Содержание

стр.

Введение 3

1. Анализ методов измерения контроля расхода воды 4

2. Приборы и устройства контроля расхода воды 6

3. Оценка рассмотренных методов и приборов. Выбор наиболее подходящего

счетчика воды 15

4. Составление схемы устройства дистанционного контроля расхода воды 19

5. Описание работы схемы дистанционного контроля расхода воды 22

Заключение 23

Cписок используемой литературы 24

Введение

Вода является природным ресурсом, который необходимо оберегать и рационально расходовать. Потребление воды в городах растет и, чтобы научиться ее беречь, необходимо для начала посчитать ее расход. Для этого существуют приборы - счетчики воды.

При точном учете расхода воды показания счетчика значительно различаются с действующими усредненными нормами потребления воды на одного горожанина, по которым производится оплата. Нормы исчисляются делением потребления воды в целом по дому на количество проживающих в нем людей. На практике расход воды в каждой семье разный. Одни принимают ванну ежедневно, другие могут месяцами не проживать в доме. В целом средние нормы потребления завышены, так как платить приходится и за протечки воды в магистральных водопроводах. В квартирах новых домов, где установлены счетчики, объем потребления воды ниже принятой нормы практически в два раза.

В данный момент приборы контроля воды владельцы квартир и домов покупают мало. В основном их заказывают пусконаладочные и строительные организации, обслуживающие строящиеся или уже построенные здания.

Нередко счетчики устанавливают в местах подвода воды в дом: в подвалах и цокольных этажах, которые могут иметь повышенную влажность. Для электронных приборов это неблагоприятная среда. Лучше вынести электронную часть прибора в сухое помещение.

При выборе счетчика ориентируются на параметры трубы и расход воды. Расход надо выяснить приблизительно. Если он небольшой и составляет до 1,5 кубических метров в час, можно обойтись недорогими счетчиками. Они рассчитаны на дюймовый или полуторадюймовый посадочные размеры. При небольшом напоре воды большой диаметр трубы смущать не должен, он не помеха, можно становить переходник, а на него счетчик. При покупке счетчика необходимо сверится с его техническими данными. Они должны совпадать с соответствующими параметрами расхода воды в квартире или в доме.

1. Анализ методов измерения расхода воды

Критерии выбора можно поделить на две группы. Первая относится к обеспечению стабильных, точных показаний на протяжении межповерочного интервала времени в заявленном динамическом диапазоне. Данной группе принадлежит метод измерений расхода, используемый в приборе, а также защита от посторонних вмешательств. Во вторую группу можно включить удобство монтажа, возможности передачи данных. При этом как в первой, так и во второй группах можно выделить объективные факторы, накладываемые методом измерений и общим развитием технологий приборостроения, а так же субъективные, зависящие от конкретного производителя. В отношении ценового критерия можно сказать, что цена прибора важна.

Параметры первой группы определяющие. Во-первых, ограничения накладываемые методами измерений, используемыми в приборах, а во-вторых, отсутствие возможности вмешаться в показания. Реальные условия влияют на точность измерений, в связи с наличием в воде загрязнений (твердых, жидких или газообразных), а также в связи с зависимостью метрологических характеристик от температуры.

В настоящее время в ЖКХ применяются расходомеры четырех типов: тахометрические, вихревые, электромагнитные и ультразвуковые.

1) Тахометрический.

Самый распространенный метод. Количество типов приборов связано с их невысокой стоимостью (при установке на малые диаметры трубопровода). Опыт эксплуатации этих приборов показывает, что динамический диапазон и точность измерений полностью соответствуют декларируемым в течение межповерочного интервала только в идеальных условиях. Для защиты от воздействий при помощи магнита выпускаются антимагнитные исполнения водосчетчиков. Ведущими производителями приборов используется метод немагнитного индуктивного сканирования для защиты от манипуляций.

Такие приборы рекомендуется применять в системах с небольшим изменением динамического диапазона, когда вода движется практически с постоянной скоростью. Кроме того, там, где применение водосчетчиков с расходомерами других типов экономически нецелесообразно, например, для учета квартирного потребления горячей, холодной воды.

2) Электромагнитный

Существующие приборы имеют относительную погрешность 0,5 % в диапазоне до 1:500 и 1% в диапазоне 1:1000. Однако все это успешно достигается лишь в условиях стенда.

