> Техника, страница 31 > Водомеры

Водомеры

Водомеры, приборы для измерения расхода воды. Для правильного ведения как в техническ., так и в экономическ. отношениях водопроводного хозяйства необходимо учитывать воду, подаваемую водоподъемными станциями, и воду, отпускаемую потребителям. Разница между количеством подаваемой воды и количеством отпускаемой потребителю составляет неучитываемый расход воды, т. н. утечку, которая определяет, с одной стороны, технич. состояние водопроводных сооружений, с другой — экономическ. выгодность эксплуатации. В. служат для контроля техническ. состояния водопроводного хозяйства и измеряют потребленную и подлежащую оплате воду; они должны иметь достаточно надежную конструкцию, работать с определенной точностью и не понижать значительно нормальн. напора воды в сети. Для измерения больших количеств воды, подаваемых насосными станциями в сеть труб, а также для измерения больших расходов воды в самой сети применяют В. двух систем—Вентури и Вольтмана.

В. системы Вентури (фигура 1) применяются для измерения расхода воды в тру-<3*w бах диаметром от 150

^ до 1 200 миллиметров и вы-

"ойХц Г"" ] ше. Действие В. ос-

_________.4 новано на том гидра-

-»—° —влическом принци-

Фигура i. пе, что при вводе в суженную часть трубы скорость воды в последней увеличивается, а пьезометрическое давление уменьшается по формуле Бернулли:

_V

2 g у 2g γ ’

где ν — нормальная скорость в трубе и р — давление в ней, a ν₀ — скорость в суженной части трубы и р₀—давление в этом месте, у—удельный вес воды. На основании этой ф-лы расход воды Q=F-v=F₀-v₀, где F и F₀—площади сечения трубы нормальной и суженной, определится по формуле

Q=JcVv—Vo.

при чем к (коэффициент водомера) равен F-F₀}/~^prspfy Следовательно расход воды в такой трубе будет пропорционален корню квадратному из разности давлений в нормальной и суженной части трубы. Обычно сужение сечения в трубе Вентури делается равным ¹/„ площади сечения нормальной трубы. В. этой системы учитывают проходящую через них воду с точностью до 3—5%, если соотношения между максимальным и минимальным количествами воды не выходят за пределы 15 : 1. При малых количествах воды точность показаний зна

чительно понижается. Конструкция В. представляет конически суживающуюся и затем конически расширяющуюся трубу, вставляемую на фланцах в водопроводную трубу, расход воды по которой необходимо учесть (фигура 2). От суженной и нормальной частей трубы Вентури отводятся пьезометрические трубки к регистрирующему аппарату, показывающему на основании разности давлений в трубках расход воды в трубе Вентури. Регистрирующий аппарат с гидравлич. или электрич. передачей и часовым механизмом показывает обычно как секундный расход воды, так и общий и вычерчивает диаграмму расхода. Производительность водомера системы Вентури характеризуется следующими данными:

Диаметр труб в миллиметров

Макс. час. расх. в м“

Диаметр труб в миллиметров

Макс. час. расх. в -и“

150. SO— 200. 150— 300. 300— 400. 500—1

200	500
350	700
700	900
200	1 000

. 700—1 800

. 1 500—4 000

. 2 500—6 000

. 3 000—7 000

Водомер системы Вольтмана (фигура 3), употребляемый также для измерения больших расходов воды, построен по принципу скоростных В. и состоит из короткого цилиндрического корпуса, в к-ром на горизонтальной оси вращается спиральное колесо. Число оборотов этого колеса прямо пропорционально количеству протекающей по трубе воды, по формуле Q= =F-a-n, где F—площадь сечения трубы, а — шаг спирального колеса, п— число об/ск., Q—расход воды в с к. Вращение спирального колеса передается посредством винтового зацепления системе колес часового меха-Фигура з. Водомер низма и стрелкам цифер-Вольтмана. блата, на котором и показывается количество пропущенной воды. Вода, проходящая через В., почти не теряет своего первоначального напора, и поэтому В. этой системы могут применяться и при очень малых давлениях воды. Обычно В. ставят меньшего диаметра, чем труба, и соединяют с последней конич. патрубками. При нормальном расходе воды точность показаний В. довольно высока и ошибки не превышают +2%. Водомеры системы Вольтмана строятся диаметром от 50 до 750 миллиметров. Размеры и пропускная способность этих водомеров показаны в таблице 1.

