Облік води на свердловинах: двоканальний ультразвуковий лічильник ЕРГОМЕРА-125.БА

Специфіка обліку води на свердловині

Вузол обліку води на свердловині працює в умовах, які суттєво відрізняються від умов централізованої мережі водопостачання. Підземна вода може мати невизначений або змінний хімічний склад, містити мінеральні домішки, пісок та інші механічні частинки. Під час пуску і зупинки насосного агрегата можливі різкі зміни тиску та гідроудари. Крім того, на віддалених свердловинах часто може бути відсутнє гарантоване зовнішнє електроживлення.

Такі умови звужують вибір придатних засобів обліку. Для свердловин доцільно застосовувати ультразвукові витратоміри без рухомих механічних частин. У них немає крильчатки, турбінки або іншого елемента, який може заклинити, зношуватися чи пошкоджуватися внаслідок гідроудару.

Точність ультразвукового вимірювання також не залежить від електропровідності та мінералізації води, що є важливою перевагою порівняно з електромагнітними витратомірами.

Для великих водозаборів, кущів свердловин, об’єктів із кількома трубопроводами або вузлів, де електронний блок необхідно винести на значну відстань від свердловини, застосовується двоканальний ультразвуковий лічильник води ЕРГОМЕРА-125.БА.

Чому механічний лічильник не завжди підходить для свердловини

Механічні лічильники води залишаються поширеним рішенням для квартирних і невеликих комунальних вузлів обліку. Проте на свердловинах вони мають низку суттєвих обмежень.

Зношування рухомих частин

Принцип роботи механічного лічильника ґрунтується на обертанні крильчатки, турбіни або іншого рухомого елемента. Під час тривалої роботи ці деталі поступово зношуються. Збільшення механічного опору може призвести до погіршення чутливості при малих витратах і зростання похибки вимірювання.

Чутливість до піску та механічних домішок

Вода зі свердловини може містити пісок, окалину, частинки корозії та інші тверді включення. Вони потрапляють у вимірювальний механізм, пошкоджують опори, забруднюють крильчатку та можуть спричинити її часткове або повне блокування.

Для захисту механічного лічильника часто необхідно встановлювати додатковий фільтр. Однак фільтр також потребує регулярного очищення та створює додатковий гідравлічний опір.

Вплив відкладень

Мінеральні солі та інші речовини, що містяться в підземній воді, можуть осідати на внутрішніх поверхнях приладу. Відкладення змінюють геометрію проточної частини та ускладнюють обертання механічного елемента, що негативно впливає на стабільність показань.

Низька стійкість до гідроударів

Пуск і зупинка свердловинного насоса можуть супроводжуватися різким збільшенням або зменшенням тиску. Гідроудари створюють значне навантаження на крильчатку, турбіну, осі та підшипники механічного лічильника.

Унаслідок цього можливі прискорене зношування, деформація деталей або вихід приладу з ладу.

Додаткові втрати тиску

Рухомий вимірювальний механізм створює опір потоку. Це спричиняє втрати тиску в трубопроводі та збільшує навантаження на насосне обладнання. Для свердловин, де важлива енергоефективність насосної станції, така особливість може бути суттєвою.

Необхідність регулярного обслуговування

Механічний лічильник потребує періодичного контролю стану проточної частини, фільтрів і рухомого механізму. На віддалених свердловинах це означає додаткові виїзди персоналу та збільшення експлуатаційних витрат.

Ультразвуковий лічильник не має рухомих частин у вимірювальному тракті, тому краще пристосований до тривалої автономної роботи, гідроударів і змінного складу води.

Принцип дії ЕРГОМЕРА-125.БА

У лічильнику реалізовано ультразвуковий час-імпульсний метод вимірювання.

П’єзоелектричні перетворювачі посилають ультразвуковий сигнал у двох напрямках:

за напрямком потоку;
проти напрямку потоку.

