Обеспечение жилой застройки инженерными коммуникациями является важным аспектом повышения комфортности проживания. Проживание в индивидуальном доме отличается большим потреблением воды на хозяйственные нужды без последующей утилизации: полив огорода, сада, потребление воды людьми и животными и т.д. Чтобы не оплачивать услуги по водоотведению за потребленную воду, требуется установка приборов учета сточных вод. Счетчик покажет, что реально в канализацию уходит гораздо меньше воды, чем поступает в дом.

Расходомер сточных вод представляет собой высокотехнологичный прибор, имеющий в своей конструкции электронные компоненты и обеспечивающий точность и надежность измерений. Исполнение приборной базы и узлов прибора позволяет работать в химически агрессивных средах, без потери надежности и точности проводимых измерений.

Как работают

Счетчики канализации разделяются на следующие виды в зависимости от того, какой принцип действия лежит в основе их работы:

• ультразвуковые;
• электромагнитные;
• рычажно-маятниковые.

По методу измерений приборы учета стоков разделяются на два вида:

• Учет уровня потока стоков в трубе. Количество стоков определяется в зависимости от величины канала.
• Учет скорости потока совместно с уровнем потока стоков в трубе. Количество стоков определяется по принципу «площадь-скорость».

Ультразвуковые счетчики

Высокоточные приборы, предназначенные для измерения количества жидких нечистот. Измерения происходят с помощью датчиков по методу «площадь-скорость», которые легко устанавливаются в коллекторе. Используются в открытых каналах, самотечных системах, безнапорных трубопроводах, в промышленной сфере для коммерческого учета. При комплектации приборов гидростатическими датчиками помимо контроля за объемами сброса осуществляется мониторинг за наполнением канализационной сети.

Монтаж осуществляется внутри трубопровода или каналах без проведения дополнительных строительных работ.

Работа ультразвуковых датчиков основана на измерении разности времени прохождения импульсов ультразвукового колебания по направлению движения потока жидкости и против него. На измерительном участке устанавливаются датчики (пьезоэлектрические преобразователи), которые инициируют возбуждение этих импульсов.

Ультразвуковой датчик устанавливается под углом относительно сечения потока. Скорость может измеряться по одному или двум лучам ультразвуковых колебаний. Датчики работают попеременно, сначала в качестве излучателя, затем в качестве приемника. Движение жидкости вызывает изменение времени полного распространения сигналов по потоку и против него. На основе полученных сигналов определяется скорость и объем стоков в трубопроводе.

Достоинства приборов данного типа заключается в их универсальности, возможности установки в трубопроводах любой геометрии диаметром до 9 м. Измерения происходят в любом направлении потока. Сооружение дополнительных колодцев или измерительных камер для установки прибора не требуется.

К недостаткам приборов можно отнести необходимость постоянной очистки датчиков. Неоднородность стоков, наличие пузырьков, взвеси снижают достоверность показателей. Погрешность измерений достигает 5%.

Электромагнитный принцип

Это простые, но надежные приборы для измерения объема сточных вод, в том числе неочищенных. Применяют на самотечных и напорных канализационных системах, при условии, что давление в напорных стоках не превышает 40 бар.

Принцип действия измерителей объема стоков основан на измерении электродвижущей силы (ЭДС), которая возникает в сточных водах при прохождении через искусственное магнитное поле. Скорость потока жидкости прямо пропорциональна возникающей ЭДС, которая преобразуется в сигнал, поступающий на дисплей прибора контроллера. Измерение объемов стоков возможно только в том случае, если они проводят электрический ток, так как действие приборов основано на законе Фарадея (магнитной индукции). Жидкость, которая проходит через магнитное поле выступает в роли подвижного сердечника. Она инициирует электрический ток, зависящий от скорости движения стоков.

Достоинство электромагнитных приборов заключается в их универсальности, они позволяют измерять любые виды жидких отходов, проводящих электрический ток, включая неочищенные стоки. Приборы стабильно показывают высокоточные данные при условии наличия системы самоочистки электродов.

Обратите внимание! К недостаткам можно отнести нестабильную работу при наличии сильных электромагнитных помех. Стоимость расходомеров зависит от диаметра трубы или канала, так как исполнение первичного преобразователя должно быть всегда полнопроходное.

Рычажно-маятниковые измерители стоков

Область применения приборов – безнапорные открытые и закрытые канализационные каналы. Принцип действия заключается в измерении уровня и средней скорости потока. Измерения проводятся постоянно. Размеры канала, информация о текущем значении уровня потока позволяют вычислить текущее значение поперечной площади сечения стоков. Объем стоков определяется как произведение расхода проходящих нечистот за единицу времени измерения. Производительность прибора определяется как произведение сечения потока на его скорость.

Прибор представляет собой устройство с закрепленным на оси рычагом, на котором жестко прикреплен сферический поплавок. На другом конце рычага установлен датчик угла отклонения рычага относительно вертикали к горизонтальной линии. При отсутствии стоков рычаг находится в вертикальном положении. При наличии стоков поплавок поднимается или опускается, меняя угол наклона в зависимости от уровня стоков в трубе. Через показания угла наклона определяется уровень нечистот.

Для измерения скорости используется другой узел, представляющий собой поворотную лопасть из нержавеющей стали. Лопасть закреплена на оси. Один конец лопасти свободно опускается в жидкие отходы. На оси закреплен датчик, который показывает скорость потока по углу отклонения лопасти в зависимости от силы течения.

Данные приборы обеспечивают высокую точность измеряемых параметров учета стоков вне зависимости от наличия загрязнений в трубе и других факторов.

Перед тем как выбрать модель расходомера, необходимо знать, какие требования предъявляются к системе канализации и какой тип водоводов используется.

Сети канализации можно разделить на открытые и закрытые. Закрытые сети делятся на напорные и безнапорные. К безнапорным относятся и открытые каналы. По напорным каналам стоки движутся под воздействием насосов, в безнапорных, а также открытых – самотеком из-за наклона трубопровода.

Для измерения в напорных трубопроводах используют приборы с датчиками. Электромагнитные или ультразвуковые расходомеры подбираются исходя из учета расчетных расходов стоков.

Наладить учет сточных вод в самотечных трубопроводах – более сложная задача. Открытые или закрытые каналы характеризуются движением нечистот самотеком под действием силы тяжести с небольшой скоростью.

Приборы, измеряющие только уровень жидкости, дают показания для дальнейшего расчета объемов стоков с учетом данных сечения канала. Для открытых каналов используют рычажно-маятниковые расходомеры.

Более точные результаты дают приборы второго вида, измеряющие по принципу «площадь-скорость». Уровень жидкости в безнапорных каналах не имеет постоянного значения. В частном доме слив может происходить периодически, там слив будет незагруженным основное время, поэтому используются данные по площади потока, его скорости за промежуток времени.

Для измерения скорости в безнапорных закрытых каналах используют ультразвуковые и электромагнитные расходомеры. Конкретные модели подбирают в зависимости от диаметра трубопровода.

Узел учета сточных вод

Узел учета сточных вод представляет собой совокупность средства измерения расходов сточной воды, колодца, для размещения приборов учета и их технического обслуживания, и отрезка трубы, на котором производятся измерения. Средства измерения состоят из первичного преобразователя (датчика) и вторичного преобразователя, в котором происходит обработка, хранение и отображение измеренной информации. Колодец сооружают специально на данном участке трубопровода. Трубопровод должен быть прямолинейным в отрезке измерений стоков.

Перед выбором типа расходомера требуется оценка необходимости и целесообразности установки прибора учета и выбор места для монтажа прибора.

При устройстве узла учета в индивидуальной застройке, место следует выбирать до точки соединения с общей канализацией.

При выборе средств измерений прибор должен регистрировать значения расхода стоков во всем диапазоне расходов для имеющегося диаметра трубопровода. Точность измерений должна быть высокой, допускается погрешность не более 5 %. Система учета должна аккумулировать всю информацию, предоставлять сведения о суммарном накопительном объеме, периодах измерений и простоя. Энергоснабжение расходомера должно быть бесперебойным с запасным источником питания.

Участок трубопровода, где устанавливается прибор учета, должен быть прямолинейным. Располагать расходомер следует в самой нижней части индивидуальной канализационной сети, где находится максимальное заполнение трубопровода.

На каждый узел требуется проект, который согласовывается с ведомствами и организациями, обслуживающими канализационные сети. После получения всех разрешительных документаций и выполнения проекта заключается договор на абонентское обслуживание.

Видео

Ультразвуковой расходомер сточных вод в действии:

Читайте также:

Виды систем очистки сточных вод

Как очищают сточные воды

Последняя редакция: 01.04.2016

kanalizaciyavdome.ru

приборы, счетчики и узел учета стоков, расчет объема

Традиционный метод учета сточных вод – это определение их объема по счетчику на водопроводной трубе. Логика такого подхода проста – считают, что большая часть воды, поступившая к точке водоразбора, попадает в канализацию. Однако, это не всегда так.

Часть вода может быть израсходована на полив или другие нужды без последующего отвода в канализационную систему. Такой прибор, как счетчик сточных вод, чрезвычайно полезен на предприятиях, где количество сточных вод, попадающих в канализацию, значительно меньше объема поступившей воды.

Расходомеры сточных вод: виды и принцип действия

Современные устройства учета представляют собой высокотехнологичные изделия с наличием электронных компонентов. Эти устройства обеспечивают точность и надежность проводимых измерений.

Исчисления проводят в открытых каналах или трубопроводах, в которых могут присутствовать химически агрессивные вещества и взвешенные частицы. Поэтому все приборы учета стоков конструктивно приспособлены к работе с агрессивными и сильно загрязненными жидкостями.

По принципу действия счетчики сточных вод разделяют на два вида:

• Приборы первого типа учитывают только уровень потока. Количество стоков определяется расходной величиной канала.
• Устройства второго типа учитывают не только уровень, но и скоростные характеристики потока. Измерения такими приборами проводятся по принципу «скорость-площадь».

Ассортимент расходомеров для сточных вод включает в себя следующие типы приборов:

• Ультразвуковые – оснащены датчиками уровня для измерения глубины потока с прямоточными элементами, позволяющими производить монтаж устройства в трубопроводе без проведения строительных работ в коллекторе. Для получения данных с расходомера используется кабельная, беспроводная, модемная связь.
• Электромагнитные расходомеры – устройства, работа которых основана на принципе взаимодействия проходящей через прибор жидкости с магнитным полем. Жидкость, для которой используется электромагнитный расходомер сточных вод, должна быть токопроводящей.
• Рычажно-маятниковые приборы применяют для определения расхода воды в открытых и закрытых каналах. Устройство оснащено поплавком, имеющим сферическую форму, благодаря которому осуществляется измерение уровня стоков, и поворотной лопастью, предназначенной для вычисления скорости движения жидкости.

