Флуиди е общото наименование на газообразните тела. Течностите се характеризират с неограничена подвижност на частиците им и малка свиваемост. Газовете също се характеризират с неограничена подвижност на частиците им, но лесно изменят обема си с изменение на налягането. Движението на течностите и газовете със скорости по-малки от тази на звука се подчиняват на едни и същи закони. В хидравликата вместо флуиди често се употребява понятието течност, като под него се разбира както течност, така и газ.

За течностите е характерно течното агрегатно състояние. При него веществата са в състояние, което заема средно положение между газовото и твърдото. Характеризира се със значителна плътност, малка свиваемост и по-силни междумолекулни взаимодействия в сравнение с газовото, с което се приближава до твърдото агрегатно състояние. От друга страна изотропността и възможността за лесно изменение на формата под сравнително ниско налягане приближават течностите до газовете.

Под действието на междумолекулните сили малки количества от течности заемат формата на капки. При ниски температури течностите преминават в твърдо стъклообразно състояние. За всяка течност е характерна критична температура, над която тя не може да съществува в равновесие със своите пари. По правило веществата имат само една течна модификация, с изключение на тези които дават течни кристали.

Структурата на физичните свойства на течностите зависят от химическата индивидуалност на частиците, които ги изграждат, както и от големината на силите, които привличат молекулите една към друга, са много малки. И все пак те са в състояние да ги задържат на определено разстояние една от друга т.е. имат определен обем. Молекулите при течностите нямат определени места в обема, което е причина те сравнително лесно да се разместват едва спрямо друга, при запазване разстоянието помежду си, когато върху тях е приложена външна сила. Така течностите оказват малко съпротивление срещу деформация и приемат формата на съда, в който са налети. Близо до температурата на кристализиране средното взаимно разположение на молекулите на течностите е както в кристално състояние.

Разход на 1 (един) флуид се нарича количеството вещество, което преминава за единица време през даден тръбопровод или канал.

Разходът може да се измерва в обемни единици и в единици за маса.

Системата SI определя следните единици за измерване на разход:

- в обемни единици – m³ / s

- в масови единици - kg / s

Едновременно с това се допуска използването на следните единици:

- за обемен разход – m3 /min; m3 /h; l /min; l /h;

- за разход на маса – kg/h; t/h.

В обемни единици се измерва разходът на газове, въздух и на по-голямата част от течностите, докато разходът на пара се измерва най-често в масови единици.

Необходимо е да се прави разлика между понятията разход и количество, дефинирано за определен промеждутък от време. Например, ако уредът показва в даден момент разход 1000 m3 /h, това означава, че ако в продължение на 1 час разходът остава постоянен, за това време през даденото сечение на тръбопровода ще премине 1000 m3.

Количеството вещество, което е преминало за определено време, може да се изчисли като разлика между отчетените в началото и края на интервала показания на уреда.

Единиците за количество са също обемни и масови. За измерване на количеството в обемни единици се използват m3 и l, а в единици на маса – kg и t.

Уредите, които измерват разхода на веществата се наричат разходомери, уредите измерващи количеството - везни и брояч.

Разходомерите и броячите на количеството са пасивни по отношение на потока и не трябва да влияят на движението му. Те само регистрират количеството, преминало през определено сечение. Това е съществената им разлика от дозаторите, които въздействат върху потока и го поддържат постоянен.

Обемният и масовият разходи се определят по равенствата:

Q =	k₁	; m³/s
	t

Qm =	k2	=	k1s	= Q.g; kg/s	(1.1)
	t		t

където:

k₁ и k₂ са обемното и масовото количество флуид, преминало през дадено сечение за времето t. Връзката К1 и К2 се определя от:

k₂ = k₁.S (1.2)

където:

S е плътността на измерваната среда.

Равенството (1.1) показва, че К е първичната величина, а Q е нейната производна – скорост на измерване на количеството.

При флуиди, движещи се в тръбопроводи (при плътно запълване на напречното сечение на тръбата), количеството флуид К1 може да се изрази чрез равенството:

k₁ = a.S; (1.3)

където:

S е площта на напречното сечение на потока (тръбопровода);

a - разстоянието, изминато от сечение 1-1 за определено време t

1 1'

1 a 1'

От (1.1) и (1.3) се получава:

Q =	α.S	= V.S
	t

Qm = V.S.q = Q.q (1.4)

V е скоростта на движение на потока (сечение 1-1).

