Измерение расхода воды — это практика измерения потребления воды . Счетчики воды измеряют объем воды, потребляемой жилыми и коммерческими зданиями, которые снабжаются водой через систему общественного водоснабжения . Они также используются для определения расхода через определенную часть системы.
В большинстве стран мира счетчики воды калибруются в кубических метрах (м 3 ) или литрах, [1] но в Соединенных Штатах и некоторых других странах счетчики воды калибруются в кубических футах (фут 3 ) или галлонах США на механическом или электронном регистре. Современные счетчики обычно могут отображать скорость потока в дополнение к общему объему.
Широко используются несколько типов счетчиков воды, которые можно охарактеризовать по методу измерения расхода, типу конечного пользователя, требуемому расходу и требованиям к точности.
В Северной Америке стандарты производства счетчиков воды устанавливаются Американской ассоциацией водопроводных сооружений . За пределами Северной Америки большинство стран используют стандарты ISO .
Существует два распространенных подхода к измерению расхода : смещение и скорость, каждый из которых использует различные технологии. Обычные конструкции смещения включают в себя колеблющиеся поршневые и нутационные дисковые счетчики. Конструкции на основе скорости включают одно- и многоструйные счетчики и турбинные счетчики.
Существуют также немеханические конструкции, например, электромагнитные и ультразвуковые счетчики, а также счетчики, предназначенные для специального использования. Большинство счетчиков в типичной системе распределения воды предназначены только для измерения холодной питьевой воды . Специальные счетчики горячей воды изготавливаются из материалов, которые могут выдерживать более высокие температуры. Счетчики для регенерированной воды имеют специальные крышки регистра лавандового цвета, которые указывают на то, что вода не должна использоваться для питья.
Кроме того, существуют электромеханические счетчики, такие как предоплаченные счетчики воды и автоматические счетчики считывания показаний. Последний объединяет электронный измерительный компонент и ЖК-дисплей с механическим счетчиком воды. Механические счетчики воды обычно используют геркон, датчик Холла или фотоэлектрический кодирующий регистр в качестве выходного сигнала. После обработки микроконтроллером ( MCU) в электронном модуле данные передаются на ЖК-дисплей или выводятся в систему управления информацией.
Счетчики воды, как правило, принадлежат, считываются и обслуживаются поставщиком воды общего пользования , таким как городская, сельская ассоциация водоснабжения или частная водопроводная компания . В некоторых случаях владелец парка мобильных домов, жилого комплекса или коммерческого здания может получать счет от коммунальной службы на основе показаний одного счетчика, при этом расходы делятся между арендаторами на основе какого-либо ключа (размер квартиры, количество жителей или путем отдельного отслеживания потребления воды каждой единицей в том, что называется субсчетом ).
Счетчики вытеснения обычно называют счетчиками положительного вытеснения или счетчиками "PD". Два распространенных типа — это счетчики с качающимся поршнем и счетчики с нутирующим диском. В обоих методах вода физически вытесняет подвижный измерительный элемент прямо пропорционально количеству воды, проходящей через счетчик. Поршень или диск перемещают магнит, который приводит в действие регистр.
Счетчики PD, как правило, очень точны при низких и средних скоростях потока, типичных для бытовых и небольших коммерческих пользователей, и обычно имеют размер от 5/8" до 2". Поскольку для счетчиков вытеснения требуется, чтобы вся вода протекала через счетчик, чтобы «протолкнуть» измерительный элемент, они, как правило, непрактичны в крупных коммерческих приложениях, требующих высоких скоростей потока или низких потерь давления. Счетчики PD обычно имеют встроенный фильтр для защиты измерительного элемента от камней или другого мусора, который может остановить или сломать измерительный элемент. Счетчики PD обычно имеют бронзовые, латунные или пластиковые корпуса с внутренними измерительными камерами, изготовленными из формованного пластика и нержавеющей стали.
Счетчик скорости измеряет скорость потока через счетчик с известной внутренней емкостью. Затем скорость потока можно преобразовать в объем потока для определения использования. Существует несколько типов счетчиков, измеряющих скорость потока воды, включая струйные счетчики (одноструйные и многоструйные), турбинные счетчики, пропеллерные счетчики и магнитные счетчики. Большинство счетчиков скорости имеют регулировочную лопасть для калибровки счетчика с требуемой точностью.
