Расходомеры канализационные для измерения сточных вод

В качестве расходомеров канализационных стоков могут быть использованы следующие приборы:

Модель	Типоразмер трубопровода и скорость потока	Температура среды	Выходы	Особенности
ModMag series (М1000, M2000, M5000)	1/4″…54″ (DN6…DN2000) 0,03…12 м/с	-40…+150°С	RS232/RS422/RS485 ModBus RTU, Profibus DP, HART; 0/4…20 мA, 0/2…10мA; частотный до 10кГц; импульсный; цифровой; сигналы тревоги	В зависимости от модели: стойкость к вибрации и коррозии, наличие программируемого цифрового входа, возможность автономного питания. Точность ±0,25…0,5%.
Dynasonics TFX Ultra	от DN15 до DN3000 0,03…12 м/с	-40…+176°C	RS-485, аналоговый сигнал, дискретные выходы	Бесконтактный метод измерения. Точность ±1% от показаний или ±0,003 м/сек.
Dynasonics DFX	от DN6 до DN1500 0,05…9 м/с	-40…+204°C	RS-485, аналоговый сигнал, дискретные выходы	Бесконтактный метод измерения. Точность ±2% измерительного диапазона.

Классификация

Сточные воды классифицируются по ряду признаков. Способ утилизации зависит от их происхождения и состава. Какие варианты возможны?

Происхождение

• Промышленные стоки. Нередко они содержат токсичные или агрессивные вещества. В зависимости от состава они могут утилизироваться непосредственно на производстве или сливаться в общую городскую систему канализации.
• Хозяйственно-бытовые стоки опасны, прежде всего, в плане биологического заражения: органика – питательная среда для бесчисленных видов бактерий. Их утилизацией занимаются городские канализационные сооружения для очистки стоков.

Уточним: там, где центральной канализации нет, сточные воды либо периодически вывозятся на очистные сооружения ассенизационным транспортом, либо утилизируются на месте после отделения твердых фракций.

• Поверхностные сточные воды (дождевая и талая вода) отводятся через систему ливневой канализации. Как правило, дождевая канализация и водостоки сбрасывают воду в любой местный водоем без предварительной очистки: степень их загрязненности не выше, чем у дождевой воды, сливающейся в тот же водоем естественным путем.

Содержимое ливневки сбрасывается в водоем или на рельеф без очистки.

Состав

Если состав бытовых сточных вод более или менее постоянен, то в случае промышленных стоков все сложнее.

• Воды с минеральными загрязнениями;
• Стоки, загрязненные органикой;
• Смешанные загрязнения.

Кроме того, способ очистки в большой степени определяется степенью загрязнения: количество примесей в 200 мг/л и в 30000 мг/л, очевидно, требуют принципиально разного подхода.

Разумеется, влияет на выбор метода очистки и содержание токсичных веществ, кислот, щелочей, наличие специфических запахов.

Приведем ориентировочный состав стоков для фабрики по первичной переработке шерсти для производства тканей.

Это далеко не худший из возможных вариантов; однако стоки с таким составом, очевидно, нельзя просто сбросить на рельеф или в водоем.

В случае бытовых стоков их количество с минимальной погрешностью равно расходу воды, который легко может быть учтен водосчетчиками. Как правило, владельцу частного дома выставляется общий счет – за расход воды и услуги по водоотводу.

Стоимость услуг по водоотведению определяется по показаниям водосчетчика.

С предприятиями все заметно сложнее. Помимо того, что многие из них используют собственные водозаборы – объем стоков часто соотносится с количеством израсходованной воды нелинейно. Хотя бы за счет того, что использующаяся в некоторых технологических процессах для охлаждения вода чуть менее чем полностью превращается в пар.

Вместе с тем те предприятия, состав сточных вод которых позволяет утилизировать их через общую канализацию, создают серьезную нагрузку на городские очистные сооружения. Вполне логичным будет вести учет канализационных стоков с помощью специальных устройств. Как они устроены?