Значение амплитуды сигнала (э.д.с), являющейся функцией интеграла скорости потока по сечению трубы, зависит от большого числа факторов, которые изменяются с течением времени. Среди них наличие отложений на электродах и внутренней поверхности проточной части, у недорогих электромагнитных расходомеров: температурное расширение внутренней поверхности - фторопласта (примерно в 5 раз сильнее, чем у стали). В процессе эксплуатации это приводит к изменению метрологических характеристик. Кроме того, электромагнитные расходомеры чувствительны к внешним магнитным полям. Не все факторы возможно учесть самой совершенной электроникой, хотя в некоторых приборах есть и самоочистка электродов, и контроль отсутствия внешних магнитных полей. Стоимость таких расходомеров высока.

Этот тип приборов широко используется в промышленности, где точно известен состав измеряемой среды и нет необходимости в защите от манипуляций с показаниями.

3) Вихревой

Вихревой принцип измерения подразумевает, что минимальный измеряемый расход определяется скоростью, при которой начинается устойчивое вихреобразование, а максимальное значение - скоростью, при которой это устойчивое вихреобразование заканчивается. Процесс вихреобразования зависит от характеристики жидкости (плотность, вязкость) и от скорости жидкости. В свою очередь, плотность и особенно вязкость зависят от температуры. При относительной погрешности 1 % динамический диапазон измерения может достигать 1:50 без учета зависимости свойств жидкости от температуры и 1:100 с учетом этой зависимости.

К достоинствам метода можно отнести и то, что метрологические характеристики со временем эксплуатации не изменяются.

Из-за отсутствия вихреобразования на нижнем диапазоне расходов сужается область применения. Наиболее часто расходомеры используются в составе теплосчетчиков в системах с практически постоянным расходом теплоносителя.

Вихреобразование не подвержено влиянию магнитных полей. Поэтому вихреакустические расходомеры не подвержены манипуляциям с магнитом, а вихревые электромагнитные, в связи с тем, что измеряют не амплитуду э.д.с, а количество ее «скачков», либо продолжают выдавать метрологически точные показания, либо в случае если магнитное поле меняется сильно, прибор перестает их регистрировать и считает, что расход нулевой. При снятии сигнала пьезодатчиками электроника прибора должна отсекать вибрации трубопровода от вибраций тела обтекания.

4) Ультразвуковой

Измерение частотных или временных характеристик ультразвукового сигнала менее чувствительно к возможным изменениям условий измерений. На эти характеристики может влиять уменьшение амплитуды сигнала, вызванное появлением газовой фазы или твердых примесей, зафиксированное в виде «пропуска» сигнала, но данные изменения, в отличие от всех прочих методов, рассматриваются как нештатная ситуация, а не как изменение метрологических характеристик. В том смысле, что прибор не выдает в качестве достоверной искаженную информацию: если показания есть, то они метрологически точны. Если происходит загрязнение примесями датчика, то снижается амплитуда сигнала (вплоть до его исчезновения), но это также не является изменением метрологических характеристик.

Показания ультразвуковых расходомеров с времяимпульсным методом измерений не зависят ни от температуры, ни от давления воды. В таких расходомерах скорость распространения ультразвуковых колебаний постоянно измеряется.

Кроме того, показания ультразвуковых расходомеров не подвержены манипуляциям с магнитом. Прогресс в электронике позволил измерять время прохождения ультразвукового сигнала с точностью до 0,3 наносекунд, что позволило значительно расширить диапазон расходов, причем за счет нижней его части.

В Европе ультразвуковые расходомеры используются на объектах отопления и водоснабжения очень широко, темпы роста расходомеров этого типа в мире также самые высокие. Учитывая умеренную стоимость, они могут применяться в системах водоснабжения, обеспечивая метрологически точные показания в широком диапазоне и в течение всего межповерочного интервала.

2. Приборы и устройства контроля расхода воды

Расходомер – прибор, измеряющий расход воды или другого вещества. Прибор для измерения массы или объема воды называется счетчиком воды или водосчетчиком. Счетчики воды измеряют количество воды обычно в кубических метрах или в литрах. Количество воды, протекающее через данное сечение в единицу времени называется расходом воды. Объемный расход воды измеряют в единицах объема деленных на единицу времени (м3/час, л/сек, л/мин).

