Главная Продукция Техническая информация Контакты
Повышение энергоэффективности – самый очевидный способ экономической оптимизации хозяйственной деятельности любого предприятия. Учет воды не менее важная задача, чем учет электроэнергии. Обеспечивая точное измерение канализационных стоков, вы не только экономите средства, но и повышаете энергоэффективность коммунального хозяйства в стране.

Как известно, эпюра распределения скорости ламинарного потока в идеальном канале распределяется по нормальному закону, т.е., у дна скорость равна нулю, у поверхности потока скорость максимальна и, соответственно, у стенок скорость равна нулю, по центру потока скорость максимальна. В результате максимальная скорость потока формируется по центру потока у поверхности. На этом принципе построен алгоритм вычисления средней скорости безнапорных потоков большинства существующих на сегодняшний день безнапорных расходомеров. 

Для идеальных измерительных каналов такой подход имеет право на жизнь. Но для реальных каналов, в которых  распределение скорости в потоке зависит от многих систематических и случайных факторов, такой подход приводит к большим погрешностям измерения средней скорости и, соответственно, расхода. По нашим наблюдениям погрешность составляет в динамическом диапазоне измеряемых расходов  от 20 до 300% в различных каналах для различных приборов.

При желании каждый может убедиться, что поток постоянно изменяется, а следовательно изменяется равнодействующая составляющая скорости потока, причем эти изменения не носят систематического характера, т.е. не поддаются усреднению за короткий интервал измерений.

Другим фактором влияющим на изменение эпюры скоростей являются различного вида подпоры: за счет заиливания канала, за счет изменения уровня воды в принимающем канале или водоеме (увеличение объема сбросов в коллектор вышерасположенных объектов, половодье и т.п.), за счет засорения канала или организации искусственных подпоров. Фактически, наличие подпора уменьшает величину уклона канала и приводит к «замиранию» движения потока в той части площади поперечного сечения потока, которая прилегает к зоне подпора. Зона замирания по протяженности составляет до 10 высот уровня подпора.

Отсюда следует, что вычисление средней скорости потока, исходя из теоретической эпюры распределения скоростей в потоке в реальных каналах не корректно, т.к. полученные результаты могут значительно отличаться от фактических, что делает невозможным применение данного метода для коммерческих измерений.

Донные отложения (илы) приводят не только к существенному искажению теоретической эпюры скоростей в канале, но подчас делают невозможным выполнение измерений. Важным моментом при коммерческих измерениях является необходимость учета площади сечения, который занимают донные отложения  на измерительном участке канала.

Следует четко понимать, что узел учета безнапорных потоков состоит из двух компонентов, влияющих на погрешность и корректность измерения: установленный прибор учета и собственно канал в зоне измерения. Совокупная погрешность узла учета безнапорных потоков определяется инструментальной погрешностью расходомера и погрешностей измерительного участка канала по месту установки прибора. К основным погрешностям канала следует отнести: погрешность измерения его геометрических размеров, наличие твердых иловых отложений на дне канала, неравномерность геометрии и уклона канала в зоне измерения, наличие в зоне измерения поворотных участков и боковых стоков, а также поверхностных сливов жидкости. Дополнительными факторами могут являться замерзание жидкости в канале, наличие ледопадов при установке приборов в колодцах и пр Поэтому большая доля ответственности за правильностью измерения лежит на эксплуатирующей организации, требуется строгое соблюдение правил и требований эксплуатационной документации.

 

В настоящее время существует несколько решений для измерения расхода в безнапорных каналах:

  • табличные расходомеры (измерение только уровня потока и вычисление расхода по заданным табличным зависимостям уровень/расход) наименее корректный метод

  • расходомеры использующие принцип измерения «площадь-скорость»:

  • ультразвуковые  расходомеры,  использующие эффект Допплера для измерения скорости потока

  • временно импульсные ультразвуковые расходомеры

  • электромагнитные расходомеры

  • рычажно-маятниковый расходомер СТРИМ

 

Остановимся более подробно на преимуществах и недостатках каждого метода измерения расхода.

 

Табличные расходомеры: к расходомерам этого типа относятся расходомеры  типа Взлет и Эхо-Р. Данные приборы трудно назвать расходомерами в чистом виде, по сути это обычные ультразвуковые уровнемеры, т.к. они не производят измерение скорости потока, измеряют только уровень потока, а значение расхода определяют по теоретической расходной характеристике канала. Характерный пример: в результате образовавшегося подпора (затора) вода в канале стоит, уровень жидкости высокий, реальное  значение скорости потока равно нулю, при этом показания расхода расходомеров Эхо-Р и Взлет будут соответствовать значениям характерным измеренной величине уровня жидкости в канале. За месяц такого рода измерений набегают нешуточные «добавки» расхода и предприятия несут значительные убытки.

Помимо прочего с течением времени расходные характеристики канала меняются в следствии заиливания, естественного разрушения и т.п. Так же этим расходомерам присущи все недостатки ультразвуковых уровнемеров -  увеличение погрешности измерения при волне, интенсивных испарениях и туманах, вплоть до невозможности измерений.

Такие приборы не рекомендуется устанавливать на каналах, работающих с подпорами и возможностью заиливания, что характерно для каналов не имеющих свободного излива, со средней скоростью потока менее 0,5 м/с.

Достоинством таких расходомеров является низкая цена.

