Инструментальный учет объемов водоотведения.

     Водоотведение является одной из базовых составляющих процесса жизнеобеспечения населения и других водопользователей. В крупных городах и малых поселениях значимость учета принимаемого в канали­зационную сеть и отводимого на очистку стока постоянно возрастает. Это связано с рядом социальных, экологических и других регламентов, которые трансформируются в конкретные затраты организаций, сбра­сывающих и принимающих отводимый сток. Адекватность этих затрат определяется наличием и правильностью приборного учета отводимого стока.

Опыт формирования метрологической базы и применения отечественного расходомера ЭХО-Р-02

А. В. Озеров, главный метролог

МПП «МОСВОДОКАНАЛ.

А. П. Зайцев, главный метролог

ГУЛ «ВОДОКАНАЛ Санкт-Петербурга»

М.А. Мордясов, канд. техн наук, заведующий

лабораторией ОАО «НИИ КВОВ>

М.Н. Шафрановский, канд. техн. наук,

генеральный директор ЗАО «СИГНУР»

Известно, что системы сбора и отведе­ния воды (системы СОВ) выполняют свою функцию с помощью самотечных и напор­ных сетей. В подавляющем большинстве случаев прием канализационного стока от традиционных абонентов осуществляет­ся в самотечные трубопроводы городских муниципальных структур (ВОДОКАНАЛЫ, ВОДОСТОКи и т.п.). Гидравлически при­борный учет на самотечных сетях отра­батывается стандартным произведением: площадь смоченного сечения х скорость потока в мерном сечении трубопровода, лотка и т.п. Но выбор или организация мерного сечения, а также его адекватная калибровка представляют собой тот эле­мент, который обеспечивает приборное дооснащение любого узла учета на кана­лизационных сетях. Следует отметить, что организация и калибровка мерного сечения является сложной процедурой и должна выполняться подготовленными специалистами, имеющими соответству­ющее приборно-метрологическое обору­дование.

Таким образом, именно сочетание пра­вильно выбранного и откалиброванного мерного сечения, а также привязки к нему параметров конкретного прибора, позво­ляет получить должное качество расходометрии и последующих взаиморасчетов хозяйствующих субъектов.

   Методические вопросы измерения рас­хода сточных вод в безнапорных трубопро­водах впервые были сформулированы НИИ коммунального водоснабжения и очистки воды более 15 лет назад в МИ 2220-92 «ГСИ. Расход жидкости в безнапорных трубопроводах. Методика выполнения измерений». Более поздняя редакция этой методики (МИ 2220-96) была подготовле­на с учетом ряда наработок специалистов ЗАО «СИГНУР».

   Суть «Методики...» состоит в техни­ческой конкретизации метода «площадь смоченного сечения х скорость потока» относительно выбора точек измерения, отражающих скоростные параметры пото­ка. Она опирается на большой объем экс­периментальных данных, полученных спе­цалистами НИИ КВОВ на реальных кана­лизационных сетях. На основании натур­ных данных, калибровку мерного сечения (напор-расходной характеристики) реко­мендовано осуществлять по измерению скорости потока в одной точке гидроме­трического створа трубопровода, там, где ее скорость равна среднему значению Такое калибровочное измерение прово­дится с помощью гидрометрической вер­тушки для нескольких уровней наполнения трубопровода. На основании этих натур­ных параметров строится калибровочная характеристикауровень-скорость или уровень-расход (площадь-расход).

В ходе приборной реализации «Методики... » полученные параметры уровень-расход «зашиваются» в процес­сор регистрирующего прибора (рис. 1). А измерение собственно расхода (л/с, м³/с, м³/ч, м³/сут и др.) осуществляет­ся путем постоянного измерения уровня заполнения трубопровода(например,аку­стическим датчиком) и пересчета его про­цессором прибора в мгновенные значения расхода. Эти значения 

интегрируются, транспонируются, архивируются (рис. 1).

Рисунок 1 .

