Ультрасоник усны тоолуур механик тоолууртой харьцуулахад яагаад илүү нарийвчлалтай байдаг вэ?

Ултрасоник ба Механик Усны Тоолуурууд Хэрхэн Ажилладаг вэ: Үндсэн Ажиллагааны Зарчим

Ултрасоник Усны Тоолуурууд дахь Цагийн Нислэгийн Технологи ба Гаднаас Хийх Хэмжилт

Ультра цуурайн усны тоолуур нь хоёр датчик ашиглан хоолойд дууны долгион түгээдэг. Эдгээр дууны импульсууд доошоо урсах болон дээшээ буцах хугацааг харьцуулан урсгалын хурдыг тодорхойлдог. Энэ аргачлал юунаас ч сайн гэвэл, хугацааны зөрүүг хэмжих нь хоолойн материал эсвэл усанд ямар химийн бодис байгаас үл хамаарна. Ямар ч хөдөлгөөнтэй хэсэггүй тул эдгээр тоолуурууд хуучин загварууд шиг механик гэмтэлд өртөхгүй. Ус шороогоор бохирдох, эсвэл турбулент чанартай байсан ч ч мэдээллийн нарийвчлал алдагдахгүй, мөн систем дэх даралтын алдагдал бага байдаг. Мөн датчикууд хоолойн гадна талд байрладаг тул хуучин төрлийн тоолуурын доторх элементүүд элэгдэж, цагийн хувьд калибровкын асуудал үүсэх эрсдэл байхгүй.

Эргэлдэг хэсгүүдийг ашиглан урсгалыг механикаар хэмжих ба түүний хязгаарлалтууд

Усны урсгалыг турбины, поршень эсвэл усны урсгалд эргэх дээлэн хөшүүрэг зэрэг механик багажаар хэмждэг. Асуудал нь деталь бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн үрэлтээс үүдэлтэй эсэргүүцэл үүсч, метрик их мэдрэг бус болоход хүргэдэг бөгөөд ялангуяа бага хэмжээний усны урсгалыг хэмжих үед илүү их ачааллын 5% орчимд л тохиромжтой байдаг. Сар, жилийн турш эдгээр багажны дотор минераллаг бодисууд хуримтлагдах бөгөөд ялангуяа хатуу устай газруудад илүү ихээр илэрдэг. Энэ хуримтлал жил бүр ойролцоогоор 2-4 хувийн нарийвчлалыг алдагдуулж, хэмжилтийн утгыг улам ихээр хазайлгаж байдаг. Зарим үйлдвэрлэгчид эсэргүүцлийг бууруулахын тулд дотоод зайг томруулах замаар энэ асуудлыг шийдвэрлэхийг оролддог ч энэ нь бага усны урсгалтай үед тэдгээрийн ажиллагааг муруйцаах хандлагатай байдаг.

Нарийвчлалын механизмд гол ялгаа: Хөдөлгөөнтэй хэсэггүй vs Механик үрэлт

Эдгээр хоёрын ялгааг тодорхойлж буй зүйл бол урсгалыг хэмжих арга байдлын хувьд юм. Дууны долгион нь шингэн дотор хичнээн хугацаанд тархахыг судалж, хөдөлгөөнтэй хэсгүүдийн оролцоогүйгээр дууны метрүүд ажилладаг. Механик метрүүд эсрэгээрээ шингэний доторхийн хэсгийг эргүүлэх замаар жинхэнэ хөдөлгөөнд тулгуурладаг. Дууны системийн цанхлаг дизайн нь эдгээр саад болдог 0.5-1.5 хувийн энергийн алдагдлыг механик бүртгэлчид (гаднаас нь харагдах хэсэг) илэрхийлэхгүй байдаг. Энэ нь нарийвчлалд чухал нөлөө үзүүлдэг. Ихэнх дууны метрүүд ойролцоогоор нэг хувиар нарийвчлалтай байдаг бол механик метрүүд нь ихэвчлэн 2-3 хувиар алдагддаг. Энэ нь хотын усны систем болон нөхцөл байдлын тогтмол өөрчлөгддөг бусад нутгийн хэрэглээнд түгээмэл тохиолддог урсгалын хэмжээ өөрчлөгдөх үед онцгой ач холбогдолтой.

