Расходомер сточных вод для учета канализационных стоков

Устанавливать коммерческий прибор учета сточных вод на промышленных объектах экономически целесообразно, в первую очередь, для собственников. При отсутствии счетчика расход бытовых и технологических канализационных стоков принимается равным водопотреблению (с некоторым поправочным коэффициентом). Такой расчет корректно применять в небольших предприятиях и организациях, в общественных зданиях или в квартирах, где практически весь объем приходящей воды спускается в канализацию.

На крупных промышленных предприятиях, потребляющих воду на технологические нужды, водный баланс значительно более сложный и фактические объемы водоснабжения и водоотведения могут сильно различаться. В этих случаях установка счетчика на канализацию избавит от значительных переплат.

Виды систем

1. По геометрической конфигурации коллектора. Различают открытые лотки, каналы, реки или замкнутые трубы.
2. По давлению жидкости – безнапорные (самотечные каналы и частично заполненные трубопроводные системы) и напорные (с избыточным давлением воды в трубах). В трубопроводах может наблюдаться смешанный (переходной) режим течения потока.

На выбор метода, по которому будет производиться учет сточных вод, оказывает влияние ряд факторов. Это стоимость прибора и монтажа в сравнении с ожидаемой экономией от его установки, номинальная и фактическая погрешность измерения, загрязненность среды, сложность монтажа, возможность снятия для периодической поверки и др. Так, при невозможности установить погружные датчики, используют бесконтактные узлы учета (с радарными или накладными датчиками, в зависимости от типа канала).

Расходомеры для самотечных сетей

Энергонезависимые системы безнапорной канализации широко применяются в промышленности и быту. Различают отвод отработанных технологических вод, ливневую канализацию и отведение бытовых стоков. Водоотведение выполняется по открытым каналам и лоткам (прямоугольным, трапециевидным) и частично заполненным трубопроводам.

Измерение расхода загрязненной жидкости происходит путем определения скорости течения и уровня жидкости. Учет сточных вод в открытых каналах и безнапорных трубопроводах выполняется такими методами:

• на основе эффекта Доплера;
• кросс-корреляции;
• при помощи радарного измерения;
• уровнемерами.

Для коммерческого учёта допускается установить счетчик сточных вод, сертифицированного в РФ и внесенного в Государственный реестр средств измерений. Погрешность счетчика указана в Описании Типа и подтверждается тестовыми испытаниями на лабораторных измерительных стендах (проливных установках) институтов, имеющих соответствующую лицензию Госстандарта.

Однако фактически погрешность расходомеров может оказаться значительно выше. Это связано с невозможностью проверки прибора на лабораторном стенде во всех гидравлических режимах, существующих в реальном потоке. На сегодня невозможно смоделировать в условиях лаборатории, при одновременном контроле расхода точным тестовым прибором, потоки с большим объемом (при большой глубине и ширине канала), выдерживая требуемые прямые участки «до» и «после» места измерения, тем более невозможно проверять приборы в потоках с разной степенью загрязнения. Эти ограничения существует не только для имеющихся в России, но и для лучших зарубежных лабораторных проливных стендах.

Рассмотрим, какую фактическую погрешность можно получить тем или иным методом измерения на реальном узле учета.

Метод Доплера

Ультразвуковые промышленные счетчики сточных вод, работающие по методу Доплера, определяют скорость течения путем нахождения длины волны, отраженной от частиц в потоке. Данные приборы сертифицируют с допустимой погрешностью измерения средней скорости течения жидкости ±2%.

В реальных условиях фактические значения могут достигать до ±5÷25%, что подтверждается рядом испытаний на натурных стендах, когда в условиях узла учета на безнапорном канале была возможность сравнить данные доплеровского расходомера с показаниями, полученными другим достоверным способом, например, от прибора, измеряющего расход того же потока, но в условиях напорного трубопровода выше или ниже по течению.

• Промышленные счетчики воды, цена

Нормальная эпюра распределения скоростей

Эпюра скоростей в начале дождя

Эпюра скоростей при значительных донных отложениях

Такие расхождения связаны с тем, что измеряемое доплеровским прибором значение скорости V_изм отличается от среднего показателя V_ср – этот параметр определяется при помощи поправочного коэффициента k. Значение k принимается по справочным данным в зависимости от конструкции канала, срока эксплуатации системы (заиливания), загрязненности потока и др. Для более точного определения поправочного коэффициента проводится калибровка при монтаже расходомера.

Доплеровские счётчики – это приборы среднего класса точности, которые показывают достаточно достоверные результаты в несложных условиях измерения. Учитывая их относительно невысокую стоимость, устройства достаточно распространены в самотечных каналах с незначительным уровнем отложений и однородным потоком.

Кросс-корреляционные узлы учета

Патентованный немецкой компанией Nivus GmbH метод кросс-корреляции позволяет получить наиболее точные результаты измерения расхода канализационных стоков. Методика основана на сопоставлении ультразвуковых фото, сделанных с частотой от пятисот до двух тысяч единиц в секунду.

Кросс-корреляционный ультразвуковой расходомер сточных вод позволяет определить скорость движения частиц жидкости на разных уровнях потока. С его помощью строят эпюры фактического распределения скоростей по сечению в режиме реального времени. Это высокоточные устройства: их сертифицируют с погрешностью ±1%, при этом реальная погрешность также не превышает ±1÷2%. Это единственная методика, не требующая ввода допущений и поправочных коэффициентов, снижающих объективность и достоверность результатов.

Несмотря на значительную стоимость (в среднем их цена в 1,5÷2 раза выше, чем у доплеровских приборов) такие счетчики на канализацию востребованы. Их рекомендуется применять для промышленного учета канализационных стоков, если требуются точные результаты, а также в каналах со сложной геометрией, а также при возможности подпоров.

Радарные устройства

Бесконтактный узел учета сточных вод определяет скорость жидкости на поверхности и уровень потока. Значение V_ср находят путем ввода коэффициентов, а объемного расхода – пересчетом геометрического сечения канала с учетом измеренного уровня.

Радарные расходомеры сточных вод используют для сильно загрязненной и агрессивной канализации, а также при высокой скорости потока и технической сложности установить датчики внутри канала.

Расходомеры на основе уровнемеров

Некоторые модели уровнемеров, при помощи которых можно выполнить пересчет уровня потока жидкости в расход, сертифицированы в РФ как расходомеры. В зависимости от конкретных моделей погрешность измерения по Описанию Типа составляет ±3% и ±4%. При этом скорость считают постоянной, зависящей только от конструкции самотечного канала. Однако такая методика расчета не учитывает неравномерность распределения скоростей по слоям потока, а потому в реальных условиях погрешность может достигать ±5÷50%, а при наличии подпоров – и более 100%.

Эти счетчики гораздо дешевле устройств, работающих по другим методикам, однако, вероятность колоссальной погрешности делает их экономически неэффективными для коммерческого учета водоотведения при больших расходах. Их рекомендуют использовать для внутреннего технологического учета или для коммерческого измерения на объектах с  незначительным водоотведением, которое не приведет к значительным переплатам.

Для крупных индустриальных предприятий с отведением канализационных сбросов в больших объемах рекомендуется купить кросс-корреляционный счетчик. Благодаря высокой точности измерений ожидаемая экономическая выгода в данном случае выше стоимости узла учета. Еще одно преимущество кросс-корреляционных расходомеров – их универсальность. Они работают в самотечных каналах, напорных трубопроводах и в системах с переходным режимом. В частности, счетчики компании NIVUS для безнапорных сетей могут работать при временном переходе в напорный режим.

• Цена расходомера для воды