Облік рідин у потоках

Електронний прилад обліку рідини

Лічильники, або прилади для обліку рідини у потоках - це прилади, які використовуються для точного визначення кількості рідини у потоці. Використовуються вони в різних областях, де потрібен точний облік витрати проточної води чи інших рідин. Водолічильники застосовуються для комерційного обліку споживання води в комунальній і комунально-побутовій сфері, в хімічній, фармацептичній, харчовій та інших галузях промисловості. З їх допомогою ведеться облік питної, мережевої і стічної води (як холодної, так і гарячої), а також облік теплоносія - у складі теплолічильників. Відповідно широкому спектру застосування існує значна різноманітність, як в конструктивних осоюдивостісті цих приладів, так і в типорозмірах.

По пристрою механізму обліку витрати води водолічильники поділяються на тахометричні, електромагнітні, волюмометричні, ультразвукові, комбіновані і лічильники перепаду тиску або діафрагмові.

Тахометричні водолічильники

Всі тахометричні водолічильники включають в свій пристрій механізм (тахометр), в якому потік води безпосередньо, шляхом механічного тиску діє на лопаті крильчатого колеса або турбіни, викликаючи обертання. Це обертання за допомогою зубчатої передачі повідомляється рахунковому пристрою, реєструючому кількість води, що витрачається. За додатковим конструктивним особливостям всі тахометричні водолічильники розділяють на одноструменеві, багатоструменеві і турбінні.

У одноструменеві і багатоструменеві тахометричні водолічильники плос-кістка лопаті колеса крильчатки в своєму нижньому положенні розташовується перпендикулярно напрямку водяного потоку. У турбінних водолічильників (лічильники Вольтмана) лопаті розміщені по відношенню до напрямку потоку води під кутом менше 90 °, так само як у класичній турбіні.

Багатоструменеві водолічильники відрізняються від одноструменеві тим, що по-струм води перед попаданням на лопать крильчатки ділиться на кілька струменів. Завдяки цьому значно знижується похибка турбулентності потоку. І, як наслідок, багатоструменеві лічильники виявляються більш точними при обліку витрати води, однак коштують вони дорожче одноструменеві.

І багатоструменеві і одноструменеві водолічильники бувають до того ж "сухими" та "мокрими". Лічильники мокрого типу - це найпростіші, але досить ефективні прилади обліку води, рахунковий пристрій яких від протікаючого потоку ніяк не ізольовано. Простота виконання і супутня деше-визна при досить високій надійності - ось головні достоїнства лічил-ков мокрого типу. Однак, такі водолічильники не можна застосовувати для обліку рас-ходу води, рясно забрудненої зваженими механічними частинками.

Лічильники сухого типу позбавлені цього недоліку. У них рахунковий механізм герметично відокремлений від води немагнітної перегородкою, завдяки чому на ньому не утвориться відкладень зважених часток. Передача ж показань з вра-щающая крильчатки або турбіни на рахунковий механізм здійснюється за допомогою закріпленого на них магніту. Подібний пристрій робить лічильник придатним для обліку води будь-якого ступеня забруднення, але в той же час значи-тельно підвищує його вартість. Тому "сухим" механізмом частіше оснащені і більш дорогі багатоструменеві лічильники, які застосовуються в тих випадках, коли дійсно необхідний особливо точний облік витрати води. "Сухий" механізм на одноструменеві лічильниках встановлюється рідко: це ли-шило б дані прилади їх головної переваги, дешевизни. Крім того, свідчення "сухих" водолічильників у зв'язку з особливостями їх устрою найбільш часто піддаються фальсифікації з боку споживача.

Компромісне рішення являє собою "напівсухий" лічильник, розроблений фірмою ABB. У цьому приладі рахунковий механізм не відділяється від струменя води перегородкою, обертання крильчатки передається на нього посредст-вом зубчастої передачі, але вода всередину лічильного механізму не проникає. Цей ефект досягається заповненням камери рахункового механізму у вузькому гідрофобному наповнювачі не змішується з водою, що перешкоджає руху шестерень, але ізолює їх від води.

