如何充分理解水表新标准流量点设置

如何充分理解水表新标准流量点

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如何充分理解水表新标准流量点设置

宁波水表股份有限公司 赵绍满

水表新标准《封闭满管道中水流量的测量 饮用冷水水表和热水水表》规范中，水表计量要求的流量点设置与1996版及以前的标准有很大的差异。新版标准充分体现了水表技术进步、水计量管理、市场竞争的发展趋势，同时，使水表设计、生产、销售、选购、使用、维护者对流量点的理解、确定、实施变得难以把握。充分理解新标准，要把握三个基本原则：一是从应用的角度来理解，标准的技术要求是为了最大程度地满足实际使用要求，不同场合的实际用水条件有很大差异，因而要选用不同“流量点”的水表来满足；二是从制造的角度来理解，水表结构和技术水平是有差异的，“流量点”与成本是相关的，因而要选用不同的“流量点”来适应；三是要在标准框架内充分利用标准附录B中水表的实际流量的表述方式，以此解决“流量点”操作上的一些问题。 一 . 水表流量点的设置

1996版标准主要是按水表口径来确定常用流量（qp）值，然后分A、B、C、D四个等级，按各自固有的比例来确定最小流量（qmin）和分界流量（qt）值，按固有的比例确定过载流量（qs）值，简单明了。而新版标准是按R5系列的一组数字来选取常用流量Q3，然后，按R10系列的一组数字来选取测量范围Q3/Q1，再按Q4/Q3=，Q2/Q1=来确定过载流量Q4和分界流量Q2，没有固有的对应关系。特定口径的水表，流量点设置可以按排列组合有N种选择。 1. 常用流量Q3

Q3（m3/h）的数值应从GB/T321-2005的R5系列中选取，例

如：… 10 16 … 100 16

0 … 1000 1600 2500 4000 6300 … ，每一口径的水表有多个数值可选择。

（1）从使用角度理解：同一口径水表在不同的应用场合，实际的瞬时流量和累积流量有很大的差异。流量大的拟选用较大Q3值的水表，以满足所需水量，提高水表寿命；流量小的拟选用较小Q3值的水表，以经济地得到小流量性能优越的水表。例：以往某国家一些水司选用DN20表壳配DN15机芯的水表就是选取Q3的实例。同样容积式水表，美国习惯上使用较大的计量腔，较大的Q3以增长使用寿命，英国习惯上使用较小的计量腔，较小的Q3以提高计量等级。

（2）从水表型式角度理解：由于计量原理、结构特点的不同，水表实际能达到的Q3水平是不同的。电磁水表、水平螺翼式水表、垂直螺翼式水表、复式水表、旋翼式水表、容积式水表、单流束水表等其实际的Q3有很大的差异。1996版标准固定的qp值，误导了实际使用中对水表型式特点的充分理解和正确选用。合理的Q3值有助于水表生产商将各种水表优势充分发挥，有助于使用者理性地选用水表，避开各种水表的劣势所在。

（3）从技术水平角度理解：由于设计理念、设计水平、制造工艺、应用材料等的不同，不同生产商实际能生产的水表的Q3水平是不同的。例：同样是水平螺翼式水表，老式的LXL型、可拆式的LXLC型和具有动平衡特性的WPD型水表，其Q3水平有很大的差异。Q3的可选择性，既有利于水表技术的不断进步，不断升级换代，又利于生产商市场细分，做专做精。

（4）新标准Q4/Q3=，而1996版标准qs/qp=2，在过载流量一定时，这实际上使常用流量Q3的值显著提高。对用户来说，允许长期使用的流量大了，对生产商来说，意味着水表型式试验时，耐久性试验中的流量增大了。以DN20水表来说，常规产品qp=h，变为Q3=4m3/h，100000次断续流量试验的瞬时流量提高了（）/×100%=60%，同样，累积流量由×15/3600×100000=1042m3，变为4×15/3600×100000=1667m3，提高了60%。水表在大流量下的磨损程度至少是流量平方的关系，而且在阀门频繁的开闭过程中，叶轮的撞击更加厉害，这相当于要求水表设计的耐磨性提高了3倍。因

