UNIVERZA V MARIBORU - core.ac.uk · NBR - Akrilonitril Butadien SIST EN ISO/IEC 17020 - IAF/ILAC...

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO

Janez PLAVČAK

VPLIV REDUCIRNIH VENTILOV ZA VODO NA REZULTAT

MERITVE PRETOKA VODOMERA

Diplomsko delo

visokošolskega študijskega programa 1. stopnje

Strojništvo

Maribor, november 2012

- II -

Fakulteta za strojništvo

VPLIV REDUCIRNIH VENTILOV ZA VODO NA

REZULTAT MERITVE PRETOKA VODOMERA

Diplomsko delo

Študent: Janez PLAVČAK

Študijski program: Visokošolski strokovni študijski program 1. stopnje

Strojništvo

Smer: Energetsko, procesno in okoljsko strojništvo

Mentor: red. prof. dr. Brane ŠIROK

Somentor: doc. dr. Ignacijo BILUŠ

Maribor, november 2012

- III -

- IV -

I Z J A V A

Podpisani Janez Plavčak izjavljam, da:

je bilo predloženo diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom

red. prof. dr. Braneta Široka in somentorstvom doc. dr. Ignacija Biluša,

predloženo diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev

kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi;

soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet

Univerze v Mariboru.

Maribor, __________________ Podpis: ___________________________

- V -

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju red. prof. dr. Branetu Široku

in somentorju doc. dr. Ignaciju Bilušu za pomoč in

vodenje pri opravljanju diplomskega dela.

- VI -

VPLIV REDUCIRNIH VENTILOV ZA VODO NA REZULTAT MERITVE

PRETOKA VODOMERA

Ključne besede:

- pretok vode

- vodomeri

- merilna negotovost

UDK: 621.646:532.57(043.2)

POVZETEK

Naloga je usmerjena v ugotavljanje razlik v meritvah pretoka vode skozi vodomere v različnih

vejah cevovoda in pri različnih tlakih nastavljenih z različnimi tipi reducirnih ventilov v

posamezni veji. Meritve so izvedene na posebej zato izdelani merilni progi po primerjalni

metodi. Vodomeri in manometri so umerjeni v skladu s standardi. Razlik v merjenju pretoka

zaradi spreminjajočega se tlaka in posledično pretoka ni bilo zaznati. Sklepamo, da nihče

tako uporabnik, kot distributer vodovodnega sistema ni oškodovan ob meritvah pretečene

vode z vodomeri zaradi različnih pogojev odjema pitne vode.

- VII -

THE INFLUENCE OF PRESSURE REDUCING VALUE ON THE

MEASUREMENT OF WATER FLOWRATE

Key words:

- flow rate

- water gauge

- measurement uncertainty

UDK: 621.646:532.57(043.2)

ABSTRACT

The aim of this diploma work is to determine differences in measurement of water flow rate

through water gauges in different pipeline sections and at different pressures set by different

types of reducing valves in individual sections. The measurements are carried out on a

special custom made measurement line using comparative method. Water gauges and

manometers are calibrated according to standards. No differences in water flow measurement

due to changing pressure were noted. It can be concluded that neither the user nor the

distributor of water is at loss when flow rate is measured with water gauges under different

water supply conditions.

- VIII -

KAZALO

1 UVOD ........................................................................................................................ 1

1.1 OPIS SPLOŠNEGA PODROČJA DIPLOMSKEGA DELA ......................................................... 1

2 TEORETIČNE OSNOVE ........................................................................................ 2

2.1 NOTRANJI TOKOVI TEKOČINE V VODNIKIH ................................................................... 2

2.2 LINIJSKE IZGUBE ......................................................................................................... 3

2.3 LOKALNE IZGUBE ........................................................................................................ 5

3 VODOVODNI CEVNI SISTEMI ............................................................................ 7

3.1 REDUCIRNI VENTILI ..................................................................................................... 8

3.2 IZVEDBE REDUCIRNIH VENTILOV .................................................................................. 9

3.3 DELOVANJE DIREKTNO DELUJOČEGA REDUCIRNEGA VENTILA .................................... 10

3.4 ZGRADBA KOMPENZACIJSKEGA SEDEŽA ..................................................................... 12

3.5 IZBIRA REDUCIRNEGA VENTILA .................................................................................. 13

4 MERILNA PROGA ............................................................................................... 16

4.1 OPIS PROGE ............................................................................................................... 17

5 ELEMENTI NA MERILNI PROGI ...................................................................... 18

5.1 MANOMETRI ............................................................................................................. 18

5.1.1 Deformacijski manometri ......................................................................................... 18

5.1.2 Manometri uporabljeni v merilni progi ..................................................................... 19

5.1.3 Umerjanje manometra s tlačno tehtnico .................................................................... 20

5.1.4 Princip delovanja tlačne tehtnice ............................................................................... 20

5.1.5 Sestava in delovanje tlačne tehtnice .......................................................................... 22

5.1.6 Rezultati umerjanja manometrov .............................................................................. 23

5.2 VODOMERI ................................................................................................................ 28

5.2.1 Vodomeri uporabljeni v merilni progi ....................................................................... 29

5.2.2 Največji dopustni merilni pogreški vodomerov ......................................................... 31

5.2.3 Umerjanje vodomerov .............................................................................................. 32

5.2.4 Rezultati umerjanja vodomerov ................................................................................ 34

- IX -

5.3 REDUCIRNI VENTILI UPORABLJENI V MERILNI PROGI.................................................... 39

6 IZVEDBA MERITEV NA MERILNI PROGI ZA MERITEV PRETOKA VODE

OB UPOŠTEVANJU ZNIŽANJA TLAKA .......................................................... 40

6.1 ODČITKI MERITEV...................................................................................................... 41

7 ANALIZA REZULTATOV ................................................................................... 45

8 ZAKLJUČEK ......................................................................................................... 46

9 LITERATURA ....................................................................................................... 47

10 PRILOGE ............................................................................................................... 48

- X -

KAZALO SLIK

Slika 2.1: Tokovne razmere na vstopu v vodnik [9] ................................................................ 2

Slika 2.2: Moodyjev diagram [9] ............................................................................................ 4

Slika 3.1: Tlačno reducirni ventil; a) DN 20 [5] in b) DN 80 [4] ........................................... 9

Slika 3.2: Delovanje tlačno reducirnega ventila [5] .............................................................. 10

Slika 3.3: Delovanje z pretokom [5] ................................................................................. 11

Slika 3.4: Delovanje brez pretoka [5] ................................................................................... 11

Slika 3.5: Oblika kompenzacijskega sedeža [5] .................................................................... 12

Slika 4.1: Shema merilne proge ............................................................................................ 16

Slika 4.2: Fotografija merilne proge ..................................................................................... 17

Slika 5.1: a) Fotografija manometra b) Shema manometra [7] .............................................. 19

Slika 5.2: Fotografija tlačne tehnice z manometrom med postopkom umerjenja ................... 20

Slika 5.3: Shema tlačne tehnice [1] ...................................................................................... 22

Slika 5.4: Vodomer [3] ......................................................................................................... 28

Slika 5.5: Vodomer v prerezu [3] ......................................................................................... 29

Slika 5.6: Kazalna naprava ................................................................................................... 30

Slika 5.7: Shema vodomera [6] ............................................................................................ 30

Slika 5.8: Shema naprave za umerjanje vodomerov .............................................................. 32

Slika 5.9: Reducirni ventil [5] .............................................................................................. 39

- XI -

KAZALO PREGLEDNIC

Preglednica 5.1: Tehnične lastnosti manometrov [7] ............................................................ 19

Preglednica 5.2: Tehnični podatki tlačne tehtnice [1] ........................................................... 21

Preglednica 5.3: Tehnični podatki vodomerov [6] ................................................................ 30

Preglednica 5.4: Rezultati umerjanja vodomerov ................................................................. 34

Preglednica 5.5: Tehnični podatki reducirnih ventilov [5] .................................................... 39

Preglednica 5.6: Priporočeni pretoki [5] ............................................................................... 39

Preglednica 10.1: Tipični podatki [5] ................................................................................... 48

Preglednica 10.2: Korekcijski faktorji v % [5] ...................................................................... 48

- XII -

KAZALO DIAGRAMOV

Diagram 3.1: Določanje velikosti ventila glede na hitrost vode [5] ....................................... 14

Diagram 3.2: Padec tlaka [5] ................................................................................................ 15

Diagram 5.1: Primerjava tlakov manometra 1 ...................................................................... 24

Diagram 5.2: Napaka manometra 1 ...................................................................................... 24