За правилно протичане на технологичните процеси много често се налага измерване на разхода или количеството на веществата, които участват в процеса. Тези измервания са необходими не само за контролиране и управление на процесите, а също така и за контрол на резултатите от производството.

ІІ. Изисквания към приборите за измерване на разход и количество. Влияние на точността им върху икономическите показатели на производството

В днешно време към приборите за измерване на разход и количество има много разнообразни, а често и трудно изпълними изисквания.

1. Повишена точност на измерването

Значителна част от приборите за измерване на разход и количество имат клас на точност в границите 1÷2. Ако се приеме, че измерването се извършва обикновено в средата на скалата +- 2 ÷ 4%. С влиянието на различни обстоятелства на околната среда тази грешка би нараснала още.

В същото време продажбата на нефтопродукти и газове, дозирането им в различни производства, където те се използват като изходна суровина изискват значително по-голяма точност за измерване. Оттук възниква и необходимостта от разработването и създаването на прибори с клас на точност 0,2 ÷ 0,5.

2. Достигане на независимост на резултатите от изменението на околната среда

В голяма част от разходомерите и уредите за измерване на разход и количество, изменението на плътността на средата, на налягането и температурата оказват съществено влияние върху резултатите от измерването. Възникваща в този случай грешка може да достигне големи величини, особено при измерването на разход и количество на газовете.

Съществуват два начина за борба с това.

Първо – широко внедряване на прибори, които по принципа на своето действие измерват масовия разход и количество, а също и разработка на нови прибори, измерващи в теглови единици.

Второ – снабдяване на съществуващите прибори с автоматични и електронни устройства, коригиращи техните показания при измерване на температурите и налягането им на плътност. При течностите е достатъчно да се въведе корекция само за изменение на температурата.

3. Увеличаване надеждността на работа на уредите

Значително повишаване на ролята на измервателните прибори и управлението на производството налага повишаване на надеждността и дълговечността на разходомерите и измервателите на количеството.

4. Повишаване на динамичните характеристики на приборите

Ако при измервателните прибори са се предявявали изисквания главно за точност и надеждност, то сега във връзка с нарастваща необходимост от измерване на бързо изменящи се разходи, увеличаването на скоростта на протичане на производствените и технологични процеси и широкото приложение на разходомерите в системите за автоматично управление, възниква необходимост от повишаване на тяхното бързо действие т.е. повишаване на динамичните им характеристики.

Част от съвременните разходомери (ел. магнитни, ултразвукови, тахометри и др.) имат добри динамични показатели, но в останалите случаи е необходима корекция на диференциращата схема, което съществено може да подобри въпросните показатели на приборите.

5. Голям диапазон на измервания разход

В последно време се наблюдава значително повишаване на границите на измерване, както при малките, така и при големите разходи на течности и газове.

В съвременните условия на производство се налага измерването от 10-2 до 107 kg/h за течности и от 10-4 до 105 – за газове. В отделни случаи, например в напоителните системи е необходимо измерване на водата от 5.107 до 1.108 kg/h.

Вече се влиза в етап, когато за измерване на разход в магистралните газопроводи са необходими прибори с обхват до 107 kg/h. Съществуващите разходомери и уреди за измерване на количеството измерват предимно средния разход.

При отчитане на много малки и много големи разходи възникват съществени трудности.

6. Разширяване на границите на параметрите на измерваните вещества

В миналото се измерваха разходи на вещества с нормални или с не много високи температури и налягане. В съвременните условия се налага отчитането да става при много по-високи температури и налягане от порядъка на 150÷250 Ра (1500÷2500) кг.с/см2, а в някои случаи и при налягания по-ниски от атмосферата.

7. Необходимост от измерване на разход и количество на голям брой флуиди – от порядъка на стотици и хиляди видове

Това са вещества, които имат различна плътност, вискозитет, които са агресивни, абразивни, токсични или взривоопасни.

С развитието на атомните електроцентрали възниква и необходимостта ат измерване разхода и количеството дори и на метали (натрий, калий и др.), които се използват като топлоносители.

Това са основните изисквания към съвременните прибори и апарати за измерване на разход и количество.

Тяхното многообразие и сложност наложи изнамирането и разработването на редица методи, уреди и конструкции, с които се решават възникващите и непрекъснато нарастващи изисквания на техническия процес. Огромното развитие в тази област в последно време е ярък пример за гениалността на човека и неговия труд.