Помимо стационарных измерительных приборов, используют портативные устройства, которые применяют для временной замены снятых расходомеров. Портативные счетчики снабжены ультразвуковыми датчиками. Устройства могут работать весь день от аккумулятора, а ночью ставиться на подзарядку. С помощью адаптера может быть организовано их бесперебойное питание.

Приборы учета сточных вод: целесообразность их установки

Прежде чем выбрать необходимый тип расходомера, нужно оценить целесообразность проведения таких измерений и подобрать место для монтажа прибора.

В случаях, если объекты, которые являются производителями сточных вод, располагаются в зонах плотной застройки, организация учета стоков зачастую бывает невозможной. Для подтверждения технической невозможности установки расходомера выдается специальное заключение.

Если решение об установке расходомера принято, то тип прибора должен быть определен в зависимости от особенностей объекта. Обычно расходомер устанавливают на действующих сетях в специальных колодцах.

Уже имеющиеся в сетях смотровые колодцы использовать нецелесообразно. Это связано с тем, что смотровые колодцы располагают в местах поворота трубопровода или изменения уровня его положения.

Это противоречит правилу, что измерительные приборы должны монтироваться на прямолинейном участке.

Проблемы, которые могут возникнуть при снятии измерений

При организации учета и анализа сточных вод можно столкнуться с двумя проблемами, которые влияют на точность проводимых измерений, это – подпоры и заиливание.

Причины появления подпоров:

• скопление в трубах твердых отходов, образующих засоры;
• разрушение отдельных участков трубопроводов;
• наличие уклона в сторону, которая противоположна току воды;
• если врезка произведена на уровне, который ниже поверхности сточных вод в городском коллекторе, подпор возникнет со стороны коллектора.

Засоры можно устранить прочисткой сточной канализации, а остальные проблемы решают проведением ремонтных работ.

Причины заиливания:

• поступление в трубы песка;
• недостаточный уклон трубопровода;
• разрушение участка трубы, в результате которого в канализацию попадает грунт.

Во избежание неточностей измерений, перед тем, как проводить расчет объема сточных вод, необходимо позаботиться о приведении системы в полный порядок.

Для получения корректных результатов учета стоков необходимо:

• устанавливать прибор на прямолинейных участках;
• при движении стоков самотеком расходомер необходимо установить в заниженной части;
• узел учета сточных вод нельзя устанавливать в верхней части сети, так как точные измерения возможны только при максимальном заполнении трубопровода;
• если стоки свободно сливаются в окружающую среду, то счетчик нельзя монтировать в нижней части канализационной системы;
• плоскость датчика может отклоняться от горизонтальной линии не более чем на 250.

Методики учета сточных вод

Сточные воды в канализационных системах могут перемещаться по напорным и безнапорным сетям.

В напорных сетях жидкости перемещаются под воздействием насосов, а в безнапорных – самотеком, благодаря уклону трубопровода.

Измерение количества сточных вод, проходящих по напорным сетям, затруднений не представляет. В данном случае можно использовать приборы, работающие по принципу водяных счетчиков.

Отличиями рабочих условий являются наличие в сточных водах большого количества загрязнений и более низкая скорость тока воды. Подбор расходомеров осуществляют, беря во внимание расчетный расход сточных вод.

Гораздо сложнее учитывать сточные воды, движущиеся самотеком. Движение осуществляется с незначительной скоростью под воздействием сил гравитации.

В данном случае используют:

• приборы, измеряющие исключительно уровень вод,
• устройства, учитывающие уровень стоков и скорость их движения.

Первый тип расходомеров применяют для каналов U-образной формы и трубопроводов. В каналах иной формы используют стандартные водосливы.

Для них опытным способом были разработаны формулы пересчета уровня стоков в их расход.

Измерить реальный уровень жидкости в канализационной трубе можно наружным эхолокационным датчиком или погружным устройством, учитывающим перепады давления. При сопоставлении результатов этих двух измерений можно получить точные сведения об объемах сточных вод.

Использование приборов, одновременно учитывающих уровень жидкости и скорость потока, позволяет получать максимально достоверные данные о количестве стоков, попадающих в канализационную систему.

canalizator-pro.ru

узел + счетчики + приборы учета, расчет объема стоков

Платежи, которые начисляются предприятиям за сброс воды в канализацию, становятся с каждым годом все больше. Поэтому актуальной проблемой становится установка приборов учета, примером которых является расходомер сточных вод.

Современные приборы учета – это высокотехнологичные изделия, выполненные с использованием электронных компонентов. Такие приборы способны обеспечить высокую надежность и точность производимых измерений.

Если учет потребления воды уже давно стал привычным делом, то расходомеры сточных вод пока еще распространены не так широко.

В большинстве случаев, расчет объема отходов, поступающих в канализацию, определяется по измерению счетчика на водопроводной трубе. Логика тут простая, считается, что основная часть воды, текущей из крана попадает в канализацию.

Однако это далеко не всегда верное рассуждение. Так, например, довольно значительная часть воды может быть потрачена на полив территории или использована для мойки оборудования и пр.

На практике получается, что в систему канализации попадает примерно 70-90% воды, которая прошла через счетчик на водопроводе. Существуют предприятия, где данные показатель еще более низкий.

Таким образом, установка такого прибора, как счетчик сточных вод, может быть весьма выгодна для предприятия, если учесть современные расценки на услуги по водоотведению. Только установив такое оборудование можно объективно судить, насколько велики стоки того или иного предприятия.

Типы используемых приборов

Сегодня для измерения количества стоков используются различные приборы, как отечественного, так и импортного производства.

Но все они могут быть поделены по принципу действия на два типа:

• Приборы, измеряющие только уровень потока, при этом вычисление расхода осуществляется по расходной характеристике канала.
• Приборы, измеряющие уровень и скорость потока, то есть проводящие измерения по принципу «скорость-площадь».

Реклама

Целесообразность установки приборов учета

Перед тем, как начинать подбирать приборы учета сточных вод, необходимо провести исследование, чтобы определить целесообразность организации измерений, а также выбрать место для установки.

Например, если объекты выпуска стоков расположены в зоне плотной застройки (находятся под зданиями или проезжими дорогами), то выдается заключение об отсутствии технической возможности осуществить установку прибора. Выбор же типа расходомера осуществляется в зависимости от особенностей промышленного объекта.

Как правило, прибор учета сточных вод устанавливается на существующих сетях в специально оборудованных измерительных колодцах. Использование для этих целей уже имеющихся смотровых колодцев является ошибочным решением.

Дело в том, что контрольные канализационные колодцы устанавливаются в местах поворота или изменения уровня расположения трубопровода. Поэтому при установке в них измерительных приборов будет нарушено требование прямолинейности, предъявляемое к измерительным участкам.

Таким образом, узел учета сточных вод, желательно, оборудовать в специально обустроенных измерительных камерах или колодцах.

Проблемы при организации учета стоков

Основными проблемами при организации учета стоков являются наличие подпоров и заиливание, возникающее в трубопроводах. Данные явления влияют на корректность измерений.

Причины образования подпоров:

• Скопление в проложенных канализационных трубах твердых отходов и мусора, приводящее к образованию засора;
• Разрушения трубопровода на одном из участков;
• Наличие уклона в сторону, противоположную движению потока;
• Если врезка трубопровода клиента осуществлена на уровне, который находится ниже уровня жидкости в городском коллекторе, то подпор будет возникать со стороны принимающего коллектора.

При обнаружении засора, необходимо будет произвести работы по прочистке канализационных труб. В остальных случаях для устранения проблемы потребуется проведение серьезных ремонтных работ.

Заиливание труб происходит по следующим причинам:

• Поступление в канализацию большого количества песка и других нерастворимых сыпучих материалов;
• Недостаточный угол уклона канализационных труб при прокладке;
• Разрушение трубы на отдельных участках, в результате чего начинает подмываться грунт, который попадает в канализацию.

Несмотря на то, что устранение названных причин требует значительных затрат, перед тем, как установить счетчики сточных вод, необходимо привести систему в полный порядок.

Причины возникновения небаланса при измерении количества сточных вод

Случается так, что после того, как расходомер сточных вод был установлен, выясняется, что в канализацию воды поступает больше, чем показывает датчик, установленный на водопроводе. Как такое может произойти, и всегда или причина в неисправности датчика учета стоков?

Нужно заметить, что причины возникновения такого небаланса могут быть разными.

В том числе:

• Неучтенные врезки поступления стоков, установленные до места установления прибора учета;
• Неверный расчет баланса. Например, если расчет ведется по показаниям счетчика учета холодной воды, в то время как в смонтированные канализационные трубы поступают и сбросы, осуществляемые из системы ГВС.
• Наличие разрушений на трубопроводе, в результате чего в систему попадают грунтовые воды.
• Некорректная работа датчика, учитывающего расход воды.

Возможны и случаи, когда неверные показания дает счетчик учета сточных вод. Причиной этого, чаще всего, является нарушение требований при монтаже и выборе места установки.

Например, если прибор установлен не на прямолинейном участке, или в трубопроводе имеются подпоры. Способствует снижению точности измерений и сильное загрязнение (заиливание) трубы.

Правила монтажа прибора учета количества стоков

Чтобы прибор работал корректно, при его установке необходимо учитывать ряд существенных моментов. Прибор устанавливается только на прямолинейных участках, при этом выбирается место, соответствующее углу восхождения.

Если стоки движутся по трубопроводу самотеком, то расходомер для сточных вод должен быть установлен в заниженной части сети.

Нельзя устанавливать прибор в высокой точке сети, так как произведение точных измерений возможно только в случае, когда сечение трубопровода заполнено максимально полно.

Кроме того, прибор не устанавливают в нижней секции системы, если жидкость из нее свободно сливается в атмосферу. Плоскости датчиков при монтаже должны быть ориентированы горизонтально, угол отклонения от прямой линии не должен превышать 25 градусов.

Приборы и методики, используемые для организации учета количества стоков в напорных и безнапорных системах

Стоки в системе канализации перемещаются по напорным и безнапорным сетям. В первом варианте отвода воды жидкость движется по каналам при помощи насосов, во втором – передвигается самотеком из-за соответствующего уклона трубопровода.

Измерить количество сточной воды, проходящей по напорным системам, достаточно просто. Ведь в этом случае можно использовать датчики, работающие по тому же принципу, что и устанавливаемые на водопровод.

Единственное отличие при измерении количества сточных вод – это меньшая скорость потока или наличие большого количества загрязнений.

В этом случае, применяются ультразвуковые или электромагнитные расходомеры, которые необходимо подбирать, учитывая расчетный расход сточных вод. Рекомендуется использовать и ультразвуковые приборы учета расхода жидкости, снабженные датчиками доплеровского типа.

