(bǔ)給的水量以及回收可再利用的蒸汽冷凝水量；分鍋爐給水和水處理用水，后者指為鍋爐沖洗、清潔而制備軟化水、除鹽水等用水，用水量較少。

（3）工藝用水

指在企業(yè)生產(chǎn)過程中，作為原料用來加工制造產(chǎn)品的產(chǎn)品用水以及用于洗滌、直接冷卻或沖灰除塵等制造加工工藝過程的用水。

（4）生活用水

指企業(yè)內(nèi)部直接服務(wù)于正常生產(chǎn)的生活用水，主要包括辦公室、食堂、廁所等清潔用水以及路面沖洗和綠化用水等。

2.基本原理

由于不同企業(yè)生產(chǎn)工藝、用水方式不同，其用水的復(fù)雜程度有很大差別，但基本原理相同，見圖1，可分為輸入水量和輸出水量兩部分。

水平衡計算公式：

式中，Vf為新水量，Vcy為循環(huán)用水量，Vs為串聯(lián)用水量，三項之和為輸入水量；Vcy為循環(huán)用水量，Vl為漏溢水量，Vco為耗水量，Vsd為串聯(lián)排水量，Vd為排水量，五項之和為輸出水量。其中，除了漏溢水量Vl和耗水量Vco之外，其余可以通過布設(shè)監(jiān)測斷面進(jìn)行實測。

3.主要評價指標(biāo)

水平衡測試結(jié)果分析的主要評價指標(biāo)包括單位產(chǎn)品取水量、水重復(fù)利用率、冷卻水循環(huán)率、鍋爐水回用率、排水率、耗水率等，其中單位產(chǎn)品取水量表征企業(yè)生產(chǎn)的用水效益，重復(fù)利用率、冷卻水循環(huán)率及鍋爐冷凝水回用率表征企業(yè)重復(fù)循環(huán)用水效率，排水率和耗水率在一定程度上也反映企業(yè)用水工藝先進(jìn)程度。

式中，Vcr為冷卻水循環(huán)量，Vct為冷卻水總量（循環(huán)量與補(bǔ)充水量之和），Vbr為鍋爐冷凝水回用量，Q為單位時間產(chǎn)品產(chǎn)量，D為鍋爐產(chǎn)氣率，h為鍋爐工作時間。

三、水平衡測試步驟與方法

1.基本條件

開展水平衡測試的企業(yè)一般應(yīng)具備以下基本條件：一是用水體系計量設(shè)施配備齊全。一級水表配備率在測試期間為100%，二級水表配備率應(yīng)達(dá)到95%以上，三級水表配備率應(yīng)達(dá)到80%以上，另外，一般要求24小時取水量達(dá)10 m3以上的用水單元（車間、工段、設(shè)備）均應(yīng)安裝水表。二是較完善的用水管理體系。企業(yè)有用水管理部門和人員、企業(yè)用排水管網(wǎng)布置圖、近年各部門生產(chǎn)用水臺賬和計量管理臺賬等基礎(chǔ)資料，以便測試人員掌握企業(yè)用排水基礎(chǔ)情況。三是測試企業(yè)主要部門在正常生產(chǎn)狀況下，各類設(shè)備正常運行，測試周期有一個完整的產(chǎn)品生產(chǎn)過程，用水過程應(yīng)包括用水高峰期、平水期和低峰期三個典型時段。

2.測試方法

水量測試是水平衡測試的主要內(nèi)容，主要對新水量、重復(fù)利用水量、耗水量、排水量、溢漏水量進(jìn)行測試，測試時應(yīng)選擇在生產(chǎn)正常的情況下，對典型時段連續(xù)多次測量取其平均值。水平衡測試常用的儀表包括水表、流量計、流速儀、量杯（量桶）等。常用的測試方法有水表讀數(shù)法、超聲波流量計法、流速儀法、容積法、浮標(biāo)法等五種直接測試法和計算法、調(diào)查法、定額法等三種間接測試法。

水表讀數(shù)法是測試工作的主要方法，可以測試水的累計流量，又可測水的瞬時流量，可以較準(zhǔn)確地反映用水設(shè)備的用水實際情況；超聲波流量計法是指被測流量或在選定時間間隔內(nèi)流體總量的儀表，一般用于測量較次要環(huán)節(jié)的用水或校核表測數(shù)據(jù)；流速儀法一般用于測量明渠中流體流速進(jìn)而推算出流量值，有時也可用浮標(biāo)法施測；容積法主要用于溢漏水量或排水量較小的情況下測量一定時段內(nèi)水量；計算法一般根據(jù)用水工藝要求或用水設(shè)備原理進(jìn)行公式推算間接獲得，對難以直接測量的情況可考慮采用此法；調(diào)查法則是針對企業(yè)存在間歇性非主要用水而在測試期間又難以測量的情況，可咨詢技術(shù)人員或調(diào)查相關(guān)情況間接獲得；定額法是根據(jù)用水設(shè)備單位水耗與設(shè)備運行時間進(jìn)行乘積計算的方法。

3.主要步驟

水平衡測試一般分為3個階段，即準(zhǔn)備階段、實測階段和匯總分析階段。

（1）測試準(zhǔn)備階段

測試準(zhǔn)備的質(zhì)量對整個測試工作的效率產(chǎn)生直接影響，需要從人力、物力和財力等方面給予充分的保障，工作難度取決于企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和用水復(fù)雜程度。一是組建專門的測試小組。為了確保測試工作的順利開展，需臨時組建工作小組，組成人員包括用水管理人員、各車間主任及班組長等，明確具體任務(wù)并進(jìn)行職責(zé)分工。二是調(diào)查企業(yè)基本情況。全面摸清企業(yè)用水設(shè)備設(shè)施、節(jié)水措施及歷年生產(chǎn)與用水情況，掌握企業(yè)用水計量設(shè)備分布及校驗，根據(jù)調(diào)查情況繪制用水管網(wǎng)圖，并制定測試及匯總所需的有關(guān)表格。三是建立具體的測試方案。包括測試要求、方法，以及具體測試時間、測點及次數(shù)，保證所涉及的各車間（部門）密切配合現(xiàn)場測試工作，使之達(dá)到規(guī)范要求。

（2）現(xiàn)場實測階段

在對企業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場水平衡測試前，必須完成用水管道查漏堵漏、水計量設(shè)備校核補(bǔ)裝這兩項重要工作。根據(jù)企業(yè)水平衡測試方案，在規(guī)定的時間內(nèi)按測試要求對測試單元進(jìn)行測試，按規(guī)范的數(shù)據(jù)記錄表記錄測試數(shù)據(jù)，對測試中出現(xiàn)的不合理現(xiàn)象及時處理并作出說明。水平衡測試主要有一次平衡法、逐級平衡法兩種方法。一次平衡法是指同一時段（一般指24小時）內(nèi)完成測試單元各用水設(shè)備的涉及供水、循環(huán)水、排水、耗水等情況的測試，此方法用水設(shè)備之間較容易平衡，但較難反映各類設(shè)備的實際用水情況，一般適用于中小企業(yè)或用水比較簡單的企業(yè)。逐級平衡法是指在生產(chǎn)情況穩(wěn)定的前提下，依次從設(shè)備、車間、部門，再到全廠逐次進(jìn)行水平衡，此方法能比較好地反映各不同用水設(shè)施的用水情況，但缺點是測試時間較長，當(dāng)設(shè)備運行有變化時各水量之間難以達(dá)到平衡，一般適用于生產(chǎn)規(guī)模較大且生產(chǎn)周期較長的大中型企業(yè)。

（3）匯總分析階段

以現(xiàn)場測試結(jié)果和基本資料調(diào)查為基礎(chǔ)，按用水單元的層次整理、匯總測試數(shù)據(jù)，計算用水單元的用水指標(biāo)、各級水表配備率等，繪制企業(yè)給水排水管網(wǎng)圖和水平衡方塊圖。在進(jìn)行匯總分析工作時，如發(fā)現(xiàn)部分用水車間和非生產(chǎn)用水指標(biāo)明顯不合理，需進(jìn)一步查找原因并及時糾正。按照國家及省部有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和文件，在與同行業(yè)企業(yè)比較、用耗水合理性分析、節(jié)水潛力分析等的基礎(chǔ)上，評價用水單元的用水合理性，根據(jù)節(jié)水潛力提出從管理措施、技術(shù)改造措施、設(shè)備更新規(guī)劃、調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等方面提出建議或措施，最終形成企業(yè)水平衡測試成果與用水分析報告。

4.測試結(jié)果分析

水平衡測試結(jié)果分析依次為數(shù)據(jù)校核、用水分析和節(jié)水計劃3個階段。①數(shù)據(jù)校核：企業(yè)用水測試單元較多，現(xiàn)場測試工作量一般較大，加上現(xiàn)場測試時間不一樣，測試結(jié)果往往較難平衡，但通過校核一般認(rèn)為測試時段日取水量之和與同期實際日總?cè)∷恐畈淮笥?0%即為合理，否則應(yīng)需進(jìn)一步查找有無漏測和計算錯誤。②用水分析：按用途匯總分類企業(yè)用水?dāng)?shù)據(jù)，分別計算各單元用水考核指標(biāo)，參照行業(yè)節(jié)約用水標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合企業(yè)用水的實際情況，找出企業(yè)在節(jié)約用水方面存在的問題，職工生活用水根據(jù)本地區(qū)實際情況，參照城鎮(zhèn)生活用水定額分析本廠職工人均取水量等指標(biāo)的先進(jìn)水平。③節(jié)水計劃：根據(jù)企業(yè)各用水單元不合理用水因素的分析，優(yōu)先安排用水量大且浪費嚴(yán)重的項目，注重節(jié)水投資效益的合理性。一是通過優(yōu)化用水單元工藝用水流程，建立和完善冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、工藝水循環(huán)利用系統(tǒng)以及廢污水回收再利用系統(tǒng)，最大限度地提高水的重復(fù)利用率；二是通過改革用水工藝，更新用水設(shè)備、器具，減少跑冒滴漏，降低企業(yè)各單元的實際取用水量；三是依據(jù)分析成果調(diào)整用水定額和計劃用水量指標(biāo)，分解下達(dá)給用水單元以實現(xiàn)精細(xì)化管理。

四、結(jié) 語

對工業(yè)企業(yè)而言，以水平衡測試工作為前提，加強(qiáng)用水計量管理，制訂用水單元的用水考核目標(biāo)，提高企業(yè)與廣大職工節(jié)約用水的主動性和積極性，可顯著降低企業(yè)成本、提高其經(jīng)濟(jì)效益。水平衡測試工作可為制定用水定額、促進(jìn)用水計量、實施節(jié)水改造、加強(qiáng)取水許可管理等工作提供數(shù)據(jù)支撐，是加強(qiáng)用水單位用水科學(xué)管理、制定用水效率指標(biāo)體系、落實最嚴(yán)格水資源管理制度的基礎(chǔ)工作和重要抓手。

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