Средства учета в системах канализации. Три метода измерения расхода сточных вод.

М.Н. Шафрановский

Кандидат технических наук,

Директор фирмы «СИГНУР»

А.В. Озеров

главный метролог базовой организации

метрологической службы МГП

“Мосводоканал” (СМНУ)

www.учетстоков.рф

В настоящее время в связи с переходом предприятий на рыночные отношения стали особенно актуальны проблемы учета в системах водоотведения.

Поскольку стоимость 1 м^3 стоков в различных регионах колеблется от 5 до 15 рублей, плата за сточную воду составляет весьма ощутимую величину в бюджете предприятий, причем из-за несовершенства системы подсчета величины платежей часто предприятия несут серьезные убытки.

Наиболее распространенным методом подсчета количества стоков является метод, связывающий объем сточных вод с объемом водопотребления. Причем соотношение в различных регионах колеблется от 0,7 до 1. Однако потребляемая вода часто расходуется на непроизводственные нужды (например, полив территории предприятия) и не попадает в канализацию. Кроме того, в результате аварий в водопроводной сети предприятий большое количество воды уходит в почву. Поэтому, как показывает практика, организация учета сточных вод позволяет получить экономию до 20% средств.

Фирма «СИГНУР» специализируется на разработке и производстве приборов учета для систем водоснабжения и канализации. Мы предлагаем технические средства для реализации трех методов учета сточных вод.

Первый метод позволяет организовать учет в открытых каналах. Этот метод разработан ВНИИВОДГЕО для измерения расхода воды в открытых канализационных коллекторах прямоугольного сечения. Методика выполнения измерений изложена в Методических указаниях МИ 2406-97. Метод основан на измерении уровня воды в поперечном сечении канала и пересчете его в мгновенное значение расхода.

Рисунок 1 - Схема установки акустического преобразователя для измерения расхода в открытом канале: 1 – акустический преобразователь; 2 – канал; 3 – измерительный лоток (водослив); 4 – сточная вода

Второй метод позволяет организовать учет в безнапорных трубопроводах круглого сечения и U-образных лотках. Этот метод разработан НИИ КВОВ. Методика выполнения измерений изложена в Методических указаниях МИ 2220-96. В соответствии с этой методикой напорно-расходная характеристика трубопровода или U-образного лотка рассчитывается на основе экспериментальных данных.

Рисунок 2 - Схема установки акустического преобразователя для измерения расхода в безнапорном трубопроводе: 1 – акустический преобразователь; 2 – звуковод; 3 – трубопровод; 4 – сточная вода.

Для реализации этих методов фирмой «СИГНУР» разработан и выпускается ультразвуковой расходомер "ЭХО-Р-02". Прибор предназначен для измерения объема протекающей жидкости, в том числе сточных вод, в открытых каналах шириной до 4-х и глубиной до 3-х м, оборудованных стандартными измерительными лотками, и в безнапорных трубопроводах диаметром от 0,1 до 3 м.

Принцип действия заключается в бесконтактном измерении уровня жидкости, протекающей в водоводе, пересчете его в мгновенное значение расхода и последующем интегрировании.

Прибор включает в себя акустический преобразователь и электронный блок.

Выходной сигнал расходомера – показания жидкокристаллического дисплея.

Дополнительно на дисплее может отображаться следующая информация:

1) текущие значения измеряемых величин:

2) содержимое архивов (за 30 сут.; за 24 ч; перерывы учета);

3) диагностические сообщения о неисправностях.

Прибор имеет дополнительный выходной сигнал 0 - 5, 0 - 20, 4 - 20 мА постоянного тока, который служит для индикации мгновенного значения расхода, а также возможность вывода информации на компьютер через встроенный интерфейс RS-232/RS-485.

При измерении расхода в открытых каналах акустический преобразователь устанавливается над лотком, при измерении расхода в безнапорных трубопроводах - помещается в специальный звуковод и соединяется кабелем длиной до 100 м с электронным блоком, который устанавливается в отапливаемом помещении.

Расходомер зарегистрирован в Государственном Реестре средств измерений под № 21807-06

Для организации учета сточных вод в открытых каналах необходимо выполнить следующие действия:

1) определить геометрические размеры прямоугольного канала;

2) определить геометрические размеры измерительного лотка или водослива. При отсутствии измерительных устройств в канале произвести их проектирование и установку

3) произвести расчет напорно-расходной характеристики лотка (водослива) в соответствии с МИ 2406-97;

4) осуществить программирование прибора;

5) произвести монтаж расходомера в соответствии с рис.1;

6) подключить расходомер и сдать узел учета органам надзора.