ІІІ. Класификация

1. Дроселни разходомери

а) Дроселни устройства

Дроселните устройства, наричани още събирателни устройства, представляват първични елементи на разходомерите. Те преобразуват търсената величина - разхода на флуида, в друга физична величина - пад на налягането. Най-разпространени дроселни устройства са диафрагма, дюза и разходомерна тръба (тръба на Вентури).

· Диафрагми

Дроселните устройства, наречени диафрагми, представляват дискове с отвор с правоъгълен ръб от входната страна на потока. Непосредствено след цилиндричната входна част отворът приема конична форма, разтваряйки се по посока на изхода на потока от диафрагмата (блендата).

От различните дроселни устройства за измерване на разхода на флуиди в практиката най-разпространени са нормалните диафрагми. Те биват концентрични и ексцентрични.

Нормалните концентрични диафрагми представляват тънък диск, при който оста на отвора съвпада с оста на тръбопровода. Падът на налягането се отчита чрез диференциален манометър, свързан с тръбопровода посредством тръбички, разположени непосредствено пред и след диска. При изкривяване на потока пред диафрагмата и при слаби пулсации налягането пред и след диафрагмата се отвежда посредством пръстеновидни камери, свързани с потока чрез пръстеновидни канали (процепи). Така измерваните налягания имат средна стойност за периметъра на тръбопровода пред и след диафрагмата. На фиг. 13 над основната линия е показана нормална концентрична диафрагма с тръбни отвори за измерване пада на налягането, а под осовата линия – устройство за камерна диафрагма.

Нормалните ексцентрични диафрагми имат отвор разположен несиметрично спрямо оста на тръбопровода. Според формата на отвора се различават ексцентрични диафрагми с кръгъл отвор и ексцентрични диафрагми със смесен отвор. Използват се при измерване на разхода на замърсени течности.

· Дюзи

За измерване разхода на прегрята пара с високо налягане се използват различни видове нормални дюзи. Дюзата има формата на ротационно тяло. Във входната страна на потока отворът е кръгъл, постоянно стесняващ се, а в изходната страна – най-често цилиндричен, като завършва с праг за предпазване изходния ръб на дюзата от повреди. Прагът трябва да бъде остър, без шупли и грапавини. На фиг. 15 са показани различни видове дюзи. На фиг.15.а. е показана дюза, отворът на която в предната част се стеснява, но е без цилиндрична част, а на фиг. 15.б. – с цилиндричен изход. Фиг. 15.в. представлява дюза с профил с напречно сечение, равен на 1/4 окръжност, а на фиг. 15.г. на площ – окръжност. Отворът на дюзата на фиг. 15.д. по цялата си дължина е цилиндричен, поради, което дюзата се нарича цилиндрична.

На фиг. 14 на осовата линия е показана дискова нормална дюза, а под осовата линия – камерна нормална дюза.

· Разходомерни тръби

Профилът на разходомерната тръба съответства на свободното изменение на поток, който преминава през събирателното устройство. Тръбата има постепенно стесняващо се входно сечение, аналогично на дюзата, къса цилиндрична част и конусообразно разширяваща се изходна част, наречена дифузор. Дифузорът може да бъде къс или дълъг, като ъгълът на конусът е от 5° до 30°. На фиг. 5 над осовата линия е показана схематично дълга разходомерна тръба, а под основната линия – къса разходомерна тръба. Максималното сечение на дифузора при дългата тръба е равно на сечението на тръбопровода. При разходомерните тръби падът на налягането се мери непосредствено преди тръбата и в най-тясното й сечение – къса цилиндрична част.

Дроселните устройства се изработват най-често от неръждаема стомана или от обикновена стомана, но с антикорозионно покритие.

Диафрагмите намират широко разпространение в практиката. Те могат да бъдат изработени във всяка работилница, но при малки диаметри на отвора на диафрагмата не може да се постигне необходимата острота на входящия ръб. В такива случаи се препоръчва използването на дюзи.

Разходомерите, при които се използват диафрагми и дюзи са значително по-точни от разходомерите с разходомерна тръба, тъй като диафрагмите и дюзите са изучени теоретично много по-добре от разходомерните тръби.

Установено е, че загубите на налягането при диафрагмата и дюзата са по-големи от загубите при разходомерната тръба. Поради това разходомерната тръба се използва в случаите, когато загубата на налягане е нежелателна.

