95. Водомерные узлы. Основные элементы и схемы узлов. Приборы для измерения расхода воды. Скоростные счетчики воды и их виды и устройство. Индукционные и другие устройства для учета воды.

Водомерный узел состоит из устройства для измерения количества расходуемой воды, запорной арматуры, контрольно-спускного крана, соединительных фасонных частей и патрубков из водогазопроводных стальных труб. Различают водомерные узлы простые (без обводной линии) и с обводной линией, на которой устанавливают опломбированную задвижку в закрытом положении. Водомерный узел с обводной линией применяют при наличии одного ввода, а также, если устройство для измерения количества расходуемой воды не рассчитано на пропуск пожарного расхода. В последнем случае на обводной линии устанавливают задвижку, в обычное время опломбированную в закрытом положении, или электро-задвижку, которая открывается автоматически при пуске пожарного насоса. Запорную арматуру устанавливают до и после измерительного устройства для возможности его замены или проверки правильности его показаний, а также отключения внутренней водопроводной сети от ввода и ее опорожнения.

Контрольно-спускной кран (или патрубок с пробкой) служит для спуска воды из сети внутреннего водопровода, контроля давления (располагаемого напора), проверки правильности показаний измерительного устройства и обнаружения утечки воды в системе.

Водомерный узел располагают в теплом и сухом нежилом помещении с температурой воздуха не ниже 5 °С в легкодоступном для осмотра месте вблизи наружной стены у ввода в здание. Чаще всего его располагают в помещениях центрального теплового пункта (ЦТП), в подвалах или в приямках, устраиваемых в коридорах, либо на лестничных площадках здания. Во избежание излишних потерь напора водомерные узлы собирают из возможно меньшего числа отводов и фасонных частей, устанавливая измерительное устройство, как правило, на прямом участке, а не на обводе.

Для измерения количества воды на вводах внутреннего водопровода устанавливают скоростные крыльчатые и турбинные счетчики воды. Движение воды в этих счетчиках приводит во вращение вертушку (турбинку), размещенную в корпусе. Угловая скорость вращения вертушки пропорциональна скорости движения воды. Передаточный и счетный механизмы передают и суммируют обороты вертушки (турбинки), и на циферблатах фиксируется количество жидкости, прошедшей через счетчик.

Крыльчатые счетчики воды изготовляют диаметром (калибром) до 40 мм включительно. Ось вращения крыльчатки у этих счетчиков расположена перпендикулярно направлению движения воды. В зависимости от способа подвода воды к крыльчатке различают одноструйные и многоструйные счетчики воды. Крыльчатые счетчики можно устанавливать только на горизонтальных участках трубопроводов с резьбовым соединением.

Турбинные счетчики воды отличаются от крыльчатых тем, что ось вращения вертушки (турбинки) у них параллельна направлению движения воды. Счетчики присоединяются на фланцах к трубопроводам, находящимся в любом положении (горизонтальном, вертикальном или наклонном) с направлением движения воды снизу вверх. Турбинные счетчики выпускаются калибром 50—200 мм. При неравномерном водопотреблении и резких колебаниях расходов воды в здании для учета малых и больших расходов можно устанавливать скоростные комбинированные счетчики воды, состоящие из двух счетчиков: малого (крыльчатого) и большого (турбинного). При подборе счетчика воды учитывают его гидрометрические характеристики (предел чувствительности, область учета, характерный предельно максимальный расход), а также допустимые потери напора и условия установки. Подобранный водосчетчик проверяют на пропуск максимального расчетного секундного расхода. Скоростной счетчик работает нормально при пропуске расхода, составляющего 40-50 % его максимальной предельной пропускной способности (характерного расхода). Характерным считается предельный часовой расход, при котором потери напора в счетчике составляют 10 м.

Для учета малых расходов воды (0,006) —(3 м^э/ч) могут применяться ротаметры. Он представляет собой вертикальную конусную стеклянную трубку (на ней нанесена шкала делений), внутри которой находится ротационный "поплавок", свободно вращающийся в воде, движущийся снизу вверх. Устанавливается ротаметр в вертикальном положении. Верхняя грань "поплавка" указывает на шкале расход воды, проходящей через ротаметр. Большие расходы воды (более 380 м³/ч) можно измерять с помощью сужающих устройств (диафрагм, сопел и труб Вентури) — расходомеров. Эти устройства позволяют определять расход воды по перепаду давления до и после сужения. Для измерения расхода по перепаду давления применяют дифференциальные манометры, градуированные на расход. Принцип действия скоростных счетчиков аналогичен принципу дейст­вия турбинных расходомеров с той лишь разницей, что в расходомерах измеряется число оборотов турбинного датчика в единицу времени, а в счетчиках число оборотов суммируется за любой отсчетный промежу­ток времени. При этом суммарное число оборотов датчика за отсчетный промежуток времени будет пропорционально объемному количеству жидкости -V, протекшему по трубопроводу за тот же промежуток време­ни. Скоростные счетчики выпускают двух основных конструктивных модификаций: счетчики с аксиальным и тангенциальным подводом жид­кости к турбинному датчику прибора.

