Как устроен счетчик воды

Устройство счетчика воды: обзор существующих конструкций и их принципиальные отличия

Водяные счетчики

Счетчики воды стали для нас столь же привычными, как и электрические. Но если задача учета электроэнергии особой трудности не представляет, то с водой все обстоит совсем иначе.

Этим и объясняется такое большое разнообразие приборов для ее учета: пытаясь придумать самый точный способ измерения, инженеры предлагают все новые конструкции.

В данной статье мы изучим устройство счетчика для воды и оценим достоинства и недостатки каждой разновидности этих приборов.

Сфера применения

Счетчик Бетар СГВ 15

Подавляющее большинство счетчиков воды приобретается сегодня абонентами централизованных сетей водоснабжения.

Приборы, применяемые для учета воды — холодной и горячей, между собой отличаются.

Первые рассчитаны на температуру среды не выше +40 градусов, стоят дешевле и маркируются синим цветом.

Вторые работают при температурах до +150 градусов и обходятся дороже из-за применения особых термостойких материалов. Цвет маркировки – красный. Сегодня выпускаются модели, в которых счетчики обоих типов объединены в одном корпусе. Стоит такой прибор дешевле, чем два отдельных.

Сегодня активно внедряется система удаленного контроля расхода воды. Для ее работы требуются счетчики, оборудованные передающим модулем, эдаким аналогом компьютерной сетевой карты. После подключения такого прибора к сети, данные с него поступают в расчетный центр автоматически. Импульсные и цифровые модули передают данные по кабельной сети, радиочастотные работают по беспроводной схеме.

Счетчики для горячей воды с импульсным модулем применяются не только в качестве самостоятельного оборудования, но и как компонент счетчиков для систем теплоснабжения.

Аналогичные названия

расходомер;
водомер;
водоизмеритель.

О счетчиках, оборудованных передающим модулем, принято говорить: счетчик с таким-то выходом.

Например, счетчик с радиовыходом. Также эти счетчики могут называть датчиками расхода или преобразователями расхода.

Неотъемлемый компонент любого водомера – отрезок трубы, по которой протекает среда, — принято называть расходомерным участком.

Устройство и конструкция водяного счетчика

По счетчикам воды можно изучать историю физики. Как только в этой науке совершается новое открытие, инженеры тут же пытаются приспособить его для подсчета расхода воды. Перечислим существующие на сегодняшний день типы водомеров.

Прибор учета воды Многие люди покупают приборы учета воды, не задумываясь о характеристиках прибора. Однако расходомеры бывают разные. Счетчики воды: как выбрать оптимальную модель, расскажем в статье.

Сравнительные характеристики акриловых и стальных ванн смотрите тут.

А в этой теме http://aquacomm.ru/cancliz/mnogokvartirnyie-doma/santehnika/oplombirovat-schetchiki-na-vodu.html разъясним, как и где нужно опломбировать счетчики на воду и нужно ли платить за эту услугу.

Тахометрические

Тахометрические расходомеры

Второе название – механические. Конструкция этих приборов предельно проста и напоминает водяную мельницу.

Здесь тоже имеется подобие вращающегося колеса — крыльчатка, только она приводит в движение не жернова, а механизм редуктора, а тот, в свою очередь, ролики механического табло с нанесенными цифрами.

При значительных расходах воды крыльчатка требуемой точности не обеспечивает, поэтому вместо нее применяют турбинку.

Турбинные водомеры имеют диаметр от Ду50 и выше, а крыльчатые – менее Ду50. Нюанс в том, что турбинка тоже не всегда дает достаточно точные показания – ее-то погрешность становится чрезмерной как раз при малых расходах. Что делать пользователям, расход воды у которых варьируется в широких пределах? Придумали решение: комбинированный счетчик, состоящий, по сути, из двух – крыльчатого и турбинного. Поток воды перенаправляется то на один, то на другой автоматически – в зависимости от скорости.

На точность измерений влияет и характер течения среды: при наличии турбулентности погрешность возрастает. Это явление минимизировано в т.н. многоструйных счетчиках, оборудованных разделителем потока. Они несколько больше обычных (одноструйных), но являются более точными.

Также механические расходомеры отличаются исполнением счетного механизма, который может быть мокрым и сухим. В первом случае редуктор и ролики табло омываются водой, а крыльчатка непосредственно присоединена к шестерне или червячному валу. Во втором – вся «начинка», кроме крыльчатки, находится в герметично закрытом боксе, а для передачи вращения применяется магнитная муфта. «Мокрые» счетчики стоят дешевле, но при значительном количестве механических примесей в воде быстро выходят из строя. «Сухие» твердых загрязнений боятся меньше и позволяют демонтировать счетный механизм без отключения воды, но обходятся несколько дороже.