Схема работы акустического расходомера ЭХО-Р-02

1 - измеритель уровня наполнения трубо­провода; 2 - регистратор расхода (вторич­ный процессорный прибор)

 

Ведущее направление в современной расходометрии самотечных сетей - ультра­звуковой (акустический) съем параметров «смоченного сечения» и скорости отво­димого потока на оттарированных лотках и каналах систем СОВ. Значимым преиму­ществом методики является отсутствие контакта с потоком жидкости. Примером такого прибора может служить отечествен­ный комплектЭХО-Р. Более 5 лет этот при­бор надежно работает на самотечных сетях, и к настоящему времени строится третья его модернизация - ЭХО-Р-02. Схема осна­щения узла учета отводимого стока ком­плектом ЭХО-Р-02 представлена на рис. 1.

Этапы обустройства узла учета отводимого стока на базе расходомера ЭХО-Р-02:

обоснование, выбор мерного сечения планируемого узла учета и его кали­бровка с помощью соответствующих метрологических вертушек. (На этом этапе возможна и «посадка» нового расходомерного колодца на линей­ный интервал трубопровода для обе­спечения максимальной сохранности штатной геометрии мерного сечения. В исполнении современных строите­лей лотки колодцев нередко деформи­рованы и залиты пескобетоном.);

калибровка створа мерного сечения с помощью метрологических верту­шек и построение его напоро-расходных характеристик;

ввод конкретных и адекватных напор- расходных характеристик в память процессора вторичного прибора (регистратора расхода (2), рис. 1);

размещение (и юстировка) акустиче­ского измерителя (1) уровня потока сточной жидкости в мерном сечении (рис. 1);

соединение сетевым низковольтным кабелем (до 300 м) измерителя уровня потока в мерном сечении (в колодце) и регистратора расхода (в диспетчер­ском пункте). Включение регистратора расхода и/или дублирующего компью­тера в электросеть(<220 Вт) и расхо­домер ЭХО-Р-02 - в работе. Примеры реализации этапов обустройства узлов учета на базе расходомера ЭХО-Р-02 приведены ниже. Они иллю­стрируют логику работ и акцентируют внимание на важных деталях прак­тического обустройства узлов учета отводимого стока.

Важной особенностью любого расходо­мерного узла является его погрешность, которая определяется суммой погрешно­стей: начиная от погрешности калибров­ки мерного сечения и кончая метрологи­ческими и электронными погрешностями составляющих комплекта ЭХО-Р-02.

Что же касается электронно-процессорных характеристик отечественных и зарубежных приборных комплектов, то они в принципе одинаковы как у пре­стижного и дорогого зарубежного, так и у обычного отечественного показываю­щего устройства, очень часто имеющего одинаковую с «западным» элементную базу. С другой стороны, очевидно, что чем качественнее калибровка мерного сечения узла учета отводимого стока, тем выше и общая точность измере­ния расхода, отводимого по конкретно­му трубопроводу или расходомерному лотку. В нынешних условиях узлы учета на безнапорных сетях систем СОВ, претендующие на статус коммерче­ских, должны обеспечивать суммарную погрешность в пределах ±3% от средне­суточных объемов отводимого стока. Это высокий показатель для тех параметров неопределенности и нечеткости, кото­рыми обладают открытые сети и каналы систем СОВ. Именно поэтому для объек­тов и абонентов, обращающихся к специ­алистам МГУП «МОСВОДОКАНАЛ», ГУП •ВОДОКАНАЛ Санкт-Петербурга», НИИ КВОВ и ЗАО «СИГНУР», отрабатывается внутренний метрологический надзор, который позволяет достичь такой малой погрешности практически на всех объек­тах, обустраиваемых с нашей помощью.

В рамках затронутой темы встает важ­ный вопрос об экономико-политических последствиях приборного учета отводи­мого стока. У авторов имеется статисти­ка, согласно которой, после обустройства узла учета платежи за прием отводимого стока уменьшаются от 40% до 2-3 раз Естественно, это не -радует» организа­цию, принимающую сток, и для доказа­тельства занижения расходов узлом учета она начинает его проверять сливами воды из пожарных автоцистерн в колодцы или требовать оплаты за принимаемый сток по балансу, т.е. по объемам поданной абоненту водопроводной, а также под­нятой им артезианской воды. Что гово­рит о полной метрологической неподго­товленности. В силу ограниченного объ­ема статьи соответствующие разъяснения здесь не приводятся, однако имеются примеры того, что приборный учет фик­сирует и существенное увеличение при­нимаемого стока.