Ще однією конструктивним різновидом лічильників-тахометрів є комбіновані водолічильники, в механізмі яких, як правило, суміщають звичайний крильчатий лічильник і турбінний, розміщений паралельно до відводки. Коли напір води в системі водопостачання невисокий, вода рухається через крильчатий лічильник, коли ж напір зростає, трубопровід з цим лічильником перекривається клапаном і вода надходить по відводки через турбінний. У найбільш сучасних моделях і турбінний і крильчатий лічильники розташовуються в одній площині. При тому ж принципі обліку води бічна відводка води в таких пристроях не вимагається.

Місця застосування різних типів тахометричних водолічильників

Звичайний діаметр трубопроводу, на якому встановлюються одноструменеві водолічильники, - 15-20 мм, багатоструменеві -15-50 мм, турбінні -40-500 мм. Відповідно до цього очевидні і можливі місця їх застосування. У Європі одноструменеві водолічильники повсюдно використовуються для поквартирного обліку води. У Росії через погану якість води, можливо, для тих же цілей будуть часто застосовуватися більш надійні і довговічні багатоструйні лічильники, однак фактор ціни може несприятливо позначитися на широті їхнього поширення. На даний момент багатоструменеві моделі діаметром 25-50 мм встановлюються в системах водопостачання адміністративних будівель, окремих котеджів, шкіл, ясел, бензозаправок та інших об'єктів подібного типу.

Турбінні водолічильники великого діаметру (понад 50 мм), як правило, встановлюються на водозаборах, на входах систем водопостачання промислових підприємств, входах багатоповерхових будинків та в системі водоканалів.

Комбіновані водолічильники знаходять застосування, перш за все, в системах водопостачання готелів, готелів і на промислових об'єктах, де в залежності від сезону (збільшення або зниження числа споживачів) або умов технологічного процесу витрата води може значно змінюватися.

В світлі реформи ЖКГ велика увага приділяється тахометричні під-досчетчікам з імпульсним виходом. У таких приладах покази лічильного механізма перетворяться в електричний сигнал і в імпульсному (цифровому) виді можуть передаватися і виводитися на кінцеве реєструючий пристрій, віддалене від місця безпосереднього обліку витрати води споживачем. Це створює передумови для створення єдиних комп'ютеризованих пунктів автоматичного контролю, і, ймовірно, саме такі водолічильники стануть в майбутньому найпоширенішими лічильниками для поквартирного обліку води.

Електромагнітні водолічильники

Принцип дії електромагнітних (магнітно-індукційних) водолічильників заснований на вимірюванні ЕРС індукції, яка утворюється, відповідно до закону Фарадея, в електропровідний рідини (в т. ч. у воді), яка рухається в магнітному полі, створюваному електромагнітом приладу. Ця ЕРС пропорційна швидкості потоку і перетвориться електронним блоком витратоміра в електричний аналоговий або цифровий сигнал, який відображається на дисплеї самого приладу або трансльований в контролер або комп'ютер. Очевидно, що витратоміри даного типу значно дорожче описаних вище тахометричних і тому практично не застосовуються для поквартирного обліку побутової питної води, а в комунальному господарстві можуть використовуватися як будинкові водолічильники. Найчастіше такі прилади призначаються для вимірювання потоків води в харчовій, пивоварній, фармацевтичної промисловості, часом досить повільних, а також для потоків стічних вод.

Волюмометчні витратоміри

Витратоміри волюмометричного типу в Україні використовуються рідко. У цих пристроях вода під тиском подається в камеру певного обсягу, котра обертається, пропускаючи за кожен оборот один і той же об'єм води. Це обертання за допомогою зубчатої передачі повідомляється лічильнику, реєструючому кількість спожитої води. У Великобританії волюмометріческіе водоміри використовуються організаціями водопостачання в якості основних приладів для вимірювання витрати. Застосовуються вони також в спеціальних системах промислових будівель і лабораторій для моніторингу дуже слабких потоків.