Расходомеры и счетчики воды классифицируются по следующим группам:

К первой группе относятся счетчики воды и расходомеры в основе которых лежит гидродинамические методы, такие как:

1) Вихревые

Вихревыми называются расходомеры, основанные на зависимости от расхода частоты колебаний давления, возникающих в потоке в процессе вихреобразования или колебания струи.

Рисунок 1 - Вихревой расходометр

Разделяются на три группы:

1. Расходомеры, имеющие в первичном преобразователе неподвижное тело, при обтекании которого с обеих сторон попеременно возникают срывающие вихри, создающие пульсации давления.

2. Расходомеры, в первичном преобразователе которых поток закручивается и, попадая затем в расширенную часть трубы, прецессирует, создавая при этом пульсации давления.

3. Расходомеры, в первичном преобразователе которых струя, вытекающая из отверстия, совершает автоколебания, создавая при этом пульсации давления.

Достоинства:

- простота и надежность преобразователя расхода;

- отсутствие подвижных частей;

- большой диапазон измерений;

- достаточно высокую точность измерения;

- стабильность показаний;

- независимость показаний от давления и температуры;

- сравнительная несложность измерительной схемы;

Недостатки:

- плохая чувствительность на малых расходах;

- наличие перекрывающих поток деталей;

- требуют больших прямолинейных участков трубопровода;

- работу могут нарушать акустические и вибрационные пульсации.

2) Парциальные

3) Переменного перепада давления

Зависимость перепада давления на сужающем устройстве, установленном в трубопроводе, от расхода.

Состав расходомера:

1. сужающее устройство – преобразователь расхода, обеспечивающий перепад давления;

2. дифференциальный манометр, измеряющий перепад давления;

3. соединительные трубки

Рисунок 2 - Расходометр перепада давления

Достоинства:

- высокая надежность при своевременных регламентных работах;

- простота поверки и градуировки без применения эталонных поверочных установок;

- малые потери давления;

- взаимозаменяемость элементов.

Недостатоки:

- увеличение погрешности измерения при притуплении кромок диафрагмы, коррозии и эрозии сужающих устройств;

- необходимы прямые участки не менее 10 диаметров до расходомера и 5 диаметров после. Относительно небольшой динамический диапазон;

- большая зона нечувствительности в нижнем диапазоне расхода, достигает более 30%.

4) Переменного уровня

Зависимость между расходом и высотой уровня в сосуде, в который жидкость непрерывно поступает и из которого она вытекает через отверстие в дне или боковой стенке. В последнее время расходомеры данного типа практически не применяются.

Достоинства:

- щелевые расходомеры хорошо зарекомендовали себя при изме­рении сильно загрязненных и быстро кристаллизующихся жидко­стей и растворов.

Недостатки:

- небольшой диапазон измерения;

- относительно высокая основная по­грешность устройства: в комплекте со вторичным прибором ±3,5%.

Рисунок 3 - Расходометр переменного давления

5) Обтекания

Чувствительный элемент расходомера воспринимает динамическое давление потока и перемещается под его воздействием на величину, зависящую от расхода. Расходомеры обтекания классифицируются по трем группам:

Рисунок 4 - Расходометр обтекания

1. Расходомеры с обтекаемым телом, которое перемещается вертикально, а сила противодействия создается весом тела. В расходомерах данной группы перепад давления остается постоянным.

2. Расходомеры с обтекаемым телом перемещающимся не только по вертикальной траектории, благодаря противодействующей пружине, при этом изменяется перепад давления.

3. Расходомеры, имеющие поворотную лопасть. Сила противодействия в таких расходомерах создается не только весом тела и противодействующей пружиной, но посторонним источником энергии.

Достоинства:

- простота конструкции;

- безотказность в процессе эксплуатации, большой диапазон измерения;

- небольшая погрешность измерения расхода ± (1,5- 2,5%).

Недостатки:

- большая чувствительность к температурному изменению вязкости (особенно при малых расходах);

- невозможность измерения расхода загрязненных жидкостей и жидкостей, из которых выпадает осадок.

Ко второй группе относятся измерительные приборы с непрерывно движущимся телом. Такими счетчиками воды являются следующие:

1) Тахометрические (крыльчатые)

Рисунок 5 - Схема турбинного (а) и крыльчатого (б) счетчика воды

Расходомер или счетчик воды, имеющий подвижной, обычно вращающийся элемент, скорость движения которого пропорциональна объемному расходу. Измеряя скорость движения подвижного элемента, получаем расходомер, а измеряя количество оборотов получаем счетчик количества воды. Подразделяются на турбинные, крыльчатые, шариковые, роторно-шаровые и камерные. Основное применение турбинных (а) или крыльчатых (б) (рис.5) счетчиков воды - учет холодной и горячей воды.