Таблица 1.—Размеры и пропускная способность В. системы Вольтмана.

Диам. труб в миллиметров	Диам. водомера в миллиметров	Допускаемый расход вОДЫ В ΛΙ* В 1 ч.		Миним. расход в м“ в 1 ч. при пределе точ-ности±2%
		при нормальном продолжительном расходе	при максимальном кратковременном расходе
50— 100	50	18	32	1,2
80— 175	80	40	95	2,5
100— 225	100	67	158	4,5
150— 300	150	160	380	6,5
200— 400	200	265	640	10,5
250— 500	250	410	1 000	20,0
300— 600	300	600	1 400	30,0
400— 800	400	1 125	2 700	45,0
500—1 000	500	1 650	4 000	60,0
750—1 200	750	3 650	8 900	125,0

Комбинированные В. При значительном колебании в расходе воды и падении его ниже минимума применяются комбинированные В., представляющие соединение вольтмановского В. с малым крыльча-тым В.; оба В. связаны особым переключающим приспособлением. Большой и малый водомеры в разных системах работают или параллельно или последовательно. Конструкция комбинированного В. с параллельным соединением состоит из малого В., соединенного с трубой вольтмановского В. через переключающий клапан. Действие переключающего клапана заключается в следующем: при малых расходах воды качающийся клапан своим весом закрывает отверстие, сообщающее трубу с В. Вольтмана, и вода идет через малый В.; при увеличившемся расходе воды клапан откидывается ее струей и открывает проход В. Вольтмана.

Для учета общего колич. прошедшей воды необходимо суммировать показания обоих счетчиков. В другой конструкции (фигура 4) соединены главный и вспомогательный В. последовательно, и переключающий клапан помещается за основным В. Оба В., кроме своих контрольных счетчиков, имеют общий счетчик, соединенный с В. по принципу

Фигура 4. Комбинированный водомер с последовательным соединением. свободного колеса, так что на нем отсчитываются показания только работающего в данное время В. При малых расходах воды последняя, не приводя в движение счетчика главного В. при закрытом шаровом клапане, изменяет свое направление и проходит через вспомогательный В., отсчитывающий показания на главном счетчике. При больших расходах воды, при открытом клапане, вся вода проходит через главный В.

В. для учета обычных количеств потребляемой воды в пределах от 40 до 20 000 л в 1 час изготовляются самых разнородных конструкций. Основными группами этих В. являются В. объёмные и В. скоростные. Объемные В. конструируются как поршневые, так и дисковые. Скоростные В. основаны на том же принципе, что и В. системы Вольтмана, то есть на принципе вращения протекающей водой крыльчатых колес, турбин и винтовых лопастей.

Поршневой В. системы Ф р а ж е (фигура 5) состоит из двух вертикальных цилиндров, в которых ходят поршни, и распределительной к о р о б к и; сверху все закрывается крышкой, со входным и выходным отверстиями для воды и счетным механизмом. Так. обр. оба поршня, работая последовательно, проталкивают всю учитываемую воду.Один из золотник, штоков соединен собачкой и храповым колесом с механизмом счетчи- ^фиг· ⁵· ^{системы}

ка, отмечая таким об- ^р

разом на циферблате последнего объём четырех ходов поршня. Водомеры этой системы учитывают малейшие расходы воды и являются очень точными и долговечными механизмами. Недостатками их являются: большой вес и громоздкость, сложность

