Основные термины и определения
Узел учета - это совокупность приборов и устройств, которые обеспечивают учет количества протекающей жидкости.
Средство измерения (прибор учета, расходомер) - техническое средство, предназначенное для измерений. Имеет нормированные метрологические характеристики, умеет хранить и/или воспроизводить некую измеренную физическую величину в пределах установленной погрешности. В данном случае основным значением измерения является объем протекающей жидкости .
Первичный преобразователь расхода (датчик) - устройство обеспечивающая непосредственное измерение параметров протекающей жидкости и передающее их на вторичный преобразователь.
Вторичный преобразователь расхода (регистратор) -устройство преобразующее данные полученные с первичного преобразователя (датчика) и вычисляющее по определенному алгоритму расход протекающей жидкости. Как правило, вторичный преобразователь снабжен дисплейным модулем и устройством хранения данных.

Методы измерения напорных потоков

Для определения расхода в напорных потоках достаточно измерять один параметр протекающей жидкости - скорость. Площадь сечения всегда известна и ограничена стенками водовода. Расход определяется путем перемножения скорости потока жидкости на площадь проходного сечения.

Тахометрический метод - так называемые, механические расходомеры, среди них можно выделить крыльчатые, турбинные и винтовые. Принцип действия основан на измерении скорости подвижного элемента, который вращается под воздействием протекающей жидкости. Наиболее доступное по стоимости оборудование, но имеет целый ряд ограничений к применению.

Метод переменного перепада давления - в зависимости от конструкции и принципа действия первичного преобразователя выделяют несколько видов средств измерений, но в основе каждого из них лежит зависимость перепада давления, которое создается первичным преобразователем от расхода протекающей жидкости. Наибольшее распространение получили средства измерения, получившие название "диафрагмы".

Ультразвуковой времяимпульсный метод - зачастую называют просто «ультразвуковой», хотя это не совсем верно, поскольку ультразвуковых методов измерения расхода несколько. Как правило, в водовод монтируется минимум два пьезоэлектрических преобразователя друг напротив друга под углом от 30 до 60°, которые попеременно работают как излучатель и приемник. Принцип действия данного метода основан на измерении скорости прохождения ультразвукового сигнала от излучателя до приемника, при этом скорость прохождения сигнала по потоку жидкости выше, чем против потока. Возможно исполнение как с врезными в стенки водовода датчиками, так и с накладными датчиками.

Наиболее универсальный на текущий момент метод измерения напорных потоков. Принцип действия основан на измерении электродвижущей силы (ЭДС), возникающей в потоке жидкости, протекающей через искусственно созданное магнитное поле, при этом ЭДС прямо пропорциональна скорости потока жидкости. Этот метод был предложен Майклом Фарадеем еще в начале XIX века. Первичный преобразователь, как правило, представляет из себя полнопроходное измерительное сечение с электромагнитами (для создания магнитного поля) и парой электродов, расположенных диаметрально противоположно в измерительном сечении для съема ЭДС.

Основываясь на опыте организации узлов учета напорных потоков можно утверждать, что наиболее универсальным и востребованным является именно электромагнитный метод измерения. В зависимости от поставленной метрологической задачи возможно применение различных методов измерения, однако необходимо всегда учитывать имеющиеся технические условия на объекте измерения и продумывать мероприятия по дальнейшему обслуживанию и эксплуатации средств измерения.

Методы измерения безнапорных потоков

Акустический (бесконтактный) метод - наиболее распространенный в силу относительно низкой стоимости, измерительное оборудование подобного плана давно производится в России и широко известно. Определение расхода при использовании данного метода производится путем измерения уровня воды и пересчета полученного значения по функции «уровень-расход» с использованием градуировочных таблиц. Уровень вычисляется путем измерения времени прохождения ультразвукового сигнала от первичного преобразователя, расположенного над потоком, до поверхности потока и отраженного эхо-сигнала до датчика. Необходимо отметить, что скорость при данном методе определения расхода не измеряется в явном виде, что приводит к недостоверным результатам в случае возникновения отложений на дне водовода и/или возникновении подпора. Данный метод имеет ряд преимуществ и недостатков.

