عداد المياه

عداد مياه

Water meter - Compteur d'eau

عـداد المياه

عداد الماء هو جهاز يستخدم لقياس حجم الماء المار عبر أنبوب أو ناقل وتسجيله، وتستخدمه مؤسسات المياه لمحاسبة المستهلكين وفقاً لاستهلاكهم، وتركب عدادات المياه المنزلية على وصلات خدمة المستهلكين.

تستخدم عدادت المياه الكبيرة في قياس كميات المياه الخارجة من الخزانات ومحطات الضخ ومحطات المعالجة، أو كميات المياه الداخلة إلى قطاعات مختلفة من شبكة التوزيع، مما يساعد على التحكم في الشبكة، وتساعد معرفة حجوم المياه المزوَّدة في عملية توزيع المياه بشكل متساوٍ على مختلف المناطق والقطاعات، وتوفر لمهندسي المؤسسة المعلومات اللازمة لفحص طاقات جريان الأنابيب، والتحري عن فقدان المياه في الشبكة بمقارنة كميات المياه المنتجة مع كميات المياه المستهلكة.

لمحة تاريخية:

استخدمت حضارات متعددة قديمة ـ منها الحضارة الرومانية والإسلامية الأموية ـ أسلوب نقل المياه من مصادرها الطبيعية إلى مواقع الاستخدام بتجميعها ثم نقلها عبر أقنية وعبّارات، وكانت المياه توزَّع على المستخدمين بوساطة مقسمات متفق عليها فيما بينهم، وسميت في دمشق القديمة بـ «الطوالع». وقد زودت الطوالع بفتحات ذات مقاطع معايرة بنسبة القيراط. وكان «الفرضي» (أي المحاسب) يقوم بفرض الأجرة وفقاً لعدد القراريط. وفَّرت هذه الأنظمة المياه ووزعتها على سكان المدينة، إلا أنها تسببت أيضاً بضياع كميات كبيرة من المياه بسبب فيضان المياه منها أحياناً وصعوبة التحكم بتغذيتها.

على الرغم من أن الطلب على عدادات المياه لم يزدد إلا بعد انتشار شبكات توزيع المياه في المدن ونشوء الحاجة لتحديد كميات المياه المنتجة والمستهلكة، فقد بدأت محاولات قياس تدفق المياه منذ زمن بعيد مع تطور علم ميكانيك السوائل  أساساً. ففي عام 1695 قام الفرنسي بيتو Pitot باختراع ما يسمى «أنبوب بيتو»، وهو جهاز لقياس سرعة التدفق في الأقنية والأنهار، وقد مكن هذا الجهاز من تحديد مقدار التدفق أيضاً بعد معرفة مساحة مقطع الجريان. وفي مطلع القرن الثامن عشر قام  الإيطالي بوليني باستنتاج معادلة لتحديد مقدار جريان الماء فوق هدار weir، وفي بداية القرن التاسع عشر قام الهدروليكي الإيطالي جيورجيو بيدوني Giorgio Bidone بتحري جريان المياه فوق الهدارات. وفي عام 1845 وضع يوليوس ڤايسباخ Julius Weissbch المعادلة المستخدمة حالياً (باستثناء تصحيح بسيط) لحساب هذا الجريان. وفي القرن نفسه، قام الإيطالي ڤنتوري Venturi باختراع عداد ڤنتوري الشائع الاستخدام في قياس التدفق في الأنابيب.

وبرزت مع تقدم العلوم أهمية القياسات المائية لتوفير المياه وتدقيق حسابات إنتاجها وتوزيعها بغية تحديد فاعلية استثمار المنشآت وحساب عائداتها المادية. ومنذ مطلع القرن التاسع عشر مع بداية الثورة الصناعية ابتكرت بعض أجهزة قياس سرعة جريان المياه في النواقل (أنابيب … الخ). وظهرت في نهاية القرن التاسع عشر عدادات قياس سرعة بمحور شاقولي، ثم طوّرت مع بداية القرن العشرين  أنواع أخرى بهدف زيادة الدقة وتخفيض ضياع الضغط الناجم عن عبور المياه (السوائل) جسم العداد.