Состав расходомера, счетчика воды:

Двухступенчатый преобразователь расхода. Первая ступень – турбинка, крыльчатка, шарик или другой элемент, скорость которого пропорциональна объемному расходу. Вторая ступень тахометрический преобразователь, вырабатывающий измерительных сигнал, импульсный цифровой или аналоговый.

Достоинства:

- относительно невысокая цена;

- автономность (не требуют внешнего питания);

- камерные приборы могут обеспечить высокую точность и больший диапазон измерений по сравнению с турбинными и шариковыми счетчиками.

Недостатки:

- изнашивание движущихся частей расходомера;

- чувствительность к механическим примесям.

2) Силовые

С помощью силового воздействия, зависящего от массового расхода, потоку сообщается ускорение, и изменяется какой-либо параметр, характеризующий степень этого воздействия или его эффекта.

В зависимости от характера этого изменения силовые расходомеры и счетчики подразделяют на:

1. кориолисовые массовые расходомеры;

2. гироскопические расходомеры;

3. турбосиловые расходомеры.

Турбосиловыми называют силовые расходомеры, в преобразователе которых в результате силового воздействия, пропорционального массовому расходу, поток закручивается.

На рисунке 6 показана принципиальная схема такого расходомера при внешнем силовом воздействии. Внутри трубопровода 2 установлен ротор 3 с малым радиальным зазором, имеющий каналы для прохода жидкости, разделенные перегородками, параллельными его оси, или же выполненный в виде прямолопастной крыльчатки. Ротор вращается от электродвигателя 1 с угловой скоростью ω и закручивает жидкость, которая приобретает винтовое движение, показанное стрелками. Далее жидкость поступает на ротор 5, закрепленный на пружине 6, и закручивает последнюю на угол ф, пропорциональный массовому расходу. Неподвижный диск 4 уменьшает вязкостную связь между роторами.

Главный момент количества движения жидкости I относительно оси вращения роторов определяется выражением: I_x=J_x ω

Рисунок 6 - Принципиальная схема турбосилового расходомера

где Jх — момент инерции закручиваемой жидкости относительно оси вращения; ω — угловая скорость вращения жидкости.

У турбосиловых расходомеров один из элементов (ротор, крыльчатка) должен непрерывно вращаться. У кориолисовых же и гироскопических в некоторых случаях ограничиваются лишь непрерывными колебаниями подвижного элемента вокруг оси. Подобные расходомеры получили название вибрационных.

Приведенная погрешность силовых расходомеров ±0,5-3,0 %. Большинство из них предназначено для измерения расхода жидких видов топлива, имеются конструкции и для измерения расхода газа. На практике применяются редко. Особую группу силовых расходомеров образуют перепадно-силовые расходомеры, в которых в результате внешнего силового воздействия создается разность давлений в отдельных местах потока, пропорциональная массовому расходу.

Силовое воздействие может быть внешним и внутренним. Внешнее воздействие сообщается обычно от электродвигателя, который вращает (или колеблет) один из элементов преобразователя расхода, например прямолопастную крыльчатку, закручивающую проходящий через неё поток. Внутреннее воздействие осуществляется за счет снижения потенциальной энергии потока, например, при его закручивании неподвижными винтовыми лопатками.

Дополнительное ускорение, сообщаемое потоку в силовых расходомерах, пропорционально массовому расходу. Соответственно пропорционален массовому расходу и измеряемый параметр, характеризующий степень силового воздействия, например мощность, затрачиваемая на закручивание потока, угол закрутки противодействующей пружины и т.п. Поэтому силовые расходомеры, как типичные представители приборов, измеряющих массовый расход, нередко называются массовыми расходомерами.

Достоинства:

- измерение массового расхода;

- отсутствие необходимости в прямых участках;

- пригодны для измерения пульсирующего потока;

- измерения мало зависят от профиля скорости.

Недостатки:

- относительно высокая цена;

- сложность конструкции преобразователей расхода с автоколеблющимся телом.