96. Расчет систем горячего водоснабжения. Определение расхода горячей воды. Температурный режим горячего водоснабжения. Определение требуемого напора. Компенсация температурных удлинений. Борьба с коррозией и отложениями.

Расчет систем горячего водоснабжения сводится к определению расходов горячей воды, диаметров труб, требуемого напора, объема водонапорных баков-аккумуляторов, подачи и напора повысительных и циркуляционных насосов и к под­бору водоподогревателей. Расход горячей воды зависит от назначения здания, харак­тера и условий водопотребления, а также от технологических требований. Расчетные расходы воды в системе горячего водо­снабжения и напоры перед водоразборными устройствами определяют, как и в системе холодного водоснабжения. Нормы максимального потребления горячей воды следует принимать по СНиП 2.04.01—85. При расчетах систем горячего водоснабжения температуру горячей воды у мест водоразбора для закрытых систем при­нимают не ниже 50°С и не выше 75°С, для открытых систем -соответственно 60 и 75°С; температуру холодной воды (пре отсутствии исходных данных) принимают равной 5°С. Нормы расхода горячей воды установлены относительно средней температуры t_r = 55°С при закрытых системах и t_r = 65°С при открытых системах. Диаметры труб в сети горячего водоснабжения определяют как и в сети холодного водопровода, с учетом отложений накипи и зарастания труб. Потери напора в трубах в связи с этим можно увеличивать условно на 20 %.

Требуемый напор определяют в точке присоединения си­стемы горячего водоснабжения к трубопроводу, подающему холодную воду, по формуле

где z_T и z_a — отметки оси трубы, подающей холодную воду в систему, и диктующей водоразборной арматуры; п_вп — потери напора в водо-подогревателе; i и 1— удельные потери напора на трение и длина участ­ков m трубопровода; ^кч — коэффициент, учитывающий соотношение потерь напора на местные сопротивления и на трение по длине труб, рав­ный 0,1 — для водоразборных стояков без полотенцесушителей и цирку­ляционных стояков; 0,2 — для подающих и циркуляционных распреде­лительных труб; 0,5 — для водоразборных стояков с полотенесушителями и для труб в тепловых пунктах; H_f — рабочий напор перед дик­тующей водоразборной арматурой; 1,2 — коэффициент зарастания.

Повысительные насосы подбирают по расчетному макси­мальному секундному расходу горячей воды в системе и по расчетному напору, определяемому как разность требуемого и гарантированного Нд напоров. Если требуемый напор на 0,1 МПа больше требуемого для холодного водопровода, то предусматривают установку до­полнительного повысительного насоса, который может одно­временно повысить напор и обеспечить циркуляцию воды в си­стеме горячего водоснабжения. Такой повысительно-циркуляционный насос устанавливают не на циркуляционном, а на подающем трубопроводе, после водоподогревателя. Для восполнения потерь теплоты в системе по подающим трубопроводам, кроме расхода воды на хозяйственные нужды, следует подавать циркуляционный расход, Повысительно-циркуляционный насос подбирают по сумме секундного расчетного расхода горячей воды и циркуляционного расхода qⁿ<^c'^r, л/с, определяемого как отношение потерь тепла в трубопроводах Q^nt, кВт, к допустимому снижению температуры горячей воды At (до 10°С), по формуле

Циркуляционные насосы подбирают в режиме водоразбора, их число, как и число повысительных насосов, должно быть не менее двух, из которых один резервный. Для приближенных расчетов подачу циркуляционных насо­сов можно определить в зависимости от вмести­мости подающих и циркуляционных труб V и частоты смены воды в их объеме, принимаемой равной 2—3 за 1 ч. Если принять среднее значение 2,5, то подачу циркуляционного насоса можно будет определять приближенно по формуле

где m — число расчетных участков в подающих и циркуляционных трубо­проводах; d и 1— диаметр и длина расчетного участка трубопровода, м.