Многоструйные счетчики очень точны в небольших размерах и обычно используются в размерах от 5 ⁄ 8 дюйма (16 мм) до 2 дюймов (51 мм) для бытовых и небольших коммерческих пользователей. Многоструйные счетчики используют несколько портов, окружающих внутреннюю камеру, для создания нескольких струй воды против турбины , скорость вращения которой зависит от скорости потока воды. Многоструйные счетчики очень точны при низких скоростях потока, но нет счетчиков большого размера, поскольку они не имеют прямоточного пути потока, необходимого для высоких скоростей потока, используемых в трубах большого диаметра. Многоструйные счетчики обычно имеют внутренний сетчатый элемент, который может защитить струйные порты от засорения. Многоструйные счетчики обычно имеют корпуса из бронзового сплава или внешние кожухи с внутренними измерительными частями, изготовленными из современных термопластиков и нержавеющей стали.
Турбинные счетчики менее точны, чем счетчики вытеснения и струйные счетчики при низких расходах, но измерительный элемент не занимает и не ограничивает существенно весь путь потока. Направление потока, как правило, прямое через счетчик, что обеспечивает более высокие расходы и меньшие потери давления, чем счетчики вытеснительного типа. Они являются счетчиками выбора для крупных коммерческих пользователей, противопожарной защиты и в качестве основных счетчиков для системы распределения воды. Фильтры, как правило, должны быть установлены перед счетчиком, чтобы защитить измерительный элемент от гравия или другого мусора, который может попасть в систему распределения воды. Турбинные счетчики, как правило, доступны для 1+Размеры труб от 1 ⁄ 2 дюйма (38 мм) до 12 дюймов (300 мм) или больше. Корпуса турбинных счетчиков обычно изготавливаются из бронзы, чугуна или ковкого чугуна . Внутренние элементы турбины могут быть из пластика или некорродирующих металлических сплавов. Они точны в нормальных рабочих условиях, но сильно зависят от профиля потока и состояния жидкости.
Составной счетчик используется там, где необходимы высокие скорости потока, но где иногда также есть меньшие скорости потока, которые необходимо точно измерить. Составные счетчики имеют два измерительных элемента и обратный клапан для регулирования потока между ними. При высоких скоростях потока вода обычно отводится в основном или полностью в элемент с высоким расходом. Элемент с высоким расходом обычно представляет собой турбинный счетчик. Когда скорость потока падает до уровня, при котором элемент с высоким расходом не может измерять точно, обратный клапан закрывается, чтобы отвести воду в меньший элемент, который может точно измерять низкие скорости потока. Элемент с низким расходом обычно представляет собой многоструйный или PD-счетчик. Путем сложения значений, зарегистрированных элементами с высоким и низким расходом, коммунальное предприятие получает запись общего потребления воды, протекающей через счетчик.
_008.jpg/1280px-Tetley's_brewery,_Leeds_(10th_May_2010)_008.jpg)
Магнитные расходомеры , обычно называемые «магнитными расходомерами», технически являются расходомерами скоростного типа, за исключением того, что они используют электромагнитные свойства для определения скорости потока воды, а не механические средства, используемые струйными и турбинными расходомерами. Магнитные расходомеры используют физический принцип закона индукции Фарадея для измерения и требуют переменного или постоянного тока от линии электропередачи или батареи для работы электромагнитов . Поскольку магнитные расходомеры не имеют механического измерительного элемента, они обычно имеют преимущество в том, что могут измерять поток в любом направлении и использовать электронику для измерения и суммирования потока. Магнитные расходомеры также могут быть полезны для измерения сырой (неочищенной/нефильтрованной) воды и сточных вод, поскольку нет механического измерительного элемента, который мог бы засориться или повредиться мусором, протекающим через расходомер. Фильтры не требуются для магнитных расходомеров, поскольку в потоке потока нет измерительного элемента, который мог бы быть поврежден. Поскольку паразитная электрическая энергия, протекающая через расходомерную трубку, может привести к неточным показаниям, большинство магнитометров оснащаются либо заземляющими кольцами, либо заземляющими электродами для отвода паразитного электричества от электродов, используемых для измерения расхода внутри расходомерной трубки.
Ультразвуковые счетчики воды используют один или несколько ультразвуковых преобразователей для отправки ультразвуковых волн через жидкость для определения скорости воды. Поскольку площадь поперечного сечения корпуса счетчика является фиксированной и известной величиной, при определении скорости воды объем воды, проходящей через счетчик, может быть рассчитан с очень высокой точностью. Из-за изменения плотности воды в зависимости от температуры большинство ультразвуковых счетчиков воды также измеряют температуру воды как компонент расчета объема.