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此，生产商要在水表结构和摩擦副材料的选配上狠下苦功，必须配备加磨设备，不断试验，不断改进。现有的许多水表，按新标准进行耐久性试验，将有许多是达不到要求的，也就意味着可能拿不到新的计量许可证。

（5）新版标准的适用范围由冷水水表扩大为冷水水表和热水水表，由容积式水表和速度式水表扩大为“无论采用何种技术都能连续测定流过的水体积的水表”。水表已不是传统意义上的概念，只要符合相关要求的流量计都可以成为水表。概念的拓展，促进了传统技术与现代技术的融合和竞争，流量计的Q3往往很大，传统水表要在新标准的指引下，开发功能型产品，嫁接现代技术，发挥自有的优势。 2．测量范围Q3/Q1

水表流量测量范围由Q3/Q1的比值确定，其数值从GB/T321-2005的R10系列中选取，… 10 16 20 25 40 50 63 80 100 125 160 200 250 325 400 500 630 800 …而1996版标准则按A、B、C、D四个等级确定，qp/qmin分别是N＜15的水表

为 25 50 100 133 ，N≥15的水表为 33 167 —。 （1）ISO40 1996版以前的水表标准计量等级A、B、C、D的流量点设置有是历史原因的。A、B等级是为速度式水表而设置，qp/qmin比值相对较小，qt/qmin比值相对较大，符合水表结构特点及实际制造水平。C、D等级是为容积式水表而设置，qp/qmin相对较大，qt/qmin比值相对较小。随着技术的进步，特别是塑料材料的不断更新，速度式水表也能达到C级水平，容积式水表已超越了D级水平。因此，新版标准的实施是必要和及时的。

（2）新版标准Q3/Q1值可以逐级向更高值扩展，这必将体现和推进技术进步，新的原理、新的理念、新的设计、新的材料、新的工艺将不断应用。例N≥15的水表，B、C级qp/qmin分别为33和167，巨大的差异使一般水表很难从B级跨越至C级，而新标准则在中间插入了40、50、63、80、100、125、125、160多个数值。在市场竞争的作用下，必将上演没有最好，只有更好，优胜劣汰的好戏。

（3）新版标准Q3/Q1值可以逐级向更低值扩展，这使一些测量范围较小的流量计、防污水表有了用武之地。有些特殊的场合，并非一定要有较大的Q3/Q1值，更注重的是Q3值和计量精度或防污能力，这样，原来挤不进水表标准的一些产品就成了水表。而且，象某些流量计，只要披上水表这件外衣，就由过程控制仪表变成了普通的工业或民用计量产品，销量增加，成本降低，就会在一定程度上取代传统水表，对传统水表形成竞争态势。

（4）测量范围Q3/Q1值，是体现水表技术水平的最直观的指标之一。作为自来水公司，将把Q3/Q1值作为关注的重点，最直接的要求就是希望经济地得到测量范围大的水表。作为水表生产商，将重点主攻测量范围的逐级提高。在市场竞争中，还有一点值得关注，竞争对手有时可以根据水表曲线的情况来确定特定的Q3/Q1值。例：你的水表达到Q3/Q1=125水平，而Q3/Q1=80时误差反而超差，竞争对手会设法将Q3/Q1确定160或80来招标。因此，对水表全曲线的要求更高了。

（5）更低的Q1值，并非出厂检查达到要求就可以了。随着Q3值的增大，耐久性试验的加速磨损程度大大提高，而且，更低Q1的水表对耐久性试验更加敏感。因此，要在水表摩擦副结构及材料上努力，同时，在水表性能调试中要寻找始动流量对Q1误差相对不敏感的结构和方法。只有通过耐久性试验的水表，才是真正的合格产品。

3．过载流量与常用流量的比值Q4/Q3=

新标准Q4/Q3=，旧版标准qs/qp=，表面上看，新标准比值小了，实际上这是Q3加大而非Q4减小所致。

（1）由于Q3是一组R5系列的数字， Q3值将不是原来的整数值，就常规水表来说，往往大于qs。例：DN15水表，qs=h，常规Q3=h，则Q4=×=h。对于有些水表，原来压力损失比较大，

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刚刚在标准值之内，现在Q4流量大了，按新标准压力损失指标就达不到要求了。因此，有些水表要重新设计。