Ультразвукові витратоміри

Вимірювання різниці часу, витраченого на проходження ультразвукового сигналу в напрямку руху потоку рідини і протилежному йому, покладено в основу принципу роботи даного типу витратомірів. Два датчика монтуються на трубопроводі і випускають генерується п'єзоелектричним кристалом сигнал в протилежних напрямках. Ультразвуковий сигнал, посланий по напряму потоку, першим досягає розташованого в проти-воположном кінці ділянки трубопроводу перетворювача, а по різниці часу проходження обох сигналів обчислюється швидкість потоку. Природно, що в разі відсутності потоку обидва сигналу реєструються датчиком одночасно. Реєструючий пристрій приладу може монтуватися на відстані і оснащується дисплеєм.

Існує два типи ультразвукових витратомірів: один монтується на зовнішній поверхні труби (Clamp on), інший перебуває в контакті з робочий середовищем (врізний тип, Insertion). Перший тип застосуються при роботі з агресивними рідинами, для нього не існує обмежень по тиску і температурі. Монтаж на зовнішній поверхні труби не вимагає зупинки технологічного процесу. Другий тип витратомірів частіше застосовується для вимірювання потоків рідини усередині трубопроводів, виготовлених з матеріалів з низькою провідністю звукового сигналу. Вода для промислових підприємств і стічні води - основні сфери застосування ультразвукових витратомірів.

Вихрові витратоміри

Як відомо з курсу гідрогазодинаміки, при обтіканні перешкоди потоком рідини або газу виникають завихрення (вихрова доріжка Кармана), які викликають на поверхні обтічного тіла перепади тиску. Частота пере-падів пропорційна швидкості потоку і об'ємній витраті рідини чи газу. На реєстрації кількості перепадів тиску і перетворенні їх в аналоговий або цифровий електричний сигнал заснований принцип роботи вих-ревих витратомірів, застосовуваних для обліку витрати не тільки води та інших малов'язких рідин, але також пари і газів.

Використовуються такі прилади найчастіше для регулювання технологічних процесів і керування ними.

Лічильники обліку гарячої води

Для обліку гарячої води використовуються такі ж типи витратомірів, що і для холодної. Комунально-побутові водолічильники гарячої води - це все ті ж тахометричні крильчасті лічильники, лічильники Вольтмана і комбінований-ні. Відмінності їх від тахометричних лічильників холодної води полягають у застосовуваних матеріалах і більш високого ступеня допустимої похибки. Якщо допустима похибка для лічильників холодної води при швидкості по-струму між мінімальною (Qmin) і перехідною (Qt) складає ± 5%, а між Qt і максимальної (Qmax) ± 2%, то для лічильників гарячої води відповідно ± 6% і ± 3%.

Номінальна швидкість потоку (Qn) для варіантів лічильників гарячої та холодної води однакових типорозмірів від одного виробника, як правило, збігається. За вимогами Держстандарту мінімальний термін експлуатації лічильників гарячої та холодної води становить 12 років з двома обов'язковими перевірками (міжповірочний термін 5-6 років) для холодної води і трьома (міжповірочний термін 4 роки) для гарячої. Всі тахометричні лічильники для гарячої води обов'язково сухого типу.

У промисловості для обліку гарячої води, де це необхідно, примі-няются електромагнітні та ультразвукові витратоміри.

Прийняті позначення Qmax - максимальна витрата (швидкість потоку), при якій лічильник може нормально працювати не більше 1 години. Qn - номінальний витрата (швидкість потоку), який дорівнює половині максимальної швидкості потоку. Є проектною швидкістю потоку для водосчет-чика - витрата, при якому прилад повинен нормально функціонувати в тече-ние всього терміну служби. Qmin - мінімальна витрата (швидкість потоку), при якому показання лічильника відхиляються в межах допустимої похибки. Qt - перехідний витрата (швидкість потоку), при якому максимально допустима похибка водоміра змінюється. Розмірність швидкості потоку (витрати) - метри кубічні а годину.