При гидравлическом расчете труб в системах горячего во­доснабжения увязывают потери напора в подающих и цирку­ляционных стояках таким образом, чтобы они не отличались более чем на 10 % (2—4 м). Увязку осуществляют подбором ди­аметров труб и установкой на них при необходимости специаль­ных диафрагм. Расчетный часовой расход теплоты для системы, горячего водоснабжения определяют как сумму теплоты, необходимой на нагрев холодной воды в час максимального водоразбора, и теплоты, теряемой при остывании воды в подающих и циркуляционных трубопроводах

где q_f|r — расход горячей воды Р — плотность воды, кг/м³; с — удельная теплоемкость воды, /(кг.°С); t" и t^c — средняя температура горячей воды (55°С) и температура холодной воды (5°С).

Защита закрытых тепловых сетей от внутренней коррозии сетевой водой при небольших размерах подпитки осуществляется путем: а) деаэрации подпиточной воды в вакуумных или атмосферных деаэраторах; б) декарбонизации воды - удаления из нее растворенной свободной или связанной углекислоты обработкой ее известью (едким натром, аммиаком);

в) использование для подпитки закрытых систем теплоснабжения продувочных вод парогенераторов, испарителей, паропреобразователей, отмывочных вод анионитных фильтров, не содержащих солей жесткости, свободной углекислоты и кислорода. Использование этих видов воды возможно только при невысоком солесодержании ее, отсутствии у потребителей горячей воды водоводяных теплообменников с трубками из медных сплавов и невозможности попадания горячей щелочной воды в нагреваемую среду; г) применения в теплообменных аппаратах трубок из стойких медных сплавов. д) сульфитирования для связывания кислорода (имеется ввиду безводный сульфит натрия Na₂SO₃, – соль сернистой кислоты H₂SO₃, - который окисляется до сульфата Na₂SO₄); е) создания на внутренней поверхности труб защитной пленки карбонатов, фосфатов или силикатов.

Для создания в трубах тепловых сетей и системах горячего водоснабжения защитной железосиликатной пленки в подпиточную воду вводят силикат натрия до повышения рН до 8,4 - 8,5. Например, в малых тепловых сетях при малой подпитке (0,2-0,3% от объема) и отсутствии деаэрации целесообразно первые 1-2 месяца отопительного сезона подпитывать сети неумягченной или частично умягченной водой с целью создания на внутренней поверхности системы пленки CaCO₃ для защиты от кислородной коррозии.

Защита от коррозии не работающих в летний период тепловых сетей и систем горячего водоснабжения достигается вводом в сетевую воду 1000 мг/л силиката натрия, создающего плотную темную стекловидную пленку силиката железа на внутренней поверхности сетевого трубопровода. Их следует оставлять заполненными непроточной водопроводной (даже не деаэрированной) водой под давлением 0,2 — 0,3 МПа в верхней точке системы.

Очевидно, что это необходимо учитывать при конструировании системы отопления, особенно при высокотемпературном теплоносителе, и принимать меры для уменьшения усилий, возникающих при температурном удлинении подводок, стояков и магистралей.

Проектирование и монтаж трубопроводов необходимо выполнять так, что бы труба могла свободно двигаться в пределах величины расчетного расширения. Это достигается за счет компенсирующей способности элементов трубопровода (самокомпенсация), установкой температурных компенсаторов и правильно расстановкой опор (креплений). Неподвижные крепления труб должны направлять удлинения трубопроводов в сторону этих элементов.

Рис 1. Компенсация температурных удлинений на ППР трубопроводе.

 Величина линейного расширения трубопроводов L при открытой прокладке определяется по формуле:

 ,

где L - длина трубопровода, м; t - расчетная разница температур (между рабочей температурой и температурой при монтаже); A -коэффициент линейного расширения материала трубы

Ещё один способ компенсации температурных удлинений - предварительный нагрев трубопроводов тепловых сетей. Сущность этого метода заключается в нагреве трубопроводов в период строительства до средней температуры их эксплуатации, потом в нагретом состоянии производится обратная засыпка песком трубопроводов. Это позволяет снизить напряжение в трубопроводах, уменьшить их деформацию и принять более экономичное решение. Этот способ производства работ требует точного соблюдения технологической карты монтажа, любые, незначительные отклонения от технологии приводят к нежелательным последствиям.