Счетчики воды стали для нас такими же привычными, как и электрические. Но если задача расчета электричества не представляет особой сложности, то с водой все обстоит совсем иначе.
Этим и объясняется такое большое разнообразие приборов для учета: чтобы попытаться придумать наиболее точный метод измерения, инженеры предлагают все новые конструкции.
В этой статье мы изучим устройство счетчика воды и оценим преимущества и недостатки каждого вида этих приборов.
Сфера применения
Подавляющее большинство счетчиков воды покупают сегодня абоненты сетей централизованного водоснабжения.
Единицы, используемые для измерения воды – холодной и горячей, отличаются друг от друга.
Первые рассчитаны на температуру окружающего воздуха не выше +40 градусов, они дешевле и маркируются синим цветом.
Последний работает при температуре до +150 градусов и стоит дороже из-за использования специальных термостойких материалов. Цвет маркировки красный. Сегодня выпускаются модели, где счетчики обоих типов объединены в одном корпусе. Стоит такое устройство меньше, чем два отдельных.
Сегодня активно внедряется система удаленного управления водопотреблением. Для работы требуются счетчики, оснащенные модулем передатчика, своего рода аналогом компьютерной сетевой карты. После подключения такого устройства к сети данные с него автоматически отправляются в клиринговую палату. Импульсные и цифровые модули передают данные по кабельной сети, радиочастотные модули работают по беспроводной связи.
Счетчики для горячей воды с импульсным модулем применяются не только в качестве самостоятельного оборудования, но и как компонент счетчиков для систем теплоснабжения.
Аналогичные названия
Во избежание путаницы давайте проясним вопросы терминологии. «Водомер» — это только одно из названий, кроме того, используются также:
- расходомер;
- водомер;
- водомер.
О счетчиках, оснащенных передающим модулем, принято говорить: счетчик с таким-то выходом.
Например, счетчик с радиовыходом. Эти счетчики также могут называться датчиками расхода или преобразователями расхода.
Неотъемлемая часть любого счетчика воды — отрезок трубы, по которому течет среда, — обычно называют секцией расходомера.
Устройство и конструкция водяного счетчика
С счетчиками воды можно изучать историю физики. Как только в этой науке делается новое открытие, инженеры тут же пытаются его приспособить для расчета расхода воды. Перечислим виды водосчетчиков, доступных на сегодняшний день.
Тахометрические
Другое название — механический. Конструкция этих устройств предельно проста и напоминает водяную мельницу.
Здесь тоже вид вращающегося колеса – крыльчатки, только она приводит в движение не жернова, а редукторный механизм, а она в свою очередь откатывает механическое табло с напечатанными цифрами.
При значительном расходе воды крыльчатка не обеспечивает необходимой точности, поэтому вместо нее используется крыльчатка.
Турбинные счетчики воды имеют диаметр DN50 и выше, а крыльчатые – диаметр менее DN50. Нюанс в том, что турбина тоже не всегда дает достаточно точные показания – погрешность становится слишком большой только при малых расходах. Что делать пользователям, если потребление воды сильно варьируется? Придумали решение: комбинированный счетчик, который фактически состоит из двух – лопасти и турбины. Поток воды перенаправляется то в одну, то в другую сторону автоматически – в зависимости от скорости.
На точность измерений влияет и характер течения среды: при наличии турбулентности погрешность возрастает. Это явление сведено к минимуму в так называемых многоструйных счетчиках, оснащенных сепаратором потока. Они несколько крупнее обычных (одноструйных), но точнее.
Механические расходомеры также отличаются конструкцией счетного механизма, который может быть мокрым или сухим. В первом случае редуктор и ролики на табло омываются водой, а рабочее колесо непосредственно крепится к шестерне или червячному валу. Во втором вся «начинка», кроме крыльчатки, находится в герметичном корпусе, а для передачи вращения используется магнитная муфта. «Мокрые» счетчики дешевле, но при значительном количестве механических примесей в воде быстро выходят из строя. «Сухие» твердые загрязнения менее страшны и позволяют демонтировать счетный механизм без отключения воды, но стоят несколько дороже.
Механический счетчик
Механические счетчики имеют ряд недостатков:
- Приемлемая точность наблюдается только для узкого диапазона расходов.
- Они имеют относительно короткий срок службы из-за наличия подвижных элементов.
- Высокое гидравлическое сопротивление.
- Текущий расход воды не отображается.