Третью категорию составляют приборы, основанные на физических явлениях:

1) Тепловые

Рисунок 7 - Схема теплового расходомера

Принцип действия расходомера: измерение эффекта теплового воздействия на поток, зависящее от расхода.

Расходомеры в основном предназначены для измерения расхода газа в лабораторных условиях, реже жидкости.

Разновидности тепловых расходомеров:

1. калориметрический тепловой расходомер

2. термоконвективный тепловой расходомер

3. термоанемометрический тепловой расходомер

Недостаток: малая надежность

2) Электромагнитные

Рисунок 8 - Схема электромагнитного расходомера

Принцип действия счетчика воды: взаимодействие движущейся электропроводной жидкости с магнитным полем, подчиняющееся закону электромагнитной индукции.

Основное применение получили расходомеры, счетчики воды у которых измеряется ЭДС, индуктируемая в жидкости, при пересечении ею магнитного поля. Для этого в участок трубопровода, изготовленный из немагнитного материала, покрытого внутри неэлектропроводной изоляцией (обычно фторопластом) и помещенного между полюсами магнита или электромагнита, вводятся два электрода в направлении, перпендикулярном как к направлению движения жидкости, так и к направлению силовых линий магнитного поля.

Разность потенциалов на электродах определяется уравнением:

E=BDv=4BQ_o/πD, где

B – магнитная индукция;

D – расстояние между концами электродов, равное внутреннему диаметру трубопровода;

v и Q_o – средняя скорость и объемный расход воды.

Таким образом, измеряемая разность потенциалов E прямо пропорциональна объемному расходу Q_o. Для учета краевых эффектов, вызываемых неоднородностью магнитного поля и шунтирующим действием трубы, уравнение умножается на поправочные коэффициенты обычно близкие к единице.

Достоинство счетчиков воды:

- показания одинаковы как при ламинарном, так и при турбулентном потоке.

Недостатки:

- влияние взвесей содержащихся в воде;

- оседание на стенках расходомера ржавчины, мазута, угольных примесей влияют на показания расходомера;

- большое содержание железа в воде так же оказывает неблагоприятное воздействие при измерении расхода;

- влияние блуждающих токов и внешних электромагнитных полей на измерения.

3) Акустические или ультразвуковые

Измерение эффекта зависящего от расхода при прохождении акустических колебаний через поток воды. Почти все акустические расходомеры работают в ультразвуковом диапазоне, поэтому называются ультразвуковыми.

Рисунок 9 - Ультразвуковой расходометр

Ультразвуковые расходомеры подразделяются на расходомеры, основанные на:

1. перемещении ультразвуковых колебаний движущейся средой;

2. эффекте Доплера;

3. корреляционной дискриминации времени прохождения случайных флуктуаций.

Большое распространение получили счетчики воды, основанные на измерении разности времен прохождения ультразвуковых колебаний по потоку и против него. Объем воды определяется по формуле:

V=КнКм(1/t1-1/t2)T,

Где:

V – объем прошедшей воды, м³;

Т – время работы счетчика воды, сек;

t1- время распространения ультразвукового импульса по направлению потока, сек;

t2 – время распространения против направления потока, сек;

Кн – гидродинамический коэффициент;

Км – коэффициент, учитывающий геометрию первичного преобразователя.

Как видно из формулы скорость ультразвука отсутствует в выражении.

В зависимости от способа установки ультразвуковые расходомеры подразделяются на стационарные и переносные. Стационарные расходомеры устанавливаются на трубопроводе в виде расходомерной вставки или ультразвуковые датчики врезаются непосредственно в трубопровод. Переносной расходомер представляет собой накладные ультразвуковые датчики, которые устанавливаются на трубопровод при помощи прижимной штанги или крепятся при помощи цепей. Параметры трубопровода (толщина стенки, диаметр трубопровода) и воды (температура) вводятся во вторичный преобразователь расхода.

Достоинства:

- слабая зависимость от отложений на проточной части;

- низкое энергопотребление;

- точность в широком диапазоне;

- отсутствие выступающих в поток деталей;

- высокая чувствительность на малых расхода.

Недостатки:

- чувствительность отдельных однолучевых конструкций к неравномерности поля скоростей измеряемого потока;

- чувствительность преобразователей с отражателями к образованию отложений на отражающих ультразвук поверхностях.