Тахометрический счетчик

Механические счетчики имеют ряд недостатков:

Приемлемая точность наблюдается только при узком диапазоне расходов.
Имеют сравнительно небольшой срок службы из-за наличия движущихся элементов.
Высокое гидравлическое сопротивление.
Не отображается текущий расход воды.
Перед прибором должен быть установлен сетчатый фильтр.

Тем не менее, именно эти приборы стали наиболее востребованными, по крайней мере, в быту. Причин несколько:

механические счетчики не требуют подключения к электричеству;
простое обслуживание;
низкая стоимость.

Все остальные виды счетчиков, которые будут описаны далее, являются энергозависимыми, то есть для их работы требуется источник электроэнергии. Кроме того, они являются более дорогими, чем механические. Зато обладают важными достоинствами:

демонстрируют высокую точность, как при малых, так и при больших расходах;
в силу отсутствия движущихся элементов являются более надежными и долговечными, чем механические;
отличаются малым гидравлическим сопротивлением;
могут показывать текущий расход воды и хранить архив данных.

Почему же нельзя ограничиться одной какой-нибудь разновидностью электронных счетчиков? Дело в том, что каждой из них, как мы увидим далее, присущи свои слабые стороны.

Ультразвуковые

Ультразвуковой расходомер

В расходомерном участке такого прибора установлены два или четыре элемента, способных генерировать и улавливать ультразвук.

Анализом полученных данных занимается вычислительный модуль.

Недостаток ультразвукового счетчика состоит в следующем: при значительном количестве пузырьков в воде точность его сильно падает.

Электромагнитные

В таком приборе также имеется вычислительный блок, а рабочая часть состоит из индуктивных катушек и вольтметра. Труба, по которой протекает среда, изготавливается из диэлектрического материала, обычно – полиэтилена или фторопласта. Слабой стороной этих счетчиков является высокая погрешность при турбулентности. Кроме того, они могут быстро засоряться металлическими частичками, 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 приборы еще называют суперстатическими. На этот раз за подсчет литров и кубометров отвечает пьезоэлектрический датчик частоты, а труба разделена на три канала и оборудована формирователем потока. Прибор боится твердых примесей, поэтому перед ним целесообразно установить сетчатый фильтр.

Вихревые

Вихревые преобразователи

Внутри трубы данного расходомера имеются элемент с особой геометрией и датчик давления.

Показания последнего преобразуются в цифровые данные вычислительным модулем.

Из-за подверженности обтекаемого элемента абразивному износу обладают столь же небольшим сроком службы, как и механические – от 8 до 12 лет (другие виды могут работать до 25-ти лет).

Принцип работы

Если с механическими счетчиками все понятно, то принцип работы прочих разновидностей следует пояснить:

Ультразвуковые: установленные в начале и в конце расходомерного участка датчики работают попеременно в режиме генератора и приемника, «гоняя» ультразвук то в попутном потоку воды направлении, то в противоположном. Расход воды определяется вычислительным модулем по разнице во времени, которое требуется колебаниям для преодоления участка между датчиками в прямом и обратном направлениях.
Электромагнитные: принцип действия приборов этого типа основан на явлении электромагнитной индукции. В проводнике, перемещающемся в постоянном магнитном поле, возникает сила (электродвижущая), величина которой зависит от скорости перемещения проводника. В данном случае роль проводника играет поток воды, а магнитное поле генерируется катушками индуктивности.
Резонансные: счетчик устроен так, что часть потока возвращается к началу расходомерного участка то по одному, то по другому дополнительному каналу. Частота смены каналов (ее регистрирует пьезоэлектрический датчик) зависит от скорости потока, а значит и от расхода.
Вихревые: благодаря особой форме расположенного внутри счетчика элемента, обтекающий его поток воды образует завихрения, сопровождающиеся перепадами давления.

Технические характеристики

При покупке счетчика воды следует принимать во внимание следующие параметры:

Присоединительный диаметр или условный проход (Ду или DN).
Максимально допустимое давление в системе (Ру или PN). Указывается в атмосферах или барах (обе единицы идентичны).
Максимальный расход (Qmax): предельно допустимая подача среды, которую счетчик может выдерживать кратковременно (не более часа в сутки и 200 ч за год), сохраняя точность показаний в требуемых пределах.
Номинальный расход Qn: максимальная подача, с которой счетчик способен работать в постоянном режиме.
Переходный расход Qt: граница, после которой меняется точность показаний прибора.

