Главная » Статьи » Расходомеры » Узлы учета стоков на основе радарных бесконтактных расходомеров для безнапорных трубопроводов и открытых каналов.

Узлы учета стоков на основе радарных бесконтактных расходомеров для безнапорных трубопроводов и открытых каналов.

Статья посвящена вопросам создания узлов учета сточных вод (измерения расхода) в безнапорных трубах и самотечных каналах при помощи радарного бесконтактного расходомера, измеряющего скорость поверхностного стока и уровень потока и вычисляющего расход на основе полученных данных. Такие приборы легко устанавливать и обслуживать, однако достоверность результатов измерений вызывает много вопросов. В чем причина большой погрешности таких расходомеров при работе на реальных объектах и как можно повысить точность измерений?

rashod-17

Пионером в бесконтактном измерении расхода безнапорных потоков при помощи радара является американская компания Hach с прибором FloDar. Приблизительно с 2011 года ряд других компаний также начали выпуск бесконтактных расходомеров для дополнения линейки своих приборов, хотя ведущие компании в области измерения расхода в самотечных каналах (такие как Nivus GmbH и Teledyne Isco), приступив к производству приборов этого типа, продолжают считать такой метод лишь оценочным в силу его недостаточной точности.

rashod-15

Бесконтактный радарный расходомер Raven-Eye

rashod-16

Бесконтактный лазерный расходомер LaserFlow фирмы Isco

Бесконтактный расходомер представляет собой смонтированные, как правило, в едином корпусе вычислитель и комбинированный датчик, совмещающий ультразвуковой датчик уровня и бесконтактный (непогружной) датчик, измеряющий скорость поверхностного стока. В большинстве случаев для измерения скорости используется радарный датчик, хотя некоторые производители используют и лазер (например, Teledyne Isco в приборе Laser Flow). Среднюю скорость потока, необходимую для определения расхода, вычисляется путем умножения скорости поверхностного стока на постоянный коэффициент (примерно равный 0,8). Коэффициент может изменяться в процессе калибровки.

При этом никак не учитывается фактическое распределение скоростей по глубине и ширине потока, которое может сильно отличаться от теоретического в зависимости от гидравлических условий на конкретном узле учета стоков (шероховатости поверхности, отложений, скорости, уровня потока, гидравлических сопротивлений и т.д.).

Даже испытания радарных расходомеров на гидравлическом стенде, моделирующим открытый канал в различных режимах работы по скорости и уровню, показывают, что при наличии волн на поверхности погрешность показаний может приближаться к 5%, однако при отсутствии волн и гладкой поверхности потока погрешность составляет уже около 20%. И это практически при идеальных условиях, в лаборатории.

Если говорить о реальных узлах учета стоков, то нужно отметить, что значение средней скорости потока, как правило, представляет собой нелинейную зависимость от уровня потока и скорости поверхностного стока, поэтому применение постоянного коэффициента для пересчета скорости поверхностного стока в среднюю скорость вносит дополнительную погрешность. Работа с нелинейной функциональной зависимостью вычисляемой средней скорости от уровня и скорости поверхностного стока, хотя и предусмотрена в математике новых появившихся приборов, но не используется из-за отсутствия методики и опыта ее использования, а также из-за неудобства ее применения для пользователя.

rashod-20

Узел учета стоков с расходомером

RavenEye

rashod-19

Узел учета сточных вод с расходомером LaserFlow фирмы Isco

При этом если известные зарубежные компании-производители указывают в технических характеристиках допустимую погрешность радарных расходомеров +_5% (что, теоретически, реализуемо, при строго определенных условиях), то их российские дистрибьюторы не стесняются заявлять о максимальной допустимой погрешности около 1%, и даже проходят испытания для утверждения типа с близкими показателями. Технически организовать такие испытания возможно, так как при испытаниях для утверждения типа никогда не создаются реальные условия эксплуатации, а только некоторая модель, которая в идеале позволяет получить высокие показатели точности приборов. Так, например, радарный расходомер RavenEye бельгийской фирмы FlowTronic в России испытывают и поверяют даже не в потоке, а при помощи спортивной беговой дорожки. Такой метод применяется и в Европе, но только как оценочный, для определения работоспособности прибора, а вовсе не для заключения о точности его показаний при работе в водном потоке на узле учета сточных вод.

Для успешной демонстрации работы радарных расходомеров их обычно устанавливают на готовых узлах учета стоков с лотками Вентури или Паршаля, сравнивая их показания с установленным там штатным уровнемером. Понятно, что при сравнении данных, полученных от радарного расходомера (который близок по своей идее к уровнемеру) с данными от вычислителя расхода на основе уровнемера, можно добиться совпадения их результатов с хорошей точностью в условиях измерительного лотка. После чего пользователь, приобретя радарный расходомер, удивляется получаемым в других местах установки результатам, которые отличаются от реального расхода на десятки процентов.

rashod-18

Узел учета стоков с расходомером FloDar

Реальная погрешность радарных расходомеров в полевых условиях может доходить до 50%, о чем свидетельствуют испытания FloDar на полевом стенде в муниципалитете Бреда (Нидерланды) – см. Выдержка из отчета Международной Водной Ассоциации (International Water AssociationIWA). Бесконтактные расходомеры любых других производителей к сожалению не превосходят FloDar по точности, так как основу проблемы составляет погрешность метода, а не конкретного прибора.

Тем не менее, встречаются места измерений, где невозможно установить прибор учета стоков с погружными датчиками. В этих случаях хорошей альтернативой являются радарные бесконтактные расходомеры. Однако при выборе этих приборов необходимо помнить об их обязательной калибровке на месте установки и о том, что даже после калибровки погрешность их показаний может быть достаточно велика (что бы не было написано в описании типа), особенно если речь идет о потоках с возможностью сильного изменения уровня. Если же есть возможность установки приборов учета сточных вод с погружными  датчиками (доплеровскими или кросс-корреляционными), и если Вас интересует точность измерений расхода, то выбор в пользу погружных приборов очевиден.

Adblock detector