2. Диференцирани манометри

Диафрагмените манометри представляват вторичния елемент на разходомерите и работят съвместно с дроселните устройства, които са първичния елемент. С помощта на диференциални манометри се измерва разликата в налягането пред и след дроселното устройство.

При периодичните измервания на разход на течности, газове и пара, при изпитвания и настройване на топлотехнически съоръжения, при проверка на работата на технически разходомерни устройства от дроселен тип се използват преносими диференциални манометри. Преносимите диференциални манометри представляват обикновени двутръбни (V-образни) и еднотръбни (чашкови) манометри, двата края на които се свързват с изводите пред и след дроселното устройство се уравновесява с определен стълб работна течност в диференциалните манометри.

Стационарните диференциални манометри биват: показващи, записващи, комбинирани и често са снабдени със сумиращо устройство, което показва протеклото през тръбопровода количество флуид за определен интервал от време.

Най-широко разпространение имат поплавковите диференциални манометри, изработени подобно на чашковите манометри.

а) Поплавков диференциален манометър с V-образно разположение на съдовете.

На фиг. 7.а е показана принципна схема на поплавков диференциален манометър с V-образно разположение на съдовете. Широкият съд 1 и тесният съд 3 са свързани помежду си с V-образна тръбичка 2. Широкият съд се свързва с тръбопровода пред дроселното устройство и в него действа по-високото налягане, докато в тесния съд, свързан с тръбопровода след дроселното устройство, действа по-ниското налягане. В широкия съд е разположен поплавъкът 4, който се определя от нивото на живака в съда. Чрез лоста 5 поплавъкът се свързва с оста 6, към която е закрепена стрелката 7 на уреда. Под действието на разликата между двете налягания

ΔР = Р1 - Р2

нивото на живака в широкия съд спада от първоначалното ниво на разстояние h1, а нивото на живака в тесния съд се покачва на разстояние h2 от началото. Тъй като обемът на живака, изместен от широкия съд на височината h1, е равен на обема на живака в тесния съд с височина h2, следва, че:

където:

D е вътрешния диаметър на широкия съд

d - вътрешния диаметър на тесния съд.

б) Поплавков диференциален манометър с концентрично разположение на съдовете.

На фиг. 7.б е показана принципна схема на поплавков диференциран манометър с концентрично разположение на съдовете. Тук поплавъкът 1 е във вътрешния съд 2, свързан след дроселното устройство с по-ниско налягане на флуида. Съдът 2 е разположен в съда 3, който се свързва пред дроселното устройство. Двата съда са скачени и по принцип на действието си тези манометри не се различават от вече разглежданите.

Широко приложение в практиката намират поплавковите диференциални манометри – разходомери с дистанционно предаване на измерваната величина. По принцип на действие и по конструкцията си тези уреди не се различават от разглежданите, с изключение на вградените елементи за дистанционно предаване на показанията.

Поплавъкът на манометъра се свързва механично със стоманена котва на две последователно свързани бобини. Стрелката на уреда, където ще се отчита измерваният разход е свързана с котвата на други две индуктивни бобини. Четирите бобини образуват самоуравновесяващ се мост за променлив ток (вж. гл. 2, фиг. 2.б).

в) Пръстеновидни диференциални манометри

Основният им елемент (фиг. 3) представлява кух пръстен 3, в който е поставена неподвижна преграда 1. Долната част на пръстена е напълнена с течност. За работна течност се използва вода или трансформаторно масло. От двете страни на преградата 1 има два отвора, към които се свързват тръбичките 2. Чрез тръбичките от двете страни на пръстена се подават налягания пред и след дроселното устройство. Пръстенът е закрепен така, че се върти около оста 4, която е в центъра на пръстена. Към долната част на пръстена е окачена сменяема тежест 5, посредством която се определя измервателния обхват на манометъра. Към оста 4 е закрепена неподвижно стрелката. Наляганията пред и след дроселното устройство действат от двете страни на преградата в пръстена, поради което работната течност се отклонява на определения ъгъл в посоката на по-ниското налягане. Разликата между нивата на работната течност в лявата и дясната половина на пръстена определя височината на стълба течност, който уравновесява пада на налягането в дроселното устройство. Върху вътрешната преграда на пръстена действа съществуващата разлика на налягането и тя създава вътрешния момент.

МВ = Δ Р.F.R

където:

F е площта на преградата (лицето на сечението на пръстена)

R е средния радиус на пръстена

Под действието на този момент пръстенът започва да се върти по посока на по-голямото налягане. На това въртене противодейства въртящия момент Мn, създаден от теглото на пръстена и противотежестта.

