Wodomierze sprężone są obecne w niemal każdym Przedsiębiorstwie Wodociągowym. W dawnych czasach były kompromisem między ogromnymi przepływami pożarowymi, a małymi rozbiorami bytowymi na zakładach przemysłowych. Obecnie eksploatatorzy sieci wodociągowej mają z nimi niemałe problemy. Pech polega na tym, że Projektanci nadal je projektują, ponieważ nie znają alternatywy.
W tym artykule przedstawiam skuteczny sposób na pozbycie się wodomierzy sprzężonych z zakładu wodociągowego oraz zasady doboru wodomierzy ultradźwiękowych do przyłączy obsługujących p.poż.

Co spowodowało, że stosowano wodomierze sprzężone?

W XX w. istniejąca technologia nie pozwalała na osiąganie wysokiego zakresu pomiarowego przez wodomierze. Ponieważ konieczne było połączenie niskich progów rozruchu oraz możliwości przepuszczenia dużych przepływów pożarowych zamiast łączyć atrybuty postanowiono połączyć urządzenia, które te atrybuty posiadają. I tak z połączenia małego wodomierza jednostrumieniowego i dużego wodomierza z poziomą osią wirnika powstał wodomierz sprzężony.

Dlaczego wodomierze sprężone sprawiają kłopoty?

Sam pomysł jest całkiem sensowny, niestety by konstrukcja była skuteczna, konieczne było zastosowanie elementu, który przełącza strumień wody między małym, a dużym wodomierzem. Elementem tym jest zawór zmiennego obciążenia. Praca zaworu zmiennego obciążenia polega na przełączaniu (otwieraniu lub zamykaniu) przepływu przez główny wodomierz. Sam zawór jest wykonany w postaci grzyba wyposażonego w sprężynę. W momencie, gdy przepływ przez wodomierz rośnie wzrasta opór generowany przez mały wodomierz boczny, co powoduje otwarcie zaworu zmiennego obciążenia i uruchomienie dużego wodomierza. Analogicznie podczas zmniejszenia przepływu następuje odwrotna sytuacja. Stąd też wodomierze sprzężone jako jedyne mają parametr: punkt przełączania. Jest to wartość, przy której podczas zwiększającego się przepływu zawór zmiennego obciążenia otwiera się lub zamyka podczas zmniejszającego się przepływu.
Jak widać z opisu do prawidłowego działania niezbędne jest prawidłowe działanie zaworu zmiennego obciążenia. Niestety w rzeczywistych warunkach będzie bardzo trudno zapewnić wodę idealnie klarowną bez zanieczyszczeń. Zanieczyszczenia osiadające w wodomierzu i na zaworze powodują jego nieszczelność, a tym samym niekontrolowany przepływ przez duży wodomierz poniżej jego progu rozruchu. Taka sytuacja to czyste straty dla Przedsiębiorstwa Wodociągowego, ponieważ woda przepływająca przez duży wodomierz jest nieopomiarowana (niesprzedana). Zdarzają się sytuacje, że grzyb zaworu zawiesił się w pozycji otwartej i wodomierz wskazywał zero na dużym i na małym wodomierzu. Należy zaznaczyć, że przy takiej sytuacji oba wodomierze są sprawne, po prostu woda wybiera drogę przez większy wodomierz, ponieważ ta ma niższe straty ciśnienia. Najgorszym typem uszkodzenia zaworu zmiennego obciążenia jest zapieczenie się w pozycji zamkniętej. W tej pozycji woda w całości przepływa przez mały wodomierz i jest pomierzona, ale budynek de facto nie posiada ochrony p.poż. W przypadku otwarcia hydrantu wodomierz przepuści tyle wody ile będzie wstanie podać mały wodomierz czasami wywołując jego uszkodzenie.

Wodomierz sprzężony do pomiaru dużych i małych przepływów wody
Wodomierz sprzężony do pomiaru dużych i małych przepływów wody

Co zamiast sprzężonych?

Jakie są trzy dominujące technologie budowy wodomierzy?

– wodomierze mechaniczne (statyczne),
– wodomierze ultradźwiękowe,
– wodomierze elektromagnetyczne.