Намного сложнее наладить учет количества стоков в трубопроводах, в которых вода движется самотеком. В этом случае, необходимо измерить количество жидкости, находящейся в открытом канале или в незаполненной трубе. Стоки движутся под воздействием силы тяжести, причем скорость движения небольшая.

Для решения данной задачи используются приборы, как первого, так и второго типа. В первом варианте расходомер измеряет уровень жидкости, после чего происходит расчет объема сточных вод, с учетом данных о сечении измеряемого участка.

Этот метод часто применяют в каналах, имеющих U-образную форму, а также в трубопроводах. При использовании в каналах с другой формой сечения применяются стандартизированные водосливы, для которых опытным путем созданы формулы пересчета уровня жидкости в ее расход.

При использовании приборов второго типа, удается получить более точные измерения. Дело в том, что уровень жидкости в безнапорных трубопроводах далеко не всегда является постоянным, поэтому за основу измерения взяты показатели площади потока и его скорости.

Важно! Для измерения скорости течения жидкости используются датчики доплеровского типа, которые могут быть погружными и накладными.

Измерение реального уровня жидкости в трубопроводе осуществляется при помощи наружного эхолокационного датчика или при помощи погружного устройства, фиксирующего перепады давления. Учет и сопоставление этих двух измерений позволяет с высокой степенью точности вычислять объемы сточных вод.

Организация учета сточных вод – это актуальная задача, имеющая экономическое значение. Решить ее можно различными методами. Так, для напорных систем канализации существует большое количество разнообразных приборов.

Для безнапорных систем вариантов организации измерений гораздо меньше, однако экономически целесообразно приобрести расходомер сточных вод второго типа, так как такой прибор позволяет проводить постоянные и максимально точные измерения.

kanalizaciya-expert.ru

Кросс-корреляционные приборы учета (расходомеры) сточных вод Nivus для самотечных каналов, напорных и безнапорных трубопроводов.

Введение. Задача измерения расхода стоков в самотечных каналах

Задача определения расхода на водоотведении появилась не так давно – значительно позднее, чем на водоснабжении. В большинстве случаев создание узлов учета в городской канализации или на водозаборах и водосбросах промышленных предприятий связано с необходимостью определения расхода в безнапорных трубах и каналах при неоднородной жидкости с различными включениями, что значительно сложнее, чем в полностью заполненных напорных трубопроводах при однородной жидкости. Поэтому изначально объем водоотведения определялся расчетным путем – в соответствии и прямой зависимости от объема поданной воды. Однако в ряде случаев это приводило к серьезным несоответствиям, например, если предприятие-водопользователь потребляет большое количество принятой воды (на производство напитков и т.п.), либо, наоборот, имеет собственную скважину, либо часть ливневых стоков с территории предприятия попадает в канализацию и так далее. В результате в последние годы законодательство Российской Федерации все более жестко требует от водопользователей переходить с расчетного метода учета на приборный.

Самым простым вариантом определения расхода в открытом канале является измерение уровня потока, который, теоретически, считается прямо пропорциональным объемному расходу. Однако на практике данная прямая зависимость далеко не всегда справедлива. При наличии подпоров, возникающих, например, вследствие засоров или ряда других возможных причин, ошибка вычисления расхода уровнемером может равняться сотням процентов (например, при наличии засора, определяющего застой и высокий уровень воды в трубе).

Расходомеры сточных вод на методе Доплера – предшественники кросс-корреляции

В результате в конце прошлого столетия получили распространение приборы учета сточных вод с погружными ультразвуковым сенсорами, которые определяли фактическую скорость частиц в потоке на основе метода Доплера. Некоторым неудобством таких счетчиков являлась необходимость ввода табличных значений шероховатости поверхности стенок канала в прибор для расчетов (так как распределение скоростей в потоке и, соответственно, средняя скорость и объемный расход существенно зависят от шероховатости стенок), что вносило дополнительную погрешность в расчеты, однако в целом, казалось бы, задача решена. Однако после нескольких лет эксплуатации приборов данного типа на различных объектах был выявлен ряд проблем. Так, например, однотипные Доплеровские приборы учета сточных вод, установленные на входе и выходе очистных сооружений, показывали расход на выходе примерно на 25% больше, чем на входе, хотя теоретически объем отводимой от очистных сооружений воды должен быть примерно на 3% меньше поданной из-за удаления сухого осадка. Эта ситуация повторялась на разных объектах и с разными типами Доплеровских приборов, причем применяемые средства измерения были сертифицированы в России с погрешность около 2% и имели свидетельства о поверке. Для понимания этого несоответствия необходимо подробнее рассмотреть, как работает метод Доплера.

Эффект Доплера Мы можем заметить, что период колебаний звуковой волны от сирены или двигателя машины, проезжающей мимо, изменяется: при приближении к нам волны короче, при удалении – длиннее. Причина очень проста – волны сжимаются при приближении к нам, что приводит к уменьшению периода колебаний. Как только машина начинает удаляться, волны вытягиваются, при этом период колебаний увеличивается. Таким образом период и частота колебаний звуковой волны – это относительные понятия, применимые только при неизменном положении источника звука относительно приемника. В то же время, для водителя транспортного средства звук сирены остается неизменным. Этот эффект, обнаруженный Кристином Доплером в 1842 году, широко применяется в астрономии, медицине и в различных измерительных устройствах, используемых в промышленности. В счетчиках для канализации и стоков эффект Доплера используется для определения скорости частиц. Однако, в этом случае, передатчики и приемники неподвижны, а движется среда и отражающие частицы. Доплеровский расходомер стоков определяет скорость первой попавшейся на пути ультразвукового луча частицы. Но частицы в потоке движутся с разными скоростями – ближе ко дну медленнее, у поверхности быстрее.

Эпюра скоростей движения частиц зависит не только от шероховатости стенок (учитываемой в Доплеровских вычислителях теоретически), но и от ряда других факторов – наличия и типа отложений, уровня и скорости потока, геометрии канала до и после места измерений и т.д.

В грязном стоке на входе очистных сооружений Доплеровский датчик измеряет скорость частиц, движущихся у самого дна, а в чистой воде на выходе очистных сооружений он измеряет скорость частиц в середине или в верхней части потока. Соответственно, средняя скорость, являющаяся основой для вычисления объемного расхода и вычисляемая путем умножения получаемой скорости частиц на постоянный коэффициент, также определяется с существенной ошибкой. Данная погрешность метода предопределяет существенную погрешность при эксплуатации (хотя эта погрешность никак не выявляется при сертификационных испытаниях, которые проводятся без изменений концентрации частиц в потоке). Калибровка при установке прибора на месте не позволяет полностью решить эту проблему, так как, как уже говорилось, эпюра скоростей различна при разных скоростях и уровнях, а калибровка производится только при одном варианте сочетания данных параметров.

Метод кросс-корреляции.

Являясь производителем Доплеровских приборов с 1967 года фирма Nivus GmbH хорошо знала данный недостаток метода Доплера и проводила серьезные научные изыскания для определения возможностей более точного определения расхода в безнапорных трубопроводах. В результате в 2000 году был предложен уникальный метод кросс-корреляции, запатентованный Nivus GmbH.

Суть метода состоит в том, что находящийся в потоке сенсор делает ультразвуковые фотографии потока (как в медицине) с частотой от 500 до 2000 единиц в секунду.

Данные фотографии сравниваются между собой и по ним определяется движение частиц в каждом слое. Для решения этой задачи в датчике располагаются два мощных микропроцессора. Отраженный спектр от каждого ультразвукового импульса датчика запоминается в цифровом формате, в виде «слайда». Микропроцессоры сравнивают соседние слайды и вычисляют перемещение частиц за заданный временной промежуток.

Типы используемых уровнемеров в счетчиках для канализации и стоков

В кросс-корреляционных счетчиках для канализации и стоков возможно использование трех различных типов уровнемеров. Это подводный датчик давления (гидростат), подводный ультразвуковой уровнемер и надводный ультразвуковой уровнемер. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Надводный ультразвуковой уровнемер хорошо работает при малом уровне потока, а также при быстром течении, но не всегда может использоваться при полном или почти полном заполнении (зависит от конфигурации места измерения), кроме того, он чувствителен к пару, пене и другим помехам.

Подводный ультразвуковой уровнемер хорошо работает при средних уровнях потока. При этом точность его показаний уменьшается при быстром течении. К ограничениям его применения относятся минимальный и максимальный уровень (должен быть не менее 10 см, меньше полного заполнения и не более пяти метров) и необходимость установки строго в вертикальной плоскости (для труб круглого сечения это означает установку в нижней части трубопровода, «на 6 часов»).

Гидростат хорошо работает во многих случаях, он может работать от 5 мм и с максимальным заполнением, в том числе при переполнении колодцев коллектора, однако при этом является менее долговечным и требует периодической прочистки ячейки давления. При малом заполнении погрешность гидростата выше, чем при больших.

Для сложных случаев приборы Nivus допускают использование всех трех датчиков уровня. При этом ведущим является гидростат, он определяет зону ответственности каждого из трех сенсоров. При расчете объемного расхода используются показания того уровнемера, в зоне ответственности которого находится текущий уровень. При малом заполнении используются показания надводного ультразвукового уровнемера, при среднем – подводного ультразвукового, при близких к полному заполнению и переполнениях – показания гидростата.

При настройках прибора на месте измерений оператор может видеть показания всех трех уровнемеров в сервисном режиме.

Установка кросс-корреляционных датчиков в безнапорных трубах круглого сечения

Наиболее простым методом монтажа датчиков в безнапорных трубопроводах круглого сечения является их установка на распорном кольце. Этот метод подходит для труб диаметром от 200 мм до 800 мм. Сенсор перед установкой крепится к монтажному кольцу при помощи быстросъемного соединения. Провода также фиксируются на монтажном кольце заранее. Затем кольцо вводят в трубопровод и разжимают путем вращения штока распорного механизма – до прочной фиксации.

Кросс-корреляционные датчики специально разработаны для работы в грязной среде, ультразвук проходит через значительные иловые отложения. При сильном загрязнении (при наличии тряпок и других посторонних предметов) датчик требует очистки. Однако при этом сенсор не выдает некорректной информации – он или работает, или показывает ошибку.

В трубах большого диаметра пластина с сенсорами крепится на стенку трубопровода.

Также существует много специальных конструктивных решений по установке сенсоров в различных сложных ситуациях:

Специальное решение для больших иловых отложений.

Специальное решение при перекатывающихся по дну камнях

Установка датчиков измерения расхода в широких самотечных каналах

При необходимости создания узлов учета на широких каналах на основе кросс-корреляционных расходомеров сточных вод по ширине канала могут быть расположены несколько датчиков скорости (до трех в старой версии OCM Pro CF и до девяти в новой версии NivuFlow 750), которые выводятся на один вычислитель и позволяют получать эпюру распределения скоростей не только по высоте, но и по ширине потока.