Бага урсгалын хурданд давуу нарийвчлал ба сайжруулсан урсгалын хэмжээг илрүүлэх

Дууны метрүүдийн маш бага усны урсгалыг өндөр нарийвчлалтайгаар илрүүлэх чадвар

Цаг хугацааны технологийн тусламжтайгаар дууны долгион ашигладаг метрүүд хамгийн багадаа минутанд 0.02 литр — удаан нойролттой адилтгаж болох — урсгалыг илрүүлэх чадвартай. Эдгээр метрүүд эргэлдэх хэсгүүдээс гаралтай мэдээллийг таамаглахын орондоо шууд хурдыг хэмждэг тул хамгийн их урсгалын 1/100 хувьд ч гэсэн 98.5% нарийвчлалыг хадгалж чаддаг (Олон Улсын Усны Нийгэмлэг, 2023).

Механик метрийн инерц: Бага урсгал яагаад илрэхгүй эсвэл буруу мэдээлэл өгөх вэ?

Механик импеллер нь доторх эсэргүүцлийг давахын тулд 0.5–1 м/с усны хурд шаардлагатай тул жижиг зүүдлүүд ихэвчлэн илрэхгүй үлддэг. Долоон жилийн өмнө үйлдвэрлэгдсэн орон сууцны метрүүдэд бага урсгалын 18–34% илрээгүй үлддэг. Энэ инерцийн улмаас зүүдлүүд дунджаар 74 хоног илүү урт хугацаагаар үргэлжилж, нэг өрх бүр жилд дунджаар 9,000 литр ус алддаг.

Бодит өгөгдөл: Орон сууцны нөхцөлд усны зүүдлийг илрүүлэх үзүүлэлт (AWWA, 2022)

2,300 өрхийн дээр хийсэн 14-сарын туршилт нь дууны долгион ашигладаг метрүүдийн илрээгүй усны алдагдлыг бууруулсаныг харуулсан 42% механик тоолууруудтай харьцуулахад. Урсгал бага үед илүү сайн мэдрэх чадвар нь практикт давуу талыг олгохыг баталсан бөгөөд дунджаар 22 өдрийн өмнө лэвэхийг илрүүлж болно.

Урт хугацааны нарийвчлал: Элэгдэл болон калибрын хазайлтаас тэсвэрт чадвар

Механик тоолуурууд элэгдэл, үрэлт, туузлагдлын улмаас чанар муудах

Иргэний системүүдэд өдөр тутамхын ажиллагаа нь жилдээ 0.03–0.12 мм-ийн хооронд импеллер ба араа шингээгчид үрэлтийн улмаас элэгдэл үүсгэдэг (Water Infrastructure Journal, 2022). Туузлагдал энэ гэмтлийг хурдасгаж, минералын хуралдал замыг деформаци хийдэг. Эдгээр хүчин зүйлс жилдээ 2–5% хэмжээтэй нийлмэл хэмжилтийн алдаанд хүргэдэг бөгөөд ихэвчлэн дахин калибрах хүртэл засагдахгүй үлддэг.

Цахилгаан бус загварын дизайны благодаря ультрасоник усны тоолууруудын цаг хугацааны турш тогтвортой ажиллагаа

Ультра цахилгааны тоолуурууд нь дамжуулалтын хугацааг үндэслэн бөмбөлөг, тулгуур, сэлбэг хэрэгсэл ашиглах шаардлагагүй чийгтэй хэмжилтийг хэрэглэдэг. Тоон дохио боловсруулах нь хоолойн минералжилт зэрэг өөрчлөлтүүдийг нөхөж, үйлчилгээний их хугацаанд ±1% нарийвчлалыг хадгалж өгдөг. Талбайн судалгаанууд нь 15 гаруй жилийн турш тогтвортой ажилласан байна (Smart Water Networks Consortium, 2023).