механизма, требующего дорогого ремонта, большая цена, возможные случаи самопроизвольного запирания воды при остановке поршней в мертвом положении и большие потери напора в них. Пропускная нормальная способность водомера системы Фраже при давлении в 3 atm характеризуется следующими данными:

Калибр водомера Суточный расход в ММ в м³

10

15

20

30

40

60

0,5— 0,8 0,8— 1,5 1,5— 4,0 4,0—12,0

12.0— 30,0

30.0— 80,0

Дисковые В. (фигура 6), относящиеся к типу объёмных, состоят из сферической камеры, разделенной пополам подвижным плоским диском, качающимся на шаровой опоре и скользящим своими краями по поверхностям двух усеченных конусов. Вода, проходя через В., поворачивает диск, заполняя

Фигура 6. Дисковый водомер. освобожденный им объём в камере; каждый поворот диска передается посредством стержня, укрепленного в шаровой опоре, счетному механизму, отсчитывающему по-• средством системы шестерен на циферблате количество пропущен, воды. Этот тип объёмных В. отличается простотой конструкции, но подвергается быстрому износу, так как плотно пригнанный к гнезду шарик диска и плоскости его при попадании песчинок стираются и начинают пропускать воду в образовавшиеся зазоры. Производительность дисковых водомеров характеризуется следующими данными:

Калибр водомера Суточная произв. в миллиметров в м³

10

20

30

40

1,0

5,0

10,0

20,0

Степень точности показаний прибора ±2%.

Самыми распространенными В. как за границей, так и в СССР являются скоростные В. Скоростные В. изготовляются разнообразных систем, но конструкция всех их в общем однородна. В. (фигура 7) состоит из бронзового корпуса, имеющего входной и выходной патрубки с резьбой, посредством которых он включается в водопроводную сеть. Входной патрубок снабжен сеткой, имеющей назначение задерживать твер

Фигура 7. Скоростный водомер. дые частицы, попадающиеся в воде; эта сетка может выниматься для чистки. В корпусе В. в особой медной коробке помещается крыльчатое колесо, сделанное обычно из целлюлоида, с несколькими лопастями. Это колесо вращается на вертикальной оси, опирающейся для уменьшения трения на подпятник из агата или эбонита.

Ось соединена шестеренной передачей со счетным механизмом, к-рый сконструирован по типу обыкнов. часового механизма и состоит из системы шестерен, со стрелками на конечных шестернях, показывающими на эмалевом циферблате единицы, десятки, сотни, тысячи, десятки тысяч, сотни тысяч м³. Во избежание ржавления шестерни и оси делаются из никеля и вращаются в агатовых подпятниках и эбонитовых втулках. Скоростные В., изготовляемые в Германии, стандартизированы в деталях, и каждый размер В. имеет определенную длину патрубков, чем упрощается перестановка В. на водопроводной сети. Скоростные В. обладают большой точностью показаний; ошибки нормально не более ±2%. Потеря напора в них минимальная; она почти в 2 раза меньше, чем в объёмных В. Пропускная способность водомера характеризуется количеством пропускаемой В. воды в ж³ в 1 час при потере напора в 10 м; по этому характерному расходу В. и классифицируются. В табл. 2 приведены данные для скоростных В.

Таблица 2.—Пропускная способность скоростных водомеров.