 

Ультразвуковые расходомеры: к расходомерам этого типа относятся расходомеры Днепр-7, ISCO-4250, ADFM, ADS 3600, NIVUS, SIGMA, Piton. Расходомер Днепр-7 измеряет скорость потока время-импульсным методом. Корректность измерения такими  расходомерами весьма существенно зависит от присутствия в потоке газовой составляющей, степени загрязненности потока и как следствие, изменение угла преломления излученных сигналов, влияния переотражений сигнала на границе раздела сред жидкость-паровоздушная среда и элементов конструкции. Реальная погрешность измерения в диапазоне рабочих значений уровней и скорости жидкости в канале весьма значительна.

Измерение скорости другими ультразвуковыми расходомерами основано на эффекте Допплеровской локации. Измерение уровня потока осуществляется разными методами - пузырьковая камера, гидростатический метод, ультразвуковой уровнемер и др. Вычисление расхода жидкости осуществляется по формуле «площадь поперечного сечения потока  х  среднюю скорость потока». Однако этот, казалось бы, высокотехнологичный метод измерения расхода имеет  ряд недостатков. Датчик измерения скорости устанавливается на дне канала, в результате чего происходит его обвалакивание, что приводит к значительным погрешностям, а порою делает измерение и вовсе невозможным. Часто подобные расходомеры ставятся для измерения расхода сточных вод в безнапорных каналах, засоренность сточных вод крайне высока, в результате излученный сигнал многократно переотражается от элементов потока и канала, что делает селекцию сигнала крайне сложной. Как результат это приводит к дополнительной погрешности измерений скорости потока. Помимо вышесказанного ультразвуковые расходомеры меряют скорость в центре канала, на основании этих данных вычисляется значение средней скорости потока исходя из теоретической эпюры распределения скоростей. Такой метод плохо подходит для реальных каналов с турбулентным течением, в которых составляющие скорости потока зависят от массы факторов и постоянно меняются. Подводя итог можно однозначно утверждать, что такие расходомеры по своим характеристикам существенно превосходят «табличные расходомеры», однако имеют ряд эксплуатационных и инструментальных недостатков. Реальная погрешность достигает 20%. Стоимость таких расходомеров весьма высока. 

 

Электромагнитные расходомеры: к расходомерам этого типа относится расходомер ISCO UniMagTM 4402. В электромагнитных расходомерах измерение средней скорости потока в электропроводных жидкостях осуществляется путем измерения наведенной ЭДС в электромагнитной катушке прибора, а уровень потока измеряется гидоростатическим методом. Вычисление расхода жидкости осуществляется по формуле «площадь поперечного сечения потока  х  среднюю скорость потока». На корректность измерений влияют отложения и загрязнения на дне и стенках трубопровода и коррозия электродов прибора. Эти приборы должны встраиваться в сеть как элемент коллектора, что требует серьезных дорогостоящих строительных работ. Сечение канала ограничено диаметром 2 м.  Эти расходомеры самые дорогие из всего перечня безнапорных расходомеров.

 

Рычажно-маятниковый расходомер СТРИМ: принцип действия прибора состоит в непрерывном измерении  уровня и средней скорости потока. Уровень измеряется поплавковым методом, а скорость с помощью погружной лопасти. Вычисление расхода жидкости осуществляется по формуле «площадь поперечного сечения потока  х  среднюю скорость потока».

Конструктивное исполнение расходомера СТРИМ обеспечивает  самоочистку погруженных элементов потоком, а также высокую точность измерений вне зависимости от подпоров и других факторов. В прибор введено поворотное устройство в горизонтальной плоскости, что обеспечивает корректное измерение параметров не только ламинарного, но и турбулентного потока. Лопасть измерения скорости за счет двух степеней свободы в подвеске автоматически устанавливается в уравновешенное состояние в потоке, т.е. в положение равнодействия  всех сил, действующих на нее.

Прибор осуществляет измерение как абсолютно чистых, не содержащих примесей, так и сильно загрязненных жидкостей.

В каналах, склонных к заиливанию крайне важно учитывать площадь ила. В расходомере СТРИМ такая возможность есть. Программное обеспечение позволяет задавать текущий уровень ила, площадь которого должна вычитаться из площади сечения  потока. Таким образом, конструктивные и программные решения, реализованные в расходомере СТРИМ позволяют говорить о том, что на сегодняшний день расходомер СТРИМ является наиболее корректным прибором среди расходомеров безнапорных потоков по эксплуатационным и метрологическим характеристикам.

 

Современный прибор, применяемый для коммерческого учета расхода в безнапорных каналах, обязан учитывать все перечисленные выше нюансы, работать по принципу площадь-скорость, корректно вычислять среднюю скорость в реальных каналах и обеспечивать корректные результаты измерения, независимо от наличия ила и подпоров. Расходомер-счетчик безнапорных потоков СТРИМ отвечает всем этим требованиям. Отдельно нужно отметить, что расходомер СТРИМ занимает наиболее привлекательную ценовую нишу. Цена расходомера СТРИМ выше расходомеров типа Взлет, Эхо-Р и Днепр-7, но значительно дешевле импортных расходомеров, таких как ISCO, ADS, Nivus и др., превосходя их по метрологическим и эксплуатационным характеристикам.

© 3V-Engineering

Россия, Москва, 2-я улица Энтузиастов д. 5
Тел./факс: +7 (495) 545-48-08, e-mail: sales@3v-e.ru
Дизайн и разработка сайта
Студия «Idee Fixe»

Копирование материалов сайта разрешено только при условии обязательного указания
прямой ссылки на сайт www.3v-engineering.ru, как на первоисточник информации.