Для организации учета сточных вод в безнапорных трубопроводах и U-образных лотках необходимо выполнить следующие действия:

1) определить геометрические размеры безнапорного трубопровода или U-образного лотка;

2) произвести одновременное измерение скорости течения воды при помощи измерительной вертушки и уровня заполнения водовода;

3) на основании результатов измерений произвести расчет напорно-расходной характеристики трубопровода (U-образного лотка) в соответствии с МИ 2220-96. Допускается производить расчет напорно-расходной характеристики трубопровода (U-образного лотка) с учетом строительного уклона и материала стенок. Однако уклон, указанный в строительной документации, часто не совпадает с реальным, а коэффициент шероховатости стенок трубопроводов изменяется в процессе эксплуатации. Поэтому такой метод расчета дает менее точные результаты, чем экспериментальный;

4) осуществить программирование прибора;

5) произвести монтаж в соответствии с рис.2;

6) подключить расходомер и сдать узел учета органам надзора.

Приборы типа "ЭХО-Р" внедряются на промышленных предприятиях России и СНГ с 1994 года. За это время выпущено и смонтировано во всех регионах России более 800 приборов. Экономический эффект от их внедрения очевиден. Срок окупаемости затрат на создание узла учета, как правило, составляет от 2-х недель до 2-х месяцев. Надежность работы приборов зависит от квалификации специалистов, осуществляющих монтаж узла учета и его эксплуатацию. При соблюдении необходимых требований приборы надежно работают в течение многих лет. Например: с 1995 года без ремонта расходомеры “ЭХО-Р” работают на объектах МУП “Водоканал” г. Нововоронеж, с 1996 года – МУП “Водоканал” г. Подольск. На объектах МГП “Мосводоканал” внедрение расходомеров “ЭХО-Р” начато в 1997 году. Первый узел учета был смонтирован специалистами СМНУ МГП “Мосводоканал” и фирмы "СИГНУР" на Рублевском канализационном коллекторе, в 1998 году – на Долгопрудненском коллекторе. В настоящее время в МГП “Мосводоканал” принята Программа создания системы учета расхода сточных вод, поступающих в московскую систему канализации из населенных пунктов Московской области. В 2000 году Водоканалом Санкт-Петербурга была принята Программа организации учета сточных вод на всех промышленных предприятиях города.

Третий метод позволяет организовать учет в напорных системах. Для этой цели фирмой "СИГНУР" разработан и выпускается ультразвуковой расходомер с накладными излучателями АКРОН-01 предназначен для измерения объемного расхода и количества звукопроводящих жидкостей, в том числе сточных вод.

Принцип действия АКРОН-01 заключается в измерении разности времени прохождения ультразвуковой волны по потоку и против потока контролируемой жидкости, пересчете ее в мгновенное значение расхода с последующим интегрированием.

Прибор включает в себя первичный преобразователь ПП-1 и электронный блок БЭ-1, соединенные радиочастотным кабелем. ПП-1 состоит из двух ультразвуковых излучателей и устройства для их крепления на трубе. ПП-1 устанавливается на прямолинейном участке трубопровода на наружной поверхности, очищенной от грязи, краски и ржавчины.

Рисунок 3 - Схема установки АКРОН-01 измерения расхода в напорном трубопроводе

Расходомер имеет жидкокристаллический дисплей, на который выводится следующая информация:

1) текущие значения измеряемых величин:

2) содержимое архивов (за 30 сут., за 24 ч; перерывы учета);

3) индикация настройки акустического канала при монтаже;

4) диагностические сообщения о неисправностях.

Выходной сигнал расходомера - 0-5, 0-20, 4-20 мА постоянного тока, определяющий прямопропорциональную зависимость от измеряемого расхода. Возможен вывод информации на компьютер через встроенный интерфейс RS-232.

1) Диаметр условного прохода трубопровода, мм 40 – 2000

2) Верхние пределы диапазонов измеряемого расхода, м3/ч 10 - 40000

3) Основная погрешность, %:

4) Температура, °С:

5) Питание от сети переменного тока, В 220

6) Межповерочный интервал, лет 2

Расходомер зарегистрирован в Государственном Реестре средств измерений под № 20711-00

Верхние пределы измеряемых расходов и ряд диаметров условного прохода трубопровода

Использование расходомера АКРОН-01 позволит организовать учет в напорных канализационных системах без дополнительных капитальных затрат на его установку.

Приборы типа "АКРОН" используются на канализационных сетях сравнительно недавно – всего пять лет. Однако более длительный опыт их эксплуатации на водопроводных сетях позволил обеспечить достаточно быстрое их внедрение в системах водоотведения. Например, в настоящее время порядка десяти расходомеров надежно работают на канализационных насосных станциях (КНС) предприятий г. Звенигород Московской области.

Расходомер АКРОН-01 имеет портативное исполнение в дипломате для водного аудита. Максимальное время работы от автономного источника питания без подзарядки – 12 часов.

Основным преимуществом предложенных способов измерения является повышенная надежность измерений ввиду отсутствия контакта чувствительных элементов приборов с контролируемыми средами.

Расходомеры ЭХО-Р-02 и АКРОН-01 выполнены на импортной элементной базе и по техническим характеристикам и уровню сервиса не уступают зарубежным аналогам, но имеют существенно более низкие цены.