اگر تا به حال از سیستم‌های آب در مقیاس بزرگ استفاده کرده‌اید - به ساختمان‌های تجاری، خطوط لوله شهری یا تأسیسات صنعتی فکر کنید - احتمالاً با یک کنتور آب قابل جابجایی Woltman برخورد کرده‌اید. آنها اسباب کار برای اندازه گیری جریان آب با حجم بالا هستند، و بخش "جداشدنی" یک تغییر دهنده بازی است: لازم نیست تمام خط را برای کالیبره کردن یا تعویض کنتور خاموش کنید، که باعث صرفه جویی در زمان قطعی بسیار می شود که مدیران تاسیسات عملاً ستایش می کنند. اما این چیزی است که من در طول سال ها با ده ها مشتری خود در مورد آن صحبت کرده ام: دمای آب در مورد نحوه عملکرد این کنتورها بسیار بیشتر از یک "جزئیات جزئی" است. من دیده‌ام که کنتورهای خوب خراب شده‌اند، و خوانش‌های عالی به‌خوبی از بین رفته‌اند، همه اینها به این دلیل است که کسی میزان گرم یا سرد بودن آب در حال حرکت در لوله را با داخل کنتور محاسبه نکرده است. بیایید این را تجزیه کنیم، زیرا این فقط یک نکته مهم فنی نیست، بلکه مستقیماً بر قیمت نهایی، انطباق و حتی عملیات تأسیسات شما تأثیر می گذارد.
ابتدا، بیایید زمین را برای هرکسی که تازه وارد این کنتورها شده است، بسازیم، زیرا منبع کنتور آب قابل جابجایی Woltman I طراحی خاصی دارد که حساسیت دما را از انواع دیگر متفاوت می کند. بر خلاف مترهای کوچکتر برای مصارف مسکونی، اینها دارای یک روتور توربین بزرگ هستند که در یک محفظه جریان مستقیم قرار دارد و به یک قطار دنده متصل است که یک توتالایزر را به حرکت در می آورد. ویژگی قابل جابجایی به این معنی است که بدنه کنتور در لوله باقی می‌ماند (بدون خاموش شدن خط) در حالی که درج اندازه‌گیری داخلی (قسمتی با توربین و چرخ دنده‌ها) برای سرویس فوق‌العاده راحت بیرون می‌آید، اما این درج جایی است که تمام سایش و پارگی مربوط به دما اتفاق می‌افتد. در حال حاضر، دمای آب به سه طریق بر عملکرد تأثیر می گذارد: انبساط / انقباض مواد، تغییرات ویسکوزیته سیال، و تنش حرارتی بر روی قطعات متحرک. من یک مهندس نیستم (من فردی هستم که ساعت 7 صبح وقتی یک متر بالا می‌رود، تماس می‌گیرم، بنابراین به جای کتاب‌های درسی، چیزهای واقعی را یاد می‌گیرم)، اما دیده‌ام که چگونه اینها در نصب‌های واقعی، نه فقط در تست‌های آزمایشگاهی، اجرا می‌شوند.
بیایید با بزرگ شروع کنیم: انبساط و انقباض مواد. بیشتر کنتورهای آب قابل جابجایی Woltman از ترکیبی از قطعات پلاستیکی و فلزی برای درج استفاده می کنند - معمولاً بدنه توربین پلاستیکی، چرخ دنده های برنجی و گاهی اوقات بلبرینگ های فولادی ضد زنگ. هر ماده دارای ضریب انبساط حرارتی متفاوتی است، به این معنی که با افزایش یا افت دمای آب، با سرعت‌های متفاوتی کوچک می‌شوند یا رشد می‌کنند. در اینجا یک مثال عینی آورده شده است: یک مشتری در آریزونا یک متر وولتمن قابل جابجایی 10 اینچی را روی یک خط آبیاری تجاری نصب کرده بود که در آفتاب مستقیم اجرا می شود، بنابراین دمای آب تابستان به 110 درجه فارنهایت می رسد و زمستان می تواند تا 45 درجه فارنهایت کاهش یابد. سال گذشته، آنها ما را وحشت زده صدا کردند، زیرا خوانش آنها 12٪ بیشتر از خطای 2٪ ما برای محدوده عملکرد استاندارد بود. به نظر می رسد، محفظه پلاستیکی توربین در تابستان بیشتر از چرخ دنده های برنجی منبسط شده است، بنابراین چرخ دنده ها شروع به اتصال به اندازه کافی برای کاهش سرعت روتور کردند. در زمستان، آنها منقبض می شوند و شکاف های کوچکی ایجاد می کنند که باعث می شود روتور در زمانی که جریان کم بود، خیلی سریع بچرخد. ما درج را با یک درج ساخته شده برای محدوده دمای وسیع تری جایگزین کردیم (استاندارد ما 32 درجه فارنهایت تا 120 درجه فارنهایت است، اما ما برای دماهای شدید سفارشی ارائه می دهیم) و خطا در عرض یک هفته به 1.8٪ کاهش یافت. این یک راه حل کوچک برای تاسیساتی که 100000 گالن در ماه جابجا می کند نیست، بلکه 2000 دلار اضافه شارژ (یا کم شارژ، بسته به فصل) است که زیر رادار در حال پرواز است.