Ультразвуковой доплеровский метод - название метода обусловлено одновременным измерением как уровня потока, так и его скорости. В сам поток, как правило на дно водовода, монтируются первичные преобразователи скорости и уровня. Скорость определяется по методу Доплера - в поток излучается ультразвуковой сигнал, который отражается от взвешенных частиц в потоке. Затем датчик скорости принимает отраженный сигнал и определяет скорость движения частиц по смещению частоты колебания относительно излученного сигнала. Уровень определяется либо гидростатическим методом (по давлению столба жидкости на чувствительную мембрану), либо ультразвуковым методом (возможно применение акустического уровнемера или погружного ультразвукового датчика уровня - ультразвуковой сигнал излучается вертикально вверх и измеряется скорость его прохождения до раздела сред и обратно). Зная геометрию водовода и измерив уровень потока, вычисляется площадь проходного сечения. Расход определяется путем перемножения скорости потока на площадь сечения.
Имеется также более прогрессивный метод, основанный на методе Доплера, - кросскорреляционный. Суть остается прежней, но измерение скорости производится в нескольких плоскостях и усредняется методом кросскорреляции, что повышает точность измерения относительно традиционного метода Доплера.

Электромагнитный (магнитоиндукционный) метод – в последнее время все чаще используют данный метод для измерения безнапорных потоков. Суть метода заключается в переводе безнапорного потока в напорный, т.е. в качестве расходомера применяют обычный электромагнитный расходомер для напорных систем. Особая конструкция подводящего и отводящего патрубков расходомера позволяют поднять уровень потока воды в измерительном сечении.

3.1 Приборы и оборудование.

Для измерения расхода, на практике используется гидрометрическая вертушка ГР-21М, номер вертушки указан на лопастном винте. Лопастные винты бывают № 1 основной – диаметром 12 см и геометрическим шагом 20 см,№ 2 –неокомпанентный, диаметром 12 см, геометрическим шагом 50 см. Обязательно указываться то на чем опускается вертушка в воду (штанга, трос). Основные части вертушек:

1)Лопастной винт или ротор приводится во вращательное состояние в результате силового воздействия набегающего потока.

2)Оси, на которой вращается лопастной винт или ропот. Ось служит для укрепления лопастного винта, она может быть подвижной, соединенной непосредственно с лопастным винтом.

3)Корпус вертушки. Он служит основой для укрепления и размещения отдельных деталей вертушки, для укрепления вертушки на штанге или тросе. Целесообразной формой корпуса является обтекаемая, создающая наименьшее сопротивление потоку.

4)Счетно-контактный механизм. Он служит для подсчета оборотов лопастных винтов.

5)Хвост или руль. Хвостовое оперение или руль, служит для установки вертушки в потоке по направлению течения, что особенно важно при работе с тросом.

Рис.2. Рис.3.

Также для измерения расходов воды используются поплавки. Гидрометрические поплавки считаются самым неточным способом измерения расхода воды. Для нашей реки использовались поверхностные поплавки, которые были сделаны в виде кружков, отпиленных от сухого бревна диаметром 5-15 см и толщиной 2-3 см. не более 4 штук.

3.2. Методы измерения расходов воды.

Расход воды - это объем воды, прошедший через данное поперечное сечение речного потока за 1 с. Для крупных водотоков – рек, каналов, водосбросов гидротехнических сооружений и т.п. – расход воды выражается в кубических метрах в секунду. Расход воды малых водотоков – родников, ручьев, скважин, а также лабораторных лотков выражается в литрах в секунду.

Существуют следующие методы вычисления расходов воды, можно их разделить на две основные группы:

1. Непосредственное измерение расхода.

2. Косвенное измерение расхода.

К непосредственному измерению расхода относиться, так называемый, объемный метод, который основан на измерении расхода, посредством мерных сосудов, подставляемых под струю воды. Так же измеряется время наполнения мерного сосуда. Расход определяется делением объема воды в сосуде на продолжительность наполнения.

Косвенное измерение расхода воды может выполняться различными методами, общей особенностью которых является, то, что в них измеряется не сам расход воды, а отдельные элементы потока, причем величина расхода получается путем вычисления. К таким методам относятся:

а). Определение расхода, с помощью промерных устройств: гидрометрические лотки, водосливы.

б). Метод смешения, который имеет несколько разновидностей (тепловой, электрический и колориметрический).

в). Определение расхода по измеренным скоростям течения и площади поперечного сечения потока, называется метод «скорость-площадь». Этим методом мы пользовались на практике. Площадь поперечного сечения потока находится по результатам промеров глубин, а скорости в отдельных точках живого сечения.

3.3. Измерение расхода гидрометрической вертикали.

