Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Товароведение arrow Обзор существующих приборов учета расхода холодной воды и подходов к повышению точности измерения расхода воды

Обзор существующих приборов учета расхода холодной воды и подходов к повышению точности измерения расхода воды

Аннотация

В данной работе производится оценка имеющихся на рынке расходомеров воды, приводятся их достоинства и недостатки. Приведена классификация счетчиков воды и оценка специфики их применения. Основной проблемой на сегодняшний момент в измерении расхода водных ресурсов является точность измерения на всех диапазонах расхода без существенного роста цены за розничную продажу счетчика. Показано, что наиболее проблемной зоной диапазона является минимальный и капельный расход. Вторым по важности является максимальный расход и сопутствующий ему гидроудар (в случае когда время перехода от нулевого расхода до максимального пренебрежимо мало). В работе отмечено, что на сегодняшний момент на рынке отсутствуют приборы учета решающие обе описанные проблемы. Также показано, что сделать счетчик более привлекательным для потребителя можно с помощью дополнительных (не метрологических функций). Так, например, важной функцией является сигнализация о долговременных утечках в системе.

Ключевые слова: расходомер воды, счетчик, измерения, крыльчатый, акустический.

Приборы учета расхода воды являются важными элементами систем учёта потребления энергоресурсов и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве. В последние несколько лет рынок счётчиков воды в России стремительно развивался. Одной из главных причин роста объёмов реализации стало принятие Федерального закона «О ресурсосбережении», который предписывал обязательную установку приборов учёта до 1 июля 2013 года. Существенной проблемой остается баланс между стоимостью (зависящей от типа прибора учета) и точностью измерений на предельных максимальном и минимальном расходах. Минимумы и максимумы расходов холодной воды регламе (ГОСТ Р 50193.1-92 Измерение расхода воды в закрытых каналах. Счетчики холодной питьевой воды. Технические требования). При минимальном расходе воды (0,06 /ч) зависимость частоты оборотов крыльчатки от расхода становится нелинейной, что приводит к увеличению погрешности на расходе ниже минимального. То есть, при капельном расходе воды учет ведется с большим занижением, и извечная проблема капельных утечек в бытовых условиях остается нерешенной. Разница между общедомовым расходом и суммарным по потребителям будет возрастать. При максимальном расходе возникает проблема гидроудара и проскальзывания крыльчатки. Кроме того, на точность расходомера влияет время его работы, качество воды, нюансы при установке, и т.д. Все это приводит к деградации точности расходомера, причем труднопрогнозируемого характера, как показано в исследованиях [1]. С учетом современных тенденций к объединению приборов учета в сети обмена данными о потреблении энергоресурсов и воды необходимо ориентироваться на массовое применение приборов учета [2,3]. При этом для потребителя сами приборы учета как продукт должны оставаться привлекательными не только из-за низкой стоимости, но также из-за прогнозируемой экономии расходов на оплату воды и дополнительных функций.

В бытовых приборах обычно применяются тахометрические расходомеры, основанные на измерении количества оборотов крыльчатки или микротурбины, вращаемой потоком воды. На рисунке 1 изображены счетчики тахометрического типа.

Тахометрический счётчик воды

Рис. 1 - Тахометрический счётчик воды

На крыльчатку насажен круглый ведущий магнит с полюсами в его противоположных сторонах. В расходомерах вставлен ведомый магнит. При вращении крыльчатки магнитное поле магнита крыльчатки взаимодействует с магнитным полем магнита расходомера и приводит его во вращение. Вращение с помощью системы редукторов передается счетчикам. Все тахометрические расходомеры (счетчики) являются энергонезависимыми.

В промышленных устройствах кроме тахометрических (крыльчатых) также могут применяться вихревые, ультразвуковые и электромагнитные расходомеры.

Вихревой расходомер -- разновидность расходомера, принцип действия которого основан на измерении частоты колебаний, возникающих в потоке в процессе вихреобразования. На рисунке 2 показан внешний вид вихревых расходомеров.