Zasadą działania wodomierzy statycznych jest pomiar prędkości przepływu wody na podstawie różnicy w rozchodzeniu się fal ultradźwiękowych (wodomierze ultradźwiękowe) lub elektromagnetycznych (wodomierze elektromagnetyczne) w przepływającym medium, czyli w wodzie.

Od około 6 lat istnieją na polskim rynku wodomierze ultradźwiękowe, które odznaczają się połączeniem atrybutów niskiego progu rozruchu i ogromnej przepustowości. Dodatkową zaletą wodomierzy ultradźwiękowych jest brak możliwości zablokowania przepływu oraz bardzo niskie (niższe niż w MWN) opory przepływu.
Zasada działania każdego wodomierza ultradźwiękowego polega na pomiarze różnicy czasu między dwiema falami ultradźwiękowymi, jedna wypuszczona pod prąd wody, druga z prądem wody. Dzięki takiej zasadzie działania urządzenie to jest bardzo odporne na zakłócenia strugi wody oraz na magnesy neodymowe. Dodatkowo nie trzeba stosować odcinków prostych oraz poziomej pozycji montażu, co ma znaczenie w ciasnych studzienkach.
Poniżej przedstawiam podstawowe parametry wodomierzy ultradźwiękowych:

Podstawowe parametry wodomierzy ultradźwiękowych
Podstawowe parametry wodomierzy ultradźwiękowych

Należy dodać, że w/w wodomierze poza tym, że są ultradźwiękowe maję też szereg dodatkowych funkcji:
– Wbudowana bateria pozwala na 16 lat bezawaryjnej pracy,
– Posiadają wbudowane radio wireless m-bus 868 MHz,
– Posiadają rejestry dobowe miesięczne, kodów info,
– Posiadają kody informacyjne opisujące stan wodomierza. Wodomierz ultradźwiękowy wykrywa osuszenie urządzenia co może stanowić przesłankę o wystąpieniu awarii lub o próbie kradzieży,
– Mierzą przepływ dokładnie w dwóch kierunkach i przechowują te dane w dwóch osobnych rejestrach (przepływ zgodny ze strzałką na wyświetlaczu, przepływ przeciwny w pamięci),
– Mierzą temperaturę korpusu i wysyłają tą informację radiem.

Jak dobierać wodomierze ultradźwiękowe do wymaganego zaopatrzenia w wodę?

Zanim ktokolwiek zacznie dobierać wodomierz ultradźwiękowy zamiast sprzężonego musi się upewnić, że dane o wymogach p.poż. konkretnego przyłącza są prawdziwe. Skoro kiedyś zamontowano wodomierz sprzężony oznacza to, że przewidziano możliwość dostarczania wody do celów p.poż. Najłatwiej jest, gdy w archiwum Przedsiębiorstwa jest dokument o zapewnieniu dostaw wody, gdzie czarno na białym jest napisane ile wody i pod jakim ciśnieniem Wodociąg ma dostarczać wodę do obiektu. W przypadku, gdy takiego dokumentu nie ma należy pisemnie wystąpić do właściciela/użytkownika obiektu o określenie tych danych. Danych o wymaganej wydajności przyłącza, a nie ilości hydrantów!
Poniżej przykładowa tabela doborów bazująca na założeniu, że Przedsiębiorstwo ma ciśnienie na sieci wystarczające do pokrycia 1 bar straty na wodomierzu oraz wygenerowania ciśnienia na hydrancie ponad 2 bar podczas pracy.

Przykład doboru wodomierza ultradźwiękowego
Przykład doboru wodomierza ultradźwiękowego

Jeśli Wodociąg dysponuje niskim ciśnieniem w sieci należy dobrać wodomierz na podstawie dyspozycyjnego ciśnienia w sieci.
Przykład:
Na zakładzie mamy jeden hydrant HP80. Na naszym wodociągu mamy ciśnienie dynamiczne 4 bar. Straty od przyłącza do hydrantu wynoszą 1,2 bar (straty liniowe, różnica wysokości między wodociągiem, a hydrantem, straty na hydrancie, straty na zaworze antyskażeniowym i armaturze).
Proste obliczenia wskazują, że mamy do dyspozycji tylko 0,8 bar a w praktyce 0,3 bara (zapas 0,5 bar jest wskazany by spać spokojnie podczas odbiorów). Hydrant HP80 potrzebuje 10 l/s przy ciśnieniu dynamicznym na głowicy hydrantu 0,2 MPa. Stąd też z nomogramu strat dobieram wodomierz ultradźwiekowy DN65 ponieważ przy przepływie Q=36 m3/h wykazuje on stratę ciśnienia poniżej 1,5 m sł. wody.