Для упрощения монтажа сенсоров на глубине, а также для упрощения их извлечения при обслуживании, нередко используют специальные металлические конструкции с установленными на них сенсорами. Эти конструкции целиком устанавливаются в канал и фиксируются в нем, без применения водолазных работ.

Измерение расхода в каналах с переменным осадком

Кросс-корреляционные счетчики для канализации позволяют точно определять расход даже при динамически изменяемом уровне донных отложений (например, в ливневой канализации, в которой донные отложения растут в сухую погоду и уменьшаются при большом количестве осадков).

При этом комбинированный датчик с ультразвуковым уровнемером ставится на плот «вверх ногами» и измеряет уровень от поверхности до донных отложений.

Такие плоты применяют также и для решения других задач, например для упрощения монтажа сенсора и его извлечения при обслуживании.

Узлы учета для напорных труб канализации, водозаборов и водосбросов

Хотя изначально кросс-корреляционные приборы были разработаны для открытых самотечных труб и каналов, сегодня они широко применяются и в напорных трубопроводах канализации, или в трубах с природной (речной) водой. Это возможно за счет использования трубных датчиков, устанавливаемых через шаровой кран.

Такой сенсор является прекрасной альтернативой электромагнитным расходомерам, которые имеют очень большие размеры, вес и стоимость для труб больших диаметров, тогда как трубный кросс-корреляционный датчик имеет небольшие размеры, легко монтируется и демонтируется (через шаровой кран, например), при этом обеспечивает высокую точность измерений.

Решения для узлов учета на самотечных трубах при малом заполнении

Датчики скорости могут работать только при определенном минимальном уровне заполнения. Так, для клиновидных датчиков POA минимальным уровнем является 6 см, для минидатчиков – 3 см.

Если уровень потока в рабочем режиме часто опускается ниже указанного минимума, то требуются специальные конструктивные решения. Одним вариантом является установка специальных плотин для повышения уровня течения жидкости.

Вторым вариантом является перевод безнапорного потока в напорный с использованием загнутого вверх участка трубопровода.

Правильная конструкция заделки измерительного участка трубы в основной трубопровод позволяет избежать засоров даже при очень грязном стоке.

Кросс-корреляционные расходомеры сточных вод Nivus на сегодня являются наиболее точными и надежными приборами учета воды и стоков для самотечных каналов, напорных и безнапорных трубопроводов, которые позволяют получать хорошие результаты даже в сложных условиях. Большой опыт создания узлов учета стоков на основе расходомеров Nivus позволяет найти технические решения для самых различных задач.

vistaros.ru

Счетчик сточных вод: разновидности приборов, технология монтажа

Сегодня все более актуальным становится покупка счетчиков сточных вод. Это обусловлено максимальным контролем над количеством потребляемой жидкости. Особенно установка данных приборов очень важна для жителей частных секторов и малоэтажных сооружений. Водную субстанцию в частных домовладениях очень часто используют для поливов приусадебных участков и питья домашней скотины. Какие бываю счетчики на канализацию, как произвести правильный монтаж?

Счетчик сточных вод позволяет проконтролировать потребляемое количество жидкости

Разновидности и свойства канализационных счетчиков

Сегодня потребительскому составу представлено огромное разнообразие счетчиков сточных вод. Они контролируют расходный объем жидкостного состава, который используется напорных и безнапорных системных блоках канализации. Все приборы делятся на несколько разновидностей:

• ультразвуковой;
• электромагнитный;
• рычажно-маятниковый;
• вихревой.

Каждый из представленных видов установок выделяется индивидуальными техническими характеристиками, принципом функционирования, полем деятельности и ценовыми параметрами. К тому же очень важной деталью является выбор места для установки и монтаж счетчика для стоков. Рассмотрим детальнее характеристики и особенности работы канализационных агрегатов.

Ультразвуковые приборы

Этот вид счетчика способен с точностью измерять объем водной субстанции: в безнапорной системе, индустриальных очистных постройках, автономных канализациях, самотечных канальных блоках и открытых системах. Ультразвуковой счетчик несложен в сервисе обслуживания, имеет автоматическое предохранение от высокого напряжения электросетей и различных помех.

Потребление жидкостного состава вымеряют ультразвуковые качания и акустические сведения. Чтобы получить показатели применяется область и быстрота потока. Данный вид конструкции:

Ультразвуковой счетчик сточных вод обладает многими преимуществами

• отслеживает процесс наполнения канализационной системы;
• контролирует отходную часть;
• анализирует притоки;
• мониторит сточные трубы;
• ведет финансовый учет стоков.

Первостепенным преимуществом ультразвуковой конструкции является съем замера и сохранность на носителе. Ценовая политика прибора будет полностью зависеть от комплекта, размера труб (канализационных), количества лучей и канала ультразвука. Оборудование фиксируется с помощью кабельных, беспроводных и модельных связей.

Электромагнитные приборы

Данный вид счетчика минимально электропроводен. Он может считать водоотведения в двух направленностях (сточных вод и питьевой жидкости). Конструкция отличается:

• вибростойкостью;
• отсутствием утраты напора;
• легкостью монтажных работ;
• простым началом деятельности.

Электромагнитное счетное устройство для сточных вод в любых условиях способно вести верный замер расхода жидкостных кристаллов. Обладает постоянством замеров, высокой надежностью, простым методом правления.

Типичным показателем рабочих, узловых напоров является мощность 40 бар, функционирование прибора допускается при температуре восемьдесят градусов тепла. Позиция работы полностью зависит от жидкости, которая протекает сквозь катушку (магнитную).

Рычажно-маятниковый прибор

Рычажно-маятниковые расходомеры контролируют сточную жидкость в прикрытых и открытых каналах. Основным применением прибора являются стоки (канализационные). Сферический поплавок выполняет точный замер субстанции, а поворотная лопасть конструкции вычисляет скорость и движение поточного хода воды.

Узлы учета способны показывать объем пригодной, чистой воды и жидкости с примесями. Это говорит о том, что данный тип счетчиков независимо от любых отложений, в том числе иловых или иных факторов, может обеспечить точность измерения жидкостного состава.

Вихревые приборы

Вихревой счетчик на водоотведение является универсальным прибором, который измеряет расход не только стоков, но и газов. Конструкция точна в измерительных показаниях, проста в использовании, достаточно надежна, отсутствует чувствительность к примесям. Прибор функционирует в обширных диапазонных условиях (при высоких температурах, давлениях, диаметре труб).

Вихревой счетчик сточных вод со временем теряет нажим

К недостаткам относится:

• повышенная чувствительность к помехам, которые производят насосные устройства;
• утрата нажима;
• невозможность работы при малых скоростях потока жидкости;
• прибор не подходит для труб диаметр, которых занижен до 160 мм или завышен до 310 мм.

Вихревое оборудование идеально подходит для крупных предприятий, где присутствуют промышленные масштабы расхода водной субстанции и требуются четкие замеры стоков.

Монтаж

Чтобы произвести монтаж счетчика сточных вод следует:

1. С точностью рассчитать место установки. Наивысшие точки, как и нисходящие участки трубопроводной канализации не подходят для монтажа.
2. Идеальной зоной для конструкции считают прямолинейные площади. А также следует посчитать и вымерять угол наклона (он не должен превышать двадцать пять градусов).
3. Если сточная жидкость движется по трубной системе самотеком, то для монтажа подойдет низкий, прямолинейный участок канализационного трубопровода.
4. При установке счетчика рассчитывается точное заполнение жидкости. Сечения прибора должно без остатка заполниться субстанцией.

Профессионалы гораздо лучше и качественнее справятся с монтажом счетчика сточных вод. Ведь неправильная установка может привести к сбоям работы всей конструкции. Тогда вместо ожидаемой экономии придется рассчитываться с коммунальными службами по полному тарифу. Поэтому лучше не рисковать и доверить монтирование расходомера специалистам!

Современный счетчик сточных вод является высокотехнологическим изделием, которое обеспечит надежностью и точностью замеров каждого владельца частного дома. В нашей стране данный тип расходомера стоков не пользуется особой популярностью.

В большинстве случаев расходное количество жидкости измеряется по счетчику, который расположен на водопроводной трубе. Это означает, что основной поток водной субстанции, поступающий из крана, направляется в канализационный отсек. Однако это неправильное рассуждение. Ведь очень часто жидкость тратиться на полив огорода и другие бытовые нужды.

Вывод таков: установка канализационного счетчика позволит видеть реальные расходы стоков.

Соответственно сократить сумму счетов за водоотведение и канализацию. Ведь в канализационные стоки попадает лишь 60% жидкости, проходящей через счетное устройство на водопроводной трубе.

vodospec.ru

Расходомер сточных вод Streamlux: прибор учета стоков

Задача приборного учета сточных вод на КНС и в напорных трубопроводах в настоящее время становится все более и более актуальной.

Как говорится в Федеральном Законе №416-ФЗ "О водоснабжении и водоотведении":

Абоненты и организации, эксплуатирующие канализационные сети, обязаны оборудовать принадлежащие им канализационные выпуски в централизованную систему водоотведения приборами учета сточных вод в случаях, определенных правилами холодного водоснабжения и водоотведения, утвержденными Правительством Российской Федерации.

Также в приказе Минприроды России N 205 "Об утверждении Порядка ведения собственниками водных объектов и водопользователями учета объема забора (изъятия) водных ресурсов из водных объектов и объема сброса сточных вод и (или)дренажных вод, их качества" предупреждается об ответственности за непредоставление сведений об учете стоков:

16. Водопользователи и собственники водных объектов несут ответственность за непредставление или несвоевременное представление сведений, полученных в результате учета объемов забора (изъятия) водных ресурсов из водного объекта, объемов сброса сточных води (или) дренажных вод, их качества, а равно за представление таких сведений в неполном объеме или искаженном виде в соответствии с законодательством Российской Федерации.

При этом, контроль за выполнением требований этого закона с каждым годом становится все жестче. Для того, чтобы не попасть под существенные штрафы предприятиям приходится внедрять системы контроля сточных вод. Вне зависимости от степени сложности и уровня автоматизации этих систем основой их является расходомер, информация от которого может быть обработана на вычислительных мощностях предприятия и передана в надзорные учреждения.

Варианты решения

В настоящее время на рынке существует несколько видов расходомеров для сточных вод, основанных на разным физических принципах работы. Главным качеством такого расходомера должно быть отсутствие посторонних элементов внутри самой трубы, которые могли бы привести к засору. Таким образом, из списка можно сразу исключить все модели тахометрических и вихревых расходомеров.