（2）水表标准对过载流量的表述是这样的“要求水表在短时间内能符合最大允许误差要求，随后在额定工作条件下仍能保持计量特性的最大流量。”，以往，由于qs=2qp，且数值是按水表口径确定的，因而，在实际使用中对qs的概念并没有把握好，“短期使用”变成了长期使用。DN25~DN50的水表，往往有一定的比例寿命较短，其原因就是瞬时流量长期在qp以上，造成水表的加速磨损。 新标准有更大的Q3可选用，而且Q4/Q3只有，因此Q4的概念应比较清晰的执行。 4．分界流量与最小流量的比值Q2/Q1=

Q2/Q1采用统一的比值，这与旧版标准的比值区别非常之大，这一点至少在近几年是水表制造商面临的最大问题，特别是大口径水表更加突出。

（1）目前，速度式水表Q1值已能达到较高的水平，而Q2值要达到新标准的水平还有许多难题。根据流体力学理论，雷诺数Re=V*L/ν，V为流体的平均速度，L为流速的定型尺寸，ν为水的运动粘度。水表在小流量情况下，由于水的流速低，雷诺数Re比较小，水流可能处于层流或过渡 状态，因而其误差稳定性比较差，不象大流量情况下水的雷诺数Re比较大，水流处于紊流状态，误差重复性好。因此，Q2值较小时，误差由Qmin时的±5%跳跃为Q2时的±2%是比较困难的。同样，在低温状态下，水的粘度增大，雷诺数减小，其小流量误差稳定性比较差。实践中，水温4℃ 与20℃相比，我国在1985年前，小流量45L/H时误差相对偏负约5%，1995年的水平是30L/H时误差相对偏负约5%，2005年技术进步到15L/H 时误差相对偏负约5%左右，稍大流量影响已不大。

（2）旋翼式水表的典型误差曲线是在小流量时有一段高峰，一般在qt~qmin之间，这主要是水表叶轮在水流作用下有一个状态变化的过程。Q2/Q1=时，由于间距太窄，容纳不下这个高峰，导致Q2极易超差。解决的办法是要通过阻尼筋的优化设计来消除这个高峰，这在技术上是有难度

的。

（3）大口径水平螺翼式水表的典型误差曲线是在小流量时缓慢下降,Q2/Q1=

时，Q2稳定在±2%是比较困难的。而且螺翼式叶轮是一组比较复杂的曲面，一旦成形以后很难修正，一般只能在叶片的出水端或整流片设置倒角来适度调正，较大的调正成本高且不可预测。

（4）以上存在的实际情况，使水表流量点设置处于二难境地。优先考虑设置较小的实际能达到的Q1值，以显示测量范围的实力，则Q2误差比较难以保证；如优先考虑Q2误差稳定性，则难以体现Q1的实力。当然，这要在技术上攻关，在计量机构材料上设法减少摩擦力以降低始动流量，在误差曲线上设法优化设计以使曲线平直。 5．复式水表流量点的设置

复式水表流量点的设置 在新标准中并没有特别的叙述，按其它有关标准，组成复式水表的大表和小表必须分别符合水表的标准。常用流量Q3和过载流量Q4分别与大表的Q3、Q4相同，最小流量Q1与小表的Q1相同。分界流量Q2原标准可以是大表的Q2，也可以是小表的Q2，按新标准拟按小表的Q2为好。开启转换流量和关闭转换流量的设置有相关的标准和方式，转换流量的误差的检测方式和要求也有相关的标准。检测中转换流量的确定新标准中有描述，这里不作详述。

水表新国家标准各流量点的选取

水表新国家标准GB/2007《封闭满管道中水流量的测量饮用冷水水表和热水水表》(以下简称“新标准”)中，对流经水表水体积的相对误差测定时，各流量点选取与GB/(以下简称“旧标准”)的区别很大。新标准的常用流量Q3从GB/T321-2005《优先数和优先数系》的R5系列的一组数字中选取，然

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后按GB/T321-2005的R10系列的一组数字来选择测量范围Q3/Q1，从而确定最小流量，再按Q4/Q3=确定过载流量Q4，按Q2/Q1=确定分界流量Q2。一定口径的水表，其各流量点可排列组合成多种选择。它的适用范围大大增宽，充分体现了水表的技术进步。而旧标准主要按水表口径来确定常用流量(qp)，然后分A、B、C、D四个等级，按各级别规定的比例来确定过载流量(qs)、分界流量值(qt)及最小流量值(qmin)。

