МЕТОДЫ И СРЕДСТВА УЧЕТА В СИСТЕМАХ КАНАЛИЗАЦИИ

М. Н. Шафрановский, к.т.н., директор фирмы «Сигнур», Москва
А. В. Озеров, гл. метролог МГП «Мосводоканал», Москва

В связи с переходом предприятий на рыночные отношения стали особенно актуальны проблемы учета в системах водоотведения. Ведь, поскольку стоимость 1 кубометра стоков в различных регионах колеблется от 5 до 15 рублей, плата за сточную воду составляет ощутимую величину в бюджете предприятий, причем из-за несовершенства системы подсчета величины платежей предприятия часто несут серьезные убытки.

Наиболее распространенным методом подсчета количества стоков является метод, связывающий объем сточных вод с объемом водопотребления. Причем соотношение в различных регионах колеблется от 0,7 до 1. Однако, потребляемая вода часто расходуется на непроизводственные нужды (например, полив территории предприятия) и не попадает в канализацию. Кроме того, в результате аварий в водопроводной сети предприятий большое количество воды уходит в почву. Поэтому, как показывает практика, организация учета сточных вод позволяет получить экономию до 20% средств.

Фирма «СИГНУР» специализируется на разработке и производстве приборов учета для систем водоснабжения и канализации. Мы предлагаем средства для реализации трех методов учета сточных вод.

Первый метод позволяет организовать учет в открытых каналах. Этот метод разработан ВНИИВОДГЕО для измерения расхода воды в открытых канализационных коллекторах прямоугольного сечения. Методика выполнения измерений изложена в Методических указаниях МИ 2406-97. Метод основан на измерении уровня воды в поперечном сечении канала и пересчете его в мгновенное значение расхода.

Рис. 1. Схема установки акустического преобразователя для измерения расхода в открытом канале

1 — акустический преобразователь; 2 — канал; 3 — измерительный лоток (водослив); 4 — сточная вода

Второй метод позволяет организовать учет в безнапорных трубопроводах круглого сечения и U-образных лотках. Этот метод разработан НИИ КВОВ. Методика выполнения измерений изложена в Методических указаниях МИ 2220-96. В соответствии с этой методикой напорно-расходная характеристика трубопровода или U-образного лотка рассчитывается на основе экспериментальных данных.

Рис. 2. Схема установки акустического преобразователя для измерения расхода в безнапорном трубопроводе

1 — акустический преобразователь; 2 — звуковод; 3 — трубопровод; 4 ÿ сточная вода

Для реализации этих методов фирмой «СИГНУР» разработан и выпускается ультразвуковой расходомер «ЭХО-Р-01». Прибор предназначен для измерения объема протекающей жидкости, в том числе сточных вод, в открытых каналах шириной до 4-х и глубиной до 3-х м, оборудованных стандартными измерительными лотками, и в безнапорных трубопроводах диаметром от 0,1 до 3 м.

Принцип действия расходомера заключается в бесконтактном измерении уровня жидкости, протекающей в водоводе, пересчете его в мгновенное значение расхода и последующем интегрировании.

Расходомер включает в себя акустический преобразователь АП-11 или АП-13 и электронный блок ППИ-Р. Выходной сигнал расходомера — показания жидкокристаллического дисплея. Дополнительно на дисплее может отображаться следующая информация:

текущие значения измеряемых величин (мгновенного значения расхода, уровня, времени работы);
содержимое архивов (за 30 сут.; за 24 ч; перерывы учета);
диагностические сообщения о неисправностях.

Расходомер имеет дополнительный выходной сигнал 0..5, 0..20, 4..20 мА постоянного тока, который служит для индикации мгновенного значения расхода, а также возможность вывода информации на компьютер через встроенный интерфейс RS-232.

При измерении расхода в открытых каналах акустический преобразователь устанавливается над лотком, при измерении расхода в безнапорных трубопроводах — помещается в специальный звуковод и соединяется кабелем длиной до 100 м с электронным блоком, который устанавливается в отапливаемом помещении.

Градуировка расходомера осуществляется по документации на устройство лотка или водовода, представленной заказчиком. В случае отсутствия измерительных лотков в открытых водоводах специалисты фирмы могут разработать в соответствии с МИ 2406-97 документацию для их изготовления.

Метрологическая поверка расходомера проводится по МИ 2251-93 один раз в год. Технические характеристики прибора таковы:

основная погрешность - ±3%;
напряжение питания ÿ 220 В;
температура окружающего воздуха для акустического преобразователя — от -30 до +50°C;
температура окружающего воздуха для электронного блока — от +5 до +50°C

Расходомер зарегистрирован в Государственном Реестре средств измерений под № 16462-97.

Прибор «ЭХО-Р-01» — единственный выпускаемый в СНГ расходомер, позволяющий организовать автоматический учет сточных вод в открытых каналах и безнапорных трубопроводах.

Для организации учета сточных вод в открытых каналах необходимо выполнить следующие действия:

определить геометрические размеры прямоугольного канала;
определить геометрические размеры измерительного лотка или водослива. При отсутствии измерительных устройств в канале произвести их проектирование и установку;
произвести расчет напорно-расходной характеристики лотка (водослива) в соответствии с МИ 2406-97;
осуществить программирование расходомера;
произвести монтаж расходомера в соответствии с рис. 1;
подключить расходомер и сдать узел учета органам надзора.

