Ротаметр. Определяем текущий расход воды и газа

Причины слабого напора и профилактика

Обязанность по обеспечению требуемого давления в водопроводной системе многоквартирного дома возлагается на организацию, на обслуживании которой находится дом. Как правило, это управляющая компания, но также, договор на услугу водоснабжения может быть заключен и напрямую — с поставщиком этой услуги.

Поэтому, первое, что необходимо предпринять при общем снижении давления воды в доме или по стояку — это установленным порядком, лучше письменно, проинформировать ответственную организацию для принятия мер реагирования.

Но, к сожалению, очень часто бороться с несоответствующим требуемым нормам напором воды в квартирах, жильцам приходится самостоятельно.

В большинстве случаев основным проблемным вопросом является низкое давление воды.

Для того чтобы принять правильное техническое решение по исправлению ситуации, без ущерба для водонапорной системы и потребителей, необходимо, прежде всего, установить причины, вызывающие его снижение.

К таким факторам могут относиться:

• неисправности, в виде утечек и порывов на инженерных сетях, запорной арматуре, фитинговых соединениях;
• зашлакованность трубопроводов, в результате чего уменьшается их пропускная способность.

Устранение управляющей компанией неисправностей на общедомовых сетях и выполнение комплекса мероприятий по их своевременному обслуживанию иногда позволяют полностью решить эту проблему.

Локальное снижение давления воды в квартире свидетельствует о неисправности сантехнической разводки, и одной из причин может быть засорение водоочистных фильтров

Кроме фильтров грубой очистки, как правило, для всех бытовых приборов-потребителей воды в квартире монтируются фильтры тонкой очистки. И профилактикой от отказов в работе этих приборов, из-за снижения давления, является чистка всех фильтр-элементов.

Редуктор давления УР 6-6

Отечественной промышленностью выпускается несколько разновидностей редукторов давления – БУО-5МГ, БУО-5-4, БУО-5 MINI, УР 5-3 и др., но наиболее компактным и популярным считается редуктор марки УР 6-6. Его особенности:

• Корпус, изготавливаемый из специального сплава, стойкого к различным тепловым и механическим воздействиям;
• Минимальное значение коэффициента неравномерности давления – не выше 0,3;
• Низкое давление для срабатывания предохранительного клапана – 1,2 МПа;
• Наличие двух манометров, что облегчает процесс регулирования давления углекислого газа.
• Повышенная пропускная способность — до 6 м3 газа в час.
• Демократичная цена (до 1100 руб., против, например, 1700…1800 руб. за углекислотный редуктор модели БУО-5-4).

Выбор конкретного исполнения углекислотного редуктора для полуавтомата не считается особо критичным, за исключением ситуаций, когда варить/резать металл приходится при пониженных температурах.

Самостоятельный расчет диаметра трубы по расходу воды

На предприятиях, а также в квартирах и домах в целом расходуется большое количество воды. Цифры огромные, но могут ли они о чем-то сказать еще, кроме факта определенного расхода? Да, могут. А именно, расход воды может помочь рассчитать диаметр трубы. Это, казалось бы, не связанные друг с другом параметры, но на деле взаимосвязь очевидна.

Ведь пропускная способность системы водоснабжения зависит от множества факторов. Весомое место в этом списке как раз и занимает диаметр труб, а также давление в системе. Разберемся в этом вопросе глубже.

Расчет диаметра трубы по расходу воды

Факторы, оказывающие влияние на проходимость воды через трубу

Расход воды через трубу круглого сечения, имеющей отверстие, зависит от размеров этого отверстия. Таким образом, чем оно больше, тем больше воды пройдет через трубу за определенный отрезок времени. Однако не стоит забывать и о давлении. Ведь можно привести пример. Метровый столб продавит воды через сантиметровое отверстие гораздо меньше за единицу времени, нежели столб, имеющий высоту несколько десятков метров. Это очевидно. Поэтому расход воды достигнет своего максимума при максимальном внутреннем сечении изделия, а также при максимальном давлении.