一、常用流量Q3

Q3是水表的标志流量之一，每一口径的水表有多个流量点可选取。

Q3(m3/h)的数值是从GB/T321-2005的R5系列中选取的，例如:……、、、4、……1000、1600、2500、4000、6300……

二、测量范围Q3/Q1

Q3/Q1是水表准确度的标志。

Q3/Q1的比值是从GB/T321-2005的R10系列中选取的，例如:10、、16、20、25、、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800……同一口径的水表，在Q3取定的情况下，Q3/Q1数值越大，则准确度越高。

三、过载流量(Q4)与常用流量(Q3)的关系

新标准Q4/Q3=，旧标准qs/qp=2，当Q4=qs时，Q3=。根据目前水表的实际使用情况，一般Q3的取值会使Q4基本上达到旧标准的过载流量qs，则Q3比原qp大了近倍。

四、分界流量(Q2)与最小流量(Q1)的关系

新标准Q2/Q1=，旧标准qt/qmin=4，当Q1=qmin时，Q2=。根据目前水表的实际制造准确度情况，一般

Q3/Q1的取值，会使新标准的最小流量Q1接近或等于旧标准qmin，这样Q2比旧标准qt小很多。

特定口径的水表，其流量点可排列组合成多种选择。现对国内常用的液封表LXS-15F～40F对照新标准进行抽样摸底性能测试，并对各表流量点选取起决定作用的Q3和Q3/Q1选取进行了初步小结，具体情况如表1所示(括弧中数据为Q3/Q1值)。

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表1LXS-15F～40F对照新标准的性能测试结果及Q3和Q3/Q1选取的初步小结

总之，一定口径的水表在新标准中其流量点可排列组合成多种选择，而对各表流量点选取起决定作用的Q3和Q3/Q1组合将作为今后水表性能的标志，同一口径的水表其Q3和Q3/Q1可组合成多种选取。由表1可知，当Q3的取值使Q4基本上达到旧标准的过载流量qs时，原C级的LXS-15F～25F表其

Q3/Q1可取到160，而原只有B级的LXS-40F3表，其Q3/Q1只能取到125。

水表国家标准

水表国家标准GB／～3—1996《冷水水表》等同或等效采用国际标准ISO40—1：1993、ISO40—2：1978和IS040—3：1983。 1、组成 (1)GB／—1996《冷水水表第1部分：规范》 该标准等效采用水表国

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际标准ISO40—1：1993 Measurement of water flow in closed conduits—Meters for cold potable water—Part 1：Specifications。规定了容积式和速度式(包括旋翼式、螺翼式，包括大小口径)水表的术语、技术特性、计量特性和压力损失。该标准与国际标准内容不同之处主要是水表的安装尺寸和所采用压力的单位，这是考虑了国内水表的实际使用情况和我国法制计量的要求。 (2)GB／～1996《冷水水表第2部分：安装要求》 该标准等同采用水表国际标准ISO40—2：1978 and Addendum 1：1983 Measurement of water flow in closed conduits～Meters for cold potable water—Part 2：Installation re—quirements。该标准规定了选择水表、连接管件、安装、某些水表的特殊要求以及新的或修理后第一次使用的水表的准则。 (3)GB／～1996《冷水水表第3部分：试验方法和试验设备》 该标准等同采用水表国际标准ISO40—3：1983 Measurement of water flow inclosed conduits—Meters for cold potable water—Part 3：Test methods and equipment。该标准对确定水表主要特性所采用的试验方法和试验设备作了规定。该标准也是对水表进行型式评价(定型鉴定)所采用方法、设备的主要依据。 2、改动趋势 国际标准ISO 40最新修订版中，适用水表范围包括冷水水表、热水水表、复式水表和同轴式水表，其具体内容的改动与国际建议R49协调一致。 说明：水表国家标准将等同或等效采用国际标准ISO 40，国内水表国家标准修订工作组已成立并开始试验方面的工作，一旦修订后的ISO40通过表决，现有的GB／～3—1996立即修订。