سپس ویسکوزیته سیال وجود دارد، که روشی فانتزی برای گفتن «چقدر آب غلیظ است» است. آب وقتی گرمتر است رقیق‌تر می‌شود (لزج‌تر) و وقتی سردتر است غلیظ‌تر می‌شود. توربین متر مانند وولتمن کار می کند زیرا آب متحرک توربین را فشار می دهد. اگر آب بیش از حد غلیظ باشد، توربین را به سختی فشار نمی‌دهد، بنابراین شما ثبت نام نمی‌کنید (فکر می‌کنید آب کمتری نسبت به مقدار واقعی مصرف کرده‌اید). اگر خیلی نازک باشد، توربین سریعتر می چرخد و بیش از حد ثبت می شود. ماه گذشته با یک مهندس آب شهری در مینه‌سوتا صحبت کردم که با دسته‌ای از کنتورهای Woltman قابل جابجایی در خطی که یک منطقه مسکونی را با لوله‌های سربی قدیمی تغذیه می‌کند سر و کار داشت. در زمستان، آب در آن خط به 28 درجه فارنهایت کاهش می‌یابد (نزدیک به انجماد، اما همچنان مایع) و ویسکوزیته آنقدر افزایش می‌یابد که کنتورها تا 8 درصد کمتر ثبت می‌شوند، به این معنی که شهر هزاران گالن در ماه به دلیل نشت‌هایی که ردیابی نمی‌کردند از دست می‌دهد و درآمد آنها از قبوض آب ضربه می‌خورد. ما درج‌های استاندارد آنها را با آنهایی که دارای تیغه‌های توربین بزرگ‌تر هستند تعویض کردیم تا آب سرد غلیظ‌تری داشته باشد و مشکل ویسکوزیته را برطرف کرد. مهندس به من گفت که آنها 18000 دلار از درآمد از دست رفته را در سه ماهه اول پس از مبادله بازیابی کردند. این فقط یک مشکل فنی نیست، بلکه یک مسئله پولی است، ساده و ساده.
تنش حرارتی سومین تنش بزرگ است و بیشتر به طراحی قابل جابجایی این کنتورها مربوط می شود. از آنجایی که درج به داخل و خارج می شود، مهر و موم بین درج و بدنه متر اصلی باید محکم باشد تا از نشتی جلوگیری شود، اما تغییرات دما باعث می شود که مهر و موم منبسط یا منقبض شود. اگر دمای آب خیلی سریع چرخه می‌زند، مانند زمانی که یک تصفیه‌خانه آب گرم را پس از آب سرد یک شبه از طریق خط تخلیه می‌کند، درج می‌تواند سریعتر از بدنه اصلی منبسط شود، که باعث ایجاد فشار روی آب‌بند می‌شود. گاهی اوقات این فشار مقداری درج را منحرف می کند و تراز توربین را از بین می برد. من یک مشتری فرآوری مواد غذایی در سال گذشته داشتم که با تغییرات دمای روزانه سر و کار داشت: خط تولید آنها از آب داغ 160 درجه فارنهایت برای تمیز کردن صبح ها استفاده می کند، سپس از آب سرد چاه با دمای 50 درجه فارنهایت برای اجرای محصول در بعدازظهرها استفاده می کند. آنها هر 6 ماه یک بار درج می کردند که دردسر بزرگی بود (و باعث از کار افتادن زیادی برای آنها شد). ما با تیم تعمیر و نگهداری آنها کار کردیم تا نصب را تنظیم کنیم - یک شیر بای پس حرارتی اضافه کردیم که آب را قبل از برخورد با کنتور خنثی می کند - و شروع به استفاده از درج هایی با مهر و موم های انعطاف پذیر و مقاوم در برابر حرارت کردیم. در حال حاضر درج آنها بیش از 2 سال دوام می آورد و خوانش متر آنها در تمام محدوده های دمایی ثابت است. این همان نوع حل مسئله در دنیای واقعی است که من برای آن زندگی می کنم، زیرا فقط فروش یک متر نیست، بلکه به کسی کمک می کند از سردرد دوری کند.