Diagram 5.9: Karakteristična krivulja [6] ............................................................................. 31

Diagram 5.10: Padec tlaka [6] .............................................................................................. 31

Diagram 5.11: Grafični prikaz napake vodomerov ............................................................... 34

Diagram 5.12: Primerjava pretokov za kontrolni vodomer DN 25 ........................................ 35

Diagram 5.13: Napaka kontrolnega vodomera DN 25 .......................................................... 35

Diagram 5.14: Primerjava pretokov vejnega vodomera DN 25 ............................................. 36

Diagram 5.15: Napaka vejnega vodomera DN 25 ................................................................. 36





Diagram 6.1: Primerjava pretokov kontrolnega vodomera z vejnimi A, B, C ........................ 41

Diagram 6.2: Napaka na vejah A, B, C ................................................................................. 41

Diagram 6.3: Primerjava pretokov kontrolnega vodomera z vejama B, C ............................. 42

Diagram 6.4: Napaka na vejah B, C ..................................................................................... 42

- XIII -

Diagram 6.5: Primerjava pretokov kontrolnega vodomera z vejama A, C ............................. 43

Diagram 6.6: Napaka na vejah A, C ..................................................................................... 43

Diagram 6.7: Primerjava pretokov kontrolnega vodomera z vejama A, B ............................. 44

Diagram 6.8: Napaka na vejah A, B ..................................................................................... 44

- XIV -

UPORABLJENI SIMBOLI

F [N] - sila

Fg [N] - sila teže

g [m/s2 ] - zemeljski pospešek

Le [m] - ekvivalentna dolžina ravne cevi

D [m] - premer vodnika

Dh [m] - hidravlični premer

p [Pa] - statični tlak

A [m2] - površina

Ab [m2] - površina bata

L [m] - celotna dolžina vodnika

Lv [m] - vstopna dolžina

τs [N/mm2] - strižna napetost na steni

po [Pa] - tlak okolice

pn [Pa] - nadtlak

Ab [m2] - površina čela bata

m [kg] - masa

mi [m2] - masa posamezne uteži

Q [l/min] - pretok

Qdej [l/min] - dejanski pretok

Qs [l/min] - skupni pretok

Q1 [l/min] - pretok prvega tlačno reducirnega ventila

Q2 [l/min] - pretok drugega tlačno reducirnega ventila

Ns [ - ] - sistemska napaka

ε [ - ] - koeficient hrapavosti

λ [ - ] - koeficient linijskih izgub

ξ [ - ] - koeficient lokalnih izgub

- XV -

UPORABLJENE KRATICE

AISI - American iron and steel institute

DN - Diametre Nominal

EN 837-1- Standard; Pressure gauges - Part 1: Bourdon tube pressure gauges - Dimensions,

metrology, requirements and testing

EN 1567- Standard; Water pressure reducing valves and combination water pressure

reducing valves - Requirements and tests

EWT - Elin wasserwerk technik

FS - Fakulteta za strojništvo

ISO - International Organisation for Standardization

NBR - Akrilonitril Butadien

SIST EN ISO/IEC 17020 - IAF/ILAC A4:2004 - General criteria for the operation of various

types of bodies performing inspection

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 1 -

1 UVOD

1.1 Opis splošnega področja diplomskega dela

Danes človeštvo teži k čim bolj čistemu okolju in zmanjševanju porabe pitne vode v namene

ohranjanja okolja. Bistveno vlogo pri zagotavljanju porabe vode končnih uporabnikov ima

tudi vodovodno omrežje, katerega osnovna naloga je zagotavljanje potrebne količine vode in

zadostnega funkcionalnega tlaka v sistemu. Razgibanost terena povzroča ponekod prevelike

drugje pa prenizke tlake na odjemnih mestih v vodovodnem sistemu. Za nemoteno dobavo

vode je potrebno uporabnikom v omrežju zagotoviti zadosten nivo tlaka hkrati pa zaradi

poškodb omrežja ti ne smejo biti previsoki. Kjer je v vodovodnem omrežju nemogoče doseči

enake ali vsaj podobne tlake na priključnem mestu uporabnikov je potrebno tlake primerno

regulirati z reducirnimi ventili oziroma z napravami (črpalkami) za dvig tlaka, ter tako

zagotoviti ustrezne vrednosti tlakov na vseh odjemnih mestih. Pri tem se pogosto pojavlja

vprašanje, ali je meritev pretečene vode skozi vodomer neodvisna od tlaka. Za pojasnitev

razmer smo se odločili narediti eksperiment oziroma izdelati merilno progo za ugotavljanje

negotovosti meritev pretečene vode skozi vodomer pri različnih vrednostih statičnega tlaka v

sistemu. Naloga bo usmerjena v ugotavljanje razlik v meritvah pretoka vode skozi vodomere

v različnih vejah cevovoda in pri različnih tlakih nastavljenih z različnimi tipi reducirnih

ventilov v posamezni veji. Sistem bo sestavljen iz treh vej iz različnih premerov in sicer se bo

za glavnim vodomerom premera DN 25 cevovod razdelil na vejo z vodomerom DN 25, DN

20 in DN 13. Pred vsakim vodomerom bo vgrajen reducirni ventil ustreznega premera in

merilnega območja. S tem bomo določili skupno negotovost in vpliv posameznih negotovosti

na meritve pretečene količine. Vodomeri uporabljeni v merilni progi bodo umerjeni v skladu

s SIST EN ISO/IEC 17020 - IAF/ILAC A4:2004 in Pravilnikom o meroslovnih zahtevah za

vodomere Uradni list RS,št. 26/2002, v kontrolnem organu Mariborskega vodovoda. Dodatno

bo izvedena primerjava rezultatov med etalonskim vodomerom in posameznimi vodomeri

uporabljenimi v merilni progi do večkratnih ponovitvah meritev pri različnih pretokih.

Z izvedeno eksperimentalno analizo bo pojasnjen vpliv tlaka na natančnost meritve pretoka -

merilno negotovost s konvencionalnimi pretokomeri različnih nazivnih pretokov.


- 2 -

2 TEORETIČNE OSNOVE

2.1 Notranji tokovi tekočine v vodnikih

Notranji tokovi so tokovi tekočin pri katerih je medij v celoti ograjen s trdnimi stenami. Na

sliki (2.1) so prikazane tokovne razmere na vstopu v vodnik. V vstopnem območju vodnika

so viskozni učinki pomembni le v mejni plasti. Ker pa se ta debeli, se neviskozno jedro

zmanjšuje. Zaradi tega se tok tekočine v osrednjem delu pospeši, tj. v = v ( r , x ) zaradi

kontinuitetne enačbe (2.1). [9]

(2 .1)

Po določeni dolžini mejna plast v celoti izpolni cev. Viskozni učinki tako postanejo

pomembni v celotnem vodniku. Hitrostni profil se popolnoma razvije na nekoliko večji

razdalji, ki jo imenujemo vstopna dolžina x = LV . Za razdalje x > LV je hitrostni profil

popolnoma razvit , tj. v = v ( r ), zaradi tega je strižna napetost na steni vodnika konstantna in

tlak se zmanjšuje linearno z dolžino L vzdolž cevi pri laminarnem in turbulentnem tečenju.

Vstopno dolžino ocenimo z uporabo empiričnih enačb, npr. za laminarni tok velja enačba

(2.2). [9]

Slika 2.1: Tokovne razmere na vstopu v vodnik [9]

A

konstvdAV ..