Безнапорные системы

В самотечной канализации счетчик канализационных стоков представляет собой устройство для измерения мгновенного уровня жидкости в трубе известного сечения. Зная уровень в каждый конкретный момент, нетрудно вычислить средний расход за единицу времени.

Для измерения уровня сточных вод может использоваться несколько физических механизмов:

Любопытно: результат измерений, выполненных любым из приведенных способов, будет достоверным лишь при идеально чистой трубе.
Накопление твердых фракций, заиливание и любые другие препятствия на пути жидкости заставят прибор показывать завышенные значения.

Напорные системы

Как может работать счетчик на напорной канализации?

Так же, как измерительный прибор на любой магистрали водоснабжения.

Что делает насос для перекачки канализационных стоков?

1. Измельчает крупные фракции стоков;
2. Создает в трубе избыточное давление.

Дальше нам поможет закон Бернулли: статическое давление в потоке жидкости обратно пропорционально его скорости.

Наглядная демонстрация действия закона Бернулли.

Достаточно пропустить стоки через трубу переменного диаметра – и по изменению давления в ней можно будет оценить скорость потока. При известной скорости и сечении расчет расхода жидкости – дело минутное.

Расходомеры жидкости. Советы экспертов по подбору

Массовое применение они нашли также в нефтегазовой отрасли, благодаря таким
техническим характеристикам, как широкий динамический диапазон, возможность
работать при избыточном давлении до 30 МПа и на жидкостях с газовыми и механическими
включениями, содержание которых может достигать 15% (применительно к «ЭМИС-ВИХРЬ 200»).

При этом предел максимальной температуры измеряемой среды составляет +450°С.
Поскольку расходомеры выполнены из нержавеющей стали, их можно эксплуатировать
на коррозионно-активной среде, кроме того, такое исполнение востребовано в пищевой
промышленности. Добавим к вышеперечисленным достоинствам цифровую обработку
сигнала и возможность имитационной поверки.

Однако, отметим, что вихревые приборы учета могут работать на однофазных средах с невысокой вязкостью, при содержании механических примесей ниже среднего. Также следует учитывать требования к монтажу — прямые участки должны быть не менее 10 Ду (после сужения), 12 Ду (после колена, тройника, расширения) до и 5 Ду после расходомера.

Рассмотрим несколько рекомендаций от руководителя направления инженерного сопровождения продаж Ильи Стромова.

Вопрос: Требуется измерять расход керосина, его плотность составляет 780-850 кг/м3.
Необходимы выходной сигнал 4-20мА +HART, относительная погрешность 1% и
взрывозащищенное исполнение;

Ответ: Рекомендую рассмотреть вихревой «ЭМИС-ВИХРЬ 200», а также кориолисовый
«ЭМИС-МАСС 260». Они имеют выходной аналоговый сигнал 4-20мА +HART.
На выбор представлены два вида взрывозащиты – взрывонепроницаемая оболочка и искробезопасная цепь.

Вопрос: Стоит задача осуществлять коммерческий учет в системе на основе 40% раствора этиленгликоля.
У него отсутствует электропроводность, а плотность меняется во времени, теплоемкость неизвестна:
нет калибровочных таблиц. Что можете посоветовать?

Ответ: Для коммерческого учета этиленгликоля с концентрацией не выше 40%, можно применять:
Вихревой «ЭМИС-ВИХРЬ 200». На его точность не влияют значения
электропроводности, плотности и теплопроводности среды. Однако, её температура должна
быть не ниже -20°C, тогда вязкость не превысит предельного значения.
Кориолисовый «ЭМИС-МАСС 260». Для него вышеперечисленные физические величины
также некритичны. Кроме того, максимальное значение вязкости составляет 1500 мПа*с;

Кориолисовые

Кроме того, сам кориолисовый метод измерения является прямым методом
одновременного измерения массы и плотности, исходя из полученного значения которых,
вторичный преобразователь прибора может с нормированной погрешностью
высчитывать мгновенный объемный расход.