Мn= G.α. sin j

където:

G е теглото на пръстена и тежестта

α – разстоянието от центъра на тежестта на подвижната система до точката на окачването (геометричния център на пръстена)

j - ъгълът на завъртане на пръстена около оста му

От условието за равновесие:

МВ = Мn

следва, че

т.е. ъгълът на завъртане j на оста на манометъра и отклонението на стрелката зависят от разликата между наляганията пред и след дроселното устройство.

г) Комбинирани диференциални манометри

При тях големината на измервания разход се определя чрез измерване на вертикалното преместване на потопена в течност камбана. Камбаната се намира под действието на създадения от дроселното устройство пад на налягане.

Противодействащата на преместването на камбаната сила се създава по механичен път посредством пружина. За работна течност се използва трансформаторно масло.

На фиг. 10 е посочена най-елементарната конструкция на камбанен диференциран манометър. Дебелостенната камбана 1 е потопена в работна течност на съда 2. Наляганията пред и след дроселното устройство се подават съответно под и над камбаната. Положението и е точно определено от големините на наляганията Р1 и Р2.

Най-голямо приложение в практиката имат записващите камбанни диференциални манометри, отколкото показващите и обикновено са съчетани с устройство за дистанционно предаване на показанията.

д) Пружинни диференциални манометри

Съществуват различни конструкции, които се различават по вида и броя на пружините, работата на мембраната и др. На фиг. 8 е показано принципно устройство на пружинен диференциален манометър. Силфонната пружина 5 разделя тялото 6 на манометъра на две части. Винтовата пружина 2 е предназначена да увеличава силата на силфона. Силфонът посредством лостовата система 4 задвижва стрелката 3 на уреда. С помощта на тръбичките 1 долната част на тялото 6 се свързва пред дроселното устройство с по-ниско налягане. В резултат на действието на разликата между двете налягания силфонът се свива, докато противодействащата сила, създадена от свиването на силфона и пружината, не уравновеси действието на силата, създадена в следствие разликата между наляганията. На всяка стойност на измервания разход съответства определена разлика между наляганията пред и след дроселното устройство, на която също съответства точно определено налягане на пружините и следователно точно определено положение на показващата стрелка.

3. Обемни разходомери

Обемните разходомери са основани на измерването на течността на отделни обемни части и сумиране резултатите от измерването, въз основа на което се получава преминалото през уреда количество за определен интервал от време.

а) Диск в разходомер

Когато се измерва разход на кондензат, вода за малки котели или течно гориво, голямо приложение има дисковият водомер (фиг. 9). Течността постъпва през входния отвор на водомера и навлиза в измервателната камера 1. Входящият и изходящият отвор са на едно ниво и са разделени с вертикална преграда 2, така че течността не може да премине директно. Под действието на налягането на течността дискът 3 извършва трепетливо движение, при което оста му 4 се върти около неподвижната конусна втулка 5 и задвижва палеца 6. Палецът е закрепен към вала на сумиращия механизъм и по този начин броячът се задвижва. Пълно завъртане на оста на диска означава, че през уреда е преминало количество течност, равно на обема на камерата. Камерата има сферични стени, долната и горната стена имат форма на пресечен конус, а дискът е закрепен към сферичната черупка 7.

Пропускателната способност на дисковите водомери е от 0, 2, 500 m3/h за вода. Те имат сравнително малки размери и достатъчна точност. Много чувствителни са към твърдите примеси във водата и бързо се износват.

б) Бутален разходомер

За измерване на разхода или количеството на мазута се използват също така и бутални разходомери (фиг. 6). В канала, през който протича флуидът и чийто разход се измерва се поставя разпределително устройство 3 на разходомера. Разпределителното устройство е свързано със съединителните тръби 4 и 5, които от своя страна са свързани съответно с горната и долната част на цилиндъра 2. През тръбичката 5 (фиг. 6.а.) течността постъпва в цилиндъра, като изтласква буталото 1 нагоре.

Когато буталото достигне горно крайно положение, разпределителното устройство превключва тръбичката 5 към изхода, а тръбичката 4 - към входа на разходомера. Под действието на налягането на течността буталото започва да се премества надолу и изтласква събраната в цилиндъра течност пред изхода на разходомера в тръбопровода. Когато буталото достигне крайно долно положение, разпределителното устройство отново превключва съединителните тръбички и т.н. Броят на ходовете на буталото е пропорционален на измервания разход и се отчита от специален брояч направо в единици за разход.

в) Ротационен разходомер

Ротационните обемни разходомери се използват при измерване количеството или разхода на газовете. В камера 1 на разходомера (фиг. 12) са разположени два ротора 2 и 3 със сечение във вид на осморка. Роторите лежат на ролкови лагери върху осите 4 и 5, около които се въртят. Навлизайки през горния отвор на камерата, газът упражнява налягане върху роторите, при което роторът 2 се завърта по посока на часовниковата стрелка, а роторът 3 – обратно на часовниковата стрелка. Въртенето на роторите се съпровожда от затваряне на определен обем газ между корпуса и роторите и изтласкването му последователно към изхода на разходомера. При един пълен оборот на двата ротора се изтласкват два обема газ от всеки ротор или общо четири равни обема газ. Въртеливото движение на един от роторите се предава на броячен механизъм, който регистрира обема газ, преминал през разходомера за определен интервал от време.

4. Скоростни разходомери

При скоростните уреди за измерване количеството на течност, протичаща по тръбопровода течност задвижва поставена в корпуса на уреда въртележка, която от своя страна задвижва сумиращия механизъм. Сумиращият механизъм има скала, градуирана непосредствено в обемни единици, тъй като оборотите на въртележката са пропорционални на протичащото количество течност. Скоростните разходомери в зависимост от конструкцията си се делят на две основни групи – с крилчата и с винтова въртележка.

а) Разходомер с крилчата въртележка

Разходомерите с крилчата въртележка се използват за измерване на разходи до 6 m3/h и се поставят непременно в хоризонтални участъци на тръбопровода. Разходомерите с крилчата въртележка биват еднопоточни и многопоточни.

При еднопоточния крилчат разходомер (фиг. 11.а) течността преминава през канала на корпуса 1, попада върху перките на въртележката 2 и тя се завърта около оста си 3. Чрез система от зъбни колела 4 въртеливото движение на въртележката се предава на броячния механизъм със скала.

При многопоточния крилчат разходомер (фиг. 11.б) течността навлиза през отвора на корпуса 1 в пръстеновиден канал. Каналът има определен брой равномерно разпределени отвори, през които течността навлиза в камерата с въртележка 2 и завърта перките й. Течността напуска камерата през отвори, разположени над отворите, през които е навлязла в камерата и постъпва във втори пръстеновиден канал, свързан с изходния отвор на корпуса на разходомера. И тук чрез системата от зъбни колела 4, въртеливото движение на въртележката се предава на броячен механизъм със скала.

За различните конструкции разходомери, броячните механизми са еднакви. Най-често броячът представлява една голяма и пет малки стрелки, всяка от които има за скала циферблат с 10 деления (фиг. 11.в). Един оборот на голямата стрелка съответства на 0,1 m3 протекло количество течност. Оборотите на малките стрелки съответстват на 1, 10, 100, 1000 и 10 000 m3. Броячният механизъм е защитен с капак, който може да се отваря и затваря.

б) Разходомер с винтова въртележка

Схемата на разходомер с винтова въртележка е показана на фиг. 1. Корпусът 6 е от чугун и се свързва към тръбопровода посредством фланци. На оста 1 са монтирани въртележка 2 и червяк 5. Въртележката представлява винт с голяма стъпка. Червякът се зацепва с първото зъбно колело 4 на предавателния механизъм, който задвижва брояча 3, подобен на брояча при крилчатия разходомер. Течността, преминавайки през вътрешността на корпуса, завърта въртележката с ъглова скорост, пропорционална на линейната скорост на потока и обратно пропорционална на линейната скорост на стъпката на винта.

Количеството течност, преминало през разходомера за определен интервал от време, ще бъде пропорционално на оборотите, извършени от въртележката за същия интервал от време и регистрирани от броячния механизъм на разходомера тогава, когато потокът е успореден на оста на въртележката. За тази цел на входния отвор на корпуса 6 се поставя изправител на струята 7 и се препоръчва разходомерът да се включва само на прав участък на тръбопровода.

Разходомерите с винтови въртележки се използват за измерване на разходи до 600 m3/h и могат да се поставят както в хоризонтални, така и в наклонени и вертикални участъци в тръбопровода.