(2.1)


- 3 -

medtem ko za turbulentni tok pišemo enačbo (2.3). [9]

2.2 Linijske izgube

Izgube mehanske energije hizg stacionarnega razvitega toka tekočine v vodniku dolžine L in

premera D podamo z enačbo (2.4). [9]

(2.4)

kjer je λ koeficient linijskih izgub in v = v je povprečna hitrost po prerezu vodnika časovno

povprečne hitrosti. Pri vodnikih nekrožnega prereza premer vodnika D nadomestimo s

hidravličnim premerom Dh, določenim z odvisnostjo, po enačbi (2.5). [9]

(2.5)

kjer sta A in o pretočna površina oz. omočeni obseg. Koeficient linijskih izgub je v splošnem

odvisen od Reynoldsovega števila in relativne hrapavosti, npr. velja naslednja implicitna

funkcija enačba (2.6). [9]

λ = λ ( Re , ε / D ) ,

Na strani, ki sledi je podan Moodyjev diagram določitve koeficienta linijskih izgub v

odvisnosti od Reynoldsovega števila Re in relativne hrapavosti ε / D slika (2.2). [9]

Re,06.0D

LV

.Re4.4 6/1D

LV

(2.2)

(2.3)

g

v

D

L

D

Lz

ph s

izg2

42

o

ADh

4

(2.6)


- 4 -

Slika 2.2: Moodyjev diagram [9]


- 5 -

2.3 Lokalne izgube

Z lokalnimi izgubami označujemo izgube mehanske energije zaradi lokalnih sprememb toka

na primer zaradi zožitve, razširitve in razcepa vodnika, spremembe smeri toka oz. cevnega

kolena, armatur itn. Računamo jih po formuli, enačba (2.7). [9]

(2.7)

kjer je koeficient lokalnih izgub ξ v splošnem funkcija Reynoldsovega števila in geometrijske

oblike, tj. enačba (2.8). [9]

ξ = ξ ( Re, geometrijska oblika ) (2.8)

Pri velikih vrednostih Re števila, ko vztrajnostne sile prevladajo viskozne, pa le od

geometrijske oblike enačba ( 2.9). [9]

ξ = ξ ( geometrijska oblika ). (2.9)

V večini primerov je koeficient določljiv le empirično. Alternativno lahko podamo lokalne

izgube z ekvivalentno dolžino ravne cevi Le, definirane z enakostjo po enačbi (2.10), [9]

, (2.10)

Tako, da velja enačba (2.11). [9]

(2.11)

g

vhizg

2

2

g

v

g

v

D

Lh e

22

22

izg

D

eL


- 6 -

Skupne izgube mehanske energije vodnika so vsota linijskih in vseh lokalnih izgub, npr.

enačba (2.12). [9]

(2.12)

oziroma za primer konstantnega premera vodnika D = konstanta , enačba (2.13). [9]

(2.13)

kjer je L celotna dolžina vodnika vštevši kolena. [9]

V praksi je vrednosti ξ težko določiti, zato se pri projektiranju uporabljajo vrednosti ∆p ki

jih poda proizvajalec posameznega elementa. Ti podatki so ključni za pravilno

dimenzioniranje cevovodnih sistemov.

g

v

g

v

D

Lhizg

22

22

g

v

D

Lhizg

2)(

2


- 7 -

3 VODOVODNI CEVNI SISTEMI

Vodovodni cevni sistemi služijo med drugim tudi za distribucijo pitne vode od vodnih virov

do končnih uporabnikov. Vodni viri so vodnjaki, kjer se voda s pomočjo črpalk črpa v sistem

primarnih cevovodov, ki se nadalje razdelijo v sekundarne cevovode in na koncu preko

priključkov oskrbujejo končne uporabnike. Vodovodni sistem je sestavljen iz vodovodnih

cevi, ventilov, zasunov, priključkov, vodomerov, naprav za dvig tlaka in reducirnih ventilov.

Za pravilno delovanje, dolgo življenjsko dobo in ekonomičnost se teži k temu, da je tlak v

sistemu med 3 in 5 bari. Da zagotovimo zadosten tlak vsem uporabnikom, moramo nekaterim

tlak dvigniti s črpalkami oziroma hidrofornimi postajami, previsoke tlake pa znižati z

reducirnimi ventili. To je ekonomsko bolj upravičeno kot posamezne naprave za dvig tlaka.

Prevelik tlak na iztočnem mestu oziroma pipi povzroči večjo porabo vode in energijske

izgube vsled tlačnega dušenja. Ker pa je sanitarno vodo pogosto potrebno tudi ogreti, se

posledično povečujejo tudi stroški povezani z segrevanjem vode.

Prihranek pri porabi vode: Pri 10 [bar] tlaka steče skozi sistem dvakrat toliko vode kot pri

tlaku 3,5 [bar]. Ogromno te vode v gospodinjstvih je izgubljene.

Prihranek pri energiji: Če teče skozi sistem manj vode, jo je potrebno manj ogreti. Analize na

vodovodnih sistemih dokazujejo, da je v primeru uravnavanega tlaka prihranek energije

ocenjen do 30%.

Prihranek pri odpadnih vodah: Posledično manjša poraba vode prispeva tudi k nižjim

stroškom za odvajanje in čiščenje odpadnih vod.

Podjetja, ki se ukvarjajo z distribucijo vode morajo zato pri dimenzioniranju vodovodnih

omrežij zagotavljati glede na geografsko lego in potrebe odjemnikov prilagojene rešitve. V

praksi to pomeni, da se tlak v primarnih in sekundarnih cevovodih vzdržuje med 3-5 [bar]. Za

potrebe višje ležečih odjemalcev se tlak poviša v hidrofornih postajah ali prečrpalnicah v

naselju samem.

Za posamezno odjemno mesto pri znižanju tlaka pa se nato v sistem vgradijo ustrezni

reducirni ventili, katerih opis je podan v naslednjem poglavju.


- 8 -

3.1 Reducirni ventili

Reducirni ventili služijo za nižanje tlaka v cevovodih. V praksi se uporabijo vedno, ko tlak

pri končnem uporabniku presega 6 [bar].

Praviloma imajo reducirni ventili v gospodinjstvih življenjsko dobo 15 do 20 let.

Najpogostejši nastavljeni tlak je med 3,3 in 4 [bar]. Mnogokrat se zgodi, da uporabnik

prepozno opazi nepravilno delovanje reducirnega ventila.

Kako ugotovimo, da reducirni ventil ne deluje pravilno:

nizek tlak v celotni vodovodni napeljavi,

pri istočasno odprtih več iztočnih mestih se tlak in pretok občutno zmanjšata,

varnostni ventil na grelni posodi teče neprenehoma,

pri pretoku se pojavljajo zvoki kot cviljenje in udarjanje.

Priporočeno je, da se opravijo vzdrževalna dela in ponovna nastavitev vsaka tri leta (enako

kot grelnik vode), saj material stara in se tudi zmogljivosti ventila spreminjajo.


- 9 -

3.2 Izvedbe reducirnih ventilov

Poznamo dva tipa reducirnih ventilov, takšne z neposrednim delovanjem in regulirane s

»pilotnim« ventilom. Ohišja ventilov manjših premerov so iz medenine slika (3.1) a), večji pa

iz duktilne litine slika (3.1) b).

Direktno delujoči ventili so največ uporabljani pri individualnih uporabnikih saj obstajajo

izvedbe do nazivnega premera DN 65.

Sestavljeni so iz spodnjega dela in nadgradnje v kateri je vzmet in membrana povezana z

izhodom, vzmet pa deluje na izhod. Vzmet s svojo prednapetostjo deluje na izenačevalni

mehanizem ventila za precizno kontroliranje tlaka.

a) b)

Slika 3.1: Tlačno reducirni ventil; a) DN 20 [5] in b) DN 80 [4]


- 10 -

3.3 Delovanje direktno delujočega reducirnega ventila

Delovanje temelji na izravnavi nasprotno delujočih sil kot je razvidno iz slike (3.2). Voda

vstopa v ventil do komore, katera je regulirana s strani membrane in vzmeti. Napetost vzmeti

reguliramo z vijakom na vrhu ventila. Ventil omogoča, da je pritisk na izhodni strani

konstanten, ne glede na to, če se tlak na vhodni strani spreminja. Konstanten pa je seveda

samo dokler pritisk na vhodni strani ne pade pod prednastavljeni pritisk na izhodni strani. [5]

Slika 3.2: Delovanje tlačno reducirnega ventila [5]

Delovanje pri pretoku

Kadar imamo pretok, slika (3.3) in enačba (3.6) na dovodu potisna sila vzmeti prevlada nad

tlakom na drugi strani membrane, bat se pomakne navzdol in omogoči pretok vode. Večji kot

je pretok vode, nižji je tlak pod membrano, večji je pretok skozi komoro. [5]

Regulacijski vijak Sila vzmeti

Potisna sila vode Vzmet

Membrana

Tesnilo

Vtok Iztok

Zaščitni pokrov

Telo ventila


- 11 -

Slika 3.3: Delovanje z pretokom [5]

(3.6)

Delovanje brez pretoka

Kadar ni pretoka na dovodu (vsa iztočna mesta zaprta) slika (3.4) in po enačbi (3.7) izstopni

tlak narašča in potiska membrano navzgor. Posledično se bat pomakne navzgor in s tem zapre

pretok, tako pa vzdržuje konstanten pred nastavljeni tlak za reducirnim ventilom. Minimalna

razlika, ki nastane vsled premika membrane v odvisnosti od pritiska vzmeti povzroči zaprtje

ventila. [5]

Slika 3.4: Delovanje brez pretoka [5]

