Датчики-расходомеры, или водосчетчики, в последнее время приобрели особую значимость благодаря начавшейся реформе ЖКХ. Однако используются они давно и в самых разных областях, где требуется точный учет расхода проточной воды. Водосчетчики применяются для коммерческого учета потребления воды в коммунальной и коммунально-бытовой сфере, в химической, фармацевтиче-ской, пищевой и других отраслях промышленности. С их помощью ведется учет питьевой, сетевой и сточной воды (как холодной, так и горячей), а также учет теплоносителя - в составе теплосчетчиков. Соответственно широкому спектру применения существует значительное разнообразие, как в конструктивных осо-бенностях этих приборов, так и в типоразмерах. По устройству механизма учета расхода воды водосчетчики подразделя-ются на тахометрические, электромагнитные, волюмометрические, ультразву-ковые, комбинированные и счетчики перепада давления или диафрагменные. Тахометрические водосчетчики Все тахометрические водосчетчики включают в свое устройство механизм (та-хометр), в котором поток воды напрямую, путем механического давления воз-действует на лопасти крыльчатого колеса или турбины, вызывая вращение. Это вращение посредством зубчатой передачи сообщается счетному устрой-ству, регистрирующему количество расходуемой воды. По дополнительным конструктивным особенностям все тахометрические водосчетчики разделяют на одноструйные, многоструйные и турбинные. В одноструйных и многоструйных тахометрических водосчетчиках плос-кость лопасти колеса крыльчатки в своем нижнем положении располагается перпендикулярно направлению водяного потока. В турбинных водосчетчиках (счетчики Вольтмана) лопасти размещены по отношению к направлению потока воды под углом менее 90°, так же как в классической турбине. Многоструйные водосчетчики отличаются от одноструйных тем, что по-ток воды перед попаданием на лопасть крыльчатки делится на несколько струй. Благодаря этому значительно снижается погрешность турбулентности потока. И, как следствие, многоструйные счетчики оказываются более точными при учете расхода воды, однако стоят они дороже одноструйных.

И многоструйные и одноструйные водосчетчики бывают к тому же "сухи-ми" и "мокрыми". Счетчики мокрого типа - это самые простые, но достаточно эффективные приборы учета воды, счетное устройство которых от протекающе-го потока никак не изолировано. Простота исполнения и сопутствующая деше-визна при достаточно высокой надежности - вот главные достоинства счетчи-ков мокрого типа. Однако, такие водосчетчики нельзя применять для учета рас-хода воды, обильно загрязненной взвешенными механическими частицами. Счетчики сухого типа лишены этого недостатка. В них счетный механизм герметично отделен от воды немагнитной перегородкой, благодаря чему на нем не образуется отложений взвешенных частиц. Передача же показаний с вра-щающейся крыльчатки или турбины на счетный механизм осуществляется с помощью закрепленного на них магнита. Подобное устройство делает счетчик пригодным для учета воды любой степени загрязнения, но в то же время значи-тельно повышает его стоимость. Поэтому "сухим" механизмом чаще оснаща-ются и так более дорогие многоструйные счетчики, которые применяются в тех случаях, когда действительно необходим особенно точный учет расхода воды. "Сухой" механизм на одноструйных счетчиках устанавливается редко: это ли-шило бы данные приборы их главного преимущества, дешевизны.

Кроме того, показания "сухих" водосчетчиков в связи с особенностями их устройства наи-более часто подвергаются фальсификации со стороны потребителя. Компромиссное решение представляет собой "полусухой" счетчик, разра-ботанный фирмой ABB. В этом приборе счетный механизм не отделяется от струи воды перегородкой, вращение крыльчатки передается на него посредст-вом зубчатой передачи, но вода внутрь счетного механизма не проникает. Этот эффект достигается заполнением камеры счетного механизма вязким гидрофоб-ным наполнителем, не смешивающимся с водой, что препятствует движению шестерен, но изолирует их от воды. Еще одной конструктивной разновидностью счетчиков-тахометров явля-ются комбинированные водосчетчики, в устройстве которых, как правило, соче-таются обычный крыльчатый счетчик и турбинный, размещенный на парал-лельной отводке. Когда напор воды в системе водоснабжения невысок, вода движется через крыльчатый счетчик, когда же напор возрастает, трубопровод с этим счетчиком перекрывается клапаном и вода поступает по отводке через турбинный. В наиболее современных моделях и турбинный и крыльчатый счет-чики располагаются в одной плоскости.

