Основные характеристики ультразвукового счетчика воды

Что это за прибор?

Так называется прибор для измерения объема жидкости, прошедшей через магистраль, с помощью ультразвуковой волны.

В конструкции отсутствуют лопасти или другие движущиеся детали.

Водомер считается бесконтактным, если он крепится на внешней поверхности трубы. Позволяет точно измерять большой расход воды.

Ультразвук – это излучение с частотой, превышающей 20 000 Гц. Такая звуковая волна не улавливается органами слуха, поэтому работа счетчика не сопровождается никакими шумами, не оказывает негативного влияния на организм человека.

Принцип работы

Основывается на определении разницы в скорости распространения ультразвука по направлению течения воды и против него. На достаточном расстоянии друг от друга размещаются передатчик акустического сигнала и приемник.

Они универсальны. Периодически, с определенной частотой, меняются функциями. Передатчик излучает сигнал, приемник улавливает, и наоборот. Или ставятся отражатели. Этим достигается прохождение сигнала в двух направлениях, попутном и встречном.

По разнице во времени распространения двух волн вычисляется скорость течения жидкости. При известном сечении трубы нетрудно вычислить массовый расход воды. То есть объем, прошедший через счетчик в единицу времени. Что и отражается в показаниях водомера.

Справка! Скорость распространения звука в сотни раз превышает скорость частиц воды в магистрали. Поэтому разница во времени прохождения волны в двух направлениях измеряется миллионными долями секунды.

Для точного измерения используются сложные электронные схемы в сочетании с микропроцессорной техникой. В качестве излучателя и приемника используются пьезоэлементы.

«Сердце» конструкции – УЗ расхода (УПР). Это кусок трубы достаточной длины, к концам которой приварены фланцы для врезки в магистраль.

Внутри нее на специальных держателях закреплены пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП).

Они выполняют функции приемника и передатчика, располагаются по диагонали, под углом к направлению течения жидкости.

В двухлучевых УПР используются две пары ПЭП, установленные параллельно друг другу. Это позволяет избежать погрешности, вызванной турбулентностью и другими факторами, влияющими на равномерность потока. В приборах с накладными датчиками врезка в магистраль не нужна. В них ПЭП крепятся с внешней стороны трубы.

Формирование ультразвуковых импульсов, обработка сигналов, расчет расхода возложены на электронный блок, который дополнительно выполняет функции запоминающего устройства.

Блок архивирует и хранит информацию, ведет учет, делает возможными выборки мгновенного расхода в зависимости от времени и даты, суммирует расход.

Виды устройств

По типу различают следующие виды приборов:

• Со сферическим преобразователем. Используются ПЭП кольцевого типа, создающие излучение сферической формы. Каждый из преобразователей попеременно излучает или принимает ультразвуковую волну, что дает возможность измерить скорость прохождения звука во встречных направлениях.
• С отражателями. Сигнал направляется под заданным углом по отношению к направлению течения на отражатели, откуда попадает на приемники. Схема нечувствительна к механическим примесям в жидкости.

По методике обработки сигнала существуют следующие виды:

• Фазовые. Измерение основывается на фазовом сдвиге принятого сигнала относительно излучаемого. Разность фаз пропорциональна скорости частиц жидкости.

  Определяется наложением излученной и принятой волны друг на друга с помощью фазометра в режиме реального времени. Так измеряется время сдвига.
• Частотные. Генерируются импульсы с заданной частотой, направляемые по направлению течения жидкости. Частота подобрана так, что между ПЭП укладывается строго целое количество волн. Затем это делается во встречном направлении. Образовавшаяся разность частот пропорциональна скорости течения воды.
• Время – импульсные. В этом случае излучается сигнал убывающей амплитуды. Затухание тем сильнее, чем больше напор воды. Затем сигнал восстанавливается до величины первичного импульса специальным зарядным устройством. На момент приема сигнала компенсация прекращается. Напряжение зарядного устройства, восстанавливающего уровень излучения, измеряется при прохождении волны по направлению потока и против него. Разность напряжений позволяет вычислить расход воды.
• С перпендикулярной волной. Принцип действия основан на разнице амплитуд сигналов, принимаемых двумя ПЭП. Исходное излучение направляется точно между ними. При отсутствии движения жидкости сигнал на обоих одинаков. Чем сильнее поток, тем больше отклонение от вертикали. Пьезоэлемент, в чью сторону сместилась волна, получает более интенсивный сигнал по сравнению со вторым датчиком.
• На эффекте Допплера. Принцип основан на изменении частоты звука при отражении от движущегося потока. Наименее точный метод. Струя воды в магистрали неоднородна, ее частицы рассеивают сигнал неодинаково. В расчет принимается средняя величина из спектра отраженных частот.

По способу установки различают водомеры врезного типа и с накладными датчиками. Первые применяются внутри магистралей, изготовленных из материалов с низкой способностью пропускать звуковые волны.