Определение расходов воды с применением гидрометрических вертушек производиться методом «скорость-площадь». Для обеспечения достаточной точности измерения расходов необходимо, что бы на выбранном участке наблюдалось плавно изменяющееся движение воды, течение воды как в коренном русле, так и на пойме должно иметь общее направление по всей ширине реки. Скорость течения в межень должна быть не менее 0,15-0,25 м/cек, что бы можно было изменить вертушкой. Желательно, чтобы в перерод половодья и паводков, скорости не превышали 3,0-4,0 м/сек. Зимой участок реки должен быть покрыт сплошным ледяным покровом. На участке не должно быть зон со стоячей водой или обратными течениями. При выборе участка для проведения временных работ, достаточно учитывать удобство расположения в данный период года.

Гидрометрический створ-поперечник через реку, в котором измеряются расходы воды. Положение гидрометрического створа закрепляется на плоскости прочными столбами - реперами.

Гидрометрический створ разбивают перпендикулярно общему направлению реки, ориентируясь на направление берегов, так как для правильного определения расходов, необходимо чтобы поперечное сечение реки по линии створа было расположено нормально к среднему направлению течения. Как правило, на участке измерений устанавливается один гидрометрический створ, совпадающий со створом водомерного поста или находящийся вблизи от него. Однако в некоторых случаях необходимо иметь два, а иногда и три створа. Это связанно с тем, что в различные периоды года может существенно изменяться условия протекания воды.

Определение направления гидрологического створа по средствам вертушки, измеряющей направление течения.

Работы по определению направления створа выполняются в следующей последовательности:

1)на предварительно выбранном и закрепленном створе проводят промеры глубин, после чего сообразуясь с шириной реки и очертаниями профиля створа, назначаются скоростные вертикале в количестве не более 10-12;

2)на всех скоростных вертикалях измеряются скорости и направления течения, в одной точке на глубине 0,6 h от поверхности; полученная величина скорости на вертикали принимается за среднюю скорость на вертикали.

3)вычисляются расходы воды (умножаем скорость реки на площадь водного сечения)* смотреть КГ-3 Расход воды для вертушки ГМЦМ-1

При измерении расходов воды вертушками применяются три способа – детальный, составной и сокращенный, которые различаются по степени подробности измерений скорости в живом сечении.

До провидения измерения расходов воды необходимо проверить исправность гидрометрической вертушки, а так же состояние всего оборудования гидрометрического створа. При измерении расхода воды выполняются следующие работы:

1)описание состояние реки, погоды, водной растительности, состояние русла реки, сплав леса с указанием вида сплава, сила и направление ветра, волнение, мутность воды, наличие ледовых явлений.

2) наблюдение над уровнем воды.

3) промеры глубин на гидростворе.

4)измерение скоростей течения на вертушках.

При измерении скоростей по каждой вертикали, производятся следующие работы:

1) Отличается состояние погоды и реки.

2) Определяется (при значительных изменениях) уровень воды по наблюдениям на водомерном посту для начала и конца работы по вертушкам.

3) Измеряется глубина на вертикали; зимой дополнительно измеряется толщина снега, льда, погруженного льда и шуги.

4) Вычисляется рабочая глубина на вертикали и производится расчет глубин, погружение вертушки в точки измерения скоростей.

5) Измеряются скорости течения в отдельных точках.

Чтобы измерить расход воды вертушкой ГР21-М, нужно опустить ее на 0,6 глубины в центральной промерной вертикали и считать количество звонков. Первые 2-3 сигнала пропускаются без записи. Это нужно, чтобы лопастной винт обрел скорость вращения, соответствующую скорости течения воды. Далее включается секундомер и по истечению ≈ 100 сек. Считаются звонки (один звонок – 20 оборотов). Количество звонков умножается на 20 и этот результат делится на количество секунд, получаем число оборотов в секунду:

По тарировочной таблице определяем скорость:

V= 0,0408+0,3233*(0,2405) 2 = 0,1185 м/с

Q= 0,1185*2,2775= 0,27 м 3 /с

3.4 Измерение расхода воды при помощи поверхностных поплавков.