Использование электромагнитных расходомеров для учета сточных вод также ограниченно. Магнитные примеси в измеряемом электромагнитным расходомером потоке могут стать причиной больших погрешностей измерения, особенно, если они токопроводящие. Вместе с этим электромагнитные расходомеры обладают более высокой стоимостью и повышенной сложностью установки (с заземлением) и последующей эксплуатации.

Наиболее подходящим вариантом для учета сточных вод выглядит использование расходомеров. Эти приборы действуют по «время-проходному» принципу (Transit-Time). Ультразвуковой сигнал, курсирующий между двумя датчиками, меняет свою скорость в зависимости от скорости потока жидкости. Прибор измеряет эту разницу, вычисляет скорость потока и, далее - на основании введенных параметров трубы – отображает текущий объемный расход.

Ультразвуковые расходомеры не имеют движущихся частей и не зависят от магнитной проводимости примесей в жидкости. Способность к компенсации примесей до 5% позволяет им измерять расход сточных вод и канализации с погрешностью не более 1%.

Ультразвуковые расходомеры для учёта сочных вод

По способу монтажа расходомеры делятся на 2 типа:

• Классические модели врезного типа
• Современные приборы с накладными датчиками

Основное преимущество врезных расходомеров связано с применением на трубах из материала, который не пропускает ультразвук, например керамики. В этом случае в трубу врезается специальный элемент со встроенными датчиками, который гарантирует прохождение сигнала.

Если же в системе сточных вод предприятии используются обычные трубы из металла или пластика, то применение накладного расходомера становится гораздо удобным: он не требует врезки, исключает протечки и может быть использован при любом давлении. К тому же, существенно упрощается процесс монтажа, как при первичной установке прибора, так и при последующих периодических поверках.

Если сравнивать по стоимости, то врезные расходомеры обычно немного дешевле накладных на диаметрах труб до 50-70мм, однако на средних и больших трубах разница в пользу накладных приборов может достигать уже в несколько раз. При этом накладной расходомер может быть всегда легко перенесен на другую трубу, как аналогичного, так и даже другого диаметра в пределах диапазона датчиков. В то время, как для врезного придется приобретать дополнительный фланец по стоимости часто сопоставимой со стоимостью всего комплекта.

Важным параметром при выборе расходомера для сточных вод также является его возможности по автоматизации и удаленному контролю расхода. Для интеграции прибора в АСУТП предприятия или для подключению к контроллерам необходимо проверить наличие коммуникационных портов и поддержку современных протоколов обмена данными.

Расходомеры Streamlux

Ультразвуковые расходомеры Streamlux разработаны, как раз с учетом всех описанных требований и представляют собой одно из лучших решений для учета сточных вод на КНС и в напорных водопроводах на предприятиях любой отрасли.

Измерения возможны на трубопроводах диаметром от 15 до 6000мм, при любом давлении. Монтаж и настройка под силу одному человеку без специальных навыков. Уже в базовой комплектации стационарные расходомеры имеют 5 коммуникационных портов для удаленного контроля расхода и автоматизации техпроцессов предприятия.

Оборудование присутствует на российском рынке уже более 10 лет и хорошо зарекомендовало себя высокой надежностью. Гарантийный срок на все приборы из портативной и стационарной линейки составляет 5 лет.

Измерение расхода жидкости (Q) в трубопроводе или канале не может быть выполнено непосредственно. Для его вычисление используется формула Q=Ṽ*A, где A – площадь сечения потока, а Ṽ – его средняя скорость.

При этом основной и непростой задачей является корректное определение средней скорости Ṽ, так как площадь сечения A определяется исходя из формы канала (которая может быть взята из строительной документации, либо измерена при создании узла учета) и уровня потока, измерение которого может выполняться различными способами и, как правило, не представляет проблем.

Виды расходомеров сточных вод: уровнемеры, радарные расходомеры, доплеровские, кросс-корреляционные, электромагнитные, время-импульсные, рычажные и другие расходомеры.

В настоящее время существует несколько методов измерения расхода сточных вод в безнапорных трубопроводах и большое количество различных типов оборудования для решения этой задачи. К таким методам можно отнести:

1. Использование в качестве расходомеров уровнемеров, установленных на лотках Паршаля или Вентури, либо непосредственно над каналом или в колодце трубопровода. При этом средняя скорость не измеряется вообще, а предполагается, что это величина постоянная и расход зависит только от уровня.
2. Радарные бесконтактные расходомеры, измеряющие уровень и скорость поверхностного стока. Средняя скорость потока определяется путем умножения скорости поверхностного стока на постоянный коэффициент.
3. Погружные ультразвуковые расходомеры на основе метода Доплера, измеряющие скорость в различных точках потока и вычисляющие среднюю скорость на основе дополнительно вводимых данных о шероховатости стенок трубопровода и т.д.
4. Системы, обеспечивающие перевод безнапорного режима работы трубопровода в напорный. При этом на самотечную трубу устанавливается секция, загнутая вверх, обеспечивающая заполнение трубы 100%, после чего измерение расхода в этой трубе обеспечивается ультразвуковыми или полнопроходными электромагнитными приборами учета, предназначенными для напорных трубопроводов.
5. Погружные ультразвуковые кросс-кореляционные расходомеры, измеряющие скорость в потоке по слоям и вычисляющие среднее ее значение на основе полученных данных о распределении скоростей по всему сечению потока.
6. Время-импульсные расходомеры (метод еще называют транзит-тайм или время переноса) представляют собой два датчика, расположенных на противоположных стенках трубы или канала, каждый из которых является и приемником и излучателем. Датчики направлены друг на друга и посылают узконаправленный ультразвуковой сигнал один в направлении другого. Ось, проходящая через датчики расположено под углом от 45 до 70 градусов к оси трубопровода. Двигаясь с потоком по течению ультразвуковой луч проходит расстояние от одного датчика до другого быстрее, чем против течения. Исходя из этого определяется скорость течения.

Существуют и некоторые другие типы счетчиков сточных вод, но они мало распространены из-за их очевидных недостатков при работе в стоках.
Это, например, электромагнитные точечные расходомеры, датчики которых производят измерение в локализованной области потока. Их недостатком является то, что электромагнитные точечные датчики способны продолжительно работать только в относительно чистой воде.

Также существуют устройства, определяющие скорость течения на основании измерения угла отклонения штыря (рычага), погруженного в поток. Этот метод достаточно прост, но любая грязь на поверхности течения, особенно в хозбытовых фекальных стоках (волосы, тряпки и т.д.), незамедлительно нарушает показания.

Выбор типа расходомера для узла учета сточных вод.

Для определения применимости указанных выше систем в тех или иных условиях рассмотрим их основные преимущества и недостатки.

(1) Радарные бесконтактные расходомеры стоков

Основное преимущество: простота и удобство монтажа и обслуживания, которые определяются тем, что бесконтактный датчик находится над поверхностью воды и не контактирует со стоком. Прибор измеряет скорость поверхностного стока, что является существенным преимуществом по сравнению с просто уровнемером.

Однако малое распространение данных систем сегодня как в Европе, так и в России, а также достаточное количество отрицательных отзывов, говорит о том, что и у них есть и недостатки. Основным недостатком является очень высокая погрешность измерения расхода, доходящая до 30% и даже до 50%. Большая погрешность определяется сильной зависимостью данного метода измерения от состояния поверхности потока (от волн и ряби), а также отсутствием однозначной связи между измеряемой скоростью на поверхности и средней скоростью, которая определяет объемный расход жидкости.
Применять радарные расходомеры рекомендуется только в тех случаях, когда полностью отсутствует возможность установки более точных (погружных) приборов – Доплеровских или кросс-корреляционных. Кроме того, радарные расходомеры достаточно дороги на сегодняшний день, и их применение на узлах коммерческого учета воды с малым расходом нецелесообразно.

(2) Расходомеры для самотечных каналов на основе уровнемеров

Кроме описанных выше недостатков, присущих радарным бесконтактным системам, при использовании уровнемеров для определения расхода добавляется проблема полного отсутствия информации о скорости потока.

Такие приборы могут относительно адекватно работать при отсутствии подпоров. Но гарантировать отсутствие подпоров очень проблематично. Если их даже нет в момент установки оборудования, то они могут непредсказуемо появиться с течением времени. Любой начинающийся засор или посторонний предмет в канале приводит к появлению подпора. Если труба от предприятия сбрасывает стоки в городской коллектор, а коллектор работает в режиме большого заполнения, также возникает подпор. При наличии подпора погрешность данного метода измерений может достигать сотни процентов. Если вода в коллекторе стоит неподвижно, а уровень остается большим из-за подпора, ошибка стремится к бесконечности.

Кроме того, использование ультразвуковых уровнемеров невозможно при наличии пены, пара, тумана, интенсивных осадков, большой волны и т.д.

Безусловным преимуществом систем измерения расхода на базе уровнемеров является их невысокая стоимость, а также простота установки и обслуживания. Применять данный метод рекомендуется либо для технологических (некоммерческих) нужд, либо для коммерческого учета на трубах и каналах с небольшим расходом, когда даже большая ошибка прибора не приводит к большим финансовым потерям.

(3) Доплеровские расходомеры сточных вод

Погружные Доплеровские расходомеры производят измерение скорости движения частиц в потоке на основе эффекта Доплера (измерения разницы частот излученного ультразвукового сигнала и сигнала, отраженного от движущейся частицы).

Проблема состоит в том, что в разных слоях потока частицы движутся с разной скоростью. Ближе к дну или стенкам частицы движутся медленнее, ближе к поверхности – быстрее, на поверхности опять медленнее. Распределение скоростей зависит от многих факторов, в том числе от величины и характера донных отложений, шероховатости стенок, характера, скорости и уровня потока и т.д.

Доплеровские датчики не способны определить, на каком уровне находятся частицы, скорость движения которых они измеряют. Средняя скорость в этом случае определяется как произведение измеренной скорости на калибровочный коэффициент «К».

При этом калибровочный коэффициент обычно выбирается по таблицам в зависимости от материала стенок трубопровода или канала, времени с момента начала эксплуатации канала и т.д. При этом уже используется существенное допущение. Либо коэффициент определяют в процессе калибровки при установке. Но, в этом случае, надо иметь в виду, что фактическая зависимость средней скорости от измеренной является нелинейной функцией от скорости и уровня, т.е. калибровка, выполненная при одних гидравлических характеристиках не будет корректна при других характеристиках. Кроме того, на показания Доплеровских расходомеров сильно влияет уровень загрязненности стока (количество взвешенных частиц в единице объема).
Доплеровский метод измерения дает значительно более точные результаты, чем использование уровнемеров или бесконтактных радарных расходомеров, но при этом и его погрешность в некоторых случаях может составлять 20-25%, с точным соблюдений всех требований руководства по эксплуатации (что подтверждено рядом сравнительных испытаний). Тем не менее, в ряде случаев, в зависимости от конкретных гидравлических условий, Доплеровские расходомеры могут давать хорошую точность (2-5%).