4) Оптические

5) Ядерно-магнитные

6) Ионизационные

Приборы, основанные на особых методах, относятся к четвертой категории:

1) Концентрационные

2) Меточные

3) Корреляционные

Рисунок 10 - Схема корреляционного расходомера

Принцип действия счетчика воды заключается в вычислении времени прохождения случайных флуктуаций расстояния между преобразователями. Большинство однофазных потоков не однородны, поэтому параметры потока или свойства среды постоянно меняются случайным образом, например такие параметры как температура, плотность и др. После корреляционной обработки обычно с помощью микропроцессора по транспортному запаздыванию вычисляется период выходных импульсов и их формирование. Далее определяется объем и мгновенный расход воды.

Состав счетчика воды: расходомер состоит из преобразователей, как правило, акустических, вторичных преобразователей сигналов и микропроцессорного устройства. Достоинства:

- корреляционные расходомеры могут применяться для измерения расхода загрязненных сред и многофазных потоков;

- из-за отсутствия контакта с измеряемым веществом отсутствуют потери давления.

Недостатки:

- длительность процесса измерения;

- относительно невысокая точность не более 1,5-2%.

3. Оценка рассмотренных методов и приборов расхода воды. Выбор наиболее подходящего счетчика воды

Коммунальное хозяйство России обеспечивает потребность городского населения, коммунальных, транспортных и прочих непромышленных предприятий, а также расходы воды на благоустройство населенных пунктов, полив улиц и тушение пожаров.

Отличительная особенность коммунального хозяйства - постоянство водопотребления и жесткие требования, предъявляемые к качеству воды.

Из первой группы большое распространение получили расходомеры и счетчики воды переменного перепада давления с сужающими устройствами. Историческое развитие расходометрии связано именно с этим типом расходомеров по причине простоты изготовления, градуировки и поверки без необходимости применения образцовых расходомерных установок.

Из второй группы расходомеров широко используются в квартирном учете воды турбинные и роторные счетчики воды. Невысокая цена прибора, полученная за счет использования недорогих материалов из пластмассы в конструкции счетчика, позволила практически повсеместно использовать данные типы приборов для учета холодной и горячей воды. Силовые приборы (в основном основанные на эффекте кориолисовой силы) применяются для измерения массового расхода различных веществ. Цена массовых расходомеров может превышать в тысячи раз цену механических крыльчатых счетчиков воды (турбинных или роторных). Основная область применения массовых расходомеров – учет нефтепродуктов.

Из приборов третьей группы наибольшее распространение получили электромагнитные и ультразвуковые расходомеры и счетчики воды. Тепловые приборы в основном применяются для измерения малых расходов. Достаточно редко применяются оптические, ядерно-магнитные и ионизационные расходомеры.

Расходомеры из четвертой группы применяются для разовых измерений. Корреляционные расходомеры могут применяться для двухфазных сред.

Существуют различные комбинации перечисленных расходомеров, например, вихреакустический.

Основной объем (84-86%) потребляемой воды используется для хозяйственно-питьевых нужд населения, в среднем по России удельное водопотребление на одного городского жителя составляет 367-369 литров в сутки, что попадает в параметры данного задания. Большое значение имеет низкое энергопотребление данного прибора. Поэтому схема учета водопотребления проектируется для питьевой воды.

В воде с большим количеством примесей лучше использовать ультразвуковые и электромагнитные счетчики. Там, где вода чистая, применяют механические приборы. Они проще в эксплуатации и информация на них представляется нагляднее. Немаловажное значение имеет низкая цена и высокое качество. Под эти требования подходит универсальный крыльчатый счетчик питьевой воды«Itelma» WFK… WFW/ Может применяться для измерения потребленного объема как холодной так и горячей воды. Счетчик имеет:

- Индикацию накопленного потребления (удобная шкала считывания);

- Возможность удаленного считывания (импульсный выход для систем учета ресурсов);

- Защита механизма счетчика от воздействия магнитного поля (антимагнитная защита);

- Допускается горизонтальная или вертикальная установка прибора;

- Не требуется соблюдения длины прямых участков до и после прибора.

Рисунок 11 Внешний вид счетчика воды «Itelma»

Выпускается в двух модификациях:

- Счетчики с дистанционным считыванием выходного сигнала (НАМуР)

WFK23.D080 30 15 1,5 80 G ¾ “

- Счетчики с дистанционным считыванием выходного сигнала (реле)

WFK24.D080 30 15 1,5 80 G ¾ “

Принцип работы счётчика основан на измерении числа оборотов крыльчатки, вращающейся под действием потока воды, протекающей в трубопроводе. Вращение крыльчатки передается на индикаторное устройство (посредством магнитных муфт). Индикаторное устройство, через масштабирующий механический редуктор, отображает пятью роликами черного цвета измеренный объём воды в кубических метрах, роликами красного цвета и стрелочным указателем – доли кубических метров.