اکنون، بیایید در مورد چگونگی اتصال این دستگاه به کنتور آب قابل جابجایی Woltman صحبت کنیم، زیرا این محصولی است که من می فروشم، نه هر کنتور آب. ممکن است بپرسید: چرا حساسیت دما برای مترهای وولتمن قابل جابجایی در مقایسه با، مثلا، یک متر وولتمن ثابت یا یک متر دیسک nutating (کوچک برای مسکونی) متفاوت است؟ برای یکی، طراحی قابل جابجایی به این معنی است که درج اندازه گیری از بدنه اصلی جدا شده است. در کنتورهای ثابت، کل واحد در لوله نصب می‌شود، بنابراین از انبساط/انقباض بدون تغییرات سریع دما عایق‌تر می‌شود، زیرا تمام قطعات به هم قفل شده‌اند. اما با درج های قابل جابجایی، درج فقط توسط چند پیچ و مهر و موم در جای خود ثابت می شود، بنابراین در هنگام تغییر دما بیشتر مستعد جابجایی است. همچنین، مترهای وولتمن مبتنی بر توربین هستند، که عموماً نسبت به ویسکوزیته جریان حساس تر از جابجایی سنج های مثبت (دیسکی) هستند، به طوری که مسئله ویسکوزیته که قبلاً ذکر کردم، به شدت به متر وولتمن برخورد می کند، به خصوص آنهایی که قابل جابجایی هستند که در آن تراز توربین بسیار مهم است. اشتباه متوجه من نشوید کنتورهای قابل جابجایی نکات مثبت زیادی دارند، اما طراحی آنها باعث می‌شود آنها نسبت به انواع دیگر در مورد دمای آب مشکل‌تر باشند، بنابراین نمی‌توانید یکی را نصب کنید و فراموش کنید که مشخصات دمایی را بررسی کنید.
متوجه شدم - وقتی یک کنتور جدید نصب می کنید، میلیون ها چیز برای نگرانی دارید: اندازه لوله، سرعت جریان، فشار، هزینه. دمای آب اغلب به انتهای لیست می رسد، اما نباید اینطور باشد. فرض کنید در حال نصب یک کنتور آب قابل جابجایی Woltman برای یک مرکز صنعتی جدید هستید که از آب گرم برای استریل کردن استفاده می کند - اگر یک کنتور استاندارد با درجه حرارت 32 درجه فارنهایت تا 120 درجه فارنهایت بخرید و فرآیند شما در دمای 140 درجه فارنهایت اجرا شود، با مشکل مواجه خواهید شد. اما اگر هنگام پیکربندی کنتور، 5 دقیقه برای بررسی محدوده دمای آب خود وقت بگذارید، می توانید یک درج برای آن دما انتخاب کنید و از همه آن سردردها جلوگیری کنید. من مشتریانی داشته‌ام که با وحشت به من زنگ می‌زنند، زیرا مترشان اشتباه می‌خواند، و تقریباً همیشه به دما کاهش می‌یابد: یا یک کنتور برای آب سرد روی خط گرم نصب کرده‌اند، یا نوسانات دمای فصلی را در نظر نمی‌گیرند. تعمیر معمولاً ساده است، اما درست کردن آن در بار اول بسیار ارزان‌تر از تعویض کنتور یا رفع شکاف درآمدی بعداً است.
صبر کنید، بیایید یک یادداشت سریع در مورد دقت اضافه کنیم، زیرا این چیزی است که همه به آن اهمیت می دهند. سازمان بین المللی مترولوژی قانونی (OIML) استانداردهایی برای دقت کنتور آب دارد و کنتورهای Woltman قابل جابجایی برای یک حاشیه خطای خاص (معمولاً 2±٪) در محدوده دمایی خود رتبه بندی می شوند. اگر آب شما خارج از این محدوده باشد، این خطا بسیار بالا می رود - ما در حال صحبت 5٪، 10٪، حتی 15٪ در موارد شدید هستیم. برای تسهیلاتی که 1 میلیون گالن در ماه جابه‌جا می‌شود، اگر خطا 1٪ باشد، این تفاوت 10000 دلار است که به سرعت جمع می‌شود. من یک شرکت خدمات شهری را دیده‌ام که مشخصات دمایی را نادیده گرفته و در نهایت 45000 دلار از ساکنان خود در یک سال هزینه اضافی دریافت کرده است، زیرا مترهای آنها در تابستان بیش از حد ثبت می‌شدند. آنها باید بازپرداخت صادر می کردند که به اعتبار آنها لطمه می زند، و آنها مجبور بودند تمام کنتورهایی را که برای آب گرم رتبه بندی نشده بودند جایگزین کنند. این اشتباه پرهزینه‌ای است که می‌توان با بررسی دمای آب هنگام خرید کنتورها از آن جلوگیری کرد.
