Незаменимый помощник при мониторинге уровня воды в скважинах

 В сфере  гидрогеологии  для произведения экологического мониторинга прежде всего необходимо измерить уровень подземных вод. Незаменимым помощником в осуществлении этого является скважиннсый уровнемер.

Уровнемеры скважинные тросовые УСК-ТЛ — лотовые уровнемеры, использующиеся для замера уровня воды в скважинах, обсаженных металлическими и полиэтиленовыми трубами. Лот-хлопушка опускается на мерном тросе (метки через 1м) в скважину, где при касании воды раздается хлопок.

Выбор напорного ультразвукового расходомера

 В первую очередь расходомеры подразделяются на те, что используются на напорных, полностью заполненных трубах и на безнапорных стоках. Также они различаются по принципу действия: турбинный, вихревой, время-импульсный (TransitTime), допплеровский, или электромагнитный.

Все большую популярность в сфере ЖКХ и промышленного производства приобретают напорные ультразвуковыерасходомеры. Они с успехом применяются на объектах водоканалов, теплосетях, очистных сооружениях. Принцип их работы заключается в определении скорости потока жидкости путем измерения скорости прохождения ультразвука через жидкость от излучателя до приемника (TransitTime). При этом напорные ультразвуковыерасходомеры предназначены для установки на трубах, полностью заполненных водой. Стандартный расходомер состоит из вычислительного блока и датчиков.

Основные преимущества ультразвуковых расходомеров:

·         высокая точность;

·         высокая чувствительность на малых расходах;

·         возможность работы с жидкостями, содержащими примеси;

·         практически не оказывают влияние на гидравлику системы, в которой установлены;

·         простой монтаж;

·         доступная цена.

На российском рынке представлено большое количество моделей и комплектаций данных расходомеров. При выборе конкретной модели необходимо учитывать следующие параметры:

·         тип жидкости, расход которой необходимо измерить (чистая вода, теплоноситель, сточные воды), ее температуру, наличие примесей;

·         материал и диаметр труб;

·         конструктивные особенности трубопровода, на котором планируется установка расходомера.

Основные типы ультразвуковых расходомеров

Расходомерыс готовыми расходомерными участками

В 80 % случаев расходомеры приобретаются для учета расхода относительно чистой воды и теплоносителя. Классическим вариантом решения такой задачи являются расходомеры с готовыми расходомерными участками (РУ) и встроенными в них датчиками. РУ крепится на фланцевом или резьбовом соединении.

Расходомер с прямыми участками на фланцах

Преимуществом установки расходомеров в составе РУ является то, что расходомерный участок уже заранее откалиброван под конкретный диаметр трубы и не требует дополнительной настройки. Еще одним достоинством РУ является то, что датчики жестко закреплены, соответственно, их нельзя сдвинуть и повлиять на показания прибора.

Недостатком установки расходомера с РУ является необходимость проведения монтажных работ: резка труб, слив воды, выполнение сварных работ в месте установки расходомера с РУ. Более того, данные работы необходимо повторять при процедуре периодической поверки, которую по регламенту проводятся каждые 2 или 4 года (в зависимости от производителя), если расходомер используется для коммерческого учета.

Расходомерыс накладными датчиками

В случае, если проведение перечисленных выше монтажных работ нецелесообразно, имеет смысл обратить внимание на модели расходомеров с накладными датчиками, которые устанавливаются прямо на наружную стенку трубы. Расстояние между датчиками зависит от диаметра трубы. Монтаж накладных датчиков достаточно простой и не требует специальной подготовки сотрудников.

 

Накладные датчики

Многие приборы имеют функцию автоматического определения расстояния между датчиками. Обычно в меню прибора достаточно ввести только внешний диаметр трубы и толщину ее стенки. Дополнительно указываются тип жидкости и материал трубы. Далее прибор автоматически рассчитывает внутренний диаметр трубы и показывает значение расстояния, на котором надо установить датчики.