(3.7) vzmetiventila FpAF

pAFF vzmetiventila


- 12 -

3.4 Zgradba kompenzacijskega sedeža

Kompenzacijski sedež slika (3.5) omogoča, da je nastavljena vrednost izstopnega tlaka

konstantna, ne glede na spreminjajoče se vrednosti vstopnega tlaka. Iz slike je razvidno, da je

potisk proti odprtini uravnavan s tlakom zapiranja na kompenzacijskem batu. Dokler ima

slednji površino enako površini valja, se potisni sili izničujeta. Sistem je zasnovan za

doseganje optimalnih pretočno dinamičnih karakteristik in je zmožen dosegati glasnost pod

20 [dB]. [5]

Oblika ventila omogoča majhno izgubo tlaka kljub več odprtim iztočnim mestom hkrati. Ta

lastnost je pomembna kadar imamo opravka z velikimi tlačnimi izgubami, ki so posledica

različnih modernih sistemov kot npr. termostatska mešalna baterija, kjer je nizek padec tlaka

izjemnega pomena za pravilno delovanje. [5]

Mesto izpostavljeno vstopnemu tlaku je dimenzionirano za visoke tlake. Zahvaljujoč obročem

na kompenzacijskem batu se ventili lahko uporabljajo trajno z vstopnimi tlaki do 25 [bar]. [5]

Slika 3.5: Oblika kompenzacijskega sedeža [5]

Kompenzacijski sedež

Tesnilna površina


- 13 -

3.5 Izbira reducirnega ventila

Pravilno izbrana velikost ventila preprečuje glasno delovanje oz. predčasno odpoved funkcije

ventila. Minimalni pretok skozi reducirni ventil mora znašati 10% do 15% maksimalnega

pretoka vodovodnega sistema. V kolikor je predimenzioniran se pojavljajo težave pr i

majhnem pretoku, voda namreč ne teče oziroma teče kot po nitki. Potrebno je izbrati ventil,

katerega pretok odgovarja nominalni pretočni zmogljivosti sistema.

Tipični teoretični pretoki vodovodne in sanitarne opreme Qi v vodovodni napeljavi

stanovanjskega objekta so definirani v Preglednici (10.1) v prilogi in pripomorejo k pravilni

izbiri velikosti tlačno reducirnega ventila.

Za stanovanjsko hišo se skupni teoretični pretok izračuna po enačbi (3.8), [5]

Qs = Σ Qi (3.8)

V izogib predimenzioniranju tlačno reducirnega ventila in vodovodne napeljave se

uporabljajo korekcijski faktorji. Njihova vrednost se določi na osnovi števila in tipa

nahajajočih se izpustnih mest z upoštevanjem njihovih tipičnih pretokov. [5]

Število iztočnih mest: 10

Pretok se izračuna s pomočjo korekcijskega faktorja, ki ga izberemo iz Preglednice (10.2) v

prilogi, po enačbi (3.9). [5]

k fs sQdejQ (3.9)

Pri določanju dejanske izvedbe tlačno reducirnih ventilov velja priporočilo, da je hitrost

pretoka v ceveh med 1 in 2 [m/s]. S tem se izognemo šumom in obrabi. [5]

Za izbiro uporabimo diagrame, ki jih za svojo opremo ponujajo proizvajalci.

Diagram (3.1) kaže empirični diagram izbire velikosti reducirnega ventila za primer pretoka

Qdej = 33 [l].


- 14 -

Diagram 3.1: Določanje velikosti ventila glede na hitrost vode [5]

Primer: (l/min)

Za Qdej = 33 [l/min] , hitrost je 1,4 [m/s] velikost je 3/4"

Iz diagrama je razvidno, da je za primer dejanskega pretoka Qdej= 33 [l/min], glede na

priporočeno hitrost 1-2 [m/s] priporočen ventil 3/4" oz. DN 20.

Vsak reducirni ventil predstavlja ∆p (lokalno) izgubo v sistemu. Koeficient ξ je odvisen od

položaja ventila in je definiran s strani proizvajalca.

Za primer Qdej = 33 [l/min] iz diagrama (3.2) izhaja tlačni padec 0,55 [bar]. Tako lahko

projektant določi karakteristiko celotnega cevovodnega sistema in zagotovi pravilno

delovanje za različne uporabnike.


- 15 -

Diagram 3.2: Padec tlaka [5]

(l/min)

Iz diagrama (3.2) je razvidno, da je za primer dejanskega pretoka Qdej = 33 [l/min] glede na

velikost ventila 3/4" padec tlaka p = 0,55 [bar]. [5]

V zgoraj opisanem celotnem primeru izbire reducirnega ventila smo želeli prikazati točen

primer določitve velikosti reducirnega ventila.

S pravilno izbiro velikosti ventila in s priporočili proizvajalca, da sme biti hitrost vode med

1-2 [m/s] smo dosegli, znižanje tlaka na optimalno vrednost, maksimalno dobo delovanja,

prav tako smo dosegli prihranke pri porabi vode, energiji in odpadnih vodah.


- 16 -

4 MERILNA PROGA

V vodovodnem omrežju je zaradi razgibanosti terena praktično nemogoče doseči enake ali

vsaj podobne tlake na priključnem mestu uporabnikov. Dodaten problem se pojavi, ko imamo

opravka z različnimi porabniki, torej različnimi kapacitetami vode, ki jo posamezni porabnik

potrebuje. Takrat je zraven ustrezne vrednosti tlaka potrebno zagotoviti pravilno izmero

dobavljene oziroma pretečene vode. Merilna negotovost vodomerov, ki so vključeni v

kompleksne sestavljene cevovodne sisteme je namreč odvisna od nazivnega pretoka, podjetje

ki se ukvarja z dobavo, pa mora dobavljeno vodo obračunati pravilno. Za eksperimentalno

razjasnitev razmer je bila v okviru diplomske naloge izdelana merilna proga, ki predstavlja

primer tri krakega vodovodnega sistema. Merilna proga je namenjena določitvi vpliva

reducirnih ventilov na meritev pretoka skozi vodomere različnih nazivnih pretokov. Občasno

se pojavljajo vprašanja o tem, kakšne so razlike v meritvah pretečene vode skozi vodomer pri

različnih tlakih. To je glavni razlog, zakaj sem se odločil, da izdelam merilno progo.

Merilna proga slika (4.1) in slika (4.2) je izdelana v okviru diplomske naloge in je bila

zasnovana na način, ki je zagotavljal doseganje želenih ciljev naloge. Z njo hočemo pokazati

in določiti vpliv reducirnih ventilov, na meritev pretečene vode skozi vodomer.

Slika 4.1: Shema merilne proge


- 17 -

4.1 Opis proge

Sistem je sestavljen iz glavnega dovoda DN 25, kjer je vgrajen kontrolni vodomer DN 25. Za

kontrolnim vodomerom je vgrajen manometer, ki nam služi za kontrolo statičnega tlaka

vodovodne napeljave na odjemnem mestu. Nato se cevovod razdeli na tri veje.

Veja A je enakega nazivnega premera kot dovod DN 25. Sledi batni ventil, ki omogoča

zaprtje posamezne veje, sledi reducirni ventil DN 25, ki služi za znižanje tlaka in vejni

vodomer DN 25 s katerim merimo količino pretečene vode.

Za vodomerom je privit manometer v izpustno pipico, ki omogoča odčitavanje nastavljene

vrednosti statičnega tlaka reducirnega ventila, na koncu vsake veje pa je prigrajen batni

ventil.

Veja B in C sta po zgradbi enaki, le da so nazivni premeri reducirnih ventilov in vodomerov

DN 20 oz. DN 13. Manometri so po obliki in merilnem območju enaki. Opis komponent v

merilni progi sledi v naslednjem poglavju.

Slika 4.2: Fotografija merilne proge


- 18 -

5 ELEMENTI NA MERILNI PROGI

5.1 Manometri

Manometer je naprava za merjenje tlaka. V nalogi uporabljeni merilniki spadajo med tako

imenovane klasične merilnike, ki prikažejo vrednost na samem inštrumentu. Klasični

inštrumenti so lahko mehanski ali električni.

V primerih uporabe, na mestih kjer so prisotne vibracije in pulzne obremenitve se priporoča

uporaba manometrov polnjenih z glicerinom ali silikonskim oljem.

Poznamo različne vrste manometrov.

Delimo jih po natančnosti (klasične nerjavne manometre, diferencialni manometri, procesni

manometri, industrijski manometri, higiensko – sanitarni manometri, komercialni manometri)

ali kako drugače po (velikosti, ohišju, materialu, priključku, analogni ali digitalni, polnitvi in

merilnem območju).

