坐便器水效及后續(xù)水在線檢測系統(tǒng)的研制

陳仁杰

（南安市質(zhì)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(jié)水潛力?！端?biāo)識管理辦法》于2018年3月1日起正式實(shí)施；坐便器作為第一類實(shí)施水效標(biāo)識產(chǎn)品，《坐便器水效標(biāo)識實(shí)施細(xì)則》于2018年8月1日正式實(shí)施，規(guī)定自該日起進(jìn)口或出廠的坐便器必須粘貼水效標(biāo)識。針對坐便器沖洗功能、水效及后續(xù)水檢測，建立了全新坐便器水效及后續(xù)水在線檢測系統(tǒng)。

1 設(shè)備簡述

1.1 總體思路

本系統(tǒng)旨在針對目前市場中的坐便器水效和后續(xù)水檢測設(shè)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(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品的適用范圍；通過在系統(tǒng)中引入光纖傳感器來提高馬桶后續(xù)水檢測過程中識別試體通過的靈敏度和準(zhǔn)確性；通過PLC編程結(jié)合氣缸驅(qū)動的方式來自動控制沖水裝置排水驅(qū)動，減小人為誤差，提高檢測的科學(xué)性。

1.2 適用標(biāo)準(zhǔn)

（1）國家標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T 6952—2015《衛(wèi)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(biāo)準(zhǔn)：

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

澳系標(biāo)準(zhǔn)（AS1172.1-2014《坐便器第一部分：便器》）；

歐系標(biāo)準(zhǔn)（EN997：2012《帶整體存水彎的坐便器》）。

1.3 使用產(chǎn)品范圍

坐便器、小便器、蹲便器。

2 技術(shù)方案

為解決該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，擬通過圖1所示的技術(shù)路線來實(shí)現(xiàn)：

圖1 技術(shù)路線

本系統(tǒng)主要通過供水管路控制系統(tǒng)、電氣自控系統(tǒng)和試驗(yàn)工作臺等三部分的優(yōu)化設(shè)計以及各部分的有機(jī)聯(lián)接，來實(shí)現(xiàn)設(shè)備整體的系統(tǒng)化和自動化控制。

2.1 供水管路控制系統(tǒng)

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

2.2 電氣自動控制系統(tǒng)

運(yùn)用變送器、PLC和HMI技術(shù)，解決對壓力、流量和水量等數(shù)據(jù)的采集、處理和顯示問題。對于水壓、流量的連續(xù)無極可調(diào)，采用PLC與變頻器相結(jié)合、高精壓力變送器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過PLC的PID控制程序，完成對水流體狀態(tài)的連續(xù)控制。

2.3 試驗(yàn)工作臺

主要由壁掛機(jī)架、工作平臺、漏斗、紗網(wǎng)抽屜、稱重水箱和電子秤組成。壁掛機(jī)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(wǎng)抽屜及輔助工具用于承接試驗(yàn)介質(zhì)，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(tǒng)在HMI顯示出來。

3 技術(shù)特點(diǎn)

3.1 設(shè)備適用范圍較廣

坐便器相關(guān)國家和國外標(biāo)準(zhǔn)眾多，試驗(yàn)參數(shù)或條件存在一定差異。過去的檢測系統(tǒng)在一定程度上不能覆蓋國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中沖洗功能的主要性能指標(biāo)，本系統(tǒng)的研發(fā)拓展了檢測設(shè)備的適應(yīng)性，可適用于馬桶相關(guān)的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中的主要性能指標(biāo)。

3.2 優(yōu)化了后續(xù)水檢測系統(tǒng)

傳統(tǒng)后續(xù)水檢測系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)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(diǎn)。針對以上問題，我們對檢測過程進(jìn)行系統(tǒng)研究分析，首創(chuàng)了采用光纖傳感器的后續(xù)水檢測系統(tǒng)。光纖傳感器是將來自光源的光信號經(jīng)過光纖送入調(diào)制器，使待測參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導(dǎo)致光的光學(xué)的強(qiáng)度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等發(fā)生變化，成為被調(diào)制的信號源，在經(jīng)過光纖送入光探測器，與設(shè)定光參數(shù)進(jìn)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(zhì)進(jìn)行判斷和識別，被識別的信號被快速采集到處理器，經(jīng)計算處理后給出稱量信號。

當(dāng)?shù)谝粋€信號采集后，進(jìn)行第一次沖水量稱重；當(dāng)?shù)诙€信號采集后，進(jìn)行第二次沖水量稱重，同時覆蓋上次重量信息。以此類推，當(dāng)?shù)谒膫€信號出現(xiàn)時，所得到的重量信息即為后續(xù)水量。

4 結(jié)語

在我國節(jié)水政策與坐便器的水效標(biāo)識實(shí)施的大背景下，坐便器水效及后續(xù)水在線檢測系統(tǒng)成功研發(fā)與推廣，順應(yīng)了中國社會發(fā)展的方向；衛(wèi)生陶瓷行業(yè)著力發(fā)展節(jié)水型產(chǎn)品的關(guān)鍵時刻，及時為質(zhì)檢或科研機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)提供可靠的、科學(xué)的檢測設(shè)備，為坐便器水效監(jiān)控提供技術(shù)支持，必然會對衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級積極作用。