Обчислювач визначає різницю часу проходження сигналів. На основі отриманого значення розраховується швидкість руху води, а з урахуванням внутрішнього перерізу трубопроводу — поточна об’ємна витрата.

У вимірювальному тракті немає рухомих механічних елементів. Завдяки цьому прилад може застосовуватися для обліку питної, технічної, стічної та інших видів води. Перетворювачі витрати випускаються в різних конструктивних і матеріальних виконаннях залежно від властивостей контрольованої рідини та умов експлуатації.

Два канали вимірювання — ключова особливість приладу

Головною практичною особливістю ЕРГОМЕРА-125.БА є наявність двох незалежних каналів вимірювання витрати.

Один обчислювач може одночасно обслуговувати два окремі трубопроводи. Наприклад:

дві свердловини одного водозабору;
основну і резервну лінії свердловинного насосного обладнання;
два напірні трубопроводи;
дві технологічні лінії водопідготовки;
напірний і всмоктувальний трубопроводи для технологічного контролю роботи насосного обладнання.

Показники двох свердловин ведуться в одному електронному блоці та можуть передаватися через один засіб дистанційного зв’язку.

Окрім двоканального режиму, передбачено двопроменеве виконання. У цьому випадку обидва вимірювальні канали використовуються на одному трубопроводі для підвищення точності та стабільності вимірювання.

Для кожного каналу прилад окремо визначає:

поточну витрату води;
накопичений об’єм;
час роботи;
аварійні та діагностичні події.

За наявності відповідних первинних перетворювачів прилад також може контролювати температуру і тиск. Передбачено підключення до трьох каналів вимірювання температури та до трьох каналів вимірювання тиску.

Завдяки цьому один комплект ЕРГОМЕРА-125.БА може замінити два окремі лічильники, два обчислювачі та два незалежні канали дистанційного передавання даних.

Рознесення обчислювача від свердловини

Важливою перевагою ЕРГОМЕРА-125.БА є можливість значного рознесення ультразвукових перетворювачів і електронного блока.

П’єзоелектричні перетворювачі встановлюються безпосередньо на витратомірній ділянці або в трубопроводі, а обчислювач може бути винесений у зручне для експлуатації місце:

приміщення оператора;
диспетчерську;
насосну станцію;
шафу автоматики;
пункт управління водозабором.

Це дозволяє не встановлювати електронний блок безпосередньо в оголовку свердловини або приямку, де можливі затоплення, підвищена вологість, механічні пошкодження та ускладнений доступ для обслуговування.

До свердловини в такій схемі прокладаються лише кабелі від ультразвукових перетворювачів.

Залежно від типорозміру, конструктивного виконання та умов монтажу довжина кабельної траси між перетворювачами й обчислювачем може становити до 300 метрів. Конкретну допустиму довжину необхідно визначати під час проєктування та погоджувати з виробником.

Для порівняння, одноканальний лічильник СБТВ-025 комплектується кабелями фіксованої довжини 1,5, 3 або 5 метрів. Тому його електронний блок зазвичай залишається безпосередньо біля витратомірної ділянки.

Виконання перетворювачів витрати В1 і В2

Для свердловинного застосування ЕРГОМЕРА-125.БА може комплектуватися перетворювачами витрати для трубопроводів діаметром до Ду500.

Передбачено два основні виконання.

Виконання В1

В1 — це готова витратомірна ділянка муфтового або фланцевого виконання. Її діаметр визначається під час замовлення.

Витратомірна ділянка встановлюється в розрив трубопроводу за принципом звичайного лічильника води.

Це виконання, де монтаж готової вимірювальної ділянки є технічно простим та економічно обґрунтованим.

Виконання В2

В2 — це врізні ультразвукові перетворювачі, які монтуються безпосередньо в існуючий трубопровід.

Таке рішення особливо доцільне для трубопроводів великих діаметрів. Починаючи приблизно з Ду250, монтаж врізних перетворювачів може бути простішим і дешевшим, ніж вирізання частини трубопроводу та встановлення великої фланцевої витратомірної ділянки.