Прямое считывание: измеренный объём воды отображается на циферблате индикаторного устройства (максимальная емкость до 99999,999 м3), текущие показания считываются визуально.

Дистанционное считывание выходного сигнала: устройство удаленного считывания сигнала счётчика выдает по кабелю в цепь один импульс на 10 литров воды. Наличие данного устройства позволяет через дополнительные приборы производить централизованный учёт потребленной воды.

Счетчики с дистанционным считыванием выходного сигнала содержат герконовые контакты с цепью НАМУР или без неё. Эти контакты используются для передачи объёма потребляемой воды посредством импульсов.

Рисунок 12 - Электрические схемы устройств удаленного считывания

Конструктивно счетчик состоит из измерительной камеры и индикаторного устройства. Корпус измерительной камеры изготовлен из латуни. В измерительной камере на осях установлена крыльчатка, камера закрыта герметичной крышкой. На входе потока воды установлен фильтр для защиты от крупных механических частиц. Индикаторное устройство, установленное на измерительную камеру – сухого типа. Оно защищено прозрачной пластмассовой крышкой. Защитное стекло установлено на защёлках. Счетчик индицирует действительное водопотребление на 8-ми разрядном цифровом счетном механизме. Дополнительно на центральную ось установлена звёздочка для визуального контроля считывания мгновенного расхода и метрологической поверки счетчика. Индикаторное устройство может поворачиваться на 360°. Вариант с дистанционным считыванием выходного сигнала имеет кабель длиной 1,5 м, который постоянно подсоединен к счетчику.

Рисунок 13 - Схема водомерного узла

1. Кран шаровой. 2. Фильтр. 3. Счетчик. 4. Кран шаровой со сливом

Перед установкой счётчика необходимо провести внешний осмотр и убедиться в целостности защитного стекла и индикаторного устройства. Во вновь смонтированную систему водоснабжения (или замены некоторой части трубопровода) счётчик необходимо устанавливать только после промывки системы водой и пуска ее в эксплуатацию. На данный период рекомендуется вместо счётчика устанавливать технологическую вставку соответствующей длины.

Конструктивное исполнение прибора позволяет использовать его в ограниченных пространствах – не требуется соблюдения длины прямых участков до и после прибора.

Технические параметры:

- метрологический класс ГОСТ Р 50193.1 (DIN ISO 4064/1);

- установка горизонтальная и вертикальная;

- номинальный расход Qn, м3/час: 1.5;

- максимальный расход Qmax, м3/час: 3;

- минимальный расход Qmin, л/час: 30;

- порог чувствительности, л/час: 10;

- рабочее давление, МПа: 1,0;

- потеря давления при Qt, МПа: < 0,025;

- потеря давления при Qmax, МПа: < 0,1;

- устойчивость к магнитному полю, напряженность, кА/м: 140;

- импульсный выход для дистанционного считывания;

- цена импульса, литр/импульс: 1/10;

- потребление тока, не более, мА: 100;

- длительность импульса, сек: около 0,6;

- монтажная длина 80 мм

- гарантийный срок (с момента установки счетчика): 4 года

межповерочный интервал, 4 года (для горячей воды, 6 лет (для холодной воды)

Для данной работы выбирается счетчик с дистанционным считыванием выходного сигнала (НАМуР) WFK23.D080 30. Он подходит под заданные параметры: расход от 1 до 5 литров в минуту (0.06м³/час до 0.3м³/час).

4. Составление схемы дистанционного контроля расхода воды

В соответствии с поставленной задачей и принимая во внимание факт, что вся аппаратура будет расположена довольно компактно, была выбрана централизованная, трехуровневая структура.

Первая задача состоит в выборе аппаратуры связи между обслуживаемым объектом и центром сбора и обработки информации. Для минимизации затрат используется существующая телефонная линия, поэтому для связи выбираются модемы ГМ – 2. Гибкий мультиплексор дает возможность организации связи между локальными сетями, компьютерами, маршрутизаторами через любую каналообразующую аппаратуру, а также по физическим и оптическим линиям связи.