При том же принципе учета воды до-полнительной боковой отводки в таких устройствах не требуется. Места применения разных типов тахометрических водосчетчиков Обычный диаметр трубопровода, на котором устанавливаются одноструйные водосчетчики, - 15-20 мм (квартиры), многоструйные -15-50 мм, турбинные -40-500 мм. Соответственно этому очевидны и возможные места их применения. В Европе одноструйные водосчетчики повсеместно используются для поквар-тирного учета воды. В России из-за плохого качества воды, возможно, для тех же целей будут часто применяться более надежные и долговечные многоструй-ные счетчики, однако фактор цены может неблагоприятно сказаться на широте их распространения. На данный момент многоструйные модели диаметром 25-50 мм устанавливаются в системах водоснабжения административных зданий, отдельных коттеджей, школ, яслей, бензозаправок и других объектов подобного типа. Турбинные водосчетчики большого диаметра (свыше 50 мм), как правило, устанавливаются на водозаборах, на входах систем водоснабжения промышлен-ных предприятий, вводах многоэтажных домов и в системе водоканалов. Комбинированные водосчетчики находят применение, прежде всего, в системах водоснабжения гостиниц, отелей и на промышленных объектах, где в зависимости от сезона (увеличение или снижение числа потребителей) или ус-ловий технологического процесса расход воды может значительно меняться. В свете реформы ЖКХ большое внимание уделяется тахометрическим во-досчетчикам с импульсным выходом. В таких приборах показания счетного ме-ханизма преобразуются в электрический сигнал и в импульсном (цифровом) ви-де могут передаваться и выводиться на конечное регистрирующее устройство, удаленное от места непосредственного учета расхода воды потребителем. Это создает предпосылки для создания единых компьютеризированных пунктов ав-томатического контроля, и, вероятно, именно такие водосчетчики станут в бу-дущем самыми распространенными счетчиками для поквартирного учета воды. Электромагнитные водосчетчики Принцип действия электромагнитных (магнитно-индукционных) водосчетчиков основан на измерении ЭДС индукции, наводящейся, согласно закону Фарадея, в электропроводящей жидкости (в т. ч. в воде), которая движется в магнитном поле, создаваемом электромагнитом прибора. Эта ЭДС пропорциональна скоро-сти потока и преобразуется электронным блоком расходомера в электрический аналоговый или цифровой сигнал, отображаемый на дисплее самого прибора или транслируемый в контроллер или компьютер.

Очевидно, что расходомеры данного типа значительно дороже описанных выше тахометрических и поэтому практически не применяются для поквартирного учета бытовой питьевой воды, а в коммунальном хозяйстве могут использоваться как домовые водосчетчики. Чаще такие приборы предназначаются для измерения потоков воды в пищевой, пивоваренной, фармацевтической промышленности, порой довольно медлен-ных, а также для потоков сточных вод. Волюмометрические расходомеры Расходомеры волюмометрического типа в России используются редко. В этих устройствах вода под давлением подается в камеру определенного объема, ко-торая вращается, пропуская за каждый оборот один и тот же объем воды. Это вращение посредством зубчатой передачи сообщается счетчику, регистрирую-щему количество потребленной воды. В Великобритании волюмометрические водомеры используются организациями водоснабжения в качестве основных приборов для измерения расхода. Применяются они также в специальных сис-темах промышленных зданий и лабораторий для мониторинга очень слабых во-дяных потоков. Ультразвуковые расходомеры Измерение разности времени, затраченного на прохождение ультразвукового сигнала в направлении движения потока жидкости и противоположном ему, по-ложено в основу принципа работы данного типа расходомеров. Два датчика монтируются на трубопроводе и испускают генерируемый пьезоэлектрическим кристаллом сигнал в противоположных направлениях. Ультразвуковой сигнал, посланный по направлению потока, первым достигает расположенного в проти-воположном конце участка трубопровода преобразователя, а по разности вре-мени прохождения обоих сигналов вычисляется скорость потока. Естественно, что в случае отсутствия потока оба сигнала регистрируются датчиком одновре-менно. Регистрирующее устройство прибора может монтироваться на удален-ном расстоянии и оснащается дисплеем. Существует два типа ультразвуковых расходомеров: один монтируется на наружной поверхности трубы (Clamp on), другой находится в контакте с рабо-чей средой (врезной тип, Insertion). Первый тип применятся при работе с агрес-сивными жидкостями, для него не существует ограничений по давлению и тем-пературе.