ІV. Водомер за студена вода

1. Измерване на водното количество. Предназначение и изисквания към водомерите

Водното количество се измерва с цел да се осигури правилно заплащане на консуматорите, да се води борба против загубата на вода, за съставяне на водоснабдителни норми, за правилно провеждане на различни производствени операции, да се следи производителността на помпените станции, пречиствателни станции и други.

Водомерите се поставят в края на сградните отклонения на 0,5 до 1,2 м от пода на помещението, на защитено от замърсяване и повреди място. Допуска се монтиране на водомерите вън от сградите – във водомерна шахта. Токова решение е неудобно тъй като изисква водомера да бъде изолиран от замръзване зимно време. Освен това трудно става отчитането на изразходваната вода и др. За отделните апартаменти, отделните консуматори в сградите (търговски, промишлени) се предвиждат самостоятелни водомери. Съществуват следните видове водомери:

- обемни (бутални, дискови, ротационни и др.);

- скоростни (перални, турбинни, комбинирани и др.);

- с дроселни части (измервателни дюзи, диафрагми и др.);

- парциални;

- индукционни;

- ултразвукови и др.

Изисквания към водомерите

При избора на водомер трябва да се имат предвид следните параметри:

1. Характеристичен разход на водомера е разходът на вода, при който местните загуби на напор, причинени от водомера са 10 м.

2. Област на отчитане (обхват) на водомера е отношението между минималното и максималното водно количество, при което точността на отчитането е в допустимите граници. Обхватът на водомера се движи от 1:5 до 1:20 в зависимост от вида на водомера.

3. Точността на водомера се изразява с разликата между количеството вода, отчетено от циферблата на водомера и действително изразходваното, изразено в проценти. За скоростни водомери у нас се допуска точност +- 5% при воден разход до 5% от характеристичния и +- 2% при воден разход над 5% от характеристичния.

4. Чувствителност на водомера е най-малкото водно количество (m3/h), при което водомерът започва да отчита.

5. Минимален и максимален предел на отчитане на водомера са съответно най-малкият и най-големият разход, който водомера измерва с допустима точност.

6. Местните загуби на напор за перилни водомери са 2,5 м при максимално натоварване и 5 м при противопожарния разход и за турбинни водомери съответно 1,5 и 2 м.

7. Дължината на правите тръбни участъци пред и след водомера, посредством които се осигурява необходимата точност на водомера. Според нашите норми за скоростни водомери те се приемат от осем до десет пъти диаметъра на тръбата.

Водомер

1. 3 и 5 m3/h за студена и топла вода

Скоростните водомери за студена и топла вода 3 и 5 m3/h са предназначени да отчитат протеклото през тях количество вода.

2. Техническа характеристика

Тип – скоростен, едноструен, мокродействащ. Номинален дебит 3 m3/h съответно 5 m3/h. Максимална относителна грешка +- 5% за натоварване от долната граница на измерване до 5% от номиналния дебит, +- 2% за натоварване над 5% от номиналния дебит.

Основните параметри на водомера са в таблицата:

Параметър	Измерване	Значение
Q max	m3/h	3 - 5
Q nom	m3/h	1,5 - 2,5
Q p	m3/h	0,150 - 0,250
Q min	m3/h	0,055 - 0,050
D y	Mm	15 -20

Работна температура на водата

Водомер за студена вода – до 40° С

Водомер за топла вода – до 90° С

Работно налягане на водата – от 0,05 до 1 МРа

Габаритни размери без съединител – 130 х 80 х 90 [mm]

Габаритни размери със съединител – 228 х 80 х 92 [mm]

Тегло със съединител и гайки – 1,5 kg.

H - хоризонтален монтаж

Максимален разход (Q max) – най-голямото количество вода, преминало през водомера за единица време, изразено в m3/h, при което той дава показания в допустимата граница на точност +- 2%.

Номинален (среден) разход (Q nоm) – половината от максималния дебит, при който водомерът трябва да работи задоволително при нормална експлоатация, т.е. при постоянен и непрекъснат режим.

Минимален разход (Q min) – най-малкото количество вода, преминало през водомера за единица време, изразени в m3/h, при което той дава показания в допустимите граници на точност от +- 5%.

Разпределителната граница (Q p) – онова количество вода, преминало през водомера за единица време, изразено в m3/h, при което се извършва преходът по отношение на допустима грешка (от 2 до 5%).

Условен диаметър (Dy) – диаметър на тръбопровода измерен в милиметри (мм), съгласно БДС 622-78.