Кроме гидрометрической вертушки, определение скорости течения можно произвести гидрометрическими поплавками. Метод основан на регистрации скорости плывущего тела-поплавка. При определении скорости поплавками допускается, что скорость течения равна скорости движения поплавка. Для измерения расхода воды поверхностными поплавками выше и ниже гидрометрического створа на равных расстояниях разбивают дополнительно два створа с таким расчетом что бы продолжительность хода поплавков между верхним и нижними створами была не менее 20 сек. При скоростях течения более 2 м.сек продолжительность хода поплавков может быть и меньше, но не менее 10 сек. Расстояние между верхним и нижним створами должно быть измерено с большей точностью – дважды стальной лентой. В ветреную погоду применение поверхностных поплавков ограничено. При измерении скоростей поплавками, полученная в каждом случае, есть наибольшая скорость течения на траектории поплавка, ту скорость принимают за местную скорость в точке пересечения линии створа и траектории поплавка. По разбитым створам под водой натягивают тонкие шнуры. У верхнего створа становится один из членов бригады с секундомером, а в основном и ниже становятся два других члена бригады. Студент пускает поплавок несколько выше верхнего створа, забрасывая его на стрежень реки с берега. В момент прохождения поплавка через верхний створ он включает секундомер и следит за поплавком. В момент прохождения поплавка через гидроствор наблюдатель следит, находится ли поплавок на стрежне реки. В момент прохождения поплавком нижнего створа, наблюдатель делает сигнал (голосом) и студент включает секундомер. Из всех пушенных на стрелке поплавков отбирают три поплавка, показывающую наименьшую продолжительность хода между створами. Крайнее значение продолжительности хода этих трех поплавков не должно отличаться друг от друга не более чем на 10 %. Вычисление расхода измеренного поверхностными поплавками приводится только по наибольшей скорости потока по формуле.

Для различных технологических потребностей и иных нужд часто бывает необходимо определение расхода воды в трубе и его динамика в течение периода времени. Для многих циклических процессов важно постоянно контролировать расход воды и здесь не обойтись без современных измерений.

ЗАО «Экспертиза коммунальных сетей» производит:

• измерение расхода воды и сточных вод в напорных и безнапорных (самотечных) трубопроводах с помощью портативных ультразвуковых расходомеров (временная установка приборов учета воды),
• оценивает точность показаний стационарных расходомеров Заказчика. Замеры производятся по трубам из различных материалов и диаметром от 50 мм до 2 м.

Точное определение расхода и количества жидкости необходимо при коммерческих разногласиях и судебных спорах, для правильного планирования реконструкции, подбора насосных агрегатов и диаметров труб, гидравлических расчётов и моделирования.

Измерение расхода жидкости является важным мероприятием при выявлении распределения потоков, проверки точности работы стационарных водомеров. Замер расхода воды и сточных вод позволяет определить степень использования (нагруженности) сетей водоснабжения и канализации.

Цены

Измерение расходов воды — от 20000 р.
Цены

Оборудование

В своей работе мы используем высокоточное ультразвуковое оборудование. Каждый расходомерный комплект имеет Сертификат соответствия (Свидетельство об утверждении типа средств измерений), проходит периодическую поверку (подтверждённую соответствующими документами). Перед закупкой все наши расходомеры отбирались по результатам сравнения разных марок оборудования, стабильности показаний даже в неблагоприятных условиях, в т.ч. на старых трубах. Это позволяет нам делать точные измерения на действующих сетях, определять распределение потоков, водопотребление отдельных потребителей, находить источники потерь воды, проводить сравнительные измерения с имеющимися стационарными приборами учёта для оценки корректности их показаний.
Для измерений расхода воды на напорных сетях водоснабжения и теплоснабжения (отопления) мы используем следующее оборудование:

• Портативный ультразвуковой измеритель потока GE Panametrics PT878 (США), 2 комплект а. Прибор определяет скорость и расход жидкости в трубопроводе. Погрешность измерений находится в пределах 0,5-2%. Внешний диаметр трубопровода может составлять 50-5000 мм. Каждый комплект дополнительно оборудован толщиномером и различными креплениями: на цепях и магнитах.
• Расходомер ChronoFlo (Hydreka, Франци я). Главным преимуществом этого прибора является долгоживущая аккумуляторная батарея (на протяжении 80 часов с включенным LCD-экраном и выключенной подсветкой).

Приборы, которые определяют расход воды

В нашей компании имеется современное ультразвуковое оборудование известных производителей, которое позволяет точно определить расход воды. В зависимости от особенностей объекта наши специалисты выбирают оптимальный тип прибора. Для установки оборудования не требуется демонтаж части трубопровода.

Пример зоны обследования с целью обнаружения скрытых утечек.

Услуга необходима в ситуациях

• Определение расхода на различных участках сети дает возможность выявить скрытые утечки.
• Измерение расхода воды и сточных вод позволяет определить нагруженность трубопровода, возможность увеличения потока (например, подключение новых абонентов).
• Замеры характеристик потока позволяют определить фактические значения скорости, расхода, наполнения трубопровода: максимальные, минимальные, средние, накопленные. По результатам замеров формируются таблицы и графики
• С помощью замеров в разных точках сети можно выявить неизвестное подключение.
• На промышленных предприятиях контроль расхода воды часто важен для соблюдения технологического процесса, планирования модернизации, оптимизации режимов, экономии ресурсов.