Во втором случае монтаж не требует отключения воды, все элементы счетчика крепятся на внешней поверхности трубы. Хорошо подходит для работы с агрессивными жидкостями, поскольку не имеет с ними контакта. Для него нет ограничений по температуре и давлению жидкости в магистрали.

Область применения

Как указывалось, ультразвуковые водомеры применяются в системах с большим диаметром трубы и соответственно расходом жидкости.

Это могут быть:

1. котельные,
2. комплексы водоснабжения,
3. ливневые стоки,
4. производственные предприятия.

Тут на первый план выходят высокая точность измерений. Стоимость прибора важна, но это не определяющий критерий выбора.

Даже незначительная погрешность измерения в таких системах влечет большие разночтения в учете.

Попытка сэкономить на цене приводит к потерям, в десятки раз перекрывающим стоимость прибора. Для решения подобных задач лучше всего подходят ультразвуковые расходомеры. В жилищах потребление воды невелико, точность не имеет решающего значения. Важен ценовой фактор, что и ограничивает применение ультразвуковых приборов. В этой сфере лидерство за тахометрическими счетчиками, обусловленное простым принципом измерения, отработанной конструкцией, низкой ценой. Но они, по мере износа, занижают показания.

Погрешность может доходить до 20%, поэтому часто механические расходомеры не могут пройти плановую поверку. Такие счетчики подлежат замене.

Преимущества и недостатки УЗ счетных приборов

Ультразвуковые приборы учета воды, как и любые другие, обладают рядом достоинств и недостатков.

Преимущества:

• минимальная погрешность измерений;
• отсутствует сопротивление потоку. У приборов с отражателями внутри трубы оно минимально;
• высокая надежность и долговечность, обусловленная отсутствием контакта со средой и механических движущихся деталей;
• широкие границы измерений с сохранением высокой точности;
• низкое потребление электроэнергии, автономность и независимость от состояния электросети;
• не требует чрезмерной протяженности прямых участков магистрали.

К недостаткам можно отнести:

• чувствительность к пузырькам воздуха в жидкости и равномерности течения;
• сложность калибровки и регулировки;
• высокая цена.

Внимание! Совокупность приведенных качеств обеспечивает безусловное лидерство ультразвуковых водомеров в системах коммерческого использования воды.

Популярные модели водомеров

Рынок счетчиков наводнен приборами разных производителей в широком ценовом диапазоне. Ниже приводятся характеристики распространенных портативных счетчиков промышленного назначения. Приведенные цены ориентировочные, могут значительно различаться в зависимости от комплектации и поставщика.

Установка УЗ водомера

При монтаже прибора следует выполнять определенные условия.

Требования к месту установки:

• свободный доступ к прибору;
• наличие в месте установки прямолинейного участка трубы необходимой протяженности. Длина зависит от типа применяемого прибора;
• отсутствие на мерном участке пузырьков воздуха и завихрений жидкости;
• температура воздуха не должна выходить за рамки допустимых условиями эксплуатации величин;
• поблизости не должно быть сильных электромагнитных помех.

Непосредственно монтаж выполняется в следующей последовательности:

• Установка УПР вместе с ПЭП. В случае использования отражателей, отключают подачу воды, затем осуществляется врезка преобразователя с помощью сварки, либо фланцевым соединением. При накладных датчиках отключение не требуется. Компоненты монтируются на трубопровод с внешней стороны. Во всех случаях требуется скрупулезное соблюдение геометрических размеров и углов наклона датчиков;
• монтаж электронного блока управления;
• прокладка соединительных кабелей;
• подсоединение ПЭП.

Затем осуществляется сложная и трудоемкая калибровка прибора. Все операции требуют высокой квалификации исполнителя. Проявлять самостоятельность, не обладая достаточным опытом, не стоит.

Эксплуатация и обслуживание

Эксплуатация ультразвуковых водомеров не требует специальных мер по обслуживанию прибора.

При соблюдении правил эксплуатации, заявленных производителем, все сводится к плановой поверке прибора.

Показания счетчика должны передаваться в контролирующий орган в период с 1 по 25 число каждого месяца.

Современные блоки управления либо оснащены средствами коммуникации, либо предусматривают возможность их подключения. Это позволяет настроить автоматическую передачу данных на портал государственных услуг, либо на сайт поставщика коммунальных ресурсов.

Заключение

Ультразвуковой метод учета расхода воды в системах с большим потреблением занимает заслуженные лидирующие позиции.

Лидерство обеспечивают непревзойденная точность измерений, возможность работать в магистралях с маленьким, так и с большим диаметром трубы и практически с любыми жидкостями. Привлекает высокая надежность и долговечность счетчиков. По совокупности качеств равноценной замены, на сегодняшний день, нет.

(Пока оценок нет)

Загрузка...