Имеет значение и минимальный расход Qmin — наименьшая подача, при которой показания счетчика остаются достаточно точными.

Счетчики после установки Монтаж водяного счетчика — процедура довольно простая, поэтому необязательно вызывать специалиста, когда можно немного сэкономить. Установка счетчиков воды своими руками — определение места установки и ввод прибора в эксплуатацию.

Все об обустройстве летнего водопровода на даче вы найдете в этом материале.

Видео на тему

Устройство счетчика воды

Счетчики для измерения горячей и холодной воды экономят расходы на коммунальные платежи. Хозяин квартиры платит только за воду, которую потребил. Устройство счетчика воды может различаться в зависимости от модификации.

Впервые счетчики на воду появились в Германии в середине двадцатого века. В основе работы лежал шестеренчатый механизм. Далее изобрели другие типы счетчиков, которые имеют разный принцип действия.

Как работает в зависимости от разновидности?

Первые водяные счетчики использовались в середине прошлого века в Германии и были основаны на работе шестерёнчатого механизма.

С тех пор было изобретено ещё несколько разновидностей приборов, позволяющих учитывать водопотребление в жилых объектах и в промышленной системе водоснабжения. Принципы их работы различаются.

Механические

Водомеры механического типа сконструированы по типу водяной мельницы. Водный поток заставляет работать крыльчатку.

Она вращается и запускает механизм редуктора. Показатели выводятся на ролики цифрового табло.

Крыльчатка и устройство для считывания информации о расходовании воды контактируют при помощи магнитов. Основные опорные детали оснащены твёрдыми осями и обеспечивают долговечность прибора.

Есть модели, в которых крыльчатку заменяет турбина. Такие приборы позволяют получать более точные замеры мощного водопотока, но не очень качественно срабатывают при небольшом водопотреблении.

Ультразвуковые

Приборы ультразвукового типа определяют разницу в скорости прохождения ультразвука по направлению движения водного потока и против течения. Для этого на расстоянии размещают акустический передатчик и приёмник. В зависимости от задачи, они меняются функциями.

Есть модели с отражателями, чтобы обеспечить прохождение сигнала в попутном и встречном направлениях. Скорость течения жидкости вычисляется по разнице во времени распространения двух волн.

Для точности измерения используют высокотехнологичную электронную начинку. Для излучения и приема ультразвукового импульса используются пьезоэлементы. Поэтому такие счётчики дорогие и на бытовом уровне не используются, а устанавливаются на промышленных объектах.

Электромагнитные

Счётчики электромагнитного типа основаны на физическом законе Фарадея индуцирования электродвижущей силы (ЭДС) в магнитном поле измеряемой среды.

Значение этой силы пропорционально скорости движения воды. Электроды улавливают эти значения и передают на электронный блок. Здесь выполняется обработка импульса в соответствии с установленным алгоритмом вычислений.

Основным элементом прибора является индукционная катушка, создающая постоянное магнитное поле. Электромагнитные счётчики питаются автономно от встроенного аккумулятора либо от внешнего источника напряжением 10-15 В и током до 100 мА, а встроенная батарея остаётся резервной.

Вихревые

Счётчики вихревого типа работают за счёт внедрения в измеряемую среду обтекаемого тела, которое вызывает эффект турбулентности. Высокочувствительный датчик, помещённый в водную среду, улавливает малейшие изменения давления жидкости.

Расстояние между соседними вихрями будет соответствовать объёму воды, которая проходит по трубе в соответствующий период. Чем выше скорость движения водного потока, чем чаще появляются вихри.

Резонансные

Приборы резонансного типа имеют второе значение — суперстатические. Подсчёт объёма жидкости производится с помощью пьезоэлектрического датчика частоты.

Трубопровод разделён на три канала и оборудован специальным устройством, который направляет поток.

Чтобы водомер работал без сбоев, перед ним устанавливают фильтр. В противном случае взвешенные механические частицы выведут из строя механизмы прибора.

Резонансный водомер питается от электросети. Его корпус аккуратный, компактный. В трубопровод устанавливается с помощью фланцевых соединений. Оснащён индикацией мгновенного измерения расхода воды, запоминает данные о расходе воды.

Недостатком резонансного вида счётчика является его высокая цена и необходимость профессионального обслуживания.