正值世界水周期间，来自国内外的、由专家学者、自来水公司、水表制造单位等人员三

百多人，齐聚一堂，对水表的发展趋势和选型应用做了深入的研究和探讨。

根据会议资料及对有关专家的深度采访，在本领域知名专家协助下，起草了本会议纪要，希望通过本纪要，对我国开始执行新《水表国家标准》的水司及水表制造商、在新旧标准转型期间产生的疑惑予以答疑，为我国供水、用水、节水行业健康有序发展指明发展方向。 一、专家学术报告内容解析及专家点评 1、新规程宣传贯彻 新规程开始执行的时间

■新冷水水表国家标准GB/778-2007于2008年5月1日开始执行。

■水表新标准GB/T778-2007《冷水水表和热水水表》等同采用国际标准ISO40-2005。 ■新冷水水表检定规程JJG162-2007于2008年5月21日开始执行。

按照与国际标准接轨、消除技术壁垒的修订原则，水表新规程参照国际建议OIML R49:2006(E)修订 ■新规程替代了多个水表类的规程，包括JJG162-1985《水表及其实验装置》（水表部分）、JJG258-1988《水平螺翼式水表》、JJG585-19《高压水表》。

■新规程将所有用于管道饮用水测量的水表（流量计）种类都包含在内，包括机械式水表（速度式水表“旋翼式、螺翼式”、容积式水表、复式水表、同轴水表）、机电结合式水表（机电结合式预付费水表、机电结合远传水表）、电子式水表（电磁式水表、超声波式水表）等。 ■新规程名称为冷水水表，不包括热水表的内容，这一点与GB/778-2007有区别。

■热水表为了与热能表检定规程相协调，所以单独修订并在2006年3月批准实施，编号为JJG6867-2006《热水表》。

特性流量取值方式有变化

■新规程用Q1、Q2、Q3、Q4分别代表最小流量、分界流量、常用流量、过载流量。 ■常用流量Q3可从1、、、4 m3/h --最大到6300m3/h中选取。

■量程比Q3/Q1的比值从10、、16、20、25、、40、50、63、80（等同B级表）、100、125、160（等同C级表）、200（等同D级表）---800中选取。

■分界流量Q2与最小流量Q1之比规定一律为，即Q2/Q1=。 ■过载流量Q4与常用流量Q3之比规定一律为，即Q4/Q3=。

■上述变化的结果：大大缩小水表低区的范围，极大地改善了计量性能，达到鼓励有实力的厂家改进技术，淘汰工艺落后的小水表厂的目的。 计量性能表达方式有变化

■流量计的计量性能由“最大允许误差”和“流量范围”确定。

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■水表计量精度只分为1级水表和2级水表，1级水表只适用于常用流量Q3≥100m3/h的水表。 ■1级水表准确度等级为1级，在水温℃--30℃范围内，水表的最大允许误差在高区（Q2≤Q≤Q4）为±1%（温度超过30℃时则为±2%）；低区在℃及超过30℃时（Q1≤Q＜Q2）均为±3%。

■2级水表准确度等级为2级，在水温℃--30℃范围内，水表的最大允许误差在高区（Q2≤Q≤Q4）为±2%（温度超过30℃时则为±3%）；低区在℃及超过30℃时（Q1≤Q＜Q2）均为±5%。 ■新规程要求水表对反向流是否具有计量性能或防止功能作出说明。 耐久性试验要求提高

■耐久性试验等同于原标准的“加速磨损试验”，试验方式基本相同。 ■对小口径水表来说，由于Q3取值方式变化，导致试验更加严酷。

■耐久试验后，除有示值误差偏移量的要求外，还要求符合一个最大允许误差要求。对2级水表来说，试验后高区最大允许误差为±%，低区为±6%。 首次检定时密封性试验要求减低。

■水表国际建议未规定必须在首次检定中进行密封性试验，因为此试验会降低水表的相关特性。 ■新规程对密封性试验压力由原来的“倍水表最大允许压力”改为“最大允许压力”。

■首次检定和后续检定时，试验压力为水表最大允许压力，持续时间不少于1min ,水表应无渗漏现象。

检定周期适当调整。

■新规程对检定周期的调整主要针对标称口径为15mm-25mm的住宅民用水表。

■安装前首次强检、使用到期轮换。民用水表首次检定后使用6年进入轮换期，对于旧水表，如果检定合格可以继续使用，检定后合格的水表继续使用周期为2年。 未保留始动流量检定项目。