Расчет диаметра

Если вам нужно получить определенный расход воды на выходе системы водоснабжения, тогда не обойтись без расчета диаметра трубы. Ведь этот показатель, наряду с остальными, оказывает влияние на показатель пропускной способности.

Безусловно, существуют специальные таблицы, которые есть в Сети и в специализированной литературе, которые позволяют обойти расчеты, ориентируясь на определенные параметры. Однако высокой точности от таких данных ждать не стоит, погрешность все равно будет присутствовать, даже если учесть все факторы. Поэтому лучший выход для получения точных результатов – самостоятельный расчет.

Расход воды через трубу

Для этого понадобятся такие данные:

• Расход потребления воды.
• Потери напора от исходной точки до точки потребления.

Расход потребления воды необязательно рассчитывать – есть цифровой стандарт. Можно взять данные по смесителю, которые гласят, что в секунду расходуется около 0,25 литров. Этой цифрой можно воспользоваться для расчетов.

Таблица расчета диаметра трубы

Немаловажный параметр для получения точных данных – потери напора на участке. Как известно, давление напора в стандартных стояках водоснабжения находится в пределах от 1 до 0,6 атмосфер. Средний показатель – 1,5-3 атм. Параметр зависит от количества этажей в доме. Но это не значит, что, чем выше дом, тем выше давление в системе. В очень высоких домах (более 16 этажей) иногда используется разделение системы на этажи, чтобы нормализовать давление.

Что касается потери напора, этот показатель можно вычислить, используя манометры в исходной точке и перед точкой потребления.

Дальше, используя достаточно сложные формулы, нужно циклично подставлять диаметр и проверять результат. Ведь от диаметра трубы зависит не только расход, но и потери напора.

Если все же знаний и терпения для самостоятельного расчета недостаточно, тогда можно воспользоваться и табличными данными. И пусть они будут обладать определенными погрешностями, данные будут достаточно точны для определенных условий. И тогда по расходу воды будет очень просто и быстро получить диаметр трубы. А значит, система водоснабжения будет рассчитана верно, что позволит получить такое количество жидкости, которое удовлетворит потребности.

Сфера применения углекислотных баллонных редукторов

В соответствии с требованиями нормативной документации применение редукторов при эксплуатации газовых баллонов обязательно. Поэтому данное оборудование используется везде, где необходим углекислый газ в баллонах:

• При проведении сварочных работ в среде углекислого газа.
• В химической промышленности при производстве синтетиков.
• В пищевой промышленности для газирования напитков и в качестве замены консервантам.
• В медицине для создания условий, наиболее близких к физиологическим при проведении операций.
• В системах водоочистки, где углекислый газ выступает в качестве нейтрализатора щелочей.
• В сельском хозяйстве для ускорения роста различных тепличных культур и для сокращения затрат на отопление.
• В целлюлозно-бумажной промышленности, где углекислота используется в качестве альтернативы серной кислоте при обработке целлюлозной массы.

Давление

Далее следует уточнить давление измеряемой среды. Обычно для измерений сжатого воздуха (например, в компрессорных) и для измерения расхода воздуха при давлении близком к атмосферному (например, в вентиляционых системах) используются разные типы расходомеров. Расходомеры для вентиляции (например, SS 20.260) существенно дешевле, чем расходомеры сжатого воздуха (например, SS 20.261), так как рассчитаны на менее жёсткий режим работы.

Верхний допустимый предел давления у различных расходомеров отличается, поэтому в случае, если необходимо измерять расход газа под давлением, следует уточнить значение рабочего давления среды. Так, например, расходомер SS 20.261 можно использовать при давлении до 10 бар, SS 20.600 – до 16 бар (опционально – до 40), VA 400 – до 50 бар.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ РОТАМЕТРОВ

На примере «ЭМИС» -МЕТА 215»

Ротаметры производства ЗАО «ЭМИС» выпускаются в двух основных вариантах – с горизонтальным и вертикальным расположением на трубопроводе. В состав входят два узла – измерительный и узел индикации.