Талбайн баталгаа: 8 жилийн турш Голландын усны сүлжээнд 98% хэмжилтийн тогтвортой байдал

Амстердам хотод байрлах 12,000 ультра цахилгааны тоолуурын хяналт шалгалтаар 98% нь 8 жилийн дараа ч бас үйлдвэрийн тохируулгатай харилцаж байсан. Зөвхөн 0.7% нь 2%-иос илүү зөрүүтэй болохоор тохируулах шаардлагатай байсан ба энэ нь ижил сүлжээнд байгаа механик тоолууруудтай харьцуулахад маш сайн үзүүлэлт юм. Учир нь механик тоолуурууд жил бүр 3–8% нарийвчлал алдаж байв.

Зарим үйлчилгээний компаниуд нарийвчлал алдаж байгаа хэдий ч механик тоолуурын солилтоо хойшлуудагийн учир

Механик тоолуурын нарийн мэдээллийг мэдэж байсан ч, хойд Америкийн 43% хэрэглэгчид нэгжид $180–$400 долларын солих зардал гарахаас болгоомжилж (AWWA Санхүүгийн судалгаа, 2023) механик тоолуурыг ашиглаж үлдсэн. Хэт олон жил дараалан дахин тавигдаагүй тохируулгын хугацаа нь 10 жилээс давж, алдагдсан нарийвчлалын зөвхөн 60–70%-ийг нь сэргээж авч чаддаггүй. Энэхүү зардлыг хэмнэх арга нь дунд зэргийн хотуудад 10,000 холболтонд жилд хүртэл $240,000-ийн орлогын алдагдалд хүргэдэг.

Хувьсах урсгалын нөхцөлд тогтвортой ажиллагаа

Өргөн ажиллагааны мужид бага, их урсгалын хооронд хурдны шугаман чанар

Дэвшилтэт дохио боловсруулах технологи нь ультра авиан тоолуурыг өргөн хүрээний урсгалд (0.05 м³/цаг-аас 15 м³/цаг хүртэл) ±1.5% нарийвчлалтай байлгах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь 100 м³ хиймэл ашиглалт ба 200 удаагийн гэнэт зогсолт эхлэлтийн дараа ч ижил байдаг. Энэхүү шугаман чанар нь механик загварын онцлог байдлыг багасгадаг "эргэлтийн харьцаа"-г арилгаж, урсгалын хувьсал үүнээс үл хамааран найдвартай хэмжилтийг хангана.

Механик тоолуурын тогтвортой байдлыг нөлөөлөх турбулент ба төгс бус хоолойн нөхцөл

Олон улсын Усны ассоциацийн стандартын дагуу механик тоолуур турбулент урсгалын нөхцөлд 8–12% хазайж болно. Таслал, хэсэгчилэн хаалттай хяналтын хоолой эсвэл туунгаар үүсэх жигд бус урсгал импеллерийн жигд эргэлтийг алдагдуулж, урсгалын хэмжээ өөрчлөгдөх үед тоолуур бага хэмжих, тогтвортой их урсгалын үед илүү хэмжих зэрэгт хүргэдэг.

Тухайн тохиолдол: Сингапур дахь худалдааны барилгын ажиллагаа (PUB, 2021)

Сингапурын үндэсний усны байгууллага олон давхар худалдааны барилгад насосны горим өөрчлөгддөг нөхцөлд тоолуурын ажиллагааг үнэлсэн. Дууны долгионон тоолуурууд механик тоолуураас нийт нарийвчлалын хувьд 4.7%-иар илүү сайн ажиллаж, жижиг гэмтэл (цагт 2 литрээс доош) 92%-ийг илрүүлсэн. Харин механик тоолуурууд эргэлтийн инерцээс шалтгаалан эдгээр явдлын 63%-ийг олж чадаагүй.

Ухаалаг интеграци болон нийт эзэмших зардалд давуу тал

Ультразвукын тоолуурууд нь ухаалаг дэд бүтцийн системтэй сайн ажилладаг цифрийн импульсыг тасралтгүй илгээдэг бөгөөд өгөгдлийг шууд үйлчилгээний самбар хүртэл хүргэх боломжийг олгодог. Энэ боломжоор ус алдаж буй газрыг немж илрүүлэх, хэрэглээг нарийвчлан хянах боломжтой болж, үйлчилгээний зардлыг харьцангуй ихээр бууруулдаг. Зарим судалгааны мэдээллээр 2023 онд Олон Улсын Усны Нийгууль (IWA) хийсэн судалгаанд дурдсанчлан, хуучин аргаар гар аргаар унших аргатай харьцуулахад ойролцоогоор 23% хэмнэлт гардаг. Эдгээр тоолууруудыг хуучин механик тоолууртай харьцуулахад ялгаруулдаг зүйл бол тэдгээрийн хатуу биеийн бүтэц юм. Цагаар явж элэгдэлтэй болох хөдөлгөөнтэй деталь байхгүй тул дохионы асуудалд өртөхгүй.

