4.4.3. Счетчики расхода воды
Для учета расхода воды на вводах в здания или ответвлениях сети, подводящих воду потребителям, устанавливают счетчики расхода воды. При расположении счетчиков на вводах с целью учета с требуемой точностью всех расходов воды разность между максимальным и минимальным расходами должна быть допустимой для счетчика принятого типа и калибра.
Счетчики необходимо размещать по возможности ближе к вводу от внешней сети и в легкодоступном помещении с температурой не ниже 2 ºС. Если в помещении невозможно обеспечить положительную температуру, то счетчики утепляют, а трубопроводы теплоизолируют, или счетчики выносят за пределы здания в специальные камеры.
В здании счетчики можно размещать открыто у стен или в приямках. В южных районах счетчики располагают за пределами здания в колодцах с гидроизоляцией во избежание проникания подземных и атмосферных вод. Глубину колодцев принимают равной глубине заложения водопроводной сети, их размеры в плане не менее 1,2 × 1,2 м, а диаметр – не менее 1,25 м.
При малой глубине заложения водопроводной сети глубину колодцев назначают исходя из возможности обслуживания счетчиков. Обводные линии у счетчиков, рассчитанных на пропуск полного расхода воды, предусматриваются в зданиях, оборудованных хозяйственно-противопожарным водопроводом, и в зданиях, в которых недопустим перерыв воды во время смены счетчика.
В жилых и общественных зданиях, оборудованных хозяйственно-питьевым водопроводом, обводные линии, как правило, не устраивают. В системах хозяйственно-противопожарных водопроводов под водомером предусматривают обводной трубопровод с запломбированной задвижкой.
Применяют счетчики следующих типов: скоростные крыльчатые, скоростные турбинные, диафрагмы и других типов. Для учета больших расходов, а так же при необходимости передачи показаний расходомера на расстояние используют вставки с сужающими устройствами, в частности сопла Вентури. Скоростные крыльчатые счетчики устанавливают при расчетном максимальном расходе, до 15 м3/ч, турбинные – при большем расходе воды. Счетчики расхода воды (крыльчатые и турбинные), предназначенные для установки на вводах внутренних водопроводных сетей, подбирают по эксплуатационному расходу воды.
Потери напора, Н, м, в счетчиках определяют по формуле
,
(4.1)
где S – сопротивление счетчика, зависящее от его конструкции;
q – максимальный секундный расход воды, л/с.
Потери напора в счетчике не должны превышать 2,5 м (при пожаре‑10 м).
В настоящее время все более широкое использование получили электромагнитные (индукционные) и ультразвуковые водосчетчики, особенно при централизации учета воды, так как импульсный сигнал преобразуется вторичным прибором и может после усиления передаваться на значительные расстояния. Подобные водомеры универсальны потому, что одновременно могут служить расходомером и с помощью вторичных приборов суммировать расходы воды, то есть быть водосчетчиками.
Принцип действия электромагнитных расходомеров основан на измерении ЭДС, индуцируемой в потоке электропроводной жидкости, пересекающей магнитное поле. Индуцируемая ЭДС пропорциональна скорости пересечения магнитного поля, то есть скорости движения воды. Протекая по трубе, вода пересекает силовые линии магнитного поля, при этом в воде, как в движущемся проводнике, индуцируется ЭДС, которая снимается двумя электродами, расположенными в одном поперечном сечении с полюсами магнита, но под углом 90º к направлению магнитных силовых линий.
Основными преимуществами электромагнитных расходомеров являются: большой диапазон измерений, отсутствие сужения или искажения потока, малая инерционность, малые потери напора. К недостаткам следует отнести необходимость подводки электроэнергии.
Ультразвуковые расходомеры используют разную скорость прохождения звуковых волн в движущемся потоке жидкости (в направлении потока и в противоположном направлении). Датчики устанавливаются в трубе под углом к перпендикулярной оси трубы и в одной плоскости с продольной осью трубы. По разности времени прохождения ультразвукового сигнала от датчика к датчику по направлению потока и в противоположном направлении определяется скорость движения воды. Выделяют также ультразвуковые счетчики с доплеровскими и корреляционными преобразователями.
В числе преимуществ ультразвуковых водосчетчиков ‑ следующие характеристики:
отсутствие движущихся частей;
незначительные потери давления;
высокая точность при умеренной цене;
отсутствие необходимости регулярного технического обслуживания;
высокая степень надежности конструкции в целом (наиболее часто выходящими из строя деталями являются излучатели ультразвуковых колебаний);
простота подключения к электронным системам снятия показаний; имеются переносные разновидности с питанием от аккумуляторов, монтируемые на наружной поверхности трубы.
Однако данный тип водосчетчиков имеет свои недостатки:
высокая чувствительность к любым турбулентным искажениям;
для установки требуется длинный прямой участок до и после счетчика для обеспечения указанных рабочих характеристик в зависимости от гидравлического режима на конкретном объекте;
чувствительность к качеству воды (сигнал может «выпадать» при повышении мутности);
стабильная работа в течение длительных периодов времени при условии неизменного состояния внутренней поверхности трубы – при сужении внутреннего диаметра трубы со временем могут возникать ошибки;
большинство конструкций требуют подключения к источнику переменного тока; трубопровод должен оставаться заполненным для обеспечения точности измерений.
По способу установки ультразвуковые расходомеры бывают врезного и накладного типов. Врезные датчики контактируют непосредственно с жидкостью в водопроводе, а накладные являются бесконтактными, монтируемыми на внешней поверхности трубы.
Значительное количество таких стационарных и переносных ультразвуковых расходомеров с бесконтактными датчиками успешно эксплуатируются не только на водопроводной и теплофикационной воде, но и на сильно загрязненных средах с высоким содержанием ила, песка, водорослей и так далее, а также на сточных водах. Кроме того, расходомеры с бесконтактными датчиками нашли широкое применение на предприятиях металлургической, химической и нефтедобывающей отраслей, использующих не абразивные и агрессивные жидкости.