تتضمن أجهزة قياس التدفق المائي جميع أنواع العدادات التي تستخدم في الأقنية المفتوحة والأقنية المغلقة (الأنابيب) وتؤلّف عدادات المياه جزءاً رئيسياً منها.

المواصفات الواجب توافرها بالعدادات:

يُراعى لدى اختيار عداد الماء دقته في قياس التدفق ومتانته ومقاومته للعوامل الجوية، وكذلك حساسيته في قياس التدفقات المارة فيه ضمن مجال التدفق المختار، ومن المواصفات التي تجب مراعاتها فيه سهولة المناولة والتركيب، وسهولة القراءة، وأن يكون العداد قليل الأعطال، وأن يحافظ على نوعية المياه الجارية عبره من دون أن يتسبب بتغيرها، وأن يتحمل الضغط الهيدروليكي للسائل المنقول من دون أن يتسبب ذلك بأعطال في أجزائه المختلفة.

ويعدُّ مجال تدفق العداد الواقع بين معدل التدفق الأعظمي ومعدل التدفق الأصغري من أهم المعايير الذي يجب مراعاتها عند اختيار عدادات الماء بمختلف أنواعها، وهو المجال الذي يعمل فيه العداد ضمن حدود الدقة المقبولة. كذلك يعدُّ التدفق الابتدائي للعداد (وهو معدل التدفق الذي يبدأ عنده العداد بالحركة والتسجيل بصرف النظر عن حدود الدقة) من أهم الخصائص التي يجب وضعها في الحسبان عند اختيار العدادات المنزلية.

يصنّف العداد بحسب خصائصه القياسية الآتية:

ـ نسبة الخطأ المسموح به في أثناء التشغيل العادي، ونسبة الخطأ الأعظمي المسموح به.

ـ فئة تصنيف العداد التي ترتكز على حساسيته، ومعدل التدفق الأصغري الذي يمكنه  تسجيله ضمن حدود الخطأ الأعظمي المسموح به.

وتصنّف العدادات عالمياً وفقاً للحساسية كما يأتي:

عدادات فئة آ: وهي عدادات منخفضة الدقة وغالباً ما تُستخدم لأغراض الري.

عدادات فئة ب: وهي عدادات جيدة الدقة تُستخدم حسب تصاميمها لمياه الشرب والري.

عدادات فئة ج: وهي عدادات ذات دقة عالية تُستخدم لأغراض الشرب على الأغلب.

عدادات فئة د: وهي عدادات ذات دقة عالية جداً وتستخدم على الأغلب للمعايرة، وفي حالات خاصة لقياس تدفق مياه الشرب.

أنواع العدادات:

تصنف العدادات وفقاً لطريقة القياس وآليته إلى:

1ـ عدادات ميكانيكية: تعتمد على قياس سرعة جريان السائل بوساطة عنفة مركبة أفقياً أو شاقولياً. تدور العنفة بفعل جريان الماء عبر العداد، ويتناسب عدد دورات العنفة وحجم الماء المار عبر العداد (الشكل ـ1).

2ـ عدادات حجمية: تعتمد استخدام حجرات قياس ذات حجم معلوم لتحديد حجم الماء المار عبرها في واحدة الزمن  (الشكل ـ2).

3ـ عدادات تفاضلية هدروليكية: تعتمد قياس الهبوط في الضغط الناجم عن مرور السائل ضمن تضيق في مقطع الأنبوب (عنق)، وتُحدَّد من فرق الضغط الكائن بين مدخل العداد والعنق كميةُ السائل المتدفق في واحدة الزمن. وتُستخدم أدوات ميكانيكية أو كهربائية لتسجيل معدل الجريان. ويعدُّ عداد ڤنتوري Venturi meter مثالاً شائعاً عن العدادات التفاضلية الهدروليكية التي يعدّ عداد الفوهة orifice meter نوعاً آخر منها  (الشكل ـ3).

4ـ العدادات الكهرمغنطيسية electro-magnetic flow meters: تعتمد تطبيق مبدأ ڤاراداي لحساب سرعة السائل المتدفق عبر حقل مغناطيسي، وقياس السرعة بقياس شدة التيار الكهربائي المتولد نتيجة سرعة الجريان المتعامد مع الحقل المغنطيسي  (الشكل ـ4).