O ile wodomierze ultradźwiękowe są droższe od sprzężonych?

I tu niespodzianka. Wodomierze ultradźwiękowe nie są droższe od wodomierzy sprzężonych! Wynika to przede wszystkim ze skomplikowanej konstrukcji wodomierza sprężonego i bardzo drogiego zaworu zmiennego obciążenia. Porównując ceny rynkowe wodomierzy ultradźwiękowych DN80 oraz wodomierzy mechanicznych np. Powogaz MWN/JS 100/4-S można odnieść wrażenie, że są zbliżone. Jest to tylko wrażenie, ponieważ wodomierze ultradźwiękowe mają często korpus ze stali nierdzewnej np. AISI316L, wbudowane radio, rejestry, kody info oraz mogą być montowane w dowolnej pozycji czego nie można powiedzieć o wodomierzach mechanicznych.

Wygrana przez nokaut, czyli legalizacja

Najmilsza niespodzianka spotka użytkownika wodomierza ultradźwiękowego po 5 latach użytkowania przy pierwszej legalizacji. Ponieważ wodomierz ultradźwiękowy nie ma części ruchomych jego legalizacja sprowadza się do sprawdzenia parametrów metrologicznych koszt takiego sprawdzenia dla DN80 powinien być w granicach 60 zł netto.
W przypadku wodomierza sprężonego nie jest już tak różowo. Sama legalizacja to koszt 180 zł netto, ale są małe szanse na to, że sama legalizacja wystarczy. Pełna procedura, czyli czyszczenie, wymiana zaworu i sprawdzenie wodomierzy na stanowisku to koszt około 660 zł netto.

Kto robi wodomierze ultradźwiękowe, czyli zestawienie producentów wodomierzy ultradźwiekowych:

—> Kamstrup Sp. z o.o. (wodomierz MULTICAL)- www.kamstrup.com

Wodomierze ultradźwiękowe Kamstrup, źródło: www.kamstrup.com
Wodomierze ultradźwiękowe Kamstrup, źródło: www.kamstrup.com

—> Diehl Metering Sp. z o.o. (wodomierz HYDRUS) – www.diehl-metering.com

Wodomierze ultradźwiękowe Diehl, źródło: www.diehl-metering.com
Wodomierze ultradźwiękowe Diehl, źródło: www.diehl-metering.com

—> Itron (wodomierz INTELIS) – www1.itron.com

Wodomierze ultradźwiękowe Itron, Źródło: www1.itron.com
Wodomierze ultradźwiękowe Itron, Źródło: www1.itron.com

—> Powogaz (wodomierz Flomic) – www.apator.com

Wodomierze ultradźwiękowe Apator Powogaz, Źródło: www.apator.com
Wodomierze ultradźwiękowe Apator Powogaz, Źródło: www.apator.com

Kto robi wodomierze elektromagnetyczne:

—> Sensus (wodomierz iPERL)- www.sensus.com

Wodomierze elektromagnetyczne Sensus, Źródło: sensus.com
Wodomierze elektromagnetyczne Sensus, Źródło: sensus.com

Posumowanie
Jak widać technologia ultradźwiękowa może skutecznie uwolnić Przedsiębiorstwo Wodociągowe od wodomierzy sprzężonych nie kosztując przy tym wiele. Ponieważ wodomierze ultradźwiękowe są w miarę nowe, upłynie trochę czasu zanim Projektanci zaczną sami je projektować na przyłączach z funkcją zasilania p.poż. Ale już teraz Wodociągi mogą zażyczyć sobie by na nowobudowanych przyłączach były urządzenia statyczne, które nie sprawią w przyszłości kłopotów i są pewne w działaniu.
Opracował:
mgr inż. Izydor Jaszczak

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here