Залежно від виконання можливий монтаж перетворювачів без тривалої зупинки технологічного процесу.

Для виконання В2 номінальна витрата Q3 визначається за формулою:

Q3 = 4500 × π × d²,

де d — внутрішній діаметр трубопроводу в метрах.

Це дозволяє розрахувати очікуваний діапазон витрати для конкретного трубопроводу ще на етапі проєктування вузла обліку.

Залежність довжини кабелю від діаметра трубопроводу

Максимальна кабельна траса до 30 метрів не є універсальною для всіх типорозмірів.

Допустима довжина кабелю залежить від:

діаметра трубопроводу;
типу ультразвукових перетворювачів;
конструкції витратомірної ділянки;
швидкості потоку;
умов прокладання кабелю;
рівня електромагнітних завад;
необхідної точності вимірювання.

На великих діаметрах вимоги до стабільності та якості ультразвукового сигналу підвищуються. Довга кабельна лінія може створювати додаткове загасання сигналу та підвищувати вплив електромагнітних наведень.

Тому конкретну максимальну відстань між п’єзоелектричними перетворювачами й обчислювачем потрібно визначати для кожного проєкту окремо.

Значення 30 метрів може бути реалізоване для певних типорозмірів і умов монтажу, але його не слід автоматично застосовувати до всього діапазону Ду15–Ду500.

Автономна робота та архіви

ЕРГОМЕРА-125.БА забезпечує безперервний облік води та збереження накопичених даних в енергонезалежній пам’яті.

Навіть у разі повної відсутності зовнішнього живлення архівні дані зберігаються не менше 12 років.

Прилад формує:

годинний архів — до 1900 записів;
добовий архів — до 365 записів;
місячний архів — до 44 записів;
архів подій;
архів втручань;
технологічний архів — до 4800 записів.

За окремим замовленням може бути реалізований режим поглибленого технологічного архівування з малим інтервалом запису, зокрема для контролю запусків насосів, зміни витрати, тиску та інших швидкоплинних процесів.

Контроль реверсивного потоку

Лічильник може контролювати напрямок руху води.

Функція обліку реверсивних потоків доступна за окремим замовленням і позначається літерою R у структурі позначення приладу.

Для свердловини ця функція може використовуватися не лише для обліку зворотного потоку, а й для контролю стану зворотного клапана на нагнітальній лінії насоса.

Поява зворотного руху води після зупинки насосного агрегата може свідчити про негерметичність, неправильну роботу або несправність зворотного клапана.

Зв’язок і дистанційне передавання даних

Основним цифровим інтерфейсом ЕРГОМЕРА-125.БА є RS-232.

Залежно від комплектації та виконання можуть підтримуватися:

MODBUS RTU;
MODBUS TCP;
Ergo V1;
Ergo V2;
M-BUS;
RS-485;
Ethernet;
бездротовий M-BUS.

Для передавання даних зі свердловини може застосовуватися один із двох основних варіантів.

Автономний модем ЕРГОМЕРА-160.04RS232

Це рішення призначене для свердловин, де немає гарантованого зовнішнього електроживлення.

Модем:

працює від власного автономного джерела живлення;
не залежить від живлення самого лічильника;
опитує прилад через RS-232;
передає поточні показники й архіви за розкладом;
може передавати інформацію після виникнення заданої події;
підтримує дві SIM-картки для резервування мобільного зв’язку.

Один автономний модем може передавати дані з обох каналів ЕРГОМЕРА-125.БА.

GSM-модем ЕРГОМЕРА-260

ЕРГОМЕРА-260 застосовується на об’єктах зі стабільним зовнішнім електроживленням.

Мережеве живлення дозволяє організувати частіше опитування лічильника та передавання даних у режимі, наближеному до реального часу.

Такий варіант доцільний для насосних станцій, водозаборів і диспетчеризованих об’єктів, де вже є шафа управління та гарантоване електроживлення.