(4) Применение электромагнитных и ультразвуковых расходомеров при преобразовании безнапорного потока в напорный.

Перевод безнапорного режима работы трубопроводаа в напорный является достаточно простым и красивым решением для труб небольшого диаметра.

После установки в колодце безнапорного трубопровода участка трубы, загнутого вверх, трубопровод полностью заполняется и переходит в напорный режим. Измерение расхода в напорном трубопроводе является более простой и отработанной задачей. Это можно делать как ультразвуковыми датчиками, так и электромагнитными расходомерами, погрешность которых может составлять 0,5-1,0%. Однако в некоторых случаях при грязном стоке в месте изгиба трубы вверх могут образовываться засоры – в результате растет погрешность из-за отложений (пропорционально росту отложений) и через некоторое время узел становится неработоспособным. Ежедневная чистка трубы в месте узла учета вряд ли будет приемлема для пользователя. Кроме того, этот метод трудно реализуем и достаточно дорог в трубах большого диаметра. Обычно его используют в трубах диаметром менее 300 мм.

(5) Кросс-корреляционные приборы учета стоков

Метод кросс-корреляции был разработан и запатентован фирмой Nivus GmbH в 2000 году. Этот метод иногда путают с методом Доплера, хотя он и не имеет к нему прямого отношения. В методе кросс-корреляции не анализируется изменение частоты сигнала при отражении от движущихся частиц, а сравниваются ультразвуковые фотографии, полученные с частотой от 500 до 2000 единиц в секунду.

На основе сравнений этих ультразвуковых фотографий определяется перемещение частиц в каждом слое потока в единицу времени, т.е. определяется скорость движения всех слоев потока. Таким образом, средняя скорость точно рассчитывается на основе полученных прямых измерений скорости по слоям потока. При этом не требуется ни предварительная калибровка, ни учет шероховатости стенок путем ввода табличных (теоретических) коэффициентов.

(6) Время-импульсные расходомеры

Данный тип расходомеров предназначен, прежде всего, для измерения в относительно чистых потоках, так как точность их показаний сильно зависит от однородности среды. Такой тип приборов часто используют для измерения расхода чистой питьевой воды, либо на водозаборах. В части стоков их обычно применяют на сбросных каналах контуров охлаждения промышленных предприятий, а также для очищенной воды на выходе очистных сооружений. Их преимуществом является возможность измерения очень широких каналов – до 100 метров и более. Время-импульсные расходомеры выпускаются с врезными или накладными датчиками для напорных труб, а для безнапорных труб – в виде трубных или клиновидных датчиков, или полусфер.

Установка погружных датчиков приборов учета стоков

Если с установкой бесконтактных датчиков уровнемеров и радарных расходомеров все достаточно понятно (простота установки является их основным преимуществом, в ущерб точности измерений), то монтаж погружных датчиков часто требует специальных технических решений. В самотечных трубах диаметром 200-800 мм доплеровские и кросс-корреляционные датчики устанавливаются, как правило, на распорном монтажном кольце, что обеспечивает минимальное время установки при надежной фиксации.

В трубах диаметром свыше 800 мм пластина с датчиком крепится к стенке трубопровода.
При установке в особенно грязной воде, такой, как промышленная или фекальная канализация, нужно внимательно следить за укладкой и фиксацией кабеля, особенной в нижней части трубы. Кроме того, что плохо зафиксированный кабель приводит к накоплению на нем волос, грязи и тряпок (с возможностью последующего засора или отрыва всей конструкции потоком), он может болтаться под действием потока и перетираться при трении о конструкцию крепления. При креплении металлических пластин к стенке трубы большого диаметра шурупами большое значение имеет даже форма головки фиксирующих шурупов и многие другие технологические детали.

Серьезной проблемой является установка погружных датчиков в глубоком потоке, особенно при высокой скорости течения и невозможности временной остановки потока. Для этого могут использоваться водолазные работы либо работа при минимальном уровне потока (в ночное время и т.п.). Однако, существуют и специальные технические решения, которые позволяют не только опускать датчики в глубокий поток, но и извлекать их оттуда без помощи водолазов для поверки и обслуживания. На рисунках ниже показаны варианты монтажа датчиков на металлических конструкциях, которые могут опускаться в канал и извлекаться из него.

Кроме того, датчики могут быть установлены на поплавках «вверх ногами». Это не только облегчает установку датчиков в глубоких каналах, но и дает возможность производить точные вычисления при переменных донных отложениях (в случаях, когда донные отложения зависят от количества выпавших осадков, например), так как встроенный в датчик ультразвуковой уровнемер будет измерять уровень потока от поверхности до фактической поверхности дна с отложениями.

Можно упомянуть еще о дополнительных возможностях кросс-корреляционных расходомеров по измерению широких потоков. Данный тип расходомеров позволяет подключать к вычислителю несколько датчиков скорости, расположенных на дне канала, либо на дне и на стенках канала и, за счет этого, получать эпюру скоростей не только по глубине потока, но и по ширине. Это обеспечивает высокую точность измерений в широких каналах.

Возможные проблемы при использовании приборов учета стоков с погружными датчиками

Наиболее серьезной проблемой при использовании погружных датчиков является возможность потери ими работоспособности в результате загрязнения при работе в грязном канализационном стоке, либо разрушения при наличии в потоке перекатывающихся камней и других тяжелых предметов. При этом Водоканалы России особенно серьезно относятся к этой проблеме, потому что считают канализационные трубы в нашей стране самыми грязными. Но это не совсем так. Погружные датчики используются во всем мире, не только в хорошо ухоженных трубах Германии и Швейцарии, но и в Индии и в других странах, где канализация ничуть не чище отечественной.

Применяемые ультразвуковые датчики специально рассчитаны на тяжелые условия работы и не теряют работы при заиливании, так как мокрый ил хорошо пропускает ультразвука.

При покрытии датчиков слоем тряпок или материалом, непрозрачным для ультразвука, расходомеры ведущих производителей не дают неверных показаний, а сигнализируют об ошибке и необходимости прочистки. Для уменьшения вероятности засорения датчики обычно устанавливают не внизу (не на 6 часов), а с некоторым смещением (например, на 4 часа или 5 часов).

Применяют также установку на небольшом возвышении (на специальной подставке) и еще целый ряд методов для минимизации проблем, создаваемых грязью.

Для защиты от перекатывающихся камней и других твердых предметов, которые могут разбить корпус датчика, используют металлическую защиту специальной формы.

Еще одной проблемной задачей является измерение в потоках, имеющих в некоторые моменты времени низкий уровень. Это приводит к тому, что вода не покрывает датчик и не позволяет производить измерение скорости. Выше уже описывалась возможность перевода безнапорного потока в напорный за счет использования загнутой вверх трубы. Для поднятия уровня могут также использоваться небольшие плотины. При этом поток остается безнапорным, но уровень повышается.

Обзор наиболее популярных моделей и производителей.

Среди сертифицированных и применяемых в России расходомеров можно отметить следующих производителей:
Кросс-корреляционные приборы поставляет Nivus GmbH.

Доплеровские расходомеры поставляют несколько зарубежных и ряд отечественных компаний; среди зарубежных можно отметить Nivus (OCM-F), ISCO, ADS, Hydreka (Mainstream); отечественные производители «Взлет» и «Днепр» пока сами особо не рекомендуют приобретать их Доплеровские расходомеры, при этом для измерения расхода в открытых каналах советуют ставить более привычные уровнемеры их производства.

Радарные бесконтактные расходомеры с функцией измерения скорости поверхностного стока предлагают Nivus (OFR), FlowTronic (RavenEye), Hach (Flo-Dar). ISCO предлагает бесконтактный лазерный расходомер.

Устройства по переводу безнапорного потока в напорный предлагают Nivus (Profiler), Flow-Tronic (Sewer Mag) и отечественный производитель Энрима (Стокмер).
Время-импульсные расходомеры для каналов предлагают Nivus, Accusonic и Seba Hydrometrie.

Среди уровнемеров с функцией измерения расхода наиболее популярны производители Сигнур (Эхо-Р), Взлет (РСЛ), Днепр и многие другие. Можно обратить внимание на полностью автономные уровнемеры SonicSens, работающие от батарей от трех до пяти лет и передающие информацию об уровне и расходе по беспроводным каналам связи GSM.

Цены на расходомеры для сточных вод.

Кросс-корреляционные приборы учета сточных вод на сегодня являются наиболее точными, надежными и стабильными из всех имеющихся на рынке расходомеров. Но цена их выше, чем у Доплеровских расходомеров и, тем более, уровнемеров. Если вы имеете дело с небольшой трубой, с небольшим потоком и если годовые платежи за воду по данному узлу учета существенно ниже стоимости высококачественного расходомера, то, возможно, вам будет выгоднее использовать более дешевую (хотя и менее точную) систему — уровнемер или Доплер. При этом интересно, что на Доплеровские расходомеры сточных вод фирма Nivus держит вполне лояльные цены, ниже большинства импортных поставщиков, в силу того, что основной упор Nivus делает на наиболее надежные кросс-корреляционные системы. Что касается каналов с большим расходом, то для них метод кросс-корреляции в настоящее время является наилучшим.

На сегодня существует достаточно большой выбор приборов учета сточных вод, отличающихся по цене и качеству. И если перед вами стоит задача купить счетчик для безнапорной промышленной, хозбытовой или ливневой канализации, либо труб и каналов водозабора и водосброса, то для каждого случая применения можно подобрать свой вариант. При этом установку узлов учета сточных вод лучше доверить специалистам, так как от правильного монтажа приборов во многом зависит точность показаний и продолжительность их работы.

Количество сточных вод, сбрасываемых предприятиями, является основным показателем для расчета со специализированными службами. В частности, с Водоканалом. Который очищает и транспортирует сточные воды. А количество ливневых вод – это единственный параметр контроля над выбросами в окружающую среду. Казалось бы, коммерческий учет сточных вод просто необходим предприятиям. Ведь это единственный инструмент контроля над данной областью. Но предприятия стараются обойтись без обустройства узлов учета сточных вод.

Коммерческий учет сточных вод: почему он необходим?

Во-первых, для экономии денежных средств. Зная о перерасходе сбрасываемых сточных вод, предприятие будет изыскивать пути уменьшения их количества.

Во-вторых, для соблюдения требования природоохранных организаций.

Но реализация учета сточных вод является технически сложным решением и требует значительных материальных затрат. Более того, предприятия пока скептически относятся к такого рода учету. Основные причины тому:

• сточные воды не являются энергоносителем;
• в области учета сточных вод нет достаточного контроля.