Мы точно определим расход воды и предоставим заключение, если вам требуется доказать свою правоту по этому вопросу в суде.

Преимущества нашей компании:

• Определение расхода воды выполняется с использованием современного оборудования, которое обладает высокой точностью.
• Возможен выезд на объект в день оформления заказа.
• Гарантированно высокое качество работ при умеренных ценах.
• При необходимости наши специалисты выезжают в регионы.
• После выполнения замеров заказчику предоставляется техническое заключение, а также рекомендации по устранению выявленных проблем учета расхода воды.

СНиП 2.04.01-85*

Строительные нормы и правила

Внутренний водопровод и канализация зданий.

Системы внутреннего холодного и горячего водоснабжения

11. Устройства для измерения количества и расхода воды

11.1.* Для вновь строящихся, реконструируемых и капитально ремонтируемых зданий с системами холодного и горячего водоснабжения, а также только холодного водоснабжения следует предусматривать приборы измерения водопотребления - счетчики холодной и горячей воды, параметры которых должны соответствовать действующим стандартам.

Счетчики воды следует устанавливать на вводах трубопровода холодного и горячего водоснабжения в каждое здание и сооружение, в каждую квартиру жилых зданий и на ответвлениях трубопроводов в магазины, столовые, рестораны и другие помещения, встроенные или пристроенные к жилым, производственным и общественным зданиям.

Установка счетчиков воды на системах раздельного противопожарного водопровода не требуется.

На ответвлениях к отдельным помещениям общественных и производственных зданий, а также на подводках к отдельным санитарно-техническим приборам и к технологическому оборудованию счетчики воды устанавливаются по требованию заказчика.

Счетчики горячей воды (на температуру воды до 90°С) следует устанавливать на подающем и циркуляционном трубопроводах горячего водоснабжения (при двухтрубных сетях) с установкой обратного клапана на циркуляционном трубопроводе.

11.2. Диаметр условного прохода счетчика воды следует выбирать исходя из среднечасового расхода воды за период потребления (сутки, смену), который не должен превышать эксплуатационный, принимаемый по табл. 4*, и проверять согласно указаниям п. 11.3*.

11.3.* Счетчик с принятым диаметром условного прохода надлежит проверять:

а) на пропуск расчетного максимального секундного расхода воды, при этом потери напора в счетчиках воды не должны превышать: 5,0 м - для крыльчатых и 2,5 м - для турбинных счетчиков;

б) на пропуск максимального (расчетного) секундного расхода воды с учетом подачи расчетного расхода воды на внутреннее пожаротушение, при этом потери напора в счетчике не должны превышать 10 м.

11.4. Потери давления в счетчиках , м, при расчетном секундном расходе воды , л/с, следует определять по формуле

где - гидравлическое сопротивление счетчика, принимаемое согласно табл. 4*.

При необходимости измерения расхода воды и невозможности использовать для этой цели счетчики воды следует применять расходомеры других типов. Выбор диаметра условного прохода и установку расходомеров надлежит производить согласно требованиям соответствующих технических условий.

Таблица 4*

11.5.* Счетчики холодной и горячей воды следует устанавливать в удобном для снятия показаний и обслуживания эксплуатационным персоналом месте, в помещении с искусственным или естественным освещением и температурой воздуха не ниже 5°С.

11.6. С каждой стороны счетчиков следует предусматривать прямые участки трубопроводов, длина которых определяется в соответствии с государственными стандартами на счетчики для воды (крыльчатые и турбинные) вентили или задвижки. Между счетчиком и вторым (по движению воды) вентилем или задвижкой следует устанавливать спускной кран.

11.7*. Обводную линию у счетчиков холодной воды следует предусматривать, если:

имеется один ввод водопровода в здание;

счетчик воды не рассчитан на пропуск противопожарного расхода воды.

На обводной линии следует устанавливать задвижку, опломбированную в закрытом положении. Задвижка для пропуска противопожарного расхода воды должна быть с электроприводом.

Обводную линию следует рассчитывать на максимальный (с учетом противопожарного) расход воды.

Задвижка с электроприводом должна открываться автоматически от кнопок, установленных у пожарных кранов, или от устройств противопожарной автоматики. Открытие задвижки должно быть сблокировано с пуском пожарных насосов при недостаточном давлении в водопроводной сети.

Обводную линию у счетчика горячей воды предусматривать не следует.

11.8. Для районов жилой застройки на время пожаротушения подачу воды в систему горячего водоснабжения допускается не предусматривать. При этом необходимо обеспечивать автоматическое отключение подачи воды в эту систему.