Обидва варіанти забезпечують передавання на сервер:

поточної витрати;
накопиченого об’єму;
тиску;
температури;
стану каналів вимірювання;
годинних, добових і місячних архівів;
повідомлень про аварії, втручання та позаштатні ситуації.

Завдяки дистанційному передаванню даних персоналу не потрібно регулярно виїжджати на свердловину лише для зняття показань.

Порівняння ЕРГОМЕРА-125.БА та СБТВ-025

Критерій	СБТВ-025	ЕРГОМЕРА-125.БА
Кількість каналів вимірювання витрати	1	2 незалежні канали або один двопроменевий канал
Типовий діапазон діаметрів	Ду15–Ду100	До Ду500 залежно від виконання
Виконання перетворювача витрати	Готова витратомірна ділянка	В1 — готова ділянка, В2 — врізні перетворювачі
Довжина кабелю між перетворювачами й обчислювачем	1,5; 3 або 5 м	До 300 м залежно від типорозміру та умов монтажу
Розміщення електронного блока	На витратомірі або поруч із ним	Може бути винесений у диспетчерську або шафу управління
Канали тиску	Опційно, один канал	До трьох каналів
Канали температури	Залежно від виконання	До трьох каналів
Клас точності	Відповідно до виконання приладу	Клас 1 або 2 за ДСТУ EN ISO 4064
Типовий об’єкт	Одна свердловина, компактний вузол	Кущ свердловин, кілька трубопроводів, великі діаметри
Передавання даних	ЕРГОМЕРА-160.04RS232 або ЕРГОМЕРА-260	ЕРГОМЕРА-160.04RS232 або ЕРГОМЕРА-260

Простими словами, для однієї свердловини з компактним вузлом обліку зазвичай достатньо одноканального СБТВ-025.

Якщо необхідно контролювати дві свердловини або два трубопроводи, винести електронний блок у віддалене приміщення, підключити кілька датчиків тиску та температури або організувати облік на трубопроводі великого діаметра, доцільно застосовувати ЕРГОМЕРА-125.БА.

Висновок

Двоканальний ультразвуковий лічильник ЕРГОМЕРА-125.БА призначений для вузлів обліку води на свердловинах, де можливостей одного компактного лічильника недостатньо.

Один електронний блок може одночасно обслуговувати дві свердловини або два трубопроводи, вести окремий облік витрати й накопиченого об’єму за кожним каналом, контролювати тиск і температуру, формувати архіви та передавати дані на віддалений сервер.

Можливість винесення обчислювача на значну відстань дозволяє розмістити електроніку в безпечному і зручному для обслуговування приміщенні, залишивши безпосередньо біля свердловини лише витратомірні перетворювачі.

Порівняно з механічними лічильниками ультразвукова технологія не має рухомих частин, менше залежить від наявності механічних домішок, не створює значного додаткового опору потоку та краще підходить для тривалої автономної експлуатації.

У поєднанні з автономним модемом ЕРГОМЕРА-160.04RS232 або мережевим GSM-модемом ЕРГОМЕРА-260 лічильник дозволяє створити повністю автоматизований вузол обліку води на свердловині — від вимірювання витрати до дистанційного контролю поточних показників, архівів і аварійних подій.

Ключові слова: облік води на свердловині, лічильник води для свердловини, ультразвуковий лічильник води, ЕРГОМЕРА-125.БА, двоканальний лічильник води, витратомір для свердловини, облік підземних вод, облік води зі свердловини, вузол обліку води, автоматизований облік води, дистанційний облік води, автономний лічильник води, ультразвуковий витратомір, лічильник для куща свердловин, витратомір великого діаметра, врізний ультразвуковий витратомір, облік водозабору, контроль витрати свердловини, контроль роботи насоса, механічний лічильник води, недоліки механічних лічильників, GSM-модем для лічильника, ЕРГОМЕРА-160.04RS232, ЕРГОМЕРА-260, передавання показань лічильника, диспетчеризація свердловин, MODBUS, RS-232, RS-485.

Автоматизований облік води на свердловинах