Характерный рас-	Впускное отверстие	Допускаемая нагрузка в м3		Точность показания ±2%
ход в м3	водомера			при расходе
В 1 ч.	в миллиметров	в день	в час	в л в 1 ч.
2	10	4,0	1,0	50,0
в	15	6,0	1,5	70,0
5	20	10,0	2,5	80,0
7	25	14,0	3,5	90,0
10	30	20,0	5,0	140,0
20	40	40,0	10,0	170,0

Для проверки расхода воды в домах в течение суток с целью установления правильного калибра водомера или проверки правильности показаний существующего, а также для проверки исправности водопроводной сети и определения утечки воды в ней употребляются контрольные саморегистрирующие В. Эти В. такой же конструкции, как и В. системы Вольтмана, комбинированные и другие, но снабжены кроме обычного счетчика саморегистрирующим аппаратом в виде барабана, приводимого в движение часовым механизмом и стержнем с пишущим пером, которое передвигается параллельно оси барабана пропорционально проходу воды через В. Расход воды в течение суток вычерчивается автоматически на бумаге барабана. Водомеры для учета потребляемой в доме воды ставят на подводящей водопроводной трубе в отапливаемом помещении за первой же со стороны входа стеной здания или в специальном колодце. В. считается работающим правильно, если ошибка в показаниях не превышает ±3% действительно израсходованной воды. Периодически через 2—3 года В. поверяют контрольным В. или на месте или в мастерской, для чего В. снимают, с заменой его другим. Показания счетчика В. служат основанием для оплаты потребленной воды. Снимаемые в случае порчи или для периодической поверки В. поступают в ремонтную мастерскую, где разбираются и очищаются от грязи как механич. способом, так и разными химич. составами (едкий натр, соляная к-та). Эбонитовые и целлюлоидные части, а также счетный механизм моют только в тепловатой содовой воде. Очищенные части тщательно просматривают, изношенные заменяют новыми или ремонтируют, корпуса испытывают гидравлическим давлением в 15 atm на прочность и непроницаемость. После ремонта и сборки водомер подвергают поверке на контрольных станциях. Контрольный аппарат (фигура 8) состоит из мерного железного бака с поверочным столом и трубопроводом. Мерный бак снабжен указательным водомерным стеклом со шкалой, деления которой показывают объёмы воды в баке; к баку же прикреплены ртутный и водяной манометры, показывающие давление воды и потери напора. На поверочном столе iустроено приспособление для быстрого закрепления испытуемого водомера посредством нажимного винта. Через части этого приспособления В. соединяется трубопроводами с мерным баком, причем подводящая труба идет от дна бака, а отводящая поднимается на верх бака, и т. о. за В. имеется всегда известное противодавление, что необходимо для получения правильных результатов испытания. Так как В. должен испытываться на переменные расходы воды, то в отводящую трубу включают особые калиберные шайбы с отверстиями, дающими определенный расход при постоянном давлении. Вместо калиберных шайб можно применять особый кран. Поверка В. обычно сводится к следующим операциям: а) определение пропускной способности В. при потере напора в 10 ж водяного столба; б) установление точности измерений при разных количествах протекающей воды при полной нагрузке, 50%, 25% и 10% от нее; в) определение предела точности показаний В., то есть при каком минимальном количестве воды В. показывает с предельной точностью (±2%); г) опреде-

Фиг. ление предела чувствительности, то есть при каком минимальном количестве воды В. начинает работать; д) установление постоянства показаний В., то есть невосприимчивость его к быстрому изменению давления и расхода воды. Для наглядности результаты поверки В. наносят, на диаграмму (фигура 9), по

, Результат испытания 20мм водомера №458135система S& Н

^20

К»! 13 i

12 I

11 I 101 9 <8

?!

³1

s -S

500 1000 1,5 2 2^ 3 З^Ц55 6 7 8 9 10м "

Количество протекающей жидкости в час-»

оси абсцисс которой откладывают количества проходящей воды в час в ж³, а по оси ординат—потери напора в водомере и процент неточности, соответствующие каждому количеству воды. Применение водомеров на водопроводной сети для расчетов между потребителями и поставщиками воды регулируется особыми правилами, принятыми Главной палатой мер и весов, а также постановлениями водопроводных и санитарнотехнических съездов.

Лит.: Каравай С. Л., Водомеры, Москва, 1927; К а ш к а р о в Н. А., Курс водоснабжения, Москва, 1926. Н. Гущин.