5ـ العدادات فوق الصوتية ultra-sonic flow meters: تحتوي على حساسات مولِّدة للصوت ومستقبلة له ملتصقة بجوانب الأنبوب. ترسل الحساسات نبضات صوتية عبر مقطع الأنبوب مع اتجاه جريان الماء وعكسه متناوبة. وبسبب ظاهرة تدعى «تأثير دوبلر» the Doppler effect يتغير تردد frequency الصوت مع تغير سرعة جريان الماء، ويعدُّ الفرق ما بين تردد الإشارة الصوتية التي تنتشر في اتجاه الجريان وتردد الإشارة التي تنشر في عكس اتجاه الجريان مؤشراً دقيقاً عن حجم هذا الجريان  (الشكل ـ5).

كذلك يمكن تصنيف العدادات وفقا لواحدة القياس إلى عدادات أحادية الوحدة وعدادات ثنائية الوحدة، كما تُصنَّف حسب طريقة القراءة إلى عدادات آلية وعدادات إلكترونية (الشكل ـ6).

معايير اختيار العدادات:

تراعى المعايير التالية عند اختيار العداد للحصول على أدق النتائج القياسية وضمان سلامة الأداء وطول العمر التشغيلي للعداد:

ـ تناسب العداد وقطر الأنبوب الذي سيركب عليه.

ـ تناسب العداد وسرعة الجريان المتوقعة في الأنبوب.

ـ نوعية المياه المنقولة من الناحيتين الفيزيائية والكيميائية.

ـ العزل الكهربائي للعداد والتأريض earthing في حالة استخدام العدادات الإلكترونية.

ـ عزل العدادات حرارياً لوقايتها من التغيرات الكبيرة في درجات الحرارة.

ـ إبعاد خطر غمر العداد بالمياه.

ـ الانتباه إلى درجة حرارة المياه المنقولة.

شروط تركيب العدادات:

للحصول على دقة قياس تدفق عالية، يخضع تركيب العدادات للشروط الآتية:

ـ طبيعة تصميم العداد المطلوب تركيبه ونوعيته.

ـ حجم الخط المطلوب تركيب العداد عليه وقياسه.

ـ طبيعة استثمار العداد (منشآت إنتاج، خزانات، محطات ضخ، أبنية).

ـ نوعية الوصلات المستخدمة في وصل العداد بالأنبوب.

ـ إمكانية تركيب العداد فوق الأرض ضمن غرف خاصة، أو في غرف تحت الأرض، ضمن جسم المنشأة أو خارجه.

ـ اختيار موقع تركيب العداد للحيلولة دون تجمع الرواسب والعوالق فيه أو بالقرب منه.

ـ تزويد العداد بمصفاة لمنع هذه العوالق من الوصول إلى داخله وعرقلة عملية القياس.

ـ تزويد العداد بسِكْرِ عدم رجوع لمنع تسجيل القراءة العكسية في حال ارتداد جريان المياه.

ـ الالتزام بمسافات التركيب النظامية بين العداد وبين التجهيزات الأخرى (صمامات، أكواع، تفرعات) المركبة على الأنبوب المراد قياس التدفق فيه للمحافظة على دقة العداد.

نظم جمع المعلومات من العدادات:

تختلف أحياناً نظم جمع المعلومات من العدادات بين منطقة وأخرى وفقاً للإمكانية الفنية المتاحة للجهة المستثمرة، وتبعاًً لاتساع المنطقة، ومدى توفر البنى التحتية الحقلية فيها. ويمكن تلخيص نظم جمع المعلومات الأكثر شيوعاً كالآتي:

1ـ جمع المعلومات التقليدي: بالقيام بزيارة حقلية لموقع العداد، وتسجيل القراءة على صحيفة العداد التي تحتوي معلومات عن نوعية العداد، وعن الجهة التي ركب لصالحها. وتتم عملية جمع البيانات من العدادات وتحديد كميات المياه المستهلكة إما بالحسابات اليدوية أو باستخدام آلات الحاسبة العادية.