Как и вихревой, кориолисовый счетчик используется для измерения жидкостей и газов.
При этом плотность среды может начинаться от 1 кг/м 3 , а минимальная погрешность
— от 0,3 кг/м 3 при калибровке на рабочей среде.

Он может эксплуатироваться на вязких, а также на двухкомпонентных жидкостях.

Ниже приведены рекомендации по подбору от руководителя группы «Массовые расходомеры» Сергея Рогожина.

Вопрос: Подойдет ли массомер «ЭМИС-МАСС 260» для измерения битума БНД 60-90?
Температура битума 140-200 °C.

Ответ:Данный прибор сможет производить учет битума, при этом предел максимальной
температуры среды составляет +200°С. Также для этих целей подойдет роторный;
счетчик «ЭМИС-ДИО 230», который допускается эксплуатировать при температуре
измеряемой среды до +250°С, однако, он измеряет объем.

Вопрос:Какое оборудование подойдет для замера дебита жидкости, добываемой
из нефтяной скважины?

Ответ: Для измерения дебита нефтяной скважины оптимально подойдет счетчик количества
жидкости «ЭМИС»-МЕРА 300″. Данный прибор предназначен для измерений массового расхода
жидкости, нефтегазоводяной смеси и сырой нефти по ГОСТ Р 8.615-2005. Также возможно
использовать массомер «ЭМИС»-МАСС 260». При этом динамическая вязкость не должна
превышать 1500 мПа*с, не допускаются механические примеси, а содержание газовых
включений не должно превышать 3%. Для обеспечения указанных условий эксплуатации возможно
применение фильтра жидкости, аналогичного «ЭМИС-ВЕКТА 1210» и фильтра газа,
аналогичного «ЭМИС-ВЕКТА 1215».

Ответ: Расход мазута можно измерять с помощью следующих приборов: «ЭМИС-МАСС 260»; «ЭМИС-ДИО 230».

Обращаю внимание, что значение имеет температура мазута при перекачке.

Электромагнитные

В тех случаях, когда измеряемая жидкость обладает высокой
химической агрессивностью, оптимальным выбором является электромагнитный счетчик.

Благодаря широкому перечню возможных материалов футеровки, он способен работать
практически на любой среде, обладающей электропроводимостью.

Класс точности у него составляет 0,5%.

Также достоинствами являются минимальные длины измерительных участков и
расширенный динамический диапазон (1:100 и выше).

Однако, стоит учитывать, что типоразмеры для применения на трубопроводах большого
диаметра (ДУ 600 и выше) будут иметь высокую цену.

Вопрос: Какое оборудование посоветуете для определения объемов поступившего и
выданного солевого раствора плотностью до 1,3 т/ м3.
Класс защиты ExiaIICT4X, объем — 15 м3/час

Ответ:Для определения объема солевого раствора предлагаю электромагнитный
«ЭМИС-МАГ 270» со взрывозащитой 1Exd[iа]IIС(Т4-Т6)Х. Для его применения необходимо,
чтобы минимальная удельная проводимость измеряемой среды была 5•10-4 См/м.

Вопрос:Требуется учитывать соляную и азотную кислоты, температура которых может достигать
+120°C, а избыточное давление 8 кгс/см2. Трубопроводы имеют диаметры Ду50, Ду80 и Ду100.
Что можете предложить?

Ответ: В этом случае Вам подойдет электромагнитный «ЭМИС-МАГ 270», который обладает
стойкостью к агрессивной кислоте. Материал для футеровки проточной части следует выбрать
ПТФ (фторопласт -4) и материал электродов ТА (тантал). Он может работать при температуре
измеряемой среды до +180°C, с учетом дистанционного исполнения.