Принцип работы ротаметра заключается в следующем: поток жидкости, пара или газа воздействует на поплавок и заставляет его передвигаться по проточной части прибора. В итоге расстояние между поплавком и конической трубкой становится больше, а гидравлическая сила воздействия на поплавок — меньше. В определенный момент гидравлическая сила и сила тяжести компенсируют друг друга (сила воздействия пружины, если ротаметр горизонтального типа), и движение поплавка прекращается. Расстояние, на которое он успевает переместиться, показывает текущий расход. Полученное значение поступает на узел индикации. Стрелка индикатора показывает мгновенный расход по шкале, а на жидкокристаллический дисплей выводятся показатели мгновенного расхода и накопленного значения.

Однако, по желанию заказчика, прибор может быть изготовлен с аналоговым токовым сигналом и цифровым протоколом HART. Также при отсутствии ЖК-дисплея и выходного сигнала возможно применение до двух настраиваемых предельных выключателей.

Когда стрелка индикатора будет достигать верхнего или нижнего предельного выключателя, произойдет их срабатывание. Сигнал от предельных выключателей обычно используют для световой/звуковой сигнализации или для включения других электронных устройств. Для установки нового значения предельного выключателя достаточно ослабить винт, переместить выключатель в нужную позицию, после чего вновь затянуть винт.

Устройство и принцип работы углекислотного редуктора

Углекислотный редуктор производит подачу газа под требуемым давлением, а также перекрытие клапана подачи СО2 из баллона при прекращении сварки. Конструкция узла включает в себя:

1. Впускающий клапан.
2. Уплотняющие элементы.
3. Камеру с регулирующей мембраной.
4. Выпускающий клапан.
5. Верхнюю пружину.
6. Управляющую пружину.
7. Присоединительный штуцер.
8. Корпус.
9. Два манометра, которыми контролируется давление двуокиси углерода на входе и выходе.
10. Запорный вентиль.

Обычный однокамерный углекислотный редуктор работает следующим образом. Газ под давлением (которое контролируется манометром) из баллона поступает во входной штуцер. Пройдя в камеру, поток СО2 преодолевает сопротивление пружины, и отжимает её вниз, в результате чего газ поступает в полость камеры. Поскольку площадь её сечения значительно больше, чем площадь проходного сечения штуцера, то давление газа в камере понижается. Это изменение фиксируется вторым манометром.

Магнитные ротаметры (с металлическим корпусом)

Успешно используется там, где нельзя применить ротаметры с колбой из стекла или пластмассы. Например, их можно использовать для измерений расхода потока темных жидкостей, в которых невозможно увидеть поплавок, таких как: чернильная паста или красители. Ротаметры с металлическим корпусом используются также в системах с высоким давлением и температурой, поскольку металл прочнее стекла или пластмассы.

Работает он также, как и ротаметр со стеклянной или пластмассовой колбой, за исключением того, что у ротаметра с металлической колбой для получения показаний о высоте поплавка имеется специальный механизм. Ротаметр с металлическим корпусом

Для определения расхода жидкости или газа за заданный промежуток времени применяются ротаметры.

Название происходит от английского rotate – вращаться, связанного с тем, что индикатор прибора находится в постоянном вращении. Брэнд  rotameter был зарегистрирован в Англии.

Впервые принцип работы прибора (специальная форма корпуса и поплавка) был описан немецким изобретателем Карлом Куперсом в 1908 году. К. Куперс затем запатентовал ротаметрический измеритель переменного расхода жидкости или газа.

В простейшем случае ротаметр представляет собой стеклянный, расширяющийся сверху цилиндр, внутри которого находится индикатор – поплавок, в виде шарика из устойчивой к агрессивным средам пластмассы или металла (Рис. 1). Ротаметр устанавливается всегда вертикально.