5.1.1 Deformacijski manometri

V merilni progi s katero bo izvedena analiza vpliva reducirnih ventilov na rezultat meritve

pretoka vodomera so uporabljeni deformacijski manometri slika (5.1) a), preglednica (5.1).

Deformacijski manometri delujejo na principu deformacije cevk, kadar je v njih tlak. Takšne

manometre poznamo pod imenom peresni manometri ali tudi Bourdonovi manometri (cevko

imenujemo Bourdonova cevka slika (5.1) b).

Bourdonova cevka je na eni strani zaprta in zakrivljena, na drugi strani pa je priključek za

tlak. Ko je v njej visok tlak, se cevka izravna. S tem, ko se cevka izravna, premakne kazalec

na številčnici.

S takšnimi manometri merimo lahko samo tlake proti atmosferi, ne moremo pa meriti tlačne

razlike kot npr. pri U cevnih manometrih. So pa zelo razširjeni in zanesljivi.


- 19 -

5.1.2 Manometri uporabljeni v merilni progi

Preglednica 5.1: Tehnične lastnosti manometrov [7]

Klasa točnosti: ± 1,6 % po EN 837-1 Pokrov: AISI 304 nerjaveči

Temp. okolice: -25/65°C Mehanizem: medenina

Temperatura medija: max. 65°C polnjeni Okno: steklo 2 [mm]

Delovni tlak: max. 75% od območja Tesnilo: O - tesnilo

Prekoračitev tlaka: 25% od območja Številčnica: aluminij belo lakiran

Priključek: medenina, spodaj Kazalec: aluminij črno lakiran

Bourdonova cev: za območja < 60 [bar] Polnilo: +15/+65°C glicerin

Spiralna cev: za območja > 60 [bar] Polnilo: -40/+65°C silikonsko olje

Ohišje: AISI 304 nerjaveči Merilno območje: od 0 do 6 [bar]

a) b)

Slika 5.1: a) Fotografija manometra b) Shema manometra [7]

Bourdonova cev

mehanizem

priključek

kazalec

številčnica


- 20 -

5.1.3 Umerjanje manometra s tlačno tehtnico

V okviru izdelane merilne proge je bilo izvedeno umerjanje manometrov.

Manometri z Bourdonovo cevjo so bili umerjeni s pomočjo tlačne tehtnice slika (5.3), katera

je predstavljena v nadaljevanju.

Slika 5.2: Fotografija tlačne tehnice z manometrom med postopkom umerjenja

5.1.4 Princip delovanja tlačne tehtnice

Tlačna tehtnica je naprava za umerjanje manometrov. Sestavlja jo delovna komora, ki je

napolnjena s kapljevino - hidravlično tekočino, ki jo z ene strani zapira bat, ki drsi v

vertikalni cilindrični puši. Etalonsko vrednost tlaka v delovni komori nastavimo s silo na bat v

vertikalni smeri. Kadar polagamo na bat uteži znane mase je sila teže, s katero deluje čelo

bata na hidravlično tekočino, enačba (5.1). [1]


- 21 -

(5.1)

Torej je nadtlak v delovni komori, po enačbi (5.2). [1]

(5.2)

Poudariti velja, da nastavimo nadtlak v delovni komori in da je potrebno absolutni tlak

določiti kot, po enačbi (5.3). [1]

(5.3)

Gornji izraz je potrebno upoštevati kadar umerjamo zaznavala absolutnega tlaka, v primeru

umerjanja diferencialnih manometrov podatek o nadtlaku v delovni komori zadošča. [1]

Tehnični podatki naprave za umerjanje manometrov so podani v preglednici (5.2). [1]

Preglednica 5.2: Tehnični podatki tlačne tehtnice [1]

Tip: AMSLER tip MP 25.032

Območje umerjanja: 0-200 at[kp/cm2]*

Ločljivost: 0,2 [at]

Hidravlična tekočina: Mineralno olje Shell Tellus S 46

Uteži (11): 4×100 [g],1×500 [g],1×1000 [g],2×2000 [g], 1×4000 [g], 9×10000 [g]

Masa bata (4): 100 [g]

Površina bata (4): 0,5 [cm2 ]

Masa nosilca uteži: 4900 [g]

n

i ig mgF1

b

g

nA

Fp

nppp 0


- 22 -

5.1.5 Sestava in delovanje tlačne tehtnice

Naprava za umerjanje manometrov slika (5.2) je sestavljena iz rezervoarja za hidravlično

tekočino (9) (voda ali hidravlično olje), nastavka v katerega pritrdimo manometer (6), ki ga

umerjamo in nastavka z batom (4), na katerega nastavljamo uteži (11) za izbrano vrednost

tlaka. [1]

Premer bata (6) je 0,5 [cm2]. Nastavek z manometrom in nastavek z batom za uteži sta

povezana z delovno komoro, ta pa preko prelivnega ventila (2) z rezervoarjem hidravlične

tekočine. [1]

Delovno komoro napolnimo s hidravlično tekočino s pomočjo bata, ki ga premikamo z

vrtenjem ročice (1) v eno ali drugo smer. Bat je konstruiran tako, da polni oba nastavka s

hidravlično tekočino pri premiku v eno ali drugo smer in takrat, kadar je ventil (2) zaprt. [1]

Slika 5.3: Shema tlačne tehnice [1]


- 23 -

S hidravlično tekočino polnimo delovno komoro tako dolgo, da se bat z utežmi dvigne za

približno 2,5 [cm]. [1]

Tako je v delovni komori in v obeh nastavkih tlak, ki smo ga nastavili z utežmi. [1]

Za nastavitev naslednje izbrane vrednosti tlaka, je potrebno prelivni ventil (2) odpreti. S tem

se tlak v delovni komori izenači z atmosferskim (hidravlična tekočina izteče v rezervoar). [1]

Pri polnjenju delovne komore s hidravlično tekočino je potrebno pri vrtenju ročice upoštevati,

da smer vrtenja ročice spremenimo pred končnim položajem vretena, da vretena ne bi

poškodovali. [1]

Na batu (4) s pomočjo uteži (11) nastavljamo izbrano vrednost tlaka. Za vrednost tlakov do

10 bar, nastavljamo uteži direktno na bat, za vrednost tlakov nad 10 [bar], pa nastavljamo

uteži na poseben nosilec uteži. [1]

5.1.6 Rezultati umerjanja manometrov

Rezultati umerjanja manometrov so podani v diagramih od (5.1) do (5.8).

Diagrami prikazujejo potek izmerjene vrednosti v odvisnosti od etalonske vrednosti tlaka na

nastavljeno vrednosti na tlačni tehtnici in sistemsko napako v odvisnosti od etalonskega tlaka,

ki je definirana po enačbi (5.4).

(5.4)

V nadaljevanju so v diagramih prikazani rezultati umerjanja štirih manometrov enakega

merilnega območja, ki so vgrajeni v merilno progo.

eta

etaizms

p

ppN


- 24 -

Diagram 5.1: Primerjava tlakov manometra 1

Iz diagrama (5.1) je razvidno, da je celotna premica pomaknjena, kar je posledica izmerjenih

vrednosti tlakov manjša od etalonskih, prav tako je najbolj očiten drugi niz meritev.

Diagram 5.2: Napaka manometra 1

Iz diagrama (5.2) je razvidno, da so napake odčitavanja ali kazalne naprave pri manjši

vrednosti tlakov izrazitejše oziroma pri prvem in drugem nizu meritev. Velik % napake

lahko pripišemo razdelku kazalne naprave zaradi netočnega odčitavanja vrednosti manometra.

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0

piz

m [

bar

]

pet [bar]

-25,0

-20,0

-15,0

-10,0

-5,0

0,0

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

Nap

aka

[%]

pet [bar]


- 25 -


Iz diagrama (5.3) je razvidno, da se linearna premica nekoliko spremeni pri tlaku peta = 3,924

[bar], kar je posledica večjega odčitka kazalne naprave.


Iz diagrama (5.4) je razvidno kako vrednost napake 4,5% odstopa pri peta= 3,924 [bar]. Vzrok

tega odstopanja je lahko napaka merilca. Ostale vrednosti pa se gibljejo v željenih območjih.

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0

piz

m [

bar

]

pet [bar]

-2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

Nap

aka

[%]

pet [bar]


- 26 -


Iz diagrama (5.5) je razvidno da je pizm manjši od peta po celotni dolžini premice, kar je

posledica napake - odstopanja delitve številčnice manometra.