Накладные датчики могут устанавливаться практически на всех трубах, изготовленных из наиболее популярных материалов труб, однако есть и исключения. Обычно они не работают на трубах из керамики, бетона, а также из некоторых видов армированного пластика. Возможность установки и корректной работы расходомера с накладными датчиками для перечисленных выше видов труб необходимо уточнять у производителя или поставщика.

Особенности применения ультразвуковых расходомеров для измерения расхода различных жидкостей

Вода с примесями

Ультразвуковые расходомеры могут использоваться для измерения жидкостей, содержащих примеси. В таких случаях не всегда существует возможность применения стандартных решений. Большинство ультразвуковых расходомеров чувствительны к примесям и могут терять точность, особенно это бывает заметно на трубах диаметром от 500 мм. Для таких случаев предлагается использование многолучевых моделей, когда на трубу устанавливается сразу несколько пар датчиков. Это позволяет снизить погрешность измерения, но стоимость таких расходомеров выше, чем однолучевых.
Вместе с тем однолучевые модели также могут применяться на напорной канализации. Обычно жидкость в трубах на таких объектах достаточно однородна, и на погрешность измерения этот фактор влияет очень слабо. Более того, есть случаи успешного применения ультразвуковых расходомеров для учета буровых растворов.

Многолучевой УЗР с пролетающей под лучом частицей

Теплоноситель

Для измерения расхода теплоносителя необходимо предусматривать к установке модель расходомера, оснащенную высокотемпературными датчиками. На практике производители иногда обозначают завышенные значения максимальной рабочей температуры датчиков или указывают предельное значение, которое допустимо только для краткосрочных измерений. Поэтому рекомендуется выбирать такие датчики, у которых максимальная рабочая температура, указанная в паспортных данных, немного превышала бы температуру теплоносителя. Это позволит избежать выхода из строя датчиков и дополнительных затрат, связанных с их заменой.

При использовании расходомера в составе теплосчетчика следует учитывать, что некоторые ресурсоснабжающие организации требуют устанавливать для коммерческого учета только те расходомеры, которые прописаны в списке совместимых с конкретным тепловычислителем. Однако действующая редакция постановления правительства РФ «О коммерческом учете тепловой энергии, теплоносителя» содержит следующее требование к приборам учета: «Узел учета оборудуется теплосчетчиками и приборами учета, типы которых внесены в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений».

 

Схема требований длин прямых участков труб для расходомерного участка

Таким образом, требования ресурсоснабжающих организаций не имеют под собой никаких законных оснований. В составе теплосчетчика можно устанавливать любой сертифицированный в РФ расходомер, соответствующий требованиям, изложенным в [1].

Размещение и доступ

На точность измерения расхода ультразвуковыми расходомерами оказывает большое влияние правильно выполненный монтаж. До и после расходомера должны быть прямые участки труб длиной более 5 диаметров до датчиков и 10 диаметров после датчиков. В тех случаях, когда отсутствует возможность обеспечить прямые участки необходимого размера, измерение также возможно, но погрешность прибора будет выше заявленной в паспорте. Такой подход вполне приемлем, например, для технического учета. Если же снижение точности недопустимо, следует запроектировать установку другого вида расходомера, одним из вариантов является установка электромагнитных расходомеров, которые мы рассмотрим в одной из следующих статей.

У сотрудников водоканалов могут возникнуть вопросы по поводу установки накладных датчиков, так как смещение датчиков может привести к некорректным показаниям измерения расхода. Данная проблема легко решается с помощью герметика и дополнительных скоб, жестко фиксирующих датчики на их местах. Такая фиксация датчиков не оказывает влияния на их работоспобность и точность измерения.