Нет соответствующей технической документации, соответствующих специалистов. Но такое положение вещей будет непродолжительным. Водоканалы все чаще обращают внимание предприятий на необходимость обустройства узлов учета сточных вод. Скоро природоохранные организации обзаведутся специалистами и соответствующей документацией. Вполне возможно, что учет сточных вод станет обязательным.

Как происходит организация учета сточных вод?

Есть немало примеров, когда показания расходомеров для сточных вод давали возможность предприятиям провести энергосберегающие мероприятия и значительно снизить количество сбрасываемых сточных вод. Несмотря на то, что организация коммерческого учета – технически сложная и дорогостоящая в реализации задача, предприятия идут на это. Впоследствии денежные ресурсы вернутся в виде сэкономленных средств на оплату.

Основные требования для установки узлов учета сточных вод:

1. Организация узлов на существующих подземных коммуникациях.

2. Использование в качестве измерительного участка безнапорного трубопровода.

Реконструкция трубопровода или его участка необходима в следующих случаях:

• малый уклон трубопровода;
• подпор со стороны горколлектора;
• образование осадка грунта в трубопроводе;
• отсутствие прямолинейных участков;
• труднодоступность трубопровода (он проходит под дорогой, набережной или зданием);
• незначительный поток сточных вод.

Виды приборов учета сточных вод

Современные расходомеры подходят для напорных и безнапорных систем стоков. Основные типы приборов:

• ультразвуковые, магнитно-индукционные и вихревые;
• портативные и переносные;
• электромагнитные, рычажно-маятниковые и кольцевые механические.

Они отличаются техническими характеристиками и принципом действия. При выборе нужно учитывать область применения. Рассмотрим особенности некоторых прибором.

Ультразвуковой прибор учета

Используются на следующих участках:

• открытые каналы;
• самотечные системы;
• канализационные системы;
• безнапорные трубопроводы;
• очистные сооружения промышленных предприятий.

Область применения:

• коммерческий учет стоков;
• отслеживание наполняемости канализационной сети;
• контроль над промышленными сбросами;
• анализ приточной части сточных вод.

Метод работы – «площадь-скорость» (одновременно измеряют уровень потока и скорость).

Основные технические параметры:

• автономное питание от сети; возможность снимать показатели удаленно;
• объем памяти, но ограниченный доступ к настройкам;
• погрешность измерения – 0,1%;
• срок службы – 10 лет;
• каждые 1-4 года необходима проверка;
• русскоязычный интерфейс и возможность сохранять показания на внешнем носителе.

Цена прибора учета сточных вод данного типа достаточно высока. Но последующие материальные и временные затраты убеждают в его наибольшей эффективности.

Рычажно-маятниковые приборы учета

Область применения – канализационные стоки. Принцип работы – «площадь-скорость». С помощью данного прибора можно измерять сильно загрязненные жидкости.

Конструкционные части расходомера:

• рычаг со сферическим поплавком (преобразователь уровня);
• ось подвески, на которой прикреплен датчик угла (определяет угол отклонения преобразователя уровня по отношению к горизонту);
• поворотная лопасть (преобразователь скорости);
• ось подвески с датчиком угла для поворотной лопасти.

На показания этого прибора не влияют иловые отложения и прочие факторы.

Электромагнитный прибор учета

Характеризуется минимальной электропроводностью и измеряет объем сточных вод, питьевой воды. Преимущества расходомера:

• стабильность измерений, вибростойкость;
• легкость монтажа и управления;
• отсутствие потери давления, высокая надежность.

Допустимая температура стоков для работы прибора – 80 градусов. Принцип действия основан на законе магнитной индукции:

• через магнитную катушку проходит жидкость, инициирующая ток;
• уровень тока пропорционален показателю скорости сточных вод.

Электромагнитный расходомер – это оптимальное соотношение цены и качества. Чтобы правильно выбрать модель, лучше пригласить специалиста.

Закон России об энергосбережении требует от предприятий и объектов ЖКХ организацию учета сточных вод. Многие столкнулись с таким вопросом впервые. Для начала необходимо определиться с самим термином и узнать способы их образования и место, куда они уходят.

Сточные воды – это загрязненные производственными отходами и бытовыми отбросами воды, а также те, которые образуются в результате выпадения атмосферных осадков в пределах промышленных объектов и населенных пунктов. Стоки с территории удаляются с помощью системы канализации. Это целый комплекс инженерного оборудования, сооружений и санитарных мероприятий , которые обеспечивают сбор и отведение стоков, а также их обеззараживание и очистку перед сбросом в водоемы или утилизацией.

Есть два вида канализации:

• внутренняя;
• наружная.

Внутренняя система находится внутри сооружения и зданий. Она служит для сбора и вывода загрязненных вод в наружную канализационную сеть, в которой происходит транспортировка стоков за территорию промышленных объектов и населенных пунктов. К внутренней канализации относятся такие элементы, как отводы, санитарные приборы, стояки и выпуски из зданий.

К элементам наружной канализации относятся напорные и самотечные трубы, очистные сооружения и канализационные насосные станции, проще говоря, КНС.

Система канализации подразумевает раздельное или совместное отведение сточных вод таких категорий: производственных, бытовых и дождевых. Сама система канализации бывает раздельная и общесплавная. При раздельной системе условно чистые производственные и дождевые воды удаляются по одной сети, а производственные и бытовые – по другой. Общественная система по общей сети каналов и труб отводит все вышеописанные категории сточных вод.

Учетом занимаются государственные органы. Установку, замену и проверку также контролирует государство. Абоненты обязаны предоставить представителям доступ к водопроводным и канализационным приборам. Водоканал не может заниматься этим бесплатно. Поэтому услуги водоотведения оплачиваются так же, как и услуги водоснабжения, то есть пропорционально объему отводимой воды.

Из вышеописанного можно сделать вывод, что при всей своей дешевизне (затраты на организацию учета загрязненных вод отсутствуют) учет стоков ведется приблизительно. Он не способен учитывать особенности потребителя, которые довольно серьезно влияют на соотношение «стоки/потребление», причем как в одну, так и в другую стороны. Также следует помнить о том, что в канализацию попадает как потребленная холодная, так и потребленная горячая вода. Поставщиком таких вод чаще всего являются разные компании, в то время как сточные воды приходятся полностью на Водоканал.

Привозная, дождевая, ушедшая в землю при трубопроводных авариях, слитая мимо канализации и испарившаяся вода являются «возмущающимися» факторами. Именно из-за них метод «потребление/стоки» работает нормально только у маленьких потребителей, например в жилом секторе, который «традиционно» пользуется водой. В остальных случаях необходимо организовывать учет с помощью приборов.

Учет загрязненной воды в некоторых случаях будет выгоден стороне, которая сливает, а в некоторых – стороне, занимающейся водоотведением. Но все равно учет будет «прозрачным» и объективным в любом случае.

Способ учета напорных стоков

Уже упоминалось, что сточные воды транспортируются по напорным и безнапорным трубопроводам. Система учета обоих систем несколько отличается. Измерить объемы напорных стоков достаточно просто. Измерение объемов водопроводной (обычной) воды от измерения сточных отличается лишь тем, что во втором случае скорости потока гораздо меньше, а степень загрязнения намного больше.

Как правило, приборы учета устанавливают на выходе насосных станций канализации. Чаще всего в их роли выступают ультразвуковые или электромагнитные расходомеры. Они подбираются соответственно диапазону измеряемых расходов. Ультразвуковые приборы можно применять с накладными датчиками. Чтобы им обеспечить стабильную работу (и уменьшить нагрузку насосов), следует использовать автоматические воздухоотводчики и обратные клапаны.

Учет безнапорных стоков

Совершенно другой, более сложной задачей, является учет безнапорных стоков. В таком случае имеется незаполненная труба или открытый канал, по которым вода течет с небольшой скоростью под действием силы тяжести.

Специально для такого варианта придумали метод переменного уровня. В этом случае уровнемер используется в качестве расходомера. Он пересчитывает учет информации об измерительном сечении с «уровнем в расход». В роли сечения выступают встраиваемые в канал лотки Паршаля и Вентури. Также применяются водосливы, имеющие стандартизированные размеры. Для них формулы «уровень-расход» получены полуэмпирическим путем. Данный метод работает в U-образных и безнапорных трубопроводах, причем в этих случаях водосливы и лотки не нужны. Описанный метод регламентирован документами Госстандарта.

Впрочем, претензии к такому способу имеются. Они появляются из-за того, что точкой отсчета в данном методе выступают результаты заранее рассчитанной напорно-расходной характеристики трубопровода, лотка или водослива. Чем точнее будет выполнен предварительный расчет, тем точнее будет работать прибор в дальнейшем. Чтобы определить характеристику безнапорного трубопровода или же U-образного канала, скорость течения жидкости (при условии, что уровень заполнения известен) следует определять экспериментальным путем. Измерение осуществляется «на глазок».

Например, можно использовать щепку, которую следует бросить в канал, и наручные часы. Погрешность такого эксперимента – аховая. Поэтому есть другой способ – формула Шези. Тут во внимание берутся коэффициент шероховатости стенок и строительный уклон трубопровода. Но эти величины можно назвать теоретическими, ведь реальный уклон не всегда соответствует указанном в проектной документации, а шероховатость стенок и ее коэффициент постоянно изменяются в процессе использования трубопровода. Не смотря на это, предварительные расчеты заносят в прибор. Если в исходных данных допущена ошибка, то это может привести к недостоверному учету. Во многих случаях эту погрешность можно и не заметить. Именно поэтому для проектирования и монтажа систем учета безнапорных стоков необходимо привлекать профессионалов.

Отечественные расходомеры

Российские предприятия «Сигнур» и «Взлет» выпускают приборы, которые осуществляют метод переменного уровня. Это расходомеры ЭХО-Р-02 и «Взлет-РСЛ». Уровень измеряется бесконтактным методом благодаря ультразвуковому датчику, который размещается над трубопроводом или каналом.

У каждого прибора есть свои преимущества и недостатки. Преимущества:

Недостатки:

• в случае подтопления, заливания трубопровода или изменения направления потока в месте измерения, расчеты становятся недостоверными, ведь основным измеряемым параметром выступает уровень потока. Если он остался неизменным, то прибор покажет расход, который соответствует точке графика «уровень-расход»;
• 2 года – это срок межпроверочного интервала;
• на звуководе и АП возможно образование ледяных наростов;
• необходимы протяженные прямые участки.

Цена такого прибора составляет примерно 45 000 рублей.

Расходомер «Взлет-РСЛ» имеет следующие преимущества:

Не смотря на все достоинства, «Взлет-РСЛ», как и любой другой расходомер, обладает и недостатками:

• конус излучения датчика имеет расхождение. Из-за этого отражение от различных препятствий (стационарных и нестационарных) могут вызвать погрешности в измерениях;
• использование температурной коррекции. В окружающей среде скорость ультразвука сильно зависит от температуры, состава, влажности и давления воздуха. Это все также может скорректировать результаты.