При измерении расхода воды используются две основные технологии ультразвуковых измерений:
Ультразвуковые счетчики могут быть проточного или «накладного» типа. Проточные счетчики — это те, в которых вода проходит непосредственно через счетчик, и обычно используются в жилых или коммерческих помещениях. Накладные счетчики обычно используются для больших диаметров, где датчики монтируются на внешней стороне труб и т. д.
Ультразвуковые счетчики воды, как правило, очень точны (если встроены) [ необходимо разъяснение ] , а бытовые счетчики способны измерять до 0,01 галлона или 0,001 кубического фута. Кроме того, они имеют широкий диапазон измерения расхода, требуют минимального обслуживания и имеют длительный срок службы из-за отсутствия внутренних механических компонентов, которые могут изнашиваться. Хотя они относительно новы на американском рынке водоснабжения, ультразвуковые счетчики используются в коммерческих целях уже много лет и становятся широко распространенными благодаря своим преимуществам по сравнению с традиционными механическими конструкциями.
Счетчики могут быть предоплаченными или постоплатными, в зависимости от способа оплаты. Большинство механических водосчетчиков относятся к типу постоплатных, как и электромагнитные и ультразвуковые счетчики. С предоплаченными водосчетчиками пользователь покупает и вносит предоплату за определенное количество воды в торговой станции. Количество зачисленной воды вводится на носителе, таком как карта типа IC или RF. Основное различие заключается в том, требуется ли карте контакт с обрабатывающей частью предоплаченного водосчетчика. В некоторых областях предоплаченный водосчетчик использует клавиатуру в качестве интерфейса для ввода кредита на воду.
Существует несколько типов регистров на счетчиках воды. Стандартный регистр обычно имеет циферблат, похожий на часы, с градациями по периметру для указания единицы измерения и количества использованной воды, если меньше самой низкой цифры на дисплее, похожем на колеса одометра в автомобиле, их сумма является общим использованным объемом. Современные регистры обычно приводятся в действие магнитной связью между магнитом в измерительной камере, прикрепленным к измерительному элементу, и другим, прикрепленным к нижней части регистра. Шестерни в регистре преобразуют движение измерительного элемента в надлежащее приращение использования для отображения на стрелке и колесах в стиле одометра. Многие регистры также имеют детектор утечки. Это небольшой видимый диск или стрелка, которая приближена к скорости вращения приводного магнита, так что можно увидеть очень маленькие потоки, которые были бы визуально незаметны на обычной стрелке.
С помощью автоматического считывания показаний счетчиков производители разработали импульсные или кодирующие регистры для создания электронного выхода для радиопередатчиков, устройств хранения показаний и устройств регистрации данных. Импульсные счетчики отправляют цифровой или аналоговый электронный импульс на записывающее устройство. Кодирующие регистры имеют электронные средства, позволяющие внешнему устройству опрашивать регистр для получения либо положения колес, либо сохраненных электронных показаний. Частая передача данных о потреблении может использоваться для обеспечения функциональности интеллектуального счетчика .
Существуют также некоторые специализированные типы регистров, такие как счетчики с ЖК-дисплеем вместо механических колес, и регистры для вывода данных или импульсов на различные устройства записи и управления. Для промышленных применений выход часто является аналоговым 4-20 мА для записи или управления различными скоростями потока в дополнение к суммированию.
Счетчики разных размеров показывают разное разрешение показаний. Один оборот стрелки может быть эквивалентен 10 галлонам или 1000 галлонам (от 1 до 100 футов 3 , от 0,1 до 10 м 3 ). Если один оборот стрелки представляет 10 галлонов, счетчик имеет размах 10 галлонов. Иногда последние цифры на колесном дисплее не вращаются или напечатаны на циферблате. Фиксированные нулевые цифры представлены положением вращающейся стрелки размаха. Например, если один оборот стрелки составляет 10 галлонов, стрелка размаха находится на 7, а колесный дисплей показывает 123456 плюс фиксированный ноль, фактическое общее использование составит 1 234 567 галлонов.
В Соединенных Штатах большинство коммунальных служб выставляют счета только до ближайших 100 или 1000 галлонов (от 10 до 100 футов 3 , от 1 до 10 м 3 ), и часто считывают только левые 4 или 5 цифр на колесиках дисплея. Используя приведенный выше пример, они считывали и выставляли счет 1234, округляя до 1234000 галлонов на основе разрешения выставления счетов в 1000 галлонов. Наиболее распространенное округление для счетчика определенного размера часто обозначается разноцветными колесиками с цифрами, те, которые игнорируются, являются черными, а те, которые используются для выставления счетов, являются белыми.