Проходящий снизу вверх поток жидкости или газа поднимает поплавок на некоторую величину. В виду того что сечение оболочки неодинаково возникает момент, когда сила тяжести, действующая на поплавок, уравновесит давление потока.Чем больше расход измеряемого вещества, тем более высокое положение займет поплавок. На стенки цилиндра нанесены деления, которые показывают расход проходящей жидкости или газа. При устойчивой высоте поплавка возможно получение величины расхода. В простейших ротаметрах показания снимаются визуально. Стоит отметить, что при визуальном считывании имеет значение и прозрачность проходящей жидкости. Герметичность ротаметра не позволяет непосредственно измерить положение поплавка электрическим путем. Для преобразования высоты поплавка в электрические величины применяют магнитные или оптические датчики положения.

Рис.1

Корпусом для ротаметров, используемых для небольших давлений служит стекло или пластик, при давлении от 6,4 Мпа до 70 применяются ротаметры с корпусом из металла.

Коллектор и расходомер, элементы оборудования

Ротаметр — это измерительный прибор, показывающий затраты теплоносителя, сколько его проходит через точку подсоединения за единицу времени.

Теплый пол с жидкостной системой состоит из следующих составляющих:

• контур — трубки (петли, змеевик), по которым движется тёплая вода. Не обязательно, но желательно, чтобы протяженность змеевиков и методы их укладки были идентичными, что упростит балансировку;
• клапаны подводки. Имеются в виду основные краны, которыми можно полностью перекрыть поток от источника;
• насос. Горячая вода циркулирует благодаря ему;
• коллектор, а точнее, коллекторная группа с расходомером. Именно данная часть является блоком управления, отвечает за распределение теплоносителя по контурам. На ней также установлены термостаты с клапанами, манометры.

Как видим, ротаметр устанавливается именно на коллекторе, и это логично, учитывая описанную нами выше схему, поскольку там возникает смешивание воды от котла и обратки, происходит ее распределение.

Пример температурной схемы:

Противоречивые нормативы

В СНиП приводятся не только нормы потребления для частных домов, но и нормы отвода использованной воды. Разумно предположить, что если человек за день расходует 300 литров воды, то норма водоотведения должна быть аналогичной, то есть соотношение 1:1. На деле есть несоответствия: житель дома со всеми удобствами (канализация, водопровод, ванна) может использовать до 500 литров, а норма отведения составляет чуть больше 200. Выходит, что СНиП далек от плановых цифр.

åРекомендуется проектировать систему исходя из не менее, чем 200 литров воды в сутки на одного человека. В общий объем включается вся вода:

• Питьевая;
• Техническая (уборка, полив);
• Бытовая (душ, ванна, стирка);
• Для системы отопления (радиаторы, теплые водяные полы).

В идеале, для каждого вида воды предполагается своя система водоподготовки и водоочистки. Питьевая должна очищаться от вредных примесей, для бытовой – используются смягчители.

Любите постоять под теплым душем? Вычтети стоимость 40-50 литров воды из вашего бюджета!

Мембранный расходомер

Это одни из наиболее простых приборов измерения расхода. Принцип их работы основан на перемещении мембран измерительных камер по мере поступления в них газа. Впуск и выпуск газа вызывает движение стенок камер, что в свою очередь приводит в движение счетный механизм. Число сокращений и расширений камер при этом пропорционально объему проходящего через прибор газа.

Данные приборы обладают широким диапазоном и относительно недороги, однако из-за невысокой точности, неустойчивости к повышенному давлению и невозможности измерения больших расходов, они являются практически неприменимыми в промышленной сфере.

Метод Доплера

Счетчики, работающие по данному методу, измеряют разность длины волны, отраженной от движущегося потока, относительно длины волны излучаемого сигнала. Измерение принимаемого и передаваемого сигнала для определения разницы между ними производится при помощи клиновидных или трубных датчиков скорости, устанавливаемых на дне канала или трубы.

Работающие по эффекту Доплера водомеры используют в напорных и самотечных системах, полностью и частично заполненных трубах, открытых каналах. Они работают в потоках разной степени загрязнения (кроме чистой воды). Доплеровские расходомеры используют для коммерческого учета в трубопроводах и самотечных каналах, для измерения расходов в реках и каналах ирригационных систем, в ливневых канализациях, на насосных станциях, трубопроводах водозабора и сброса стоков в водоемы.