Стоимость такого расходомера – около 60 000 рублей.

Зарубежные приборы

Помимо отечественных производителей расходомеры выпускают и иностранные компании. Из иностранных приборов для измерения расходов в безнапорных трубопроводах и открытых каналах существуют приборы, реализующие метод «площадь-скорость». Например, продукция компании Teledyne ISCO. В подобных приборах датчик помещается на дно канала и, с помощью сенсора давления, измеряет уровень воды над собой и скорость потока (с помощью доплеровского метода). Параметры канала следует заранее вводить в память прибора. Он сопоставляет эти данные с полученной в реальном времени информацией об уровне заполнения, после чего осуществляется расчет расхода и объема потоков. Главным недостатком такого метода является его цена, которая намного выше, чем у российских расходомеров.

Следует отметить, что и для отечественных, и для зарубежных приборов главным «врагом» будет заливание и образование осадка в измеряемом месте. В этом случае погрешность увеличивается. Поэтому расходомер, как и место его установки, требует регулярного обслуживания.

Из всего вышесказанного можно сделать выводы. На сегодняшний день учет сточных вод – это достаточно актуальная задача. Решить ее можно различными методами. И если напорные системы не являются проблемными, то безнапорные можно рассчитать несколькими способами. Потребители с малым объемом сточной воды и равномерным соотношением потребляемой и загрязненной воды могут пользоваться расчетным методом. Коэффициент соотношения определяется эмпирическим путем. А вот крупным потребителям с меняющимся или неочевидным соотношением «потребление/стоки» следует обзавестись приборным учетом. Приборы, реализующие метод переменного уровня, будут менее дорогими. А вот приборы «площадь/скорость» будут стоить намного больше. В обоих случаях узлы учета должны монтировать профессионалы. Также они требуют постоянного обслуживания.

Описание:

Водоотведение является одной из базовых составляющих процесса жизнеобеспечения населения и других водопользователей. В крупных городах и малых поселениях значимость учета принимаемого в канализационную сеть и отводимого на очистку стока постоянно возрастает.

Опыт организации учета сточных вод

А. П. Зайцев , начальник управления главного метролога, главный метролог ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга»,

А. В. Озеров , начальник базовой метрологической службы в составе Центра техдиагностики МГУП «Мосводоканал»,

М. А. Мордясов , канд. техн. наук, заведующий лабораторией НИИ КВОВ,

М. Н. Шафрановский , канд. техн. наук, директор фирмы «Сигнур», Москва

Водоотведение является одной из базовых составляющих процесса жизнеобеспечения населения и других водопользователей. В крупных городах и малых поселениях значимость учета принимаемого в канализационную сеть и отводимого на очистку стока постоянно возрастает. Это связано с рядом социальных, экологических и других вопросов, которые трансформируются в конкретные затраты организаций, сбрасывающих и принимающих отводимый сток. Адекватность этих затрат определяется наличием и правильностью приборного учета отводимого стока.

Прошло более пяти лет после вступления в действие новых Правил пользования городской канализацией. Одним из важных аспектов этого документа является требование оснастить приборами учета все абонентские выпуски в городскую канализационную сеть. И хотя вопросы учета сточных вод решаются в России с начала 90-х годов прошлого века, появление данного документа должно было придать этому процессу сооответствующее ускорение. Руководители водопроводно-канализационных хозяйств ряда городов России издали постановления, обязывающие почти всех абонентов в короткие сроки установить узлы учета отводимого стока.

Однако дефицит современных руководящих материалов и методик по использованию тех или иных средств приборного учета (в зависимости от конкретных условий), а также сложности реального технического состояния канализационных сетей и условий их эксплуатации не позволили сделать этот процесс быстрым и легким. Кроме того, отсутствие общедоступной информации о приборах учета отводимого стока и реальном опыте их эксплуатации привело к большому количеству ошибок при выборе технических средств и соблюдении регламентов обустройства соответствующих узлов учета.

Комментируя управленческие аспекты, следует отметить, что организация приборного учета стока может быть весьма полезна и для совершенствования функционирования ЖКХ. Это важно и для определения тарифов на централизованную подачу питьевой воды, и на прием сточных вод. Как показывает практика, сравнение объемов водопотребления и водоотведения обособленных объектов дает неочевидные результаты, которые подлежат серьезному анализу. Так, например, если объем водопотребления жилого комплекса значительно превышает объем водоотведения, то это свидетельствует о больших потерях на внутренних водопроводных сетях и, соответственно, об оплате утечек населением. Если объем отводимого стока превышает объем водопотребления, то это свидетельствует о дренаже и сбросе в хозяйственно-бытовую канализацию ливневых стоков, дренажных и талых вод. Это влияет на величину оплаты услуг по канализированию сточных вод и на работу соответствующих очистных сооружений.

Цель данной статьи – попытка обобщения практики приборного учета хозяйственно-бытового стока, полученной на самотечных сетях и коллекторах за последние годы.

Методические вопросы измерения расхода сточных вод в безнапорных коллекторах были впервые сформулированы в МИ 2220-92 «ГСИ. Расход жидкости в безнапорных трубопроводах. Методика выполнения измерений», разработанными НИИ КВОВ (более поздняя редакция – МИ 2220-96). Суть этой методики состоит в реализации известного метода «площадь смоченного сечения x скорость потока» с учетом большого объема экспериментальных данных, полученных специалистами НИИ КВОВ. Эти данные получены на реальных канализационных сетях, что составляет основную ценность методики. Калибровку мерного сечения трубопровода (расчет напорно-расходной характеристики) предложено производить по измерению скорости потока в одной точке гидрометрического створа. А приборный учет расходов отводимого стока осуществляется по калибровочной кривой с помощью процессора прибора. То есть прибор постоянно фиксирует наполнение (смоченное сечение) трубопровода и пересчитывает его в расход с учетом данных калибровки.

С учетом положений этой методики в 1993 году фирмой «Сигнур» был разработан и внесен в Государственный реестр средств измерений первый отечественный расходомер-счетчик сточных вод ЭХО-Р. Принцип действия прибора основан на бесконтактном измерении уровня заполнения коллектора и пересчете его в мгновенное значение расхода по рассчитанной характеристике с последующим интегрированием. В период до конца 2005 года было выпущено и установлено более 2 000 расходомеров (ЭХО-Р, ЭХО-Р-01 и ЭХО-Р-02). При нормальных условиях эксплуатации, оговоренных в технической документации, расходомеры показали хорошие метрологические характеристики и высокую надежность, обусловленную бесконтактным методом измерения. В первые годы эксплуатации были выявлены и устранены технические недостатки приборов. Так, основной проблемой, влияющей на надежность работы приборов, является периодическое затопление канализационных колодцев, где установлены узлы учета. Акустические датчики расходомеров ЭХО-Р выходили из строя в течение 10–12 ч, в зависимости от агрессивности стоков. Благодаря использованию современных герметизирующих материалов акустические датчики расходомеров ЭХО-Р-02 могут находиться под водой до полумесяца и сохранять работоспособность после восстановления режима эксплуатации сети.

По отзывам эксплуатационных служб, расходомеры ЭХО-Р-02 являются в настоящее время самыми простыми в монтаже и эксплуатации среди приборов аналогичного назначения. Кроме того, для проведения периодических метрологических поверок не требуется специальное оборудование.

Главным результатом, полученным за годы эксплуатации приборов, является подтверждение правильности метода, заложенного в МИ 2220-96, и определение границ его применимости. Штатные метрологические характеристики расходомеры-счетчики типа ЭХО-Р показывают на прямолинейных участках самотечных коллекторов со свободным режимом течения и правильно откалиброванным мерным сечением. При возникновении в водоводах засоров, гидравлических подпоров и т. п. погрешность приборов существенно возрастает, и показания становятся недостоверными. Внештатные режимы течения в канализационных сетях возникают из-за недостаточного финансирования служб эксплуатации, а также из-за ошибок, допущенных при их проектировании и строительстве. Если строительный уклон коллектора меньше нормативного, то выпадение осадка неизбежно, а механическая очистка трубопровода дает лишь кратковременный результат. Также и при несогласованных диаметрах предыдущего и последующих участков трубопроводов или уровнях их залегания гидравлические подпоры неизбежны. Таким образом, на канализационных сетях с нестабильной вариацией гидродинамики (нет самоочищающих скоростей и т. п.), где напорно-расходная характеристика «плывет», методика МИ 2220-96 имеет соответствующие ограничения, и установка узлов учета на базе расходомеров типа ЭХО-Р не рекомендуется.

При трендовых режимах потока, аккумулирующих осадок в лотке трубопровода, а также при частом возникновении нештатных эксплуатационных ситуациях на сети, целесообразно использование расходомеров, которые выполняют одновременное измерение уровня потока (смоченного сечения) и его скорости. Российским потребителям известны три типа таких приборов: ISCO 4250 (США), ADS 3600 (США) и MAINSTREAM III (Франция). Принцип действия этих приборов заключается в измерении скорости потока доплеровским методом с помощью ультразвукового датчика, закрепленного в потоке на дне водовода. Измерение уровня осуществляется с помощью встроенного датчика давления или навесного ультразвукового уровнемера.

Широкое применение подобных расходомеров сдерживается их высокой стоимостью, которая превышает 15 000 долл. США, что более чем в 15 раз больше стоимости приборов ЭХО-Р-02. Кроме того, как следует из материалов экспертизы, проведенной в ГНЦ РФ НИИТеплоприбор по заявке Мосводоканала, заявленные метрологические характеристики этих приборов выдерживаются только при измерении расхода «условно чистой» воды (ливневые стоки, техническая вода). При фиксации расхода хозяйственно-бытовых стоков погрешность таких приборов начинает существенно увеличиваться в зависимости от физико-химических параметров стока и значительно отличается от паспортных данных прибора. Увеличение погрешности обусловлено зависимостью доплеровской частоты от скорости ультразвука в жидкости, зависящей от ее химического состава. Экспериментально этот результат подтвержден в СМНУ «Мосводоканал» и в ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга».

Реально в большинстве случаев этот тип приборов используется для аудита канализационных сетей, а не для учетных операций в системах водоотведения.

Выводы

К сожалению, можно констатировать, что работа по организации учета в системах канализации идет очень медленно. Это связано как с техническими трудностями, так и с нежеланием водопроводно-канализационных хозяйств переходить на реальные рыночные отношения, причем в крупных городах работа движется значительно медленнее, чем в небольших и в сельской местности.

При организации узлов учета сточных вод в настоящее время наиболее часто используются расходомеры-счетчики ЭХО-Р-02. Это связано как с простотой монтажа, технического обслуживания и высокой надежностью, так и с самой низкой стоимостью по сравнению с приборами аналогичного назначения.