Учет воды распространен для бытового и коммерческого питьевого водоснабжения во многих странах, а также для промышленного самоснабжения водой. Однако он менее распространен в орошаемом сельском хозяйстве , которое является основным потребителем воды во всем мире. Учет воды также не распространен для водопроводного питьевого водоснабжения в сельской местности и небольших городах, хотя есть примеры успешного учета в сельской местности в развивающихся странах, например, в Сальвадоре. [2]
Учет воды, поставляемой коммунальными службами жилым, коммерческим и промышленным потребителям, распространен в большинстве развитых стран, за исключением Великобритании , где счетчиками оснащены лишь около 52% пользователей. [3] В некоторых развивающихся странах учет очень распространен, например, в Чили , где он составляет 96%, в то время как в других странах он по-прежнему остается низким, например, в Аргентине .
Процент учета воды в жилых домах в некоторых городах развивающихся стран выглядит следующим образом: [4]
Почти две трети стран ОЭСР измеряют более 90% односемейных домов. Некоторые также расширяют измерение квартир (например, Франция и Германия). [5]
Преимущества учета заключаются в следующем:
Расходы на замеры включают в себя:
Хотя стоимость покупки жилых счетчиков низкая, общие затраты на жизненный цикл счетчиков высоки. Например, модернизация квартир в больших зданиях с установкой счетчиков на каждую квартиру может включать в себя крупные и, следовательно, дорогостоящие сантехнические работы. [6]
Проблемы, связанные с измерением, возникают, в частности, в случае прерывистого снабжения , что распространено во многих развивающихся странах. Внезапные изменения давления могут повредить счетчики до такой степени, что многие счетчики в городах развивающихся стран перестают функционировать. Кроме того, некоторые типы счетчиков становятся менее точными по мере старения, а недоучет потребления приводит к снижению доходов, если неисправные счетчики не заменяются регулярно. Многие типы счетчиков также регистрируют потоки воздуха, что может привести к переучету потребления, [7] особенно в системах с прерывистым снабжением, когда водоснабжение восстанавливается, и поступающая вода проталкивает воздух через счетчики.
Счетчики воды не различают воздух и воду, оба считаются жидкостью. Есть два правила, которые компании водоснабжения и производители счетчиков не соблюдают и взимают плату за воду за воздух. Измерительная система должна быть оснащена эффективным воздухоотделителем/пароотделителем или другими автоматическими средствами для предотвращения прохождения воздуха/пара через счетчик. ссылка. [Справочник 44 – 2019 3.30. S.2.1.] [ указать ] Измерительные системы должны включать устройство для удаления газа для надлежащего удаления любого воздуха или нерастворенных газов, которые могут содержаться в жидкости до ее попадания в счетчик. [8] [9] [ не пройдена проверка ]
Существуют разногласия относительно влияния учета и ценообразования на потребление воды. Ценовая эластичность спроса на воду с учетом показаний счетчиков сильно варьируется в зависимости от местных условий. Влияние ценообразования на потребление воды по объему, как правило, выше, если счет за воду составляет значительную часть расходов домохозяйства.
Есть данные из Великобритании, что при установке счетчиков потребление мгновенно падает примерно на 10%, хотя в большинстве случаев потребление не измеряется напрямую до установки счетчика, поэтому выгоды неопределенны. [6] Хотя пользователи воды со счетчиками в Великобритании потребляют меньше, чем пользователи без счетчиков, в большинстве районов счетчики не являются обязательными для домов, построенных до 1990 года, [10] поэтому клиенты со счетчиками в некоторой степени являются самовыбирающейся группой. Также есть опасения, что счетчики воды могут быть социально регрессивными, поскольку домохозяйства с низкими доходами менее способны инвестировать в меры по повышению эффективности использования воды и могут испытывать водную бедность (определяемую как когда домохозяйство тратит более 3% чистого дохода на услуги водоснабжения и канализации). [11]
В Гамбурге , Германия , потребление воды в бытовых целях в квартирах со счетчиками (112 литров на душу населения в день) было на 18% ниже, чем в квартирах без счетчиков (137 литров на душу населения в день) в 1992 году.
Ручные счетчики воды http://watflux.in/manual-water-meters/