3. Устройство

Водомерите 3 и 5 m3/h се различават само по диаметъра на входящия и изходящия отвор на тялото и по предавателно отношение на часовниковия механизъм. Състоят се от тяло – 1, в което се монтира регулатор – 2, ос-винт – 4, турбинка – 5, предпазно стъкло – 10, уплътнител – 9 и фланец – 12. От решаващо значение за продължителността и точността на измерването е лагеруването на турбинката – 3.

В горната част на турбинковата ос се намира зъбно колело, което е зацепено със системата зъбни колела на часовников механизъм – 5.

Херметично затваряне на тялото се постига с фланец, стъклен диск – 10

и съответните уплътнители. За предпазване на водомера от по-едри части, случайно попаднали във водата на входящия отвор на тялото – 1 се монтира предпазна решетка – 13.

Регулиране точността на показанията на водомера се осъществява чрез регулатор – 2. Същият се завърта наляво и надясно по посока на знака в зависимост от посоката на грешката. Регулиране точността на уреда се осъществява от завода производител и от ремонтните работилници към фирмите "В и К" в страната, които имат право да ремонтират и изписват водомери. Тяло – 1, фланец – 2, гайка – 6 и съединител – 8 са изработени от висококачествен месинг. Регулатора, турбината и часовниковия механизъм са от топлоустойчива пластмаса за водомерите за студена вода. Ос-винтът за двата вида водомери се изработва от корозионноустойчива стомана.

4. Принцип на работа

Измерваната вода постъпва в измерителната камера на тялото – 1 през тангенциално разположен входящ отвор. Отворите на турбинката – 3 се предават на часовниковия механизъм – 5, където се отчита протеклото количество.

Измерителната камера, в която са поместени ребрата на долната основа на часовниковия механизъм – 5, регулатора – 2 и турбинката – 3 е конструирана така, че протеклото количество вода, респективно оборотите на турбинката е пропорционално на скоростта на струята. Скоростните водомери за студена вода и топла вода 3 и 5 m3/h са едноструйни, мокродействащи, снабдени с подходящ механизъм на стрелката.

5. Отчитане показанията на водомера

Часовниковият механизъм представлява многостепенна зъбна предавка с осем изходящи оси. Първата от тях задвижва триъгълна стрелка, показваща изправността на уреда. Триъгълната стрелка служи за индикатор и при преминаване на вода през водомера се върти с оборотите на турбината.

Останалите седем отчитат съответните обхвати със стойности на едно деление – 0,001 м3; 0,01 м3; 0,1 м3; 1 м3; 10 м3; 100 м3; 1000 м3, т.е. водомерът има седем скали, всяка от които има по десет деления. Едно пълно завъртане на стрелката на първата скала отговаря на преместването на стрелката на втората скала на 1 деление. Отчитането се извършва по всички скали едновременно.

Показаният водомер се произвежда за разход до 10 м3/h, а многоструйните водомери - 20 м3/h. Присъединяването им към тръбопровода става с резбово съединение посредством съединител и гайка.

В зависимост от това дали часовниковият механизъм е в съпротивление с водите или не се различават сухи и мокри водомери. Мокрите са по-прости по конструкция, но пък за сметка на това са неприложими при измерване на разхода на замърсени течности, които със своите примеси оказват съпротивление при въртенето на часовниковия механизъм и го повреждат.

6. Контрол, проверка и монтаж на водомерите

Водомерът може да влезе в експлоатация след доброто му уплътнение към тръбопровода.

Обкръжаващия въздух не трябва да съдържа пари, корозионно действащи на цветните метали.

При монтажа трябва да се обърне внимание стрелката на потока върху корпуса да съвпадне с действителната посока на потока във водомера.

Дължината на правия участък пред и след водомера да бъде не по-малко от 5 пъти Dy.

Водомерите с вертикална ос на турбината намират широко приложение за измерване разхода на вода в жилищни помещения, учреждения и промишлени предприятия.

У нас такива водомери се произвеждат в завод "Беласица" гр. Петрич. В производствената номенклатура са включени следните 8 типоразмери за различни дебити:

· 3 м3/час и 5 м3/час за студена вода;

· 3 м3/час и 5 м3/час за топла вода;

· 10 м3/час и 20 м3/час за студена вода;

· 30 м3/час и 150 м3/час за студена вода (волтманов тип).

Присъединяването на водомера към тръбопровода да става посредством допълнителни части: съединител - 8, уплътнител - 7, гайка съединителна - 6.