ТАРИС, TARIS

        на рынке c 1992 года

Первый отечественный разработчик
телеинспекционных роботов




Каталог продукции

Учет сточных вод (стоков канализации)

Расходомеры расхода сточных вод на методе кросс-корреляции

В статье дается описание метода кросс-корреляции для измерения расхода сточных вод в узлах безнапорных трубопроводов и каналов и его сравнение с методом Доплера.

Принимая во внимание общую тенденцию перехода системы оплаты за воду и стоки с расчетной на инструментальную, при которой коммерческий учет сточных вод должен осуществляться на основании показаний приборов учета, большое значение приобретает вопрос повышения точности измерения расхода стоков и достоверности показаний расходомеров при различных возможных гидравлических условиях (скоростях и уровнях потока, степени загрязнения стока, возникновения подпоров и т.д.) на данном узле коммерческого учета.


Компания Тарис предлагает ультразвуковые расходомеры воды в Москве

 

Учет стоков.

Метод кросс-корреляции для измерения расхода стоков в безнапорных трубопроводах был создан и запатентован в 2000 году фирмой Nivus GmbH как альтернатива существовавшему методу Доплера, имевшему ряд существенных недостатков.

 

При этом фирма Nivus GmbH уже имела большой опыт по созданию и эксплуатации Доплеровских расходомеров сточных вод и хорошо представляла проблемы метода Доплера.

 

Принцип работы Доплеровского расходомера

 

Принцип работы Доплеровского расходомера заключается в следующем: датчик расходомера излучает ультразвуковой сигнал, который отражается от первой встреченной частицы в потоке, отраженный сигнал улавливается тем же датчиком, при этом частота отраженного сигнала изменяется в зависимости от скорости движения данной частицы. Прибор анализирует изменение частоты ультразвукового сигнала и на основе этого анализа определяет скорость движения частицы в потоке.

 

 

Далее для вычисления расхода канализации сточных вод расходомеру необходима информация о форме канала (которая вводится в прибор в соответствии с конструкторской документацией и результатами обмера), об уровне потока (который измеряется датчиком-уровнемером, входящим в состав расходомера) и о средней скорости потока.

 

 

Проблема Доплеровских расходомеров сточных вод заключается именно в определении средней скорости потока, так как частицы в разных слоях потока движутся с различными скоростями (обычно скорость у дна и у стенок канала ниже, чем скорость в середине потока), а достоверно определить в каком именно слое (уровне) была измерена скорость движения частицы и как она связана со средней скоростью потока не представляется возможным.

 


Доплеровский расходомер вычисляет среднюю скорость сточных вод на основе измеренных скоростей частиц потока с учетом поправочного коэффициента, который зависит от шероховатости стенок трубопровода (или канала) и вводится в прибор оператором в соответствии с таблицей коэффициентов для разных материалов и возрастов трубопровода.

 

Из опыта эксплуатации Доплеровских приборов следовало, что имеющаяся теоретическая база для вычисления средней скорости сточных вод работает далеко не всегда, не только из-за того, что табличные коэффициенты шероховатости установлены весьма приблизительно, но и потому, что эпюра распределения скоростей в потоке зависит от многих факторов и не может быть во всех случаях представлена постоянным поправочным коэффициентом для всех возможных уровней и скоростей потока. Даже предварительная калибровка Доплеровского расходомера на конкретном узле учета стоков не гарантирует его точные показания, так как при разных скоростях и уровнях эпюра распределения скоростей в потоке меняется, и требуются разные поправочные коэффициенты.

 

В нашей компании Вы можете выбрать лучшие в своем роде счетчики для учета расхода канализации по лучшим ценам.

 

 

 

Точность показаний Доплеровского расходомера в узлах учета сточных вод также сильно зависит от изменения чистоты стока (количества частиц в потоке), так как в потоке с большой концентрацией твердых частиц измеряется скорость частиц, движущихся ближе к дну канала (в результате вычисляемая средняя скорость занижается), а в более чистой воде – частиц, движущихся в середине и в верхних слоях потока (в результате вычисляемая средняя скорость завышается).

При благоприятных условиях Доплеровский расходомер может давать достаточно точные показания, но в некоторых случаях его фактическая погрешность может достигать 20-25% и выше.

 

Метод кросс-корреляции – лучший способ для учета сточных вод в узлах канализации

 

Расходомеры для сточных вод (учет расхода стоков). Метод кросс-корреляции.

Расходомеры сточных вод – полный каталог приборов

Разработанный в 2000-ном году метод кросс-корреляции также использует ультразвук, однако анализ изменения частоты (характерный для метода Доплера) уже не производится. Вместо этого определяется задержка по времени полученного эхо-сигнала относительно момента излучения сигнала - для определения координаты частиц в потоке. В результате получается обобщенная картина среза, затем отдельные точки суммируются для получения двухмерного изображения, «ультразвуковой фотографии» частиц в стоке (аналогично ультразвуковым фотографиям при медицинской диагностике). Такие «ультразвуковые фотографии» делаются с огромной частотой – до 1000 единиц в секунду.

 

 

Для обслуживания этого процесса в кросс-корреляционном датчике установлены два мощнейших процессора. Затем электроника прибора производит сравнение соседних фотографий и определяет перемещение частиц в каждом слое (уровне) потока за известный промежуток времени. На основании известного перемещения и времени определяется скорость. Для упрощения математической обработки поток условно делится на 16 слоев и определяется скорость движения частиц в каждом слое. Эти скорости движения частиц по слоям в реальном времени отражаются на экране прибора в виде таблицы скоростей и графической эпюры распределения скоростей в потоке. В результате средняя скорость сточных вод определяется на основании данных о скорости частиц в каждом слое потока, что позволяет достичь высокой точности определения расхода.

 

В большинстве случаев точное определение средней скорости потока в вертикальной плоскости вполне достаточно для измерения расхода.

 

Однако для широких каналов или в случаях существенных отклонений эпюры распределения скоростей потока в горизонтальной плоскости от нормы (за счет, например, расположенного недалеко от узла учета поворота канала или слияния двух потоков и т.п.) в кросс-корреляционных расходомерах предусмотрена возможность установки нескольких (до трех) датчиков скорости по ширине потока. В результате такой расходомер позволяет получить объемную (трехмерную) эпюру распределения скоростей.
 

Еще одной важной функцией кросс-корреляционных расходомеров сточных вод является возможность их установки в перевернутом положении на плотах. Это не только упрощает монтаж датчиков расходомеров в больших каналах и обеспечивает возможность их быстрого демонтажа при необходимости, но и позволяет измерять расход в условиях переменных донных отложений, что возможно, например, в водосточных сетях в зависимости от выпавших осадков (в дождливые периоды поток усиливается и донные отложения смываются, в сухие периоды поток слабый и донные отложения увеличиваются).

 

 

Кросс-корреляционный расходомер учета стоков, по сравнению с Доплеровским, имеет меньшую погрешность, позволяет работать в более сложных гидравлически условиях, работает в более широком диапазоне концентраций частиц в потоке, не требует ввода коэффициентов шероховатости, не требует предварительной калибровки. Тем не менее, Доплеровские расходомеры также имеют право на жизнь и успешно работают при благоприятных условиях. Поэтому фирма Nivus наряду с кросс-кореляционными расходомерами выпускает и Доплеровские расходомеры, которые существенно дешевле.  


Можно также отметить, что при решении вопроса о возможности установки на конкретном узле учета канализации Доплеровского расходомера специалисты Nivus рекомендуют предварительно оценить фактические гидравлические условия (эпюру распределения скоростей потока) в этом месте измерения, что можно сделать путем временной установки портативного кросс-корреляционного расходомера.