Вопрос: Возможно ли измерять электромагнитным счетчиком водно-нефтяную эмульсию с обводненностью 20%?

Ответ: «ЭМИС-МАГ 270» способен измерять двухкомпонентные среды, в том числе с обводненностью 20%, показывая объемный расход и накопленный объем.
Однако, при этом не допускается присутствие газовых включений.

Ротаметры

Ротаметры, наряду с электромагнитными счетчиками, также способны работать
на агрессивных средах, для чего используется футеровка из фторопласта.

Как правило, их применяют на малых расходах.

Погрешность при вертикальном исполнении для жидкости составляет до ± 1,0 %,
при горизонтальном исполнении ± 4 %.

Обязательное требование для ротаметров вертикального исполнения: монтаж на
строго вертикальном участке трубы с направлением потока среды снизу вверх.

На вопросы отвечает руководитель группы «Расходомеры и фильтры» Александр Овсиенко.

Вопрос: Требуется учитывать трансформаторное масло в отапливаемом помещении. Параметры следующие: расход 0,5. 10 л/мин, давление 6 кг/см2. Прибор нужен с индикатором и функцией передачи данных на компьютер по выходному сигналу 4-20 мА.

Ответ: Рекомендую роторный счетчик «ЭМИС-ДИО 230». Его технические характеристики соответствуют заданным условиям эксплуатации. Если вязкость масла находится в пределах до 5 МПа*с, то также Вы можете использовать ротаметр «ЭМИС-МЕТА 215».

Вопрос: Стоит задача измерения неравномерного потока жидкости с точностью ±1,5% . При этом при остановке потока периодически происходит её замерзание. Выходные сигналы — аналоговый токовый 4-20 мА, двухпроводная схема подключения. Диаметр трубы 15 мм.

Ответ: В данном случае оптимальным решением будет применение металлического ротаметра «ЭМИС-МЕТА 215». Он может использоваться с рубашкой обогрева (исполнение Т), со штуцерами, посредством которых подводится горячее масло, либо пар. Также это решение востребовано при необходимости сохранения температуры среды при её прохождении через ротаметр.

Вопрос: Нужен контроль потока воды на охлаждение при максимальном избыточном давлении 0,5 МПа. Точность — 2,5 %. Внутренний диаметр трубопровода — 15 мм.

Ответ: Для контроля данного технологического процесса можем предложить ротаметр «ЭМИС-МЕТА 215» с двумя предельными выключателями – верхним и нижним. Когда стрелка индикатора достигнет того или другого, сработает сигнал, который возможно использовать для световой/звуковой сигнализации или других электронных устройств, например, таких, как приводы запорной арматуры.

Роторные счетчики

В числе оборудования, рекомендуемого для измерения объема и объемного расхода
вязких жидкостей, выше неоднократно упоминались роторные счетчики «ЭМИС-ДИО 230».

Обычно их ставят на учет дизельного топлива, бензина, керосина и сжиженного газа на
установках слива/налива, дозирования и перекачки нефтепродуктов.

Они оснащены встроенным источником питания, при монтаже нет требований
к прямым участкам.

На вопросы отвечает руководитель группы «Расходомеры и фильтры» Александр Овсиенко.

Вопрос: Планируем подключить «ЭМИС-ДИО 230» к ПК. Установка программы «ЭМИС–Интегратор» произведена. Можем ли мы использовать в качестве преобразователя интерфейсов устройство ICP CON 7520A? Или необходимо устанавливать специальный преобразователь ОС ПК Windows 10?

Ответ: Для подключения к ПК по протоколу Modbus RTU подойдет любой преобразователь интерфейсов RS-485/USB(RS232), в том числе и ICP CON 7520A.

Вопрос: Что можете предложить для учета битума в составе оборудования асфальтобетонного завода на процессе дозирования?

Ответ: В этом случае предлагаем Вам использовать роторный счетчик «ЭМИС-ДИО 230».