Методы расчета

На коэффициент трения влияет наличие запорных элементов и их количество Чтобы определить проходимость системы водоснабжения, можно воспользоваться тремя расчетными методами:

• Физический способ. Для выяснения показателей применяют формулы. Для исчисления требуется знание нескольких параметров, в частности, размер сечения трубного отрезка и с какой скоростью передвигается вода в магистрали.
• Табличный метод. Он наиболее прост, поскольку подобрав в таблице показатели, можно тут же выяснить нужные данные.

  Программа расчета водоснабжения

• Компьютерное программирование. Подобный «софт» просто отыскать и скачать в Интернете. Он создан специально для нахождения проходимости труб любой системы. Чтобы узнать нужный параметр, надо ввести в программу отправные данные: материал, протяженность, качество теплоносителя.

Последний метод, хоть и самый точный, не годится для расчетов обычных бытовых коммуникаций. Он достаточно сложен, и для его применения потребуется знать самые разные показатели. Чтобы рассчитать простую сеть для частного дома стоит прибегнуть к помощи онлайн-калькулятора. Хотя он и не такой точный, но зато бесплатен и не нуждается в установке на компьютер. Достичь более точной информации можно, сверив рассчитанные программой данные с таблицей.

Расходомеры переменного перепада давлений

Действие этих
расходомеров основано на возникновении перепада давлений на сужающем устройстве
в трубопроводе при движении через него потока жидкости или газа. При изменении
расхода Q величина этого перепада давлений ?р также изменяется.

Для некоторых
сужающих устройств как преобразователей расхода в перепад давлений коэффициент
передачи определен экспериментально и его значения сведены в специальные
таблицы. Такие сужающие устройства называются стандартными.

Наиболее простым
и распространенным сужающим устройством является диафрагма Стандартная
диафрагма представляет собой тонкий диск с круглым отверстием в центре. От
стойкости диафрагмы и особенно входной кромки отверстия существенно зависит ее
коэффициент передачи. Поэтому диафрагмы изготовляют из материалов, химически
стойких к измеряемой среде и устойчивых против механического износа. Кроме
диафрагмы в качестве стандартных сужающих устройств применяют также сопло
Вентури, трубу Вентури, которые создают меньшее гидравлическое сопротивление в
трубопроводе.

Сужающее
устройство расходомера переменного перепада давлений является первичным
преобразователем, в котором расход преобразуется в перепад давлений.

Промежуточными
преобразователями для расходомеров переменного перепада давлений служат
дифманометры. Дифманометры связаны с сужающим устройством импульсными трубками
и устанавливаются в непосредственной близости от него. Поэтому в расходомерах
переменного перепада давлений обычно используют дифманометры, снабженные
промежуточным преобразователем для передачи результатов измерений на щит
оператора (например, мембранные дифманометры ДМ).

Так же как при
измерении давления и уровня, для защиты дифманометров от агрессивного
воздействия измеряемой среды применяют разделительные сосуды и мембранные
разделители.

Особенностью
первичных преобразователей расходомеров переменного перепада давлений является
квадратичная зависимость перепада давлений от величины расхода. Чтобы показания
измерительного прибора расходомера линейно зависели от расхода, в измерительную
цепь расходомеров переменного перепада давлений вводят линеаризующий
преобразователь. Таким преобразователем служит, например, блок линеаризации в
промежуточном преобразователе НП-ПЗ. При непосредственной связи дифманометра с
измерительным прибором (например, КСД) линеаризация производится в самом
приборе с помощью лекала с квадратичной характеристикой.

От чего зависит проходимость трубы

От чего же зависит расход воды в трубе круглого сечения? Складывается впечатление, что поиск ответа не должен вызывать сложностей: чем большим сечением обладает труба, тем больший объем воды она сможет пропустить за определенное время. А простая формула объема трубы позволит узнать и это значение. При этом вспоминается также давление, ведь чем выше водяной столб, тем с большей скоростью вода будет продавливаться внутри коммуникации. Однако практика показывает, что это далеко не все факторы, влияющие на расход воды.