Преимущества:

- имеет интерфейс «сухие контакты» для аварийной сигнализации;

- позволяет производить программирование и контроль работы с передней панели (ЖКИ и клавиатура), через порт 2 и с удаленного мультиплексора ГМ-2;

- имеет встроенные функции самодиагностики и тестирования, ведет журнал статистики работы;

- допускает возможность включения тестовых режимов как с локального, так и с удаленного мультиплексора, что позволяет проверять работоспособность устройств;

- допускает подключение источника фантомного питания регенераторов;

- обеспечивает полную гальваническую развязку с линией и эффективную электрическую защиту (до 1500 В);

- гарантия 5 лет;

- Дальность связи в условиях низких помех при использовании кабеля типа ТПП-0.4 (AWG26) 7.4 км, а ТПП-0.5 (AWG24) 9.8 км

- интерфейсы: RS-232 (V.24/V.28), V.35, V.36, RS-449, RS-530, X.21, V.10, V.11

- режим работы: асинхронный и синхронный

- дает возможность прямой связи между обслуживающим объектом и центром сбора информации

Рисунок 14 - Внешний вид мультиплексора ГМ-2

Вторая задача состоит в выборе устройства связи между счетчиком воды и мультиплексором. Для этого используется устройство сбора данных (продукция завода «СТАРОРУСПРИБОР»). Не требует квалифицированных кадров для монтажа, просто в эксплуатации и имеет дополнительные каналы для расширения подключаемых устройств.

Рисунок 15 - Внешний вид устройства сбора данных

Предназначен для сбора, хранения, перевода в физические значения и дистанционной передачи сведений, собранных с измерительных приборов и сигнализирующих датчиков. УСД обладает следующими характеристиками:

- три входа для архивации импульсных сигналов (26400 записей почасового архива);

- три входа для приема сигналов типа «сухой контакт»;

- цифровой интерфейс RS232/485 для подключения приборов учета;

- подключение к сети 220 вольт без преобразователей напряжения;

- резервное питание от батареи в случае пропадания сетевого напряжения;

- обеспечение питанием 12В подключенных измерительных приборов;

- передача данных напрямую через интерфейс RS-232 или с помощью GSM-модема посредством технологии GPRS;

- удаленная настройка и обновление программного обеспечения.

Рисунок 16 - Структурная схема подключения УСД

На базе этих устройств собирается схема:

Рисунок 17 - Схема устройства дистанционного контроля расхода воды

5. Описание работы схемы дистанционного контроля расхода воды

Схема представляет собой трехуровневую автоматизированную систему, работающую в реальном времени и осуществляющую учет потребления воды. На первом уровне (первичные датчики) происходит измерение расхода воды и передача информации с частотно-импульсных выходов датчика на УСД.

Второй уровень (устройства сбора и передачи данных): первичная обработка параметров расхода, вычисление по заданному алгоритму и передача накопленной информации по каналам связи на сервер.

Третий уровень (сервер). Происходит автоматический опрос контроллера, устройств сбора и передачи данных, сохранение и архивирование данных о потреблении воды в базе данных и передача этой информации по сети Ethernet или другим существующим каналам связи в заинтересованные службы и организации.

Заключение

На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

1. Внедрение автоматизированных систем контроля и учета потребления воды позволяет:

- повысить точность, оперативность и достоверность учета расхода водных ресурсов;

- выполнять оперативный контроль за режимами водопотребления;

- оперативно предъявлять санкции потребителям за невыполнение договорных обязательств по оплате потребленных ресурсов.

2. Внедрение автоматизированных систем потребления воды на промышленных предприятиях дает возможность предприятиям ЖКХ:

- вести в автоматизированном режиме жесткий контроль за потреблением воды абонентами;

- организовать отключения недобросовестных потребителей;

- осуществлять расчеты за потребленные ресурсы.

Это дает не только экономический эффект, но и повышает ответственность потребителей за использование водных ресурсов, побуждает их проводить водосберегающие мероприятия с целью сокращения водопотребления.

Список используемой литературы

1. http://www.industrialauto.ru

2. http://www.searu.com

3. http://www.voduberegi.ru

4. http://www.meshta.ru

5. http://www.sempal.com

6. http://www.roscomsvyaz.com

7. http://www.energetikam.ru

8. http://www.staroruspribor.ru