Для организации учета сточных вод в безнапорных трубопроводах и U-образных лотках необходимо выполнить следующие действия:

определить геометрические размеры безнапорного трубопровода или U-образного лотка;
произвести одновременное измерение скорости течения воды при помощи измерительной вертушки и уровня заполнения водовода;
на основании результатов измерений произвести расчет напорно-расходной характеристики трубопровода (U-образного лотка) в соответствии с МИ 2220-96. Допускается производить расчет напорно-расходной характеристики трубопровода (U-образного лотка) с учетом строительного уклона и материала стенок. Однако уклон, указанный в строительной документации, часто не совпадает с реальным, а коэффициент шероховатости стенок трубопроводов изменяется в процессе эксплуатации. Поэтому такой метод расчета дает менее точные результаты, чем экспериментальный;
осуществить программирование расходомера;
произвести монтаж расходомера в соответствии с рис. 2;
подключить расходомер и сдать узел учета органам надзора.

Приборы типа «ЭХО-Р» внедряются на промышленных предприятиях России и СНГ с 1994 года. За это время выпущено и смонтировано во всех регионах России более 800 приборов. Экономический эффект от их внедрения очевиден. Срок окупаемости затрат на создание узла учета, как правило, составляет от 2-х недель до 2-х месяцев. Надежность работы приборов зависит от квалификации специалистов, осуществляющих монтаж узла учета и его эксплуатацию. При соблюдении необходимых требований приборы надежно работают в течение многих лет. Например: с 1995 года без ремонта расходомеры «ЭХО-Р» работают на объектах МУП «Водоканал» г. Нововоронеж, с 1996 года — МУП «Водоканал» г. Подольск. На объектах МГП «Мосводоканал» внедрение расходомеров «ЭХО-Р» начато в 1997 году. Первый узел учета был смонтирован специалистами СМНУ МГП «Мосводоканал» и фирмы «СИГНУР» на Рублевском канализационном коллекторе, в 1998 году — на Долгопрудненском коллекторе. В настоящее время в МГП «Мосводоканал» принята Программа создания системы учета расхода сточных вод, поступающих в московскую систему канализации из населенных пунктов Московской области. В 2000 году Водоканалом Санкт-Петербурга была принята Программа организации учета сточных вод на всех промышленных предприятиях города.

Третий метод позволяет организовать учет в напорных системах. Для этой цели фирмой «СИГНУР» разработан и выпускается ультразвуковой расходомер с накладными излучателями «АКРОН-01», предназначенный для измерения объемного расхода и количества звукопроводящих жидкостей, в том числе сточных вод.

Принцип действия расходомера «АКРОН-01» заключается в измерении разности времени прохождения ультразвуковой волны по потоку и против потока контролируемой жидкости, пересчете ее в мгновенное значение расхода с последующим интегрированием.

Расходомер включает в себя первичный преобразователь ПП-1 и электронный блок БЭ-1, соединенные радиочастотным кабелем. ПП-1 состоит из двух ультразвуковых излучателей и устройства для их крепления на трубе. ПП-1 устанавливается на прямолинейном участке трубопровода на наружной поверхности, очищенной от грязи, краски и ржавчины. Длина прямолинейного участка трубопровода должна быть не менее 10Dу до места установки ПП-1 и не менее 5Dу — после места установки.

Расходомер имеет жидкокристаллический дисплей, на который выводится следующая информация:

текущие значения измеряемых величин (объема протекающей жидкости, мгновенного значения расхода, скорости потока, времени работы);
содержимое архивов (за 30 сут., за 24 ч; перерывы учета);
индикация настройки акустического канала при монтаже;
диагностические сообщения о неисправностях.

Выходной сигнал расходомера — 0..5, 0..20, 4..20 мА постоянного тока, определяющий прямопропорциональную зависимость от измеряемого расхода. Возможен вывод информации на компьютер через встроенный интерфейс RS-232.

Расходомер имеет следующие технические характеристики:

диаметр условного прохода трубопровода — от 40 до 2000 мм;
верхние пределы диапазона измерений расхода — от 10 до 40000 м³/час;
основная погрешность — ±1,5% при измерении объемного расхода, ±2% — при измерении количества;
температура контролируемой среды — от -10 до +180°C, температура воздуха, окружающего БЭ-1 — от +5 до +50°C;
питание от сети переменного тока 220 В;
межповерочный интервал — 2 года.

Расходомер зарегистрирован в Государственном Реестре средств измерений под № 20711-00.

Использование расходомера «АКРОН-01» позволит организовать учет в напорных канализационных системах без дополнительных капитальных затрат на его установку.

Приборы типа «АКРОН» используются на канализационных сетях сравнительно недавно — всего четыре года. Однако более длительный опыт их эксплуатации на водопроводных сетях позволил обеспечить достаточно быстрое их внедрение в системах водоотведения. Например, в настоящее время порядка десяти расходомеров надежно работают на канализационных насосных станциях (КНС) предприятий г. Звенигород Московской области.

Расходомер «АКРОН-01» имеет портативное исполнение в дипломате для водного аудита. Максимальное время работы от автономного источника питания без подзарядки — 12 часов.

Основным преимуществом предложенных способов измерения является повышенная надежность измерений ввиду отсутствия контакта чувствительных элементов приборов с контролируемыми средами.

Расходомеры «ЭХО-Р-01» и «АКРОН-01» выполнены на импортной элементной базе и по техническим характеристикам и уровню сервиса не уступают зарубежным аналогам, но имеют существенно более низкие цены.