Кроме них, в учет приходится брать также следующие моменты:

Длина трубы. При увеличении ее протяженности вода сильнее трется об ее стенки, что приводит к замедлению потока

Действительно, в самом начале системы вода испытывает воздействие исключительно давлением, однако важно и то, как быстро у следующих порций появится возможность войти внутрь коммуникации. Торможение же внутри трубы зачастую достигает больших значений.

Расход воды зависит от диаметра в куда более сложной степени, чем это кажется на первый взгляд

Когда размер диаметра трубы небольшой, стенки сопротивляются водному потоку на порядок больше, чем в более толстых системах. Как результат, при уменьшении диаметра трубы снижается ее выгода в плане соотношения скорости водного потока к показателю внутренней площади на участке фиксированной длины. Если сказать по-простому, толстый водопровод гораздо быстрее транспортирует воду, чем тонкий.

Материал изготовления. Еще один важный момент, напрямую влияющий на быстроту движения воды по трубе. К примеру, гладкий пропилен способствует скольжению воды в гораздо больше мере, чем шероховатые стальные стенки.

Продолжительность службы. Со временем на стальных водопроводах появляется ржавчина. Кроме этого для стали, как и для чугуна, характерно постепенно накапливать известковые отложения. Сопротивляемость водному потоку трубы с отложениями гораздо выше, чем новых стальных изделий: эта разница иногда доходит до 200 раз. Кроме того, зарастание трубы приводит к уменьшению ее диаметра: даже если не брать в расчет возросшее трение, проходимость ее явно падает. Важно также заметить, что изделия из пластика и металлопластика подобных проблем не имеют: даже спустя десятилетия интенсивной эксплуатации уровень их сопротивляемости водным потокам остается на первоначальном уровне.

Наличие поворотов, фитингов, переходников, вентилей способствует дополнительному торможению водных потоков.

Все вышеперечисленные факторы приходится учитывать, ведь речь идет не о каких-то маленьких погрешностях, а о серьезной разнице в несколько раз. В качестве вывода можно сказать, что простое определение диаметра трубы по расходу воды едва ли возможно.

Что выбрать

Считается, что для бытовых условий сварки — кратковременных, эпизодических операций — подойдет любое устройство, которое совпадет по резьбе с баллоном.

Операцию вроде сварки мангала для дачи может выдержать даже углекислотный редуктор, накрученный на кислородный баллон (если используется газовая сварка) или на баллон для сварочной смеси из 80% аргона и 20% углекислоты. Другое дело, что впоследствии это механизм придется выбросить.

Типичным примером такого редуктора, предназначенного для работы с СО2, является очень известный и популярный среди сварщиков старой закалки УР 6-6.

Он компактный, недорогой, а благодаря наличию двух манометров позволяет довольно удобно определять расход «на глаз». Для бытовой сварки высокая точность не нужна. Один манометр при этом показывает остаточное давление в баллоне, а второй ориентирован на демонстрацию расхода газа — литр в минуту.

Кислородный и аргоновый регуляторы ля сварки теоретически взаимозаменяемы. При этом кислородный будет работать хуже с падением давления в баллоне до критической точки около 1 атмосферы.

В качестве примера аргонового редуктора для сварки можно назвать АР-40-2 отечественного производства. Существует и действительно универсальный регулятор давления — АР-40/У-30 (аргоновый редуктор/углекислотный). Он выдержит и перепады температур, и высокое давление.

Если нет ограничений по финансам, а объем сварочных работ предполагается высоким, то стоит предпочесть устройство не с дополнительным манометром, а с ротаметром.

Ротаметр значительно точнее показывает расход газовой смеси, поскольку работает по иным принципам — он делает измерения в режиме реального времени. Такими приборами пользуются профессионалы.