Iz diagrama (5.6) je razvidno, manjši je tlak večji je % napake, ki torej znaša 7% in pada vse

do petega niza meritev -1,1%. Pri nadaljevanju pa se napaka giblje od -0,8 do 0,8%.

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0

piz

m [

ba

r]

pet [bar]

-2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

Nap

aka

[%]

pet [bar]


- 27 -


Iz diagrama (5.7) je razvidno, da vrednosti izmerjenih tlakov minimalno odstopajo od

etalonskih, kar je tudi razvidno iz linearnega poteka premice.


Iz diagrama (5.8) je razvidno pri prvem nizu meritev velikost napake, ki znaša 4,5% nato

pada vse do šestega niza, ki je -1,5%. Eden od razlogov za te napake je lahko, netočno

odčitavanje zaradi neprimernega razdelka celotne številčnice.

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0

piz

m [

ba

r]

pet [bar]

-3,0

-2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

Nap

aka

[%]

pet [bar]


- 28 -

5.2 Vodomeri

Vodomeri so pretočna merila, ki jih uporabljamo za merjenje količine pretečene vode.

Delujejo lahko na več principih, mehansko, ultrazvočno in magnetno induktivno. Pri

mehanskih ločimo enonatočne, večnatočne in volumetrične oziroma batne vodomere.

Razlikujemo več vrst oz. tipov vodomerov:

Vodomeri za merjenje porabe vode v stanovanjskih in drugih objektih, vključno z

vodomeri, ki se uporabljajo kot delilniki stroškov. [8]

Vodomeri za merjenje načrpane vode na črpalnih postajah. [8]

Vodomeri, ki se uporabljajo v sklopu sistemov za ugotavljanje splošne varnosti (npr.

vodomeri na priključkih za gašenje požarov). [8]

Kombinirani vodomeri. [8]

Proizvajalec vodomera mora označiti, ali je vodomer predviden tudi za delovanje v pogojih

pretoka vode v nasprotni smeri od označene ali ne. [8]

Vodomeri, ki niso predvideni za delovanje v nasprotni smeri pretoka, morajo s svojo

konstrukcijo preprečevati pretok vode v smeri, ki je nasprotna označeni, ali kratkotrajne

naključne spremembe smeri pretoka vode v smeri, ki je nasprotna označeni. Vsak vodomer

mora imeti predvidena mesta za namestitev dodatnih zaščit, ki ne sodijo v sklep zaščit z

overitvenimi oznakami in se nanašajo predvsem na preprečitev nepooblaščene odstranitve

vodomera iz vodovodnega omrežja. V merilni progi so uporabljeni večnatočni vodomeri kot

prikazuje slika (5.4). [8]

Slika 5.4: Vodomer [3]

http://www.google.si/imgres?q=vodomeri&hl=sl&sa=X&rlz=1T4ADSA_slSI468SI469&biw=1680&bih=822&tbm=isch&prmd=imvns&tbnid=5j-tvAQbXkcQ3M:&imgrefurl=http://www.mb-vodovod.si/inel-dn-20-vodomer&docid=kkUNJty27pKsRM&imgurl=http://www.mb-vodovod.si/media/images/Vodomer DN 20.JPG&w=448&h=309&ei=s1D9T9bZCI_6sgb0idi2BQ&zoom=1&iact=hc&vpx=557&vpy=418&dur=1156&hovh=186&hovw=270&tx=157&ty=104&sig=112375733757681558456&page=2&tbnh=140&tbnw=182&start=32&ndsp=40&ved=1t:429,r:2,s:32,i:176


- 29 -

5.2.1 Vodomeri uporabljeni v merilni progi

Vodomeri so proizvajalca Elin – EWT Avstrija sliki (5.4) in (5.5), preglednica (5.3) klasični

propelerski mokro tekoči. Ohišje je iz medenine.

Na dovodu vode je glavni obračunski vodomer K DN 25 Qn= 6 [m3/h] , Qmax= 12 [m

3/h].

Veja »A« vsebuje vodomer DN 25 Qn= 6 [m3/h] Qmax= 12 [m

3/h].

Veja »B« vsebuje vodomer DN 20 Qn= 2,5 [m3/h] Qmax= 5 [m

3/h].

Veja »C« vsebuje vodomer DN 13 Qn= 1,5 [m3/h] Qmax= 3 [m

3/h].

Slika 5.5: Vodomer v prerezu [3]

Vodomer ima napravo za nastavljanje (regulirni vijak), kot je razvidno iz slike (5.5) ki je

mehanska in se uporablja za premaknitev krivulje pogreškov, da bi se pogreški v posameznih

točkah merilnega območja umestili v meje največjega dopustnega pogreška. [8]


- 30 -

Kazalna naprava (številčnica) je del vodomera, ki prikazuje količino pretečene vode, kot jo

prikazuje slika (5.6).

Slika 5.6: Kazalna naprava

Slika 5.7: Shema vodomera [6]

Preglednica 5.3: Tehnični podatki vodomerov [6]

DN Qmax Qn D b L I H h

13 3 [m3/h] 1.5 [m

3/h] 26 21 280 165 115 35

20 5 [m3/h] 2,5 [m

3/h] 33,2 26,4 300 190 110 35

25 12 [m3/h] 6 [m

3/h] 42 33,1 410 260 130 40


- 31 -

5.2.2 Največji dopustni merilni pogreški vodomerov

Za vodomere, ki se overjajo kot samostojna merila, je vrednost pogreškov določena v 8. členu

Pravilnika o meroslovnih zahtevah za vodomere (Ur. l. RS,št. 26/02): [8]

±2% v zgornjem pretokovnem področju za hladno vodo, [8]

±5% v spodnjem pretokovnem področju. [8]

Večnatočni vodomeri imajo karakteristično krivuljo napake, ki je določena s strani

proizvajalca vodomerov, in je razvidna iz diagrama (5.9).

Diagram 5.9: Karakteristična krivulja [6]

Vodomeri pri določenem pretoku povzročajo pedce tlaka, ki so prikazani v diagramu (5.10).

Diagram 5.10: Padec tlaka [6]

Napaka %

Pretok


- 32 -

5.2.3 Umerjanje vodomerov

Nastavitev in umerjanje vodomerov se vrši na napravi za umerjanje vodomerov tipa Schinzel

Albatros slika (5.8) pri kontrolnem organu Mariborskega vodovoda, po standardu SIST EN

ISO/IEC 17020 - IAF/ILAC A4:2004 in Pravilniku o meroslovnih zahtevah za vodomere

Uradni l. RS, št. 26/2002. Naprava deluje na principu primerjave dejanske pretečene količine,

ki se jo določi s tehtanjem vode v rezervoarju in prikazom pretečene količine na vodomeru.

Slika 5.8: Shema naprave za umerjanje vodomerov


- 33 -

Skozi vodomer se spusti minimalen pretok (1% nazivnega pretoka vodomera) in preveri, če

vodomeri ta pretok zaznavajo. Če pretok zazna, se smatra, da vodomer zagotavlja prikaz

minimalnega pretoka, v nasprotnem primeru se ga izloči kot neustreznega. [2]

Odzračevanje vodomera se izvaja pred prvim preizkusom vodomera (preverjanje

minimalnega pretoka, oziroma preverjanje pri največjem pretoku), ker se na ta način zmanjša

količina zraka v vodomeru, ki lahko povzroča nepravilno merjenje količine pretečene vode

skozi vodomer. [2]

Skozi vodomer se spustijo tri različne volumske pretoke vode. [2]

Prične se z velikim pretokom (največkrat znaša ta 50% nazivnega pretoka vodomera), nato se

izvede preizkus s srednjim pretokom (10% nazivnega pretoka vodomera) in konča z majhnim

pretokom (4% nazivnega pretoka vodomera). [2]

Pri vsakem preizkusu se hranijo stanja na vodomeru in dejanske pretečene količine. Po

končanem posameznem preizkusu se izračuna napaka po enačbi (5.5), napaka je izražena v %.

(5.5)

Če je napaka v dovoljenih mejah oziroma napakah, ki so navedene v nadaljevanju se smatra,

da je vodomer dober, če napaka presega dovoljeno vrednost, je potrebno vodomer nastaviti

(manjše napake), oziroma popraviti. [8]

Dovoljene napake vodomerov:

pri največjem pretoku Q3 (50% nazivnega pretoka vodomera) znaša napaka 2%, [8]

pri srednjemu pretoku Q2 (10% nazivnega pretoka vodomera) znaša napaka 2%, [8]

pri majhnem pretoku Q1 (4% nazivnega pretoka vodomera) znaša napaka 5%. [8]

eta

etaizms

Q

QQN


- 34 -

5.2.4 Rezultati umerjanja vodomerov

Vodomeri merilne proge so bili umerjeni in kontrolirani po zgoraj navedenih postopkih.