نکته دیگری که من متوجه شدم: دما نه تنها بر دقت، بلکه بر طول عمر متر تأثیر می گذارد. اگر از یک کنتور آب قابل جابجایی Woltman خارج از درجه حرارت آن استفاده کنید، دنده‌ها سریعتر فرسوده می‌شوند، توربین خم می‌شود و مهر و موم‌ها نشت می‌کنند، بنابراین بیشتر درج‌ها را تعویض می‌کنید. این زمان از کار افتادن بیش از حد افزایش می یابد - هر بار که شما مجبور می شوید یک درج را بیرون بکشید، آن زمان است که مرکز شما کار نمی کند، که برای یک بیمارستان یا یک کارخانه فرآوری مواد غذایی یک معامله بزرگ است. یکی از مراجعین در بخش مراقبت های بهداشتی به من گفت که تعویض درج کنتور 2 ساعت از کار افتادگی خط را برای تیم آنها می گیرد. قبل از اینکه آنها درج های دارای رتبه بندی موقت را دریافت کنند، باید هر 8 ماه یکبار این کار را انجام می دادند. اکنون، با درج‌هایی که برای دمای آب 100 درجه فارنهایت تا 130 درجه فارنهایت ساخته شده‌اند، فقط هر 3 سال یکبار این کار را انجام می‌دهند. این 6 ساعت توقف در سال به جای 12 ساعت است که برای تاسیساتی که نیاز به کار 24/7 دارد بسیار زیاد است.
بیایید این موضوع را با چند نکته کاربردی جمع بندی کنیم، زیرا هیچ کس یک دسته از اصطلاحات تخصصی فنی را بدون راهی برای اعمال آن نمی خواهد. ابتدا، هنگامی که اندازه یک کنتور آب Woltman قابل جابجایی را برای سیستم خود تعیین می کنید، فراموش نکنید که حداقل و حداکثر دمای آب خود، به علاوه نوسانات فصلی یا افزایش دمای روزانه را یادداشت کنید. این غیر قابل مذاکره است. دوم، اگر سیستم شما دارای دماهای شدید (زیر انجماد یا بالای 120 درجه فارنهایت) است، یک متر استاندارد نخرید که یک درج سفارشی برای محدوده دمایی شما رتبه بندی شده است. ما همیشه این کار را انجام می‌دهیم، و خیلی گران‌تر نیست، اما در درازمدت باعث صرفه‌جویی زیادی در شما می‌شود. ثالثاً، اگر کنتورهای آب قابل جابجایی Woltman فعلی شما در حال عملکرد هستند (خوانش اشتباه، تعویض مکرر درج)، اولین چیزی که باید بررسی کنید دمای آب در مقابل درجه کنتور است. 9 بار از 10، این مسئله است، نه یک قطعه شکسته.
در نهایت، من فقط مردی هستم که 10 سال است که کنتور آب می فروشم، و یاد گرفته ام که بهترین کنتورها شیک ترین یا ارزان ترین نیستند، آنها آنهایی هستند که با سیستم خاص شما کار می کنند. دمای آب ممکن است جزییات کوچکی به نظر برسد، اما یکی از بزرگترین فاکتورهایی است که در میزان عملکرد آب سنج قابل جابجایی Woltman شما موثر است. اگر مطمئن نیستید که سیستم شما به چه محدوده دمایی نیاز دارد، یا می‌خواهید مطمئن شوید که کنتور مناسب برای تاسیسات خود را خریداری می‌کنید، در تماس با آن تردید نکنید. من اینجا هستم تا کمک کنم، نه فقط برای فروش. چه به یک متر استاندارد یا یک درج با درجه بندی سفارشی نیاز داشته باشید، ما شما را تحت پوشش قرار می دهیم. بیایید مطمئن شویم که اندازه‌گیری‌های آب شما دقیق است، زمان از کار افتادگی شما به حداقل می‌رسد، و درآمد شما محافظت می‌شود - بدون غافلگیری.
مراجع
- انجمن کار آب آمریکا (2021). عملکرد کنتور آب در سیستم های دمای متغیر. AWWA Manual of Water Supply Practices M6.
- سازمان بین المللی مترولوژی حقوقی (OIML). (2019). توصیه بین المللی OIML R49: کنتورهای آب برای آب سرد آشامیدنی.
- اسمیت، جی و همکاران. (2022). اثرات حرارتی بر دقت و طول عمر کنتور آب توربین. مجله مهندسی هیدرولیک، جلد. 148، شماره 7، صص 04022045.
- مشخصات فنی کنتور آب Woltman قابل جابجایی. (2023). برگه اطلاعات سازنده (AB Water Meters).