Зардал-Ашиг Шинжилгээ: 10 Жилийн Амьдралын Мөчлөгийн Турш Нашийн Чанарт Суурилсан Хэмнэлт

Эхний үед илүү өртөгтэй ч, ультразвукын тоолуурууд нь 5–7 жилийн дотор хугацаанд цэвэрлэгээний зардлыг бууруулах, нэхэмжлэх нарийн чанарыг сайжруулах замаар нийт эзэмшилтийн зардлыг бууруулдаг.

Хатуу төлвийн бүтэц нь туун эсвэл идэвхжилтээс үүдэлтэй эртний гэмтлийг саатуулдаг бөгөөд нийслэлийн туршилтаар хугацаа хугацааны зардлыг 38–42% хүртэл бууруулдаг.

Орлогын сэргээн авалт амжилттай болсон: Филадельфия Үлдэгдэл усыг 18%-иар бууруулсан

Филадельфи дотроо 2020 онд ультрасоник тоолуурыг суурилуулах үедээ дараагийн гурван жилийн турш алдагдаж буй усыг бараг 18%-иар бууруулсан. Эдгээр тоолуур юунаас болоод илүү үр дүнтэй ажилласан бэ? Эдгээр нь минутанд таван литрээс доош хэмжээтэй жижиг хэмжээний урсгалыг ч мэдэрч чаддаг байв. Энэ нь хорооны хуучин хоолойнуудад нуугдаж буй олон төрлийн асуудлыг илрүүлэхэд тусалсан бөгөөд жилдээ анзааралгүй алдагдаж буй усыг засварлах замаар 2.7 сая доллар хэмнэсэн. Гарсан үр дүн нь илүү сайн хэмжилтийн технологид хөрөнгө оруулах нь санхүүгийн хувьд хэрхэн үр дүнтэйг харуулж байна. Их засвар хийхийг хүлээхийн оронд хотууд урьдчилан хэмнэлт хийж, цаашид усны системийг үр дүнтэй ажиллуулах боломжтой.

Түгээмэл асуулт

Механик тоолуураас ямар давуу талтай вэ ултрасоник усны тоолуур?

Ултрасоник усны тоолуурууд хэмжилтэд дууны долгионыг ашигладаг тул хөдөлгөөнтэй хэсэггүй байдаг. Энэ нь механик тоолууртай харьцуулахад илүү нарийвчлалтай унших, цөөн засвар шаардах, илүү урт нас байдаг болгодог.

Урсгал хугарлыг илрүүлэхэд ултрасоник тоолуурууд яагаад илүү сайн вэ?

Ультра цуурайн тоолуур нь хэмжилтийн өндөр нарийвчлалын баясгалантайгаар маш бага урсгалыг ч тодорхойлох чадвартай тул механик тоолууруудаар ихэвчлэн анзаарах боломжгүй алдагдлыг илрүүлэхэд тохиромжтой.

Механик усны тоолуур хугацаа өнгөрөх тутамдаа яагаад нарийвчлал алддаг вэ?

Механик тоолуурууд нь турбины шиг хөдөлгөөнтэй деталь дээр тулгуурладаг. Хугацаа өнгөрөх тутам эдгээр хэсгүүд элэгдэл, минералын хуралдалт, үрэлттэй тулгарч, үр дүнд нь нарийвчлал буурдаг.

Анхны үнэ өндөр байсан ч ультра цуурайн тоолуур үнэ хямд мөн үү?

Тийм ээ, 5-7 жилийн хугацаанд ультра цуурайн тоолуур нь засвар үйлчилгээний зардлыг бууруулах, нэхэмжлэх нарийвчлалыг сайжруулах замаар илүү үр дүнтэй байдаг.