Rezultati meritev so podani v preglednici (5.4), grafično so prikazani tudi v diagramu (5.11).

Preglednica 5.4: Rezultati umerjanja vodomerov

vodomer Napaka

Q3 (%)

Napaka

Q2 (%)

Napaka

Q1(%) Q3[l/min] Q2[l/min] Q1[l/min]

Kontr. DN 25 -1,54 -1,36 0,86 90 8 2

Veja A DN 25 -1,05 -0,44 -0,1 90 8 2

Veja B DN 20 0,59 -1,53 1,22 37,5 3,33 0,83

Veja C DN 13 0,55 -0,61 0,86 22,5 2 0,5

Diagram 5.11: Grafični prikaz napake vodomerov

Pri odčitkih rezultatov umerjenih vodomerov za merilno progo ni opaziti povečanega

pogreška pri specifičnem pretoku tako, da lahko smatramo, da so vodomeri v celem merilnem

območju stabilni.

V namen natančnejše določitve odstopanja meritev pretoka in napake posameznega

vodomera, smo izvedli niz meritev, praktično v celem merilnem območju vodomera.

Izvedene meritve so ponazorjene v diagramih od (5.12) do (5.19) saj je iz njih lažje razbrati

kopico odčitkov in vrednosti.

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

0 20 40 60 80 100

Nap

aka

[%]

Q eta [l/min]

K DN 25

DN 25

DN 20

DN 13


- 35 -

Diagram 5.12: Primerjava pretokov za kontrolni vodomer DN 25

Iz diagrama (5.12) je razvidno, da je odnos med Qizm in Qet v odvisnosti od pretoka linearen,

in ni opaziti nobenih odstopanj. Razdalja zadnjih dveh meritev je posledica velike razlike

izbire pretoka.

Diagram 5.13: Napaka kontrolnega vodomera DN 25

Iz diagrama (5.13) je razvidno, da je % napake najbolj izrazit v minimalnem pretoku

vodomera, ki znaša -1,8%, v srednjem in največjem pretoku pa se napake giblje od 0 do 0,2%

napake, kar je za te vodomere značilno in dopustno.

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0

Qiz

m [

l/m

in]

Qet [l/min]

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00

Nap

aka

[%]

Qet [l/min]


- 36 -

Diagram 5.14: Primerjava pretokov vejnega vodomera DN 25


in ni opaziti nobenih odstopanj. Prav tako je tudi tukaj razdalja zadnjih dveh meritev

posledica velike izbire razlike pretoka.

Diagram 5.15: Napaka vejnega vodomera DN 25

Iz diagrama (5.15) je razvidno, da napaka v nobenem območju ni stabilna in je v minimalnem

pretoku -0,6% nato naraste na 1,6%, pri srednjem in največjem pretoku pa se napaka giblje

od 0 do 0,55%.

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0

Qiz

m [

l/m

in]

Qet [l/min]

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00

Nap

aka

[%]

Qet [l/min]


- 37 -


Iz diagrama (5.16) je razvidno, da je odnos med Qizm in Qet v odvisnosti od pretoka linearn,

od 23. niza naprej smo imeli korak meritve pretoka povečan, kar je razvidno iz diagrama.


Iz diagrama (5.17) je razvidno, veliko nihanje napake po celotnem merilnem območju, ki v

prehodu iz minimalnega v srednji pretok dosežemo - 2,7% . V srednjem pretoku pa dosežemo

vrednost napake 1,4% nato se giblje med 0% in -1%.

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0

Qzm

[l/

min

]

Qet [l/min]

-3,0

-2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00

Na

pak

a [%

]

Qet [l/min]


- 38 -



in ni opazit nobenih odstopanj.


Iz diagrama (5.19) je razvidno, da v prehodu iz minimalnega v srednji pretok dosežemo

-1,7% napake, v srednjem pretoku pa napaka raste vse do 1,2%. Nato sledi značilno

zmanjšanje napake, ki doseže -1,2%. Kljub velikim nihanjem je odčitani volumski pretok

vode na vodomeru v dovoljenih mejah napake.

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0

Qiz

m [

l/m

in]

Qet [l/min]

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

Nap

aka

[%]

Qet [l/min]


- 39 -

5.3 Reducirni ventili uporabljeni v merilni progi

Reducirni ventili, kot prikazuje slika (5.9) proizvajalca Caleffi – Italija za linijo DN 20 in DN

25 ter Pintossi – Italija za linijo DN 13. Po principu delovanja se ne razlikujejo, prav tako ne v

kvaliteti, saj je Pintossi hčerinsko podjetje Caleffi. Tehnični podatki so prikazani v

preglednici (5.5).

Slika 5.9: Reducirni ventil [5]

Telo medenina Najvišji vhodni tlak 16 [bar]

Pokrov medenina Območje tlaka 0,5 do 6 [bar]

Krmilno vreteno medenina Tov. nastavitev 3 [bar]

Gibljivi deli nerjaveče jeklo Delovna temperatura Do 80 °C

Membrana in tesnila NBR Velikost okna sita Ø= 0,50 [mm]

Filter in vsebnik nerjaveče jeklo Medij voda

Preglednica 5.5: Tehnični podatki reducirnih ventilov [5]

V skladu s standardom EN1567 je povprečna hitrost vode lahko 1,5 [m/s]. [5]

Priporočljive količine pretokov s strani proizvajalca so prikazane v preglednici (5.6).

Velikost 1/2" 3/4" 1" 1 1/4" 1 1/2" 2" 2,5"

Pretok [l/min] 20 35 60 90 120 200 300

Preglednica 5.6: Priporočeni pretoki [5]


- 40 -

6 IZVEDBA MERITEV NA MERILNI PROGI ZA MERITEV

PRETOKA VODE OB UPOŠTEVANJU ZNIŽANJA TLAKA

Cilj naloge je ugotoviti koliko vpliva znižanje tlaka na natančnost meritev pretoka

vodomerov.

Odjemno mesto vode je iz interne vodovodne napeljave na objektu z iztočno pipo dimenzije

DN 25 pri statičnem tlaku p = 3,5 [bar] in maksimalnemu pretoku vode Q= 126,96 [l/min].

Reducirni ventili na vseh vejah DN 25, DN 20 in DN 13 so bili nastavljeni od 0,2 do 3 [bar].

Opravili smo 15 meritev v katerih smo tlak postopoma zviševali od 0,2 do 3 [bar]. Izvedli

smo kombinacijo meritev pretokov ob vsakokratnem zaprtju ene veje.

Na vstopu in na izhodu vsake merilne veje je prikazovalnik tlaka, zaradi kontrole med samim

delovanjem proge in spreminjanjem statičnega tlaka reducirnega ventila.

Trajanje posamezne meritve: 100 [s].

Pred izvedbo meritev smo merilno linijo prezračili, nato pa nastavili reducirne vent ile na prvo

vrednost izhodnega tlaka, ki je znašala 0,2 [bar]. Reducirne ventile smo nastavljali po

proizvajalčevih navodilih pri statičnem tlaku.

Pri prvem sklopu meritev smo primerjali pretečeno količino vode skozi kontrolni vodomer

istočasno z vsoto vseh treh vejnih vodomerov. Statični tlak na reducirnih ventilih na vseh treh

vejah smo nastavljali enako, in sicer med 0,2 do 3 [bar] s korakom 0,2 [bar].

V drugem sklopu meritev smo ventil na veji A zaprli in primerjali pretečeno količino vode

skozi kontrolni vodomer z vsoto pretečene količine vode skozi vodomera B in C.

V tretjem sklopu meritev smo zaprli ventil na veji B in primerjali pretečeno količino vode

skozi kontrolni vodomer z vsoto pretečene količine vode skozi vodomera A in C.

V četrtem sklopu meritev smo zaprli ventil na veji C in primerjali pretečeno količino vode

skozi kontrolni vodomer z vsoto pretečene količine vode skozi vodomera A in B.

Tlak v drugem, tretjem in četrtem sklopu smo nastavljali enako kot pri prvem.

Rezultati meritev razlik pretečene vode skozi kontrolni vodomer in med vsoto vejnih

vodomerov pri različnih tlakih, so podani v diagramih (6.1), (6.3), (6.5), (6.7).

Rezultati napak vejnih vodomerov pa so prikazani v diagramih (6.2), (6.4), (6.6), (6.8).