■删除了原国标GB/的条“加速装置，禁止在Qmin以下使用提高水表流速的加速装置”的规定，因此，“防滴漏水表”将真正被自来水公司重视和接受。

■始动流量下并无水表的最大允许误差要求，考虑到国际建议和现行国家标准均没有这项要求，所以不再保留，始动流量的多少，将由市场需求确定，但从技术角度来说，始动流量与最小流量是有关联的。

增加了试验参考条件和相关规定

■型式试验或检定结果相互比较时，新规程规定了压力、水温、环境温度等约束条件。

■一般情况下，在首次检定和后续检定时，每一台水表均应在常用流量Q3、分界流量Q2、最小流量Q1三个流量点进行检定，过载流量Q4并未要求检定。

■检定用流量计控制指标为、、，也就是说，流量计的设定有一个变化范围。

■对于制造日期早于本规程实施日期的水表，后续检定时，可按照原产品标准规定的常用流量、分界流量和最小流量检定。

■在线检验时，流量点一般可在分界流量Q2和常用流量Q3之间选取一个点进行检定。 ■检定用水量一般不小于检定流量下1min对应的体积值。

■检定次数每个流量点一般检定一次。如果检定结果超过最大允许误差，可重复再做2次，以3次的平均值作为该流量点下的示值误差。当后2次的值在最大允许误差内、且3次的平均值也不超过最大允许误差时，可认为检定结果是合格的。

■使用中水表的最大允许误差为标准规定最大误差的2倍。 型式评价试验大纲内容更全面

■新规程补充增加了所有水表应进行的试验项目。

■增加了带电子装置水表的型式评价试验项目和检定方法。

■对所有水表增加了水温影响试验、水压影响试验、流动干扰试验、静磁场影响试验等项目。

■JJF1015-2002《计量器具型式评价和型式批准通用规范》第条：有些产品在研制单位做过可靠性、寿命试验，且数据准确可靠，可以免做这些时间长、耗费大的试验。 增加水表系列产品的定义

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■测量原理相同、接触水部件几何相似、准确度等级相同、Q3/Q1和Q2/Q1相同、水温等级相同、对水表性能至关重要的部件材料相同、安装要求相同等，可形成系列产品。 针对上述报告，专家组（QQ=0）点评：实施新标准现实意义

■水表的计量性范围增大了。Q2与Q1的比值规定为，即Q2/Q1=，实质上是降低了分界流量Q2的值，从而扩大了高区的范围，缩小了低区的范围，使总的计量范围加大了。

■水表的计量精度提升了。在1级表或2级表范围内，由于将原来属于低区的部分由于Q2的位置变化而成为高区，从而使这区间的计量精度提升了60%。

■水表的耐久性要求提高了。由于常用流量Q3的右移，以常用流量进行的断续流量试验会大大增加严酷程度，对于那些品质差的产品，无法满足加速磨损试验后的最大误差要求。

■新的规定增加了水表的选择余地。合理的Q3有助于水表制造商充分发挥其优势，有助于使用者合理选用水表

■以量程比衡量水表计量性能更加规范。今后水表招标中或使用者选择水表时，将使用R（量程比）指标替代过去的A、B、C、D计量等级，来判定水表的计量特性，一般原则是R值越大越好，但R值越大，水表的制造难度也相应加大，价格也会提升。

■水表的耐压要求减少了。我国的供水管道压力标准最高为(欧洲为，原规程水表检定的压力要求要达到1min，厂家要用更多的成本制造水表耐压部件，造成很大的材料和能源浪费，实际上，如果管道压力过高，压力还没等到达水表，管道就早爆裂漏水泄压了。

■水表的压力损失指标基本没有改变。原规程是在过载流量下测试压力损失，指标为 MPa以内，新规程是在Q3流量下测试，指标在 MPa以内，相互换算，基本相同。

■考虑温度影响因素。在不同水温下测试水表，其流量指标是有所变化的，温度越高变化越大，因此，新规程以30℃为界规定了误差变化范围，并且在检定时，将温度作为参比条件之一。

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