2 ـ جمع المعلومات نصف الآلي: ويتم وفقاً للتقنية المستخدمة في جهاز قراءة العداد تبعاً لنوع العداد على النحو الآتي:

آ ـ العداد التقليدي: تؤخذ القراءة في الموقع وتسجل على وحدة إلكترونية محمولة ثمَّ تدخل جميع المعلومات يدوياً إلى الذاكرة الإلكترونية لهذه الوحدة  (الشكل ـ 8).

ب ـ العدادات المزودة بلصاقة الباركود: تجري القراءة مباشرة بوساطة الوحدة الإلكترونية المحمولة وتخزن المعلومات داخلها بعد إدخال القراءة فقط يدوياً إلى الوحدة الإلكترونية المحمولة  (الشكل ـ 10).

ج ـ العداد المزود بجهاز قراءة إلكترونية: توصل الوحدة الإلكترونية المحمولة مباشرة بوحدة قراءة العداد الإلكترونية وتفرع جميع المعلومات آلياً إلى الوحدة المحمولة.

يتميز نظام جمع المعلومات نصف الآلي بسرعته ودقة نقله للمعلومات من الوحدة الإلكترونية إلى نظام حساب استهلاكات المياه الحاسوبية.

3 ـ جمع المعلومات الآلي: صارت الأنظمة الآلية لجمع المعلومات من أكثر الموضوعات ذات الأولوية في حقل صناعة تطوير العدادات نظراً لدقتها وسرعتها. وترتكز معالجتها على الأسس الفنية الآتية:

1ـ اعتماد طرق تحديد الإشارة المطلوب نقلها عن بعد.

2ـ اعتماد الأنظمة المناسبة للقراءة عن بعد.

3ـ اعتماد أنظمة نقل المعلومات عن بعد.

وتتميز الأنظمة الحديثة لقراءة العدادات عن بعد بأنها لاتحتاج إلى اشتراطات أو موافقات خاصة بحجز الترددات اللاسلكية اللازمة لنقل المعلومات، لأنها تستخدم ترددات أصبحت مؤخراً موحدة عالمياً، وتشابه الترددات المستخدمة في أجهزة التحكم عن بعد (remote control) المستخدمة في التلفزيون مثلاً. كما أنها مزودة بطرق متطورة للعزل المائي والحراري حيث تعمل في الظروف الصعبة وتحافظ أيضاً على سلامتها ودقة أدائها وتتمتع بإمكانية التركيب والربط على أنواع متعددة من العدادات ضمن استطاعات وقياسات مختلفة، وهي في الوقت نفسه لاتحتاج إلى طاقة كبيرة، إذ تُستَمدُّ الطاقة اللازمة للتشغيل والتخزين والإرسال من بطاريات مركبة داخل الأجهزة يزيد عمرها الفني على 10سنوات في أغلب الحالات، ولا تحتاج إلى الشحن.

إن من أهم ميزات القراءة عن بعد إمكانية قراءة العدادات بفترات متعددة، أو في أوقات محددة، حسب الحاجة وبسرعة كبيرة. كما أنها تسمح عبر استخدام شبكات أنظمة الاتصالات الخاصة بالهواتف النقَّالة بنقل قراءات العداد مباشرةً إلى مراكز الخدمة، وتمكِّن بذلك مؤسسة المياه أو المستهلك من الوصول بدقة عالية وسرعة كبيرة إلى المعلومات المتعلقة بكميات المياه المستهلكة وتكلفتها.

خالد الشلق

شبكات توزيع المياه ـ الصمامات الهدروليكية.

- Design Criteria for Water Works Facilities (Japan Water Works Association JICA1990).

- D.W. SPITEZ, Flow Measurement (Instrument Society of America ISA ISBN-1-55617-334-2.-1991).

التصنيف : التقنيات (التكنولوجية)

النوع : تقانة

المجلد: المجلد الثالث عشر

رقم الصفحة ضمن المجلد : 17

آخر أخبار الهيئة :

معجم المصطلحات

الأطلس الجغرافي

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية