PRIMJENE U VODOOPSKRBI I ODVODNJI

2011
w w w . n i v e l c o . c o m
PRIMJENE U VODOOPSKRBI I ODVODNJI
MJERNO REGULACIONI SUSTAVI ZA VODOOPSKRBU I ODVODNJU
2
MJERNO REGULACIONI SUSTAVI ZA VODOOPSKRBU I ODVODNJU
MJERENJE RAZINE
MJERENJE PROTOKA
MJERENJE pH, REDOXA, VODLJIVOSTI
MJERENJE OTOPLJENOG KISIKA…
KONZALTING
PROJEKTIRANJE
INSTALIRANJE
ODRŽAVANJE
Pouzdanost, profitabilnost i raspoloživost sustava vodoopskrbe i odvodnje u znatnoj mjeri će ovisiti
o pouzdanosti mjerno regulacionih sustava. Tvrtka NIVELCO sa svojim lokalnim inženjering partnerima
rado će vam pomoći u odabiru odgovarajućeg tehničkog rješenja.
3
MJERNO REGULACIONI SUSTAVI ZA VODOOPSKRBU I ODVODNJU
UVODNA RIJEČ
Pravilan odabir mjerne instrumentacije, odgovarajuča montaža i
automatizacija provedena od iskusnih programera može znatno:
– smanjiti investicione troškove
– povečati pouzdanost i raspoloživost
– smanjiti troškove održavanja
– povečati profitabilnost
U ovoj brošuri objašnjeni su osnovni principi rada mjerne instrumentacije koja se koristi u sustavima vodoopskrbe i
odvodnje kao i osnovni zahtjevi nadzorno upravljačkih sustava.
TVRTKA NIVELCO za svoje proizvode daje 3 godine garancije, osigurava tehnički support i stručnu tehničku
literaturu. NIVELCO ima organiziranu mrežu lokalnih inženjering partnera koji vas mogu posjetiti i na licu mjesta
snimiti situaciju. Nakon analize stanja lokalni inženjering partneri mogu dati GARANCIJU NA APLIKACIJU a po
potrebi mogu ponuditi kompletan sustav ključ u ruke sa garancijom na aplikaciju.
SADRŽAJ
Automatizacija crpnih stanica otpadnih voda upotrebom podsustava
ultrazvučnih vodonepropusnih transmitera i jednostavnih kontrolera.............................................................strana 5
Analiza principa rada pH transmitera nove generacije ...................................................................................strana 9
Mjerenje protoka otpadnih voda na otvorenim kanalima pomoču Parshallovog suženja ...............................strana 13
4
MJERNO REGULACIONI SUSTAVI ZA VODOOPSKRBU I ODVODNJU
A U T O M AT I Z A C I J A C R P N I H S TA N I C A O T PA D N I H V O D A U P O T R E B O M
P O D S U S TAVA U LT R A Z V U Č N I H V O D O N E P R O P U S N I H T R A N S M I T E R A
I J E D N O S TAV N I H K O N T R O L E R A
Sažetak: U ovom radu objašnjen je osnovni princip rada podsustava
za upravljanaje crpnim stanicama otpadnih voda. Opisan je osnovni
princip rada ultrazvučnih vodonepropusnih transmitera kao i osnovni
princip rada jednostavnih kontrolera. Naglašena je prednost
upotrebe autonomnog podsustava upravljanja crpkama kao dijela
složenih nadzorno upravljačkih sustava.
Ključne riječi:
– Crpne stanice
– Automatizacija
– Ultrazvučni transmiter
– Kontroler
Uvod: Osnovna zadaća sustava
automatizacije crpnih stanica je
uključivanje i isključivanje crpki na
određenim razinama vode. Složeni
sustavi automatizacije imaju daleko veće mogučnosti nadzora, ali
što je sustav složeniji to je skuplji, kompliciraniji za održavanje i
skloniji je otkazivanju. Upotreba jednostavnih kontrolera i
ultrazvučnih vodonepropusnih transmitera može tvoriti samostalne
sustave (podsustave) za upravljanje radom crpnih stanica.
Za odabir pouzdanog mjernog i upravljačkog sustava potrebno je
detaljno analizirati načine rada sustava kao i fizikalne pojave na
kojima se temelji mjerenje razina.
1. Podsustavi za mjerenje razina
Informacija o razini vode osnovna je informacija na temelju koje se uključuju i isključuju crpke.
Ukoliko ovaj sustav daje krivu informaciju moguča su dva osnovna problema:
– Dolazi do preljevanja vode
– Dolazi do rada crpke na suho i oštečenja crpke
1.1 Ultrazvučni transmiteri
Ultrazvučni transmiteri jedni su od najpouzdanijih transmitera razine. Ultrazvučni
transmiteri svoj rad temelje na mjerenju
vremena dolaska signala reflektiranog sa
površine vode.
Sl.1 princip rada ultrazvučnih transmitter
5
MJERNO REGULACIONI SUSTAVI ZA VODOOPSKRBU I ODVODNJU
Da bi ovaj mjerni sustav pravilno radio potrebno je transmitter pravilno odabrati i pravilno montirati. Njihova je upotreba
jednostavna ali projektanti i monteri trebaju proči osnovne tečajeve da bi bili upoznati sa fizikalnim principima na
kojima se temelje mjerenja. Prednost ovih transmitera je ta da ne zahtjevaju održavanje ili čišćenje i mogu omogučiti
dugogodišnji pouzdan rad. Za uređaje je poželjno da imaju:
– Što uži utrazvučni snop
– Vodonepropusnost (IP 68)
– Kvalitetnu zaštitu od prenapona
Na slici 2 prikazane su tipične instalacije ultrazvučnog
vodonepropusnog transmitera EasyTREK.
Sl.2 Primjenje vodonepropusnog ultrazvučnog transmitera EasyTREK
Ultrazvučni transmitter EasyTREK tvori osnove mnogih mjernih sustava. Pored jednostavne montaže ovaj transmitter
ima vrlo uski snop, veliku snagu ultrazvuka i sama konstrukcija je vodonepropusna. Vodonepropusnost je dobivena
zaljevanjem fiksnog ožičenja u silikonsku gumu.
Na taj način je izbjegnuta montaža brtve. Osnovni nedostatak upotrebe brtve je mogučnost prodora vode zbog
neodgovarajuće montaže ili zbog oštećenja brtve uzrokovanog višegodišjim stajanjem u agresivnim atmosferama.
1.2 Hidrostatske potopne sonde
Hidrostatske potopne sonde svoj rad temelje na mjerenju razlike hidrostatskog tlaka tekućine
i atmosferskog tlaka koji se kapilarom dovodi do potopljenog senzora. Ovi transmiteri su
prvenstveno razvijani za mjerenje razine podzemne vode u bušotinama, ali često se
upotrebljavaju u rezervoarima vode i crpnim stanicama otpadne vode. Osnovni nedostatak
je taj da će nakupljeni kamenac ili nečistoće uzrokovati greške
mjerenja. Zbog toga ovi transmiteri zahtjevaju čišćenje –
održavanje što će stvoriti dodatne komplikacije u eksploataciji.
Hidrostatske transmitere se preporuča staviti na mjesta gdje nije
moguća upotreba ultrazvučnih transmitera. Da bi se olakšala
upotreba hidrostatskih sondi kod otpadnih voda proizvode se
adapteri za otpadne vode. Ovaj adapter je komad metalne cijevi
koji je montiran na glavu hidrostatskog transmitera i tvori ronilačko
zvono. Na taj način stvara se zračni jastuk između vode i
membrne čime je omogučen pouzdan rad. Hidrostatski transmiteri
sa adapterom za otpadnu vodu zahtjevaju kvalitetnu montažu i
upotrebu određenih mehaničkih konstrukcija koje će omogučiti
Sl. 3 Hidrostatski transmiter za otpadnu vodu
pravilan rad.
sa adapterom koji tvori ronilačko zvono.
6
MJERNO REGULACIONI SUSTAVI ZA VODOOPSKRBU I ODVODNJU
1.3 Prekidači sa plovkom
Prekidači sa plovkom (plovne kruške) ne daju analognu informaciju o
visini vodenog stopca nego preko kontakta daju samo informaciju da je
voda iznad ili ispod određene granice. Ovi plovci zahtjevaju čišćenje
budući će nakupljene nečistoće onemogučiti rad. Ukoliko se na ovaj
plovak uhvati krpa može doći do zakazivanja rada iako je kruška
redovno čiščena. Nadalje za upravljenje crpkama potrebno je upotrijebiti
više plovaka. Dulji kabeli mogu se zaplesti u čvor ili oko ljestvi i
onemogučiti ispravan rad. Vezivanje
plovaka za ljestve može biti opasno za
poslužioce ukoliko unutar crpne stanice
nema ventilacije. Ovi plovci proizvode se
u dvije verzije. Plovci za pitku vodu i
plovci za otpadnu vodu.
Ponekad se plovci za pitku vodu (zbog
niže cijene ) upotrebljavaju u crpnim
stanicama otpadnih voda što uzrokuje
mnoge poteškoće u radu.
Sl.4 Plovak za čistu vodu i plovak
za otpadnu vodu
2. Primjena ultrazvučnih transmitera u nadzorno
upravljačkim sustavima crpnih stanica
Dobro odabrani i dobro montirani
ultrazvučni transmiteri daju pouzdanu
informaciju o razini vode i mogu osigurati
pouzdan rad nadzornoupravljačkoh
sustava. Ultrazvučni transmiteri EasyTREK
imaju standardni izlaz 4-20 mA i HART tako
da se jednostavno priklju-čuju na kontrolere
ili na složene nadzornoupravl-jačke
sustave.
Sl. 5. Ultrazvučni transmiter EasyTREK može se direktno priključiti na složene sustave
2.1 Upotreba jednostavnih kontrolera kod automatizacija crpnih stanica
Ukoliko su financijska sredstva ograničena a postoji potreba za automatizacijom crpnih stanica tada se tehničko
rješenje može ostvariti pomoću jednostavnih kontrolera. Prednost ovih rješenja je da pored funkcijom upravljanja
crpkama postoji dodatna mogučnost komunikacije sa složenim nadzorno upravljačkim sustavima koji se mogu i
naknadno instalirati.
7
MJERNO REGULACIONI SUSTAVI ZA VODOOPSKRBU I ODVODNJU
2.2 MULTICONT – kontroler za samostalno upravljanje crpnim stanicama
Kontroleri serije MULTICONT tvore osnovu za pouzdane
jednostavne nadzorno upravljačke sustave. Ovi
kontroleri sa transmiterima komuniciraju preko HART
protokola. Na jedan kontroler može se priključiti do 16
transmitera, a sam kontroler može upravljati sa max. 60
releja. Ovi kontroleri također imaju opcionalne izlaze
4 – 20 mA ili RS 485 i mogu bidirekcionalno komunicirati
sa složenim nadzorno upravljačkim sustavima. Prednosti
ove konfiguracije upravljačkog sustava crpnih stanica
jesu:
– Manja početna investicija
– Jednostavno održavanje
(sustav se sastoji od manjih modula )
– Mogučnost bidirekcionalne komunikacije sa složenim
nadzornoupravljačkim sustavima
– Mogučnost nadogradnje sustava
Sl. 6 Kontroler MULTICONT,
max. 16 transmitera , max. 60 releja
Za korištenje relejnih jedinica postoje 2 osnovna načina:
– Koriste se samo relejne jedinice kontrolera, a složeni sustav samo komunicira sa kontrolerom
– Postoje relejne jedinice kontrolera i relejne jedinice složenog sustva. U normalnom radu složeni sustav upravlja
relejima, a u slučaju kvara složenog sustava koriste se releji kontrolera.
2.3 Kontroler UNICONT PM 300
Kontroleri serije UNICONT PM 300 predviđeni su za nadzor do 2 transmitera i imaju do 4 releja. Najčešća primjena
ovih kontrolera je kao podsustav složenog PLC sustava. Ovi kontroleri nadziru analogni signal transmitera 4-20 mA
kojeg daje transmiter i daju izlazni signal prema PLC-u ( složenom nadzorno upravljačkom sustavu). Ovi kontroleri
imaju također funkciju skaliranja strujnih signala i njihovi izlazni signali mogu se programirati da daju opseg
4 – 20 mA za neki određeni strujni opseg ( x – y )kojeg daje transmiter ( slika 7 ). Na taj način je postignuto to da se
transmiter ne mora programirati nego se upotrebljava tvornički kalibriran ( factory setting). Ovaj način ima veliku
prednost u slučaju zamjene uništenog transmitera. Novi transmiter se jednostavno spoji na mjesta gdje je bio prijašnji
transmiter i sustav radi. Budući u slučaju zamjene transmitera nije potrebno obavljati programiranje samu zamjenu
može obaviti i manje stručno osoblje. Releji ovih kontrolera najčešće se koriste kao redundantni releji složenih
nadzorno upravljačkih sustava. U slučaju otkazivnja rada glavnog sustava mehaničkim preklopnikom spajaju se releji
kontrolera sa upravljačkim sustavom crpki i na taj način omogučen je kontinuiran rad.
(x – y) mA
4-20 mA
Sl.7 Kontroler UNICONT PMM 300 strujni signal transmitera pretvara u signal 4 -20 mA
8
MJERNO REGULACIONI SUSTAVI ZA VODOOPSKRBU I ODVODNJU
Sl.8 UNICONT PMM 300 kao autonomni sustav može samostalno upravljati radom crpki.
Zaključak: Automatizacija crpnih stanica ultrazvučnim transmiterima i jednostavnim kontrolerima ima niz tehničkih i
ekonomskih prednosti. Na ovaj način može se koncipirati pouzdan autonomni podsustav odnosno jednostavan
upravljački sustav. Upotreba ultrazvučnih transmitera preporuča se stoga jer su pouzdani i mogu osigurati dugogodišnji
rad bez održavanja. Prije odabira načina mjerenja razine i odabira modela potrebno je konzultirati se sa specijalistima
za mjerenja kako bi se detaljno proučile specifične primjene. Upotreba pravilnog mjernog principa i odabir
odgovarajučeg modela transmitera osnovni su preduvjeti pouzdanog rada nadzorno upravljačkih sustava crpnih
stanica. Time se mogu znatno smanjiti investicioni troškovi kao i troškovi održavanja i servisirnja.
ANALIZA PRINCIPA RADA pH TRANSMITERA NOVE GENERACIJE
Sažetak:
U ovom radu objašnjeni su osnovni fizikalni principi na kojima se
temelje pH mjerenja. On line pH mjerenja imaju niz prednosti u
odnosu na laboratorijska mjerenja, međutim uređaji za on line pH
mjerenja imaju znatno složenije konstrukcije nego laboratorijski
uređaji i pored zahtjevne instalacije zahtijevaju i organizirane
procedure održavanja
i kalibriranja.
Ključne riječi:
– pH mjerenje
– pH transmiter
1. UVOD
Mjerenje pH vrijednosti vodenih otopina jedno je od važnijih mjerenja u kemijskoj industriji, vodoopskrbi i odvodnji.
Izmjerena pH vrijednost donosi informaciju
o koncentraciji vodikovih iona i time se
saznaje da li je vodena otopina neutralna,
kisela ili bazična. Na Slici 1 prikazana je
skala pH vrijednosti.
Neutralne otopine imati će pH 7. Kisele
otopine imati će pH manji od 7, bazične
otopine imati će pH veći od 7.
Slika 1 pH skala prikazuje da li je otopina neutralna kisela ili bazična
9
MJERNO REGULACIONI SUSTAVI ZA VODOOPSKRBU I ODVODNJU
1.1 Mjerne elektrode
Jedan od rasprostranjenih
načina mjerenja pH vrijednosti
je upotreba mjerne elektrode
(probe) koja se uranja u
mjerenu tekućinu. Mjerna
elektroda generirati će napon
ovisan o pH odnosno napon
ovisan o koncentraciji vodikovih
iona.
Na slici 2 prikazan je izgled pH
mjerne elektrode.
pH elektroda u tekućini
za skladištenje
otvorena pH elektroda
Slika 2 pH mjerne elektrode
pH mjerna elektroda sastoji se od staklene cijevi na čijem
kraju se nalazi stakleni balon (membrana). Unutar
staklenog balona nalazi se elektrolit – tekućina referentne
koncentracije pH te metalna žica – električki kontakt.
Na slici 3 prikazan je princip rada pH mjerne elektrode.
Slika 3 princip rad pH mjerne elektrode (pH probe)
Elektroda 1 uronjena je u tekućinu poznatog pH.
Elektroda 2 uronjena je u tekućinu čiji pH mjerimo. Na
staklenoj membrani generirati će se napon ovisan o pH
vrijednosti mjerene tekućine. Napon na membrani mjeri
se na krajevima elektroda 1 i 2. Važno je uočiti:
mjerenje pH svedeno je na mjerenje napona između
elektroda 1 i 2.
Ovisnost generiranog napona prikazana je na slici 4.
Slika 4 Ovisnost generiranog napona o pH vrijednosti
Mjerne elektrode generirati će 59 mV / pH. Taj napon će
prihvatiti elektroničko sklopovlje i dalje ga obrađivati. Na
slici 5 prikazan je ekvivalentni strujni krug mjerenja
generiranog napona – mjerenja pH.
Slika 6 ovisnost pH o temperaturi.
Slika 5 Shematski prikaz mjerenja napona na pH elektrodi
Generirani napon kod pH mjerenja biti će također ovisan
i o temperaturi tekučine, pa je uz mjerenje napona
potrebno i mjerenje temperature. Na slici 6 prikazana je
ovisnost pH o temperaturi tekućine.
10
(°C)
neutral pH
(°C)
neutral pH
0
7,47
30
6,92
10
7,27
35
6,84
15
7,17
40
6,77
20
7,08
50
6,63
25
7,00
60
6,51
Prikazana vrijednost na displayu pH metra redovito će
biti normirana na 25 Celzija, tj pokazivati će se pH
vrijednost koju će tekućina imati na 25 Celzija.
MJERNO REGULACIONI SUSTAVI ZA VODOOPSKRBU I ODVODNJU
Naponski izvor ( mjerna pH proba ) ima jako veliki unutarnji otpor, cca 400 Megaohma i zahtijevati će ulazna
predpojačala vrlo visokih ulaznih impedancija. Mjerenja u laboratorijskim uvjetima neće postavljati teške zadatke za
karakteristike opreme, ali laboratorijska mjerenja pH imati će slijedeće nedostatke.
– kemijska svojstva mjerenog uzorka mogu se promijeniti od trenutka uzimanja uzorka do trenutka mjerenja
– uzorkovanje zahtijeva dodatni posao poslužilaca
– trenutno stanje pH vrijednosti neće biti poznato i uzorkovanje 1 -3 puta na dan često neće omogućiti pouzdan
nadzor
– neće biti moguće trenutno reagirati na alarmantne vrijednosti pH
Zbog navedenih razloga preporuča se primjena on line pH mjerenja. Na taj način omogućuje se kontinuirani nadzor
i brze reakcije biti će moguče. Mjerne sonde u tim slučajevima biti će postavljene u teške uvjete, isto kao i mjerna
elektronika. Glavnina on line pH transmitera konstruirana je tako da su mjerne elektrode kabelima (max 10 metara)
povezane sa mjernom elektronikom. Ova izvedba ima nedostatak zato jer kabeli moraju imati vrlo visoku impedanciju,
podložni su starenju i mogu izazvati smetnje koje se povremeno javljaju.
Nadalje konektor mjerne elektrode može biti osjetljiv na
teške uvjete rada. Mjerne elektrode potrebno je čistiti i
kalibrirati što će izazvati dodatna savijanja kabela i ta
Probe protection tube
mehanička naprezanja će ubrzati starenje materijala.
The protection tube which
Nadalje budući je elektronika često udaljena od elektrode
can be screwed to the
prilikom kalibracije ljudi se moraju dovikivati, ili će jedan
probe sockets the probe
poslužilac hodati od sonde do elektronike što može
from mechanical impacts
izazvati dodatne greške. Da bi se izbjegao dio
komplikacija kod on line pH mjerenja razvijeni su pH
transmiteri nove generacije. Na slici 7 prikazan je pH
Slika 7 pH transmiter nove generacije i zaštitna kapa
transmiter nove generacije.
Kod nove generacije pH transmitera izvedene su opcije mehaničkih izvedbi. Transmiter prikazan na slici 7 ima niz
prednosti koje mogu omogućiti pouzdaniju i jeftiniju eksploataciju.
Neke osnovne prednosti ove konstrukcije jesu:
SAP-300 display
– mjerna pH elektroda nalazi se u
kućištu sa elektronikom i nisu potrebni
dodatni visokoosjetljivi kabeli
– buduči nema visokoosjetljivih kabela
konstrukcija je jeftinija
– transmiter ima 4–20 mA strujni izlaz
(i HART) i dovoljne su mu obične žice
– žice mogu biti dugačke nekoliko
stotina metara što može imati
dodatne prednosti
– na transmiteru se nalazi opcionalni
display i jedan operater ga može bez
problema kalibrirati
– konstrukcija je robusna, a postoji i
mogućnost upotrebe zaštitne kape
za elektrode
Slika 8 Opcionalni display na transmiteru
11
MJERNO REGULACIONI SUSTAVI ZA VODOOPSKRBU I ODVODNJU
Ukoliko će razina tekućine biti
promjenjiva tada se mjerne
elektrode mogu smjestiti na
produžnu cijev i tako spojiti sa
transmiterom.
Ukoliko se pokaže potreba za
odvajanjem elektronike od mjernih
elektroda tada se može koristiti
konstrukcija kao na slici 10.
Slika 10 mjerne elektrode sa
zaštitnom kapom sa daljinskom
elektronikom (dužina mjernih kabela
max 10 m; dužina izlaznih kabela
nekoliko stotina metara).
Slika 9 Mjerne elektrode
na produžnoj cijevi.
Slika 10
Pored dobre mehaničke konstrukcije i koncepcije, za pouzdana pH mjerenja potreban je i odabir odgovarajuće mjerne
elektrode. Na slici 11 dana je tablica nekih elektroda.
Slika 11 Karakteristike mjernih elektroda
pH probes
Medium
Clear
Max. temp. Max. pressure Min. conductivity
pH
(°C)
(bar)
(µS/cm)
Material
Mounting
angle
Application
60
0,5
1-12
PHE
60
3
1-12
PHES
drinking water, pool
80
6
1-12
PHEP
1-12
PHED
process water, galvanic
process water,
processed wastewater
80
8
100
3/100°C
6/25°C
3
60
With
solid
particles
Type
80
100
6
6 / 100°C
16 / 25°C
150
drinking water, pool
glass
max. 45°
3-14 PHEP-H
50
500
1-12 PHEK-L polycarbonate max. 90°
1-12 PHER
glass
max. 45°
1-12 PHEX
chemical
drinking water, pool
processed wastewater
sludge, emulsion
1.2 Čiščenje i kalibracija
Održavanje mjernih elektroda ulimativni je zahtjev za pouzdana pH mjerenja. Mjerna elektroda nalazi se u nečistim
vodam i s vremenom će se zaprljati, što može uzrokovati grešku mjerenja. Nadalje sama elektroda se troši i potrebno
ju je kalibrirati kako bi se kompenzirala istrošenost. Prije upotrebe on line pH mjernog sustava korisno je konzultirati
stručnjake i definirati načine i intervale čišćenja i kalibriranja.
Zaključak: On line pH mjerenja mogu u znatnoj mjeri povečati pouzdanost i profitabilnost vodoopskrbnih sustava
kao i sustava odvodnje. pH transmiteri nove generacije svojom robusnom izvedbom mogu znatno olakšati
eksploataciju uređaja. Pored dobrog uređaja (dobre koncepcije) potrebno je odabrati primjerenu mjernu elektrodu te
organizirati procedure čiščenja i kalibriranja.
12
MJERNO REGULACIONI SUSTAVI ZA VODOOPSKRBU I ODVODNJU
MJERENJE PROTOKA OTPADNIH VODA NA OTVORENIM KANALIMA
POMOČU PARSHALLOVOG SUŽENJA
Sažetak:
U ovom radu objašnjeni su
fizikalni principi na kojima se
temelje mjerenja protoka
Parshallovim suženjem na
otvorenim kanalima. Otpadne
vode zbog svoje prirode ;
nečistoće,
talog
mogu
uzrokovati znatne smetnje kod
klasičnih postupaka mjerenja
protoka.
Parshallov kanal omogučuje
pouzdana mjerenja u najtežim
uvjetima i jedan je od
najpouzdanijih načina mjerenja
protoka otpadnih voda.
Ključne riječi:
– Mjerenje protoka
– Parshallov kanal
1. UVOD
Potreba za mjerenjem protoka otpadnih voda na otvorenim kanalima sve je prisutnija.
Najčešći razlozi za mjerenjem protoka jesu:
– potrebno je imati podatke za dimenzioniranje sustava odvodnje ili pročiščavača
– potrebno je mjeriti količinu ispuštene otpadne vode
Mjerenje protoka otpadnih voda redovito je na mjestima sa teškim uvjetima rada. Nadalje otpadne vode zbog svoje
prirode otežavati će postupke mjerenja zbog sedimenata, mehaničkog onečiš-ćenja, agresivnih kemikalija itd. Mjerenje
protoka otpadnih voda na otvorenim kanalima ima osnovnu prednost stoga što se eventualna onečišćenja mogu
jednostavno ukloniti, a montaža i održavanje mjernog sustava znatno su jednostavniji nego kod mjerenja na zatvorenim
cjevovodima.
Sustav mjerenja protoka na otvorenim kanalima sastoji se od 3 osnovne cjeline, i to su:
– hidromehanički profil
– sustav za mjerenje razine tekućine
– elektroničko sklopovlje za proračun protoka
2. HIDROMEHANIČKI PROFILI
Hidromehanički profili stvaraju prepreku vodenom toku ( Q ) i povečavaju razinu vode za veličinu
( h ). Ovisnost visine vode h ovisiti će o protoku Q i ta ovisnost dana je Q/h dijagramom.
Poznavanjem Q/h relacije trenutni protok preračunava se na temelju izmjerene velićine h. Vodeni
stupac h nastaje na branama ili na suženjima.
13
MJERNO REGULACIONI SUSTAVI ZA VODOOPSKRBU I ODVODNJU
2.1 Pravokutne brane
Pravokutne brane čine vrlo jednostavnu
konstrukciju i jedna takova konstrukcija
dana je na slici 1.
Parametri P42 i P 41 (širina i visina brane) jesu parametri koji se
unašaju u ultrazvučni transmiter EasyTREK. EasyTREK ima ugrađene
softwaerske algoritme za proračun trenutnog protoka, kao i memoriju
za kumulativni protok. Formula za proračun protoka na pravokutnoj
brani i dozvoljene dimenzije širina i visina brana dane su u tabeli 1.
Sl. 1 Pravokutna brana
Supressed rectangular or BAZIN weir
0.001 < Q[m3/s] < 5
0.15 < P41[m] < 0.8
0.15 < P42[m] < 3
0.015 < h[m] < 0.8
Q[m3/s] = 1.7599*[1+(0.1534/P41)]*P42*(h+0.001) 1.5
Tabela 1. Dozvoljene dimenzije brane i formula proračuna
trenutnog protoka pravokutne brane
Ova formula za proračun protoka
standardno se nalazi u ultrazvučnom
transmiteru EasyTREK i uređaj će mjerenjem visine h davati informaciju
trenutnog protoka (pasivnom petljom 4-20 mA). Totalni protok pohranjem je u
memoriji uređaja, a opcionalni relej može se izprogramirati da daje impuls za
svaki m3 ili neku drugu količinu. Da bi se izbjegli utjecaji vrtloga na mjerenje
vrh brane treba biti obrađen kao na slici 2. Nedostaci mjerenja ovim načinom
su talozi koji se nakupljaju ispod brane i unose grešku mjerenja. Brana mora
biti strogo horizontalna, a dimenzije u granicama danim u tabeli 1.
2.2 THOMSONOVA pravokutna brana
Na slici 3. prikazana je THOMSONOVA pravokutna brana.
Sl. 2 Izgled pravilnog
završetka brane.
THOMSON (90°-notch) weir
0.0002 < Q[m3/s] < 1
0.05 < h[m] < 1
Q[m3/s] = 1.320*h 2.47
Sl.3. THOMSONOVA pravokutna brana
Tabela 2. Formula proračuna protoka na
THOMSONOVOJ brani
3. MJERENJA PROTOKA NA SUŽENJIMA
Mjerenja protoka otpadnih voda pomoču suženja znatno su prikladnija stoga što neće doći do sedimentacije nečistoća.
Dva najčešće upotrebljavana suženja su Khafagi Venturi i Parshallovo suženje. Voda koja dolazi na suženje treba
imati kontinuirani tok bez valova i turbulencija. Zbog toga prije dolaska u suženje treba postojati kanal za umirenje
toka. Kanal za umirenje toka treba biti to dulji što je suženje kraće. Parshallovo suženje je dulje neko suženje Khafagi
Venturi i stoga treba imati kraće kanale za umirenje. Ugradnja Parshallovog suženja je u pravilu jednostavnija, a za
maksimalne protoke do 196 m3/h nije potrebno imati kanale za umirenje tokova. Ultrazvučni transmiter se kod
Parshallovog suženja nalazi iznad suženja tako da se Parshallov kanal može direktno ugraditi u šahtu.
14
MJERNO REGULACIONI SUSTAVI ZA VODOOPSKRBU I ODVODNJU
3.1 Khafagi Venturi suženje
Osnovni princip mjerenja protoka na Khafagi
Venturi suženjima dan je na slici 4.
Dolaskom na suženje protok tekučine ispred
suženja stvara stupac visine h. Ultrazvučni
senzor mjeri visinu stupca i proračunava protok.
Formula proračuna protoka dana je u tabeli 3.
Khafagi venture flume:
Q[m3/s]=P42*1.744*h1.5+0.091*h2.5
Sl.4 Princip mjerenja na Khafagi Venturi suženju
3.2 Parshallovo suženje.
Parshallovo suženje ( Parshallov kanal) jedna je od najčešče
primjenjivanih metoda mjerenja protoka na otvorenim kanalima. Na
slici 5. prikazan je osnovni princip mjerenja protoka na
Parshallovom Kanalu. Vodeni tok ulazi u suženje, i zbog suženja
W na ulazu se stvara stupac vode ha. Veličina stupca vode ovisiti će o dimenzijama kanala i protoku. U tabeli 4 dane
su karakteristike nekih standardnih NIVELCO Parshallovih kanala.
Tabela 3. formula proračuna protoka
na Khafagi Venturi suženju.
Sl. 5 Princip mjerenja protoka na Parshallovom kanalu.
Q = a • hab [m3/s]
ha: measured
level [m]
a: see table
b: see table
Tabela 4. Standardne izvedbe NIVELCO Parshallovih Kanala
NIVOSONAR GPA
TYPE
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
P8
P9
Qmin
3
m /h
0.936
1.872
2.808
5.472
8.1
10.476
15.84
20.88
31.32
Qmax
3
m /h
22.392
54.36
196.56
604
1324.8
2152.8
3232.8
4359.6
6627
W
cm
2.54
5.08
7.62
15.24
22.86
30.48
45.7
61
91.4
B
cm
30
34
39
53
75
120
130
135
150
C
cm
9.29
13.49
17.8
39.4
38.1
61
76.2
91.44
121.9
D
cm
16.75
21.35
25.88
39.69
57.47
84.46
102.6
120.7
157.2
E
cm
23
26.4
46.7
62
80
92.5
92.5
92.5
92.5
L
cm
63.5
77.5
91.5
152.4
162.6
286.7
294.3
301.9
316.9
O
cm
5
5
5
10
10
10
10
10
10
U
cm
24.8
28.6
49.2
69.6
87.6
100.1
100.1
100.1
100.1
V
cm
30.7
35.35
39.9
54
80
100
120
140
180
m
kg
9
10.6
19.1
49
81
146
183
231
252
hd/ha
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.7
0.7
0.7
0.7
a
0.0609
0.1197
0.1784
0.354
0.521
0.675
1.015
1.368
2.081
b
1.552
1.553
1.555
1.558
1.558
1.556
1.560
1.564
1.569
15
MJERNO REGULACIONI SUSTAVI ZA VODOOPSKRBU I ODVODNJU
Sl. 6. Ugrađeni Parshallovi kanali.
Na slici 6 prikazani su ugrađeni Parshallovi kanali. Parshallovi kanali proizvode
se od plastike otporne na agresivne kemikalije i jednostavni su za ugradnju na
postojeće ili nove kanale. Ovi kanali izrađuju se iz jednog komada plastike i
njihova ugradnja je jednostavna stoga što je potrebno samo obratiti pažnju da
budu horizontalni i da ulazne stijenke budu u dozvoljenim nagibima. Prema tabeli
4. Parshallovi kanali P1, P2, P3 sa maksimalnim protocima 22/54/196 m3/h mogu
se ugrađivati bez kanala za umirenje toka i stoga se mogu direktno ugrađivati u
kanalizacijske šahte
kao što je prikazano
na slici 7.
Sl. 8 vodonepropusni ultrazvučni transmiteri EasyTREK
Sl.7 Parshallovi kanali
ugrađeni u šahte
Mjerenje razine vodenog stupca uglavnom se izvodi
ultrazvučnim transmiterom koji ima softwareske algoritme za
proračun protoka. Transmiteri redovito rade u teškim uvjetima
zbog velike vlage i agresivne atmosfere i poženjno je da budu
vodonepropusni. Na slici 8 prikazan je vodonepropusni
transmiter EasyTREK.
Vodonepropusnost se može ostvariti brtvama koje su pažljivo montirane na uvodnicama, ili zalivanjem u silikonsku gumu.
Nedostatak vodonepropusnosti dobivene brtvama je taj da nepažljiva montaža može omogućiti prodor vode u sklopovlje,
a nakon višegodišnje eksploatacije brtve mogu dobiti pukotine koje neće
osigurati vodonepropusnost. Kod ultrazvučnih transmitera EasyTREK
vodonepropusnost je dobivena zaljevanjem fiksnog ožičenja u silikonsku gumu
tako da je osigurana višegodišnja vodonepropusnost koja je neovisna o kvaliteti
montaže. Nadalje na svakom spoju plastičnog kučišta i kabela nalazi se
uvodnica koja pruža mehaničku zaštitu od prejakog savijanja kabela.
EasyTREK ima ugrađene programe za proračun protoka na različitim kanalima
i suženjima i davati će analogni signal proporcionalan trenutnom protoku.
Unutar transmitera nalazi se memorija u kojoj će biti pohranjeni kumulativni
protoci. Transmiter može imati i opcionalni relej koji se može izprogramirati da
daje impuls za svaki m3 ili neku drugu količinu. Na taj način upotrebom jeftinog
Sl.9 Indikator za prikaz trenutnog
elektoničkomehaničkog brojila može se dobiti indikator totalnog protoka. Na
i kumulativnog protoka.
slici 9 prikazan je indikator koji može prikazivati trenutni i kumulativni protok.
16
MJERNO REGULACIONI SUSTAVI ZA VODOOPSKRBU I ODVODNJU
Tabela 5. Standardni programi za proračun protoka sadržani u ultrazvučnom transmiteru EasyTREK.
ba
Devices, formula, data
Type
Formula
Also to be set
Qmin [l/s]
Qmax [l/s]
“P” [cm]
GPA-1P1
Q [l/s]= 60.87*h1.552
0.26
5.38
30
P46
GPA-1P2
Q [l/s]= 119.7*h1.553
0.52
13.3
34
P46
GPA-1P3
Q [l/s]= 178.4*h1.555
0.78
49
39
P46
GPA-1P4
Q [l/s]= 353.9*h1.558
1.52
164
53
P46
GPA-1P5
Q [l/s]= 521.4*h1.558
2.25
360
75
P46
GPA-1P6
Q [l/s]= 674.6*h1.556
2.91
570
120
P46
GPA-1P7
Q [l/s]= 1014.9*h1.556
4.4
890
130
P46
07
GPA-1P8
Q [l/s]= 1368*h1.5638
5.8
1208
135
P46
08
GPA-1P9
Q [l/s]= 2080.5*h1.5689
8.7
1850
150
P46
01
02
03
04
05
06
Nivelco Parshall channels
00
09
General PARSHALL flume
P46, P42
10
PALMER-BOWLUS (D/2)
P46, P41
11
PALMER-BOWLUS (D/3)
P46, P41
12
PALMER-BOWLUS (Rectangular)
P46, P41, P42
13
Khafagi Venturi
P46, P42
14
Bottom-step weir
P46, P42
15
Suppressed rectangular or BAZIN weir
P46, P41, P42
16
Trapezoidal weir
P46, P41, P42
17
Special trapezoidal (4:1) weir
P46, P42
18
V-notch weir
P46, P42
19
THOMSON (90°-notch) weir
P46
20
Circular weir
P46, P41
21
General flow formula: Q[l/s]= 1000*P41*hP42, h [m]
P46, P41, P42
Zaključak: Mjerenje protoka otpadnih voda Parshallovim kanalima P1 do P9 omogučuje pouzdana mjerenja do 6600 m3/h
i široko je prihvačeno. Montaža Parshallovih kanala jednostavna je kako u postoječe tako i u nove sustave i ne zahtjeva
posebnu stručnost. Znatna prednost Parshallovih kanala jesu kratki kanali za umirenje toka i mogučnost korištenja bez
upotrebe kanala za umirenje do maksimalnih protoka do 196 m3/h.
17
BILJEŠKE
18
BILJEŠKE
19
bookw11x0601b
Nivelco Messtechnik GmbH
A-2326 Maria Lanzendorf
Alois Stummergasse 4
AUSTRIA
Tel.: +43 2235 43 018
Fax: +43 2235 43 240
Mobil: +43 664 732 05 756
E-mail: [email protected]
LOKALNI INŽENJERING PARTNERI
SPLIT
RIJEKA
ELMAP
Dipl. Ing. Mateo Čečuk
Tel.: 021 475 992
Fax: 021534 651
E-mail: [email protected]
VM Inženjering
Dipl.Ing. Miljenko Vukušić
Tel./fax: 051 421 996
Mobil: 098 328 823
E-mail: [email protected]
ČAKOVEC
SLAVONSKI BROD
V-ELIN
Ing. Gordan Vrbanec
TEL. 040 364 136
Fax: 040 365 116
Mobil: 098 242 278
E-mail: [email protected]
Falcon Electronic d.o.o.
Dipl.Ing. Ivan Sokolar
Tel: 035 447 660
Fax: 035 443 108
Mobil 091 111 9222
E-mail: [email protected]

Download Report