Приведенные в статье материалы описывают комплектацию узлов учета расходомерами ЭХО-Р. Это обусловле­но рядом причин. ЭХО-Р был разрабо­тан и внесен в Государственный реестр как первый отечественный расходомер для сточных вод в 1993 году, надежен и сегодня востребован абонентами. К началу 2006 года выпущено и уста­новлено свыше 2000 расходомеров серий ЭХО-Р - ЭХО-Р-02. Авторский коллектив осознает все плюсы и минусы этого акустического расходомера и его последней модификации ЭХО-Р-02. Принципиальных недостатков акусти- ческих расходомеров такого типа два: степень герметичности датчика уровня и выход фактических параметров потока за диапазон уровень-расходной кали­бровки (в процессе безнадзорной и бес­поверочной эксплуатации).

Относительно герметичности акустиче­ского датчика уровня . Понятно, что любой хозяйственно-фекальный сток, а нередко и производственный, имеют высокую коррозионную агрессивность. А отвод воды от гальванического про­изводства является особенно жестким. И если на первых образцах ЭХО-Р (начало 1990-х годов) акустические излучатели- приемники в колодцах иногда превентивно заменялись 1 раз в год, то на современ­ных комплектах ЭХО-Р-02 соответствую­щие датчики работают в тяжелых штатных и форс-мажорных режимах без замеча­ний. Их работоспособность не ухудшает­ся даже в случае подтоплений и заливов водой (аварии на системах СОВ с продол­жительностью устранения до 2-х недель) и последующего автоматического пуска в эксплуатацию.

Что касается выхода потока за диапа­зон уровень-расходной характеристики мерного сечения, то здесь ситуация пол­ностью аналогична нарушениям правил эксплуатации любой технической системы (отложение осадка в лотках трубопрово­дов, подпоры, аварии, засоры и т.п.). Так, если в результате аварии на вышележащем участке (и ее устранении с использовани­ем строительно-вскрышных работ) в лоток мерного интервала подбило, например, 40-80 мм грунта, то датчик уровня при­плюсует его к уровню потока (над грунтом), а расходомер будет завышать фактические объемы отводимого стока на соответству­ющую величину.Однако также будет работать любой рас­ходомер.

И если в качестве альтернативы ЭХО-Р и спользовать современные западные расходомеры типа ISCO 4250 (США), ADS 3600 (США) и MAINSTREAM III (Франция), то и эти приборы не дадут принципиально­го улучшения точности измерений, несмо­тря на то, что они измеряют скорость пото­ка не только в момент калибровки мерного сечения, но и в процессе последующей эксплуатации Последнее представляет­ся существенным концептуальным пре­имуществом, однако его метрологическая реализация еще весьма далека от требо­ваний практики.

Действие этих приборов заключается в измерении скорости пото­ка доплеровским методом с помощью ультразвукового датчика, закрепленно­го на дне водовода. А измерение уровня (смоченного сечения) потока, осущест­вляется с помощью встроенного датчика давления.

Не вдаваясь в аналитическое описание расходомеров с доплеровским датчиком скорости, следует лишь отметить тот факт, что они весьма чувствительны к физико- химическому составу стока (зависимость доплеровской частоты от скорости ультра­звука в жидкости разного химсостава) и их погрешность может достигать 10-15%.

Это подтверждает экспертиза, про­веденная ГНЦ «НИИ Теплоприбор», из которой следует, что заявленные метрологические характеристики ISCO 4250, ADS 3600 и MAINSTREAM III выдер­живаются только при измерении расхо­дов условно чистой, технической воды Экспериментально это подтверждено производственными структурами СМНУ МОСВОДОКАНАЛа и ЦИВР ВОДОКАНАЛа Санкт-Петербурга.