- 41 -

6.1 Odčitki meritev

Diagram 6.1: Primerjava pretokov kontrolnega vodomera z vejnimi A, B, C

Iz diagrama (6.1) je razvidno, da je v zadnjem delu premice veliko nizov meritev ob

podobnem tlaku, kar je posledica, da se pretok vode kljub zvišanju tlaka ni povečeval.

Diagram 6.2: Napaka na vejah A, B, C

Iz diagrama (6.2) je razvidna napaka, ki pri različnih pretokih ne izkazuje trenda naraščanja

oz. padanja ali kakršnekoli povezave z velikostjo pretoka. Zgoščenost prikaza nizov meritev

pri Q= 180 [l] lahko pripišemo dejstvu, da se pretok vode kljub zvišanju tlaka ni povečeval.

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

180,0

200,0

0,0 50,0 100,0 150,0 200,0

QK[l

]

Qv[l]

-0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6

0,00 50,00 100,00 150,00 200,00

Nap

aka

[%]

QK[l]


- 42 -

Diagram 6.3: Primerjava pretokov kontrolnega vodomera z vejama B, C

Iz diagrama (6.3) je razvidno, da pretok QV minimalno odstopa od QK, prav tako zgoščenost

meritev pri Q= 140 [l] lahko pripišemo, da se pretok kljub zvišanju tlaka ni povečeval.

Diagram 6.4: Napaka na vejah B, C

Iz diagrama (6.4) je razvidna največja napaka, ki znaša -6,1% pri Q= 19,00 [l]. Na naslednjih

meritvah, pri ostalih pretokih, pa se napaka zniža nato pa ne izkazuje trenda naraščanja oz.

padanja.

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0

QK[l

]

Qv[l]

-8,0

-6,0

-4,0

-2,0

0,0

2,0

4,0

0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00 160,00

Nap

aka

[%]

QK[l]


- 43 -

Diagram 6.5: Primerjava pretokov kontrolnega vodomera z vejama A, C

Iz diagrama (6.5) je razvidno, da pretok QK minimalno odstopa od QV, kar nam ponazarja

premica. Zgoščenost meritev pri 150 [l] je posledica, da se pretok kljub zvišanju tlaka ni

povečeval.

Diagram 6.6: Napaka na vejah A, C

Iz diagrama (6.6) je razvidno kako % napake naraste pri pretoku Q= 125 [l] pri naslednjih

meritvah pa se napaka giblje blizu želenih vrednosti. Gostota nizov meritev je prav tako

posledica zelo podobnim si pretokom, kljub spremenjeni vrednosti tlakov.

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

180,0

0,0 50,0 100,0 150,0 200,0

QK[l

]

Qv[l]

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

0,00 50,00 100,00 150,00 200,00

Nap

aka

[%]

QK[l]


- 44 -

Diagram 6.7: Primerjava pretokov kontrolnega vodomera z vejama A, B

Iz diagrama (6.7) je razvidno, da pretok QK minimalno odstopa od QV, kar nam ponazarja

premica. Podobno kot v prej vidnih diagramih je tudi v tem, da se pretoki kljub zviševanju

tlaka niso dvigovali.

Diagram 6.8: Napaka na vejah A, B

Iz diagrama (6.8) je izpostavljena napaka pri Q= 110 [l], ki znaša 1,8% pri ostalih pretokih

pa se pojavlja le minimalna napaka, gostota meritev pri Q= 180 [l] je prav tako posledica

nespremenjenega pretoka vode pri zvišanju tlaka, kar navaja na ugotovitev, da spremembe

tlakov v opazovanem cevovodnem sistemu ne vplivajo na merilno negotovost – napako.

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

180,0

200,0

0,0 50,0 100,0 150,0 200,0

QK[l

]

Qv[l]

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

0,00 50,00 100,00 150,00 200,00

Nap

aka

[%]

QK[l]


- 45 -

7 ANALIZA REZULTATOV

Iz opravljenih meritev lahko zaključimo:

Vsi vodomeri so ob večkratnih meritvah zadostili zakonskim predpisom oziroma so bili v

mejah dopustnih pogreškov. Iz dobljenih rezultatov ni bilo moč opaziti prevelikega nihanja,

so pa odstopanja zaradi vodomera samega. Konstrukcija in princip merjenja ne omogočata

večje natančnosti.

Pri umerjanju manometrov smo uporabili predpisano metodo, vendar je možen velik vpliv

paralakse, zaradi merilne skale oziroma razdelka samega instrumenta, predvsem v merilnem

območju od 0 do 0,2 [bar]. Vendar omenjeno ne vpliva na rezultat meritev celotne proge.

Na merilni liniji je med merjenjem pretokov opaziti, da se pretok kljub zviševanju tlaka ne

povečuje, kar potrjuje postavljeno trditev, da variacija statičnega tlaka v vodovodnih sistemih

značilno ne vplivajo na merjenje volumskega pretoka vode.


- 46 -

8 ZAKLJUČEK

S sistematičnimi meritvami smo skušali ustvariti tem bolj realne pogoje, kar smo zagotovili

tudi z enakimi elementi, kot se uporabljajo na samih merilnih mestih. Ugotovili smo, da ne

glede na prej nastavljen tlak na reducirnem ventilu, razlike v izmerjeni količini pretečene

vode, ki bi jo pripisali reducirnim ventilom ni opaziti.

Iz navedenega lahko sklepamo, da nihče, tako uporabnik kot distributer vodovodnega sistema

ni oškodovan ob meritvah pretečene vode z vodomeri zaradi različnih pogojev odjema pitne

vode.

Sklepam, da je uporaba reducirnih ventilov v vodovodnem omrežju zelo primerna za

zmanjšanje tveganja nastanka poškodb, vsled visokih tlakov in posledično nekontroliranega

iztoka vode. Manjši tlak na iztočnem mestu pripomore tudi k zmanjšanju porabe pitne vode.


- 47 -

9 LITERATURA

[1] Hribernik Aleš. Umerjanje manometra z Bourdonovo cevjo. V : Hribernik A. Tehniške

meritve , Eksperimentalne metode Praktikum laboratorijskih vaj, prva izdaja: Univerza v

Mariboru, Fakulteta za strojništvo, 2003, str. 10-14.

[2] Naprava za umerjanje vodomerov, Albatros d.o.o. navodilo za uporabo; Mariborski

vodovod d.d. interno gradivo.

[3] Svetovni splet (WWW). http://www.ewt.at [ 06.07.2012 ]

[4] Svetovni splet (WWW). http://www.bermad.com [ 26.06.2012 ]

[5] Svetovni splet (WWW).http://www.caleffi.com [ 22.06.2012 ]

[6] Svetovni splet (WWW).http://www.mb-vodovod.si/ [ 03.07.2012 ]

[7] Svetovni splet (WWW).http://www.google.si/ [ 02.08.2012 ]

[8] Svetovni splet (WWW).http://www.uradni-list.si/1/content?id=35628 Pravilnik o

meroslovnih zahtevah za vodomere [ 14.07.2012 ]

[9] Škerget Leopold. Notranji tokovi tekočine v vodnikih V : Škerget L. Mehanika tekočin,

prva izdaja: Univerza v Mariboru Tehniška Fakulteta in Univerza v Ljubljani Fakulteta

za strojništvo, 1994, str. 287 , 296-297 in 279-280.

http://www.ewt.at/

http://www.bermad.com/

http://www.caleffi.com/

http://www.mb-vodovod.si/

http://www.google.si/

http://www.uradni-list.si/1/content?id=35628


- 48 -

10 PRILOGE

Preglednica 10.1: Tipični podatki [5]

Tip vodovodne opreme Qi

Kopalnica, kuhinjsko korito, pomivalni stroj 12 [l/min]

tuš 9 [l/min]

Umivalnik, bide, pralni stroj, WC 6 [l/min]

Preglednica 10.2: Korekcijski faktorji v % [5]

Število

naprav 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 150 200

kfs% 54 41 35 29 27 24 23 21 20 19 18 17 16 16 15 14 13

kfp % 65 50 43 37 34 32 30 28 27 26 24 23 22 21 20 18 17

Pri čemer je kfs korekcijski faktor za stanovanjske objekte in kfp za poslovne objekte.

UNIVERZA V MARIBORU - core.ac.uk · NBR - Akrilonitril Butadien SIST EN ISO/IEC 17020 - IAF/ILAC...

Documents

Transcript of UNIVERZA V MARIBORU - core.ac.uk · NBR - Akrilonitril Butadien SIST EN ISO/IEC 17020 - IAF/ILAC...