Монтаж на наружной поверхности трубы не требует остановки техно-логического процесса. Второй тип расходомеров чаще применяется для измере-ния потоков жидкости внутри трубопроводов, изготовленных из материалов с низкой проводимостью звукового сигнала. Вода для промышленных предпри-ятий и сточные воды - основные сферы применения ультразвуковых расходо-меров. Вихревые расходомеры Как известно из курса гидрогазодинамики, при обтекании препятствия потоком жидкости или газа возникают завихрения (вихревая дорожка Кармана), которые вызывают на поверхности обтекаемого тела перепады давления. Частота пере-падов пропорциональна скорости потока и объемному расходу жидкости или газа. На регистрации количества перепадов давления и преобразовании их в аналоговый или цифровой электрический сигнал основан принцип работы вих-ревых расходомеров, применяемых для учета расхода не только воды и других маловязких жидкостей, но также пара и газов. Используются такие приборы чаще всего для регулирования технологиче-ских процессов и управления ими. Счетчики учета горячей воды Для учета горячей воды используются такие же типы расходомеров, что и для холодной. Коммунально-бытовые водосчетчики горячей воды - это все те же тахометрические крыльчатые счетчики, счетчики Вольтмана и комбинирован-ные. Отличия их от тахометрических счетчиков холодной воды заключаются в применяемых материалах и более высокой степени допустимой погрешности. Если допустимая погрешность для счетчиков холодной воды при скорости по-тока между минимальной (Qmin) и переходной (Qt) составляет ±5%, а между Qt и максимальной (Qmax) ±2%, то для счетчиков горячей воды соответственно ±6% и ±3%. Номинальная скорость потока (Qn) для вариантов счетчиков горячей и холодной воды одинаковых типоразмеров от одного производителя, как правило, совпадает. По требованиям Госстандарта минимальный срок эксплуатации счетчиков горячей и холодной воды составляет 12 лет с двумя обязательными поверками (межповерочный срок 5-6 лет) для холодной воды и тремя (межповерочный срок 4 года) для горячей.

Все тахометрические счетчики для горячей воды обязательно сухого типа. В промышленности для учета горячей воды, где это необходимо, приме-няются электромагнитные и ультразвуковые расходомеры. Многообразие производителей водосчетчиков на российском рынке На сегодняшний день на российском рынке присутствуют водосчетчики всех типов от множества зарубежных и российских компаний, Госреестром РФ заре-гистрировано и сертифицировано более 500 видов счетчиков воды. Среди круп-нейших производителей, чья продукция пользуется спросом на российском рынке, такие компании, как: ABB, "Ценнер-Водоприбор", Viterra, Wehrle, груп-па предприятий "Мытищинская теплосеть", "Взлет ЭР" и др. Среди них есть фирмы, собирающие свою продукцию на территории России из импортных комплектующих и по лицензиям западных компаний, фирмы, использующие отечественные наработки и собственные комплектующие, а также и такие, ко-торые используют продукцию, полностью изготовленную другим производите-лем, но по договоренности с ним ставящие на приборе свое клеймо. Разнообра-зие водосчетчиков отражает насущную потребность российского рынка в этих устройствах. Принятые обозначения Qmax - максимальный расход (скорость потока), при которой счетчик может нормально работать не более 1 часа. Qn - номинальный расход (скорость потока), который равен половине макси-мальной скорости потока. Является проектной скоростью потока для водосчет-чика - расход, при котором прибор должен нормально функционировать в тече-ние всего срока службы. Qmin - минимальный расход (скорость потока), при котором показания счетчика отклоняются в пределах допустимой погрешности. Qt - переходный расход (скорость потока), при котором максимально допустимая погрешность водомера меняется. Размерность скорости потока (расхода) - м3/ч.