Принцип действия вихревого расходомера основан на хорошо известном явлении Кармана. Тело обтекания, помещенное в поток, проходящий через вихревой расходомер, создает после себя чередующиеся вихри, представляющие собой две вихревые дорожки. Их называют дорожками Кармана; в одной дорожке вихри вращаются по часовой стрелке, в другой - против.

Вихревой расходомер

Рис.2 - Вихревой расходомер

Вихри образуются в вихревом расходомере один за другим поочередно, сначала с одной стороны тела обтекания, затем - с другой. Вихри создают неоднородность давления в окружающем потоке газа или жидкости. Расстояние между вихрями (длина волны возмущения) постоянна и ее можно измерить. Следовательно, объем, занимаемый каждым вихрем постоянен, как показано ниже.

Внешний вид ультразвуковых счётчиков показан на рисунке 3.

Внешний вид ультразвуковых счётчиков

Рис. 3 - Внешний вид ультразвуковых счётчиков

Принцип действия ультразвуковых расходомеров основан на измерении разницы во времени прохождения сигнала. При этом два ультразвуковых сенсора, расположенные по диагонали напротив друг друга, функционируют попеременно как излучатель и приёмник. Таким образом, акустический сигнал, поочередно генерируемый обоими сенсорами, ускоряется, когда направлен по потоку, и замедляется, когда направлен против потока. Разница во времени, возникающая вследствие прохождения сигнала по измерительному каналу в обоих направлениях, прямо пропорциональна средней скорости потока, на основании которой можно затем рассчитать объёмный расход. А использование нескольких акустических каналов позволяет компенсировать искажения профиля потока.

Преимущества и недостатки выбора расходомеров представлены в таблице 1

Таблица 1

Преимущества и недостатки выбора расходомеров

Вид счётчика

Преимущества

Недостатки

Тахометрический счётчик

Простота конструкции, высокая надежность измерений, отсутствие влияния внешнего магнитного поля, не требуются прямые участки, не требуют специального оборудования для проведения ремонта

Высокая чувствительность к механическим примесям в воде и отложениям на проточной части прибора, плохая чувствительность на малых расходах, наличие выступающих в поток движущихся деталей, подверженных износу

Вихревой расходомер

Отсутствие движущихся частей, большой диапазон измерения по давлению и температуре, диаметру трубы, стабильность показаний, нечувствительность к загрязнениям и отложениям

Невозможность использования при малых скоростях потока, Значительная потеря давления (потери до 45 кПа), невозможность использования с трубами диаметром выше 300 мм, чувствительность к вибрационным, шумовым и звуковым помехам

Ультразвуковой расходомер

Малое или полное отсутствие гидравлического сопротивления,

надёжность, высокая точность,

помехозащищённость

Необходимость значительных длин линейных участков до и после преобразователя, влияние на показания пузырьков воздуха в потоке, необходимость контроля отложений в трубопроводе на его рабочем участке, повышенная чувствительность к вибрации

В таблице 1 показано, что на текущий момент единственным вариантом расходомера воды остается крыльчатый (тахометрический) счетчик. Хотя существует ряд иностранных моделей ультразвуковых счетчиков, в которых удалось решить проблему виброустойчивости и выравнивания потока [4]. Для оценки возможности улучшения существующих моделей счетчиков воды необходимо оценить состояние рынка. водный расходомер точность диапазон

Обзор существующих на рынке приборов учёта воды производился по следующим параметрам:

  • - Диаметр условного прохода - 15 мм
  • - Номинальный расход воды - 1,5 мі/ч
  • - Порог чувствительности - 0,015-0,03 мі/ч
  • - Обозначение присоединительного размера прибора учёта - G 3/4
  • - Обозначение присоединительного размера штуцеров - G Ѕ.

В ходе обзора рынка приборов учёта было выделено 12 моделей.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Право
Психология
Религиоведение
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее