О ПРИБОРАХ УЧЕТА ВОДЫ И ТЕПЛА

С централизованным теплоснабжением разобрались — пора переходить к учету того, чем это теплоснабжение снабжает. В рамках этой лекции мы не станем углубляться ни в метрологию, ни в нормативную базу учета — этому будут посвящены следующие уроки, а просто поговорим о приборах: для чего они нужны, где устанавливаются, какими бывают.

Для учета горячей и холодной воды в зданиях и квартирах применяются расходомеры и водосчетчики. Водосчетчик — это измерительный прибор, предназначенный для измерения массы (объема) воды, протекающей в трубопроводе через сечение, перпендикулярное направлению скорости потока. Расходомер — это прибор, служащий для измерения расхода вещества. Расход, в свою очередь, есть количество вещества, протекающее через данное сечение в единицу времени. Количество можно измерять в единицах массы (кг, т, г) или в единицах объема (м³, см³, дм³). Расход можно измерять в единицах массы, деленных на единицу времени (кг/с, кг/мин, кг/ч, г/с и т.д.) или в единицах объема, деленных на единицу времени (м³/c, м³/мин, м³/ч, см³/с и т.д.). В первом случае имеем массовый расход, во втором — объемный расход.

Существует достаточно много способов измерения количества и расхода жидкости, и, соответственно, типов водосчетчиков и расходомеров. В поквартирном учете воды наибольшее распространение получили так называемые тахометрические водосчетчики, в народе называемые «вертушками». Принцип их действия основан на вращении потоком воды помещенной в него крыльчатки или турбинки. Турбинка связана со счетным механизмом, который преобразует количество ее оборотов в литры или м³. Основные производители тахометрических водосчетчиков в России — это ЗАО «Тепловодомер» (г. Мытищи) и завод «Водоприбор» (Москва) [заранее извиняюсь, если кого-то обидел — авт.]. Широко известны также зарубежные водосчетчики фирм Zenner, Wehrle, Viterra Energy Services, Invensys (бывш. Premex In) и др.

При общедомовом или промышленном учете воды, т.е., на трубопроводах больших диаметров, используются расходомеры и других типов: ультразвуковые, вихревые, электромагнитные (индукционные). Их общее отличие от тахометрических состоит в том, что в конструкции прибора отсутствуют какие бы то ни было механические (подвижные или вращающиеся) части, а в измерениях участвуют электронные устройства.

Принцип действия вихревого расходомера основан на следующем эффекте: если в поток жидкости поместить некое тело (стержень) особой формы, то частота возникающих на нем вихрей будет пропорциональна скорости потока. В России вихревые расходомеры производят, например, ПГ «Метран» (Челябинск), ЗАО «ПромСервис» (Димитровград), НПО «Промприбор» (Калуга) и др.

Электромагнитные или индукционные расходомеры основаны на взаимодействии движущейся жидкости с магнитным полем. Это взаимодействие подчиняется закону электромагнитной индукции, согласно которому в жидкости, пересекающей магнитное поле, индуктируется э.д.с., пропорциональная скорости движения жидкости. Широко известны электромагнитные расходомеры фирм «Взлет» и «Теплоком» (Санкт-Петербург), «ТЭМ-Прибор» (Москва), Aswega (Таллинн).

Ультразвуковой расходомер измеряет расход жидкости путем анализа того или иного акустического эффекта, возникающего при проходе через поток ультразвуковых колебаний. Распространены ультразвуковые расходомеры производства ЗАО «Взлет» (Санкт-Петербург), АО «ЗЭиМ» (Чебоксары), Kamstrup и Danfoss (Дания).

Обязательно нужно отметить, что и внутри каждого из перечисленных типов расходомеров есть свое деление: так, например, вихревые расходомеры могут быть вихреакустическими или вихревыми с электромагнитным съемом сигнала, а ультразвуковые — корелляционными, или основанными на измерении скорости звука, или на эффекте Допплера и т.п. Более полные сведения о том или ином приборе можно найти на сайтах производителей.

Многообразие типов водосчетчиков и расходомеров неизбежно порождает традиционный потребительский вопрос — «что выбрать?» или «какой расходомер лучше?». Однозначно ответить на него нельзя, тем более — в рамках данной лекции. Любознательных учеников отошлем к дополнительной литературе (см. ссылки в правой колонке), а для «ленивых» черкнем пару тезисов. Итак, для измерений расходов/объемов в трубах «квартирных» диаметров (10-15-20 мм) практически нет альтернативы «вертушкам» — все их конструктивные и эксплуатационные недостатки с лихвой компенсируются сверхнизкой ценой. Но, начиная с диаметра 25 мм, конструкция тахометрического водосчетчика усложняется, цена резко возрастает — она становится сопоставима с ценой, например, вихревого расходомера. Но в последнем нет ни одной движущейся (вращающейся, трущейся) части, и уже потому он потенциально надежней, долговечней, метрологически стабильней. Еще более дорогими являются ультразвуковые и электромагнитные расходомеры, но зато в их активе — теоретически более высокие метрологические характеристики и, что немаловажно, минимальные потери давления измеряемой жидкости в канале расходомера. Конструкция ультразвуковых расходомеров, к тому же, позволяет использовать их на трубопроводах таких больших диаметров (свыше 1 000 мм), на какие ни вихревые, ни электромагнитные приборы выполнены быть не могут.

Можно было бы перечислять «теоретические» и «практические» особенности тех и иных расходомеров почти бесконечно — однако, уже из вышесказанного ясно, что каждый тип имеет свою нишу применения, а выбор типа для каждого конкретного случая — это поиск оптимального (именно для этого случая) сочетания цены, стоимости монтажа, стоимости обслуживания и т.п. Ну, а в реальной жизни весьма важную роль играет еще и «раскрученность» марки, и репутация производителя, и позиции его сбытовой и сервисной сети в регионах.

Итак, с расходомерами — приборами для измерения/учета воды — мы разобрались: осталось поговорить о теплосчетчиках. Прежде, однако, еще чуть-чуть утяжелим наш теоретический багаж, а именно: введем различия между водосчетчиком, расходомером и преобразователем объема/расхода. В начале данной лекции были приведены определения, из которых следует, что «счетчик» измеряет объем, а «расходомер» — расход. В принципе, две эти величины — когда речь идет о протекающей по трубопроводу воде — жестко связаны «через время», поэтому в жизни понятия «расходомер» и «водосчетчик» часто используются, как синонимы. Однозначно «водосчетчиком» является «вертушка» — она показывает только единицы объема. А вот «электронные» расходомеры (вихревые, ультразвуковые, электромагнитные) являются, как правило, одновременно и расходомерами, и счетчиками — показывают и расход воды за единицу времени, и объем «израсходованной» воды за интервал времени. Важно здесь именно слово «показывают» — средство измерений, передающее результат измерений в форме, доступной человеку, называется измерительным прибором. Ну, а доступная человеку форма — это цифры на дисплее. Основой же любого измерительного прибора является измерительный преобразователь — это средство измерений, вырабатывающее сигнал измерительной информации в форме, не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем, но удобной для передачи, дальнейшего его преобразования и (или) хранения. Такая форма — это, чаще всего, электрический сигнал, один из параметров которого связан с измеряемой величиной. Так вот, именно измерительные преобразователи расхода (а также измерительные преобразователи температуры и давления) используются в составе теплосчетчиков.

А теплосчетчик — это прибор или комплект приборов (тоже средство измерения), предназначенный для определения количества теплоты и измерения массы и параметров теплоносителя. Известно, что тепловая энергия, потребленная тем или иным объектом (зданием), вычисляется как функция расходов, температур и давлений теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах системы теплоснабжения на границе данного объекта. Поэтому теплосчетчик, в общем случае, состоит из двух преобразователей расхода (один на подающем, другой — на обратном трубопроводе), двух датчиков (преобразователей) температуры, а также тепловычислителя. На объектах с большой тепловой нагрузкой применяются еще и датчики давления — говоря «по-простому», с ними точность измерений тепла выше. Также к вычислителю теплосчетчика может подключаться один или несколько дополнительных преобразователей объема/расхода (водосчетчиков) для учета и регистрации параметров холодного и/или горячего водоснабжения. Существуют также и теплосчетчики, обеспечивающие учет сразу по нескольким тепловым вводам, т.е. по нескольким парам «подающий — обратный трубопроводы».

В качестве преобразователей температуры в составе теплосчетчиков используются обычно термопреобразователи сопротивления. Их принцип действия един, и потому различные типы теплосчетчиков различаются по большому счету лишь типом преобразователей расхода. И именно исходя из этого типа, теплосчетчики могут быть тахометрическими, вихревыми, ультразвуковыми, электромагнитными и т.п. Существуют и так называемые комбинированные теплосчетчики, вычислитель которых может работать с расходомерами различных типов.