Обращаем внимание, что оптимальный подбор возможен только после заполнения опросного листа, в котором необходимо указать все параметры технологического процесса и требования к техническим характеристикам прибора

Использование портативных счетчиков и монтаж расходомера

Все перечисленные выше виды приборов — стационарные. Существуют также портативные измерители, но они могут использоваться только в качестве «временной меры», пока не установлен стационарный расходомер. Установка такого прибора занимает гораздо меньше времени.

В основе действия счетчиков — датчики, на которые поступает отраженный от сточных вод импульс. Сфера применения портативных расходомеров:

• учет сточных вод;
• учет химикалий;
• учет стоков после обработки;
• учет шлама.

Счетчик работает от батареи, заряда которой хватает на весь рабочий день. Для зарядки аккумулятора счетчик подключается к сети на ночь, хотя есть возможность постоянной работы от адаптера в случае, когда использовать прибор нужно непрерывно.

Преимущества портативных устройств: функциональность, небольшой вес и размер.

До того как начинать устанавливать расходомер, важно убедиться в его необходимости на данном объекте. В некоторых местах, например в районе с плотной застройкой, точно определить объем сточных вод не представляется возможным, поэтому установка прибора не даст результата и станет пустой тратой денежных средств.

Для установки выдается специальное разрешение, а вид аппарата нужно определять исходя из особенностей конкретного участка.

Несколько простых правил помогут проверить правильность установки устройства:

1. Угол отклонения от горизонтали не превышает 20-25 градусов. Предпочтительнее проводить монтаж на прямом участке.
2. Сечение расходомера заполнено жидкостью.
3. Расходомер располагается в самой низкой точке самотечного трубопровода. Нарушение этого правила приведет к искажению данных, так как сечение трубопровода не будет заполнено.
4. Не стоит устанавливать счетчик на самых высоких и самых низких участках, особенно если из них стоки свободно сбрасываются в атмосферу.

Способы подсчета объема стока и характерные неполадки расходомеров

Расходомер сточных вод, изготовленный качественно, не гарантирует бесперебойной работы. Существует ряд причин, обуславливающих сбои в нормальной работе счетчиков сточной воды. Основными причинами являются:

1. Заиливание, вызванного уклоном трубы выше допустимого, попаданием через повреждение в расходомер частичек грунта, попаданием в трубы песка.
2. Подпоры в результате разрушения участка канализации и попадания в прибор грунта, появление уклона в сторону, противоположную движению воды, возникновение скоплений мусора, опускание устройства ниже уровня поверхности воды.

Проблема подпоров, возникшая вследствие засора трубы, решается прочисткой. Чтобы устранить остальные неисправности, потребуется полноценный ремонт. Особенно важно проверить состояние канализационной системы перед тем, как проводить учет сточных вод.

Вода в канализационной системе перемещается двумя способами: самотеком из-за уклона трубы или по напорной сети под воздействием насоса. В зависимости от вида сети учет канализационных стоков ведется по разнообразным методикам.

Объем сточных вод, перемещающихся по напорной сети, вычислить гораздо проще. Для этого используются любые устройства типа счетчиков объема стока. При подборе оборудования необходимо учитывать расчетный расход воды, низкую скорость тока и наличие в воде загрязнения в больших объемах.

Сточные воды, проходящие по безнапорной сети, учитывать намного сложнее. Скорость в данном случае будет незначительной. Использовать нужно устройства, позволяющие учитывать уровень и скорость движения стока либо только уровень воды.

Максимально точный показатель уровня жидкости в сети позволяет получить погружное устройство либо эхолокационный датчик. Лучше использовать оба прибора, затем сравнить результаты. Это позволит получить точные данные об объеме сточных вод, поступающих в канализационную систему.

Это дает возможность приобрести прибор с техническими характеристиками, точно соответствующими параметрам конкретного объекта.

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.