- Перед прибором должен быть установлен сетчатый фильтр.
Тем не менее именно эти устройства стали самыми популярными, по крайней мере, в быту. Причин несколько:
- механические счетчики не требуют подключения к электричеству;
- простота обслуживания;
- бюджетный.
Все остальные виды счетчиков, о которых будет рассказано ниже, являются энергозависимыми, то есть для работы им требуется источник питания. Кроме того, они дороже механических. Но у них есть важные преимущества:
- продемонстрировать высокую точность, как при низкой, так и при высокой стоимости;
- за счет отсутствия подвижных элементов они более надежны и долговечны, чем механические;
- имеет низкое гидравлическое сопротивление;
- может отображать текущий расход воды и сохранять архив данных.
Почему нельзя ограничиваться какими-то электронными счетчиками? Дело в том, что у каждого из них, как мы увидим ниже, есть свои слабости.
Ультразвуковые
В проточной части такого устройства устанавливаются два или четыре элемента, способных генерировать и улавливать ультразвук.
Модуль обработки данных занимается анализом полученных данных.
Недостаток ультразвукового счетчика заключается в следующем: при значительном количестве пузырьков в воде точность значительно падает.
Электромагнитные
Такой прибор также имеет блок данных, а рабочая часть состоит из катушек индуктивности и вольтметра. Труба, по которой течет среда, изготавливается из диэлектрического материала, обычно из полиэтилена или фторопласта. Слабой стороной этих счетчиков является высокая погрешность в условиях турбулентности. Кроме того, они могут быстро забиваться металлическими частицами, удерживаемыми магнитным полем.
Обязательным условием для работы электромагнитного счетчика является электропроводимость транспортируемой среды, поэтому для подсчета расхода таких веществ, как спирт или нефтепродукты, их применять нельзя.
Резонансные
Эти устройства еще называют сверхстатическими. На этот раз за подсчет литров и кубометров отвечает пьезоэлектрический частотный датчик, а труба разделена на три канала и оборудована кондиционером потока. Устройство боится твердых примесей, поэтому перед ним рекомендуется установить сетчатый фильтр.
Вихревые
Внутри трубки этого расходомера находится элемент особой геометрии и датчик давления.
Показания последних преобразуются в цифровые данные модулем данных.
Из-за подверженности обтекаемого элемента износу они имеют такой же короткий срок службы, как и механические – от 8 до 12 лет (другие типы могут работать до 25 лет).
Принцип работы
Если с механическими счетчиками все понятно, то следует пояснить принцип работы других вариантов:
- Ультразвук: датчики, установленные в начале и в конце участка измерения расхода, работают попеременно в режиме генератора и приемника, «гоняясь» за ультразвуком либо по направлению течения воды, либо в обратном направлении. Расход воды определяется расчетным модулем по разнице времени, необходимого для преодоления колебаниями участка между датчиками в прямом и обратном направлениях.
- Электромагнитный: Принцип работы устройств этого типа основан на явлении электромагнитной индукции. В проводнике, движущемся в постоянном магнитном поле, возникает сила (ЭДС), величина которой зависит от скорости движения проводника. В этом случае поток воды играет роль проводника, а магнитное поле создается индукторами.
- Резонансный: счетчик устроен так, что часть потока возвращается в начало части расходомера либо по какому-то дополнительному каналу. Частота изменений канала (регистрируемая пьезоэлектрическим датчиком) зависит от расхода и, следовательно, от расхода.
- Вихревой: из-за особой формы элемента, размещенного внутри счетчика, поток воды вокруг него образует завихрения, сопровождающиеся перепадом давления.
По частоте этих перепадов вычислительный модуль определяет скорость потока и расход.
Технические характеристики
При покупке счетчика воды следует учитывать следующие параметры:
- Диаметр соединения или условная посадка (DN или DN).
- Максимально допустимое давление в системе (Ru или PN). Указывается в атмосферах или барах (обе единицы идентичны).
- Максимальный расход (Qmax): максимально допустимый расход среды, который счетчик может выдержать кратковременно (не более одного часа в сутки и 200 часов в год), сохраняя точность показаний в необходимых пределах.
- Номинальный расход Qn: максимальный расход, при котором счетчик способен работать в непрерывном режиме.
- Переходный расход Qt: предел, за которым изменяется точность показаний прибора.
Также важен минимальный расход Qmin – минимальный расход, при котором показания счетчика остаются достаточно точными.