Размещение вычислительного блока возможно как непосредственно на расходомерном участке, так и отдельно, в удобном для эксплуатации месте, например в диспетчерской. При установке блока вотдалении от расходомерного участка необходимо рассчитать длину кабеля до датчиков и заранее уточнить, способен ли прибор принимать сигнал на таком расстоянии. Некоторые расходомеры имеют очень слабый сигал, который быстро затухает. Необходимо принять к установке такую модель, которая будет гарантированно сохранять работоспособность при заданной длине кабеля. В настоящее время на рынке есть варианты моделей с длиной кабеля до 200–300 м.

Также в настоящее время многие производители предлагают облачные сервисы, к которым можно подключить расходомер и наблюдать за показаниями из любой точки мира через Интернет.

Схема облачного сервиса

Если на объекте установлены 1 или 2 прибора, то проще воспользоваться облаком поставщика. Если же на объекте будут установлены несколько десятков расходомеров, то имеет смысл вести работу в собственном облаке. Некоторые поставщики для решения этой задачи предоставляют бесплатное ПО.

Надежность

Ультразвуковые расходомеры достаточно надежные приборы. В них нет движущихся частей, и их надежность обусловлена качеством электроники и заводской сборки. Для выбора расходомера с высоким показателем надежности необходимо обратить внимание на гарантийный срок и межповерочный интервал прибора.

Обычно гарантия составляет 1–2 года, но есть также высоконадежные модели с гарантийным сроком в 5–6 лет. Интересно, что иногда цена приборов с большим сроком гарантии может быть даже ниже их менее надежных аналогов.
Длительность межповерочного интервала также может приниматься во внимание при оценке надежности. Чем реже нужно проверять и калибровать прибор, тем качественнее он сделан и дольше прослужит. Рекомендуется выбирать модели, срок периодической поверки которых не чаще чем 1 раз в 4 года.

Признаком высокой надежности оборудования будет готовность поставщика предложить вам референс-лист предыдущих заказчиков.

Стоимость

Ультразвуковые расходомеры не относятся к сегменту дешевого оборудования. При закупке таких расходомеров следует обратить внимание на следующие факторы.

На российском рынке представлены модели российского или китайского производства. Качество многих из них вплотную приблизилось к европейским аналогам, но при этом стоимость их ниже.

Схема зависимости между стоимостью расходомера и диаметром трубопровода

При установке расходомеров на трубы больших диаметров следует учитывать, что с увеличением диаметра трубы стоимость расходомера с расходомерными участками растет практически по экспоненте, в то время как стоимость приборов с накладными датчиками постоянна и почти не зависит от Ду.

При выборе моделей нужно обратить внимание на комплектацию. Часто бывает, что при схожей цене у некоторых производителей в комплект включаются, например, сразу все типы коммуникационных портов, в то время как у других эти порты не входят в стоимость и должны приобретаться отдельно.

Выводы

Ультразвуковыерасходомеры, действительно, позволяют решить большинство задач по контролю расхода жидкостей. Высокая точность, лояльность к любым видам однородных сред, работа с примесями и возможность бесконтактного измерения с помощью накладных датчиков делают эти приборы отличным выбором для предприятий любого типа.

Добровольный мониторинг качества воды ,стекающей с полей

    Добровольный мониторинг качества воды на краю поля позволяет сельскохозяйственным производителям и ученым количественно оценить влияние природоохранных работ на качество воды. С помощью мониторинга на границе поля Служба охраны природных ресурсов США( NRCS ) работает с производителями и партнерскими организациями по охране природы , такими как университеты, агентства и неправительственные организации, чтобы измерить количество питательных веществ и осадков в стоке воды с поля и сравнить улучшения в различных природоохранных проектах.

   NRCS оказывает техническую и финансовую помощь фермерам на  целевых водосборах, которые заинтересованы в добровольной установке станций мониторинга. NRCS впервые ввела  мониторинг стоков с полей  в рамках Программы стимулирования качества окружающей среды (EQIP) в 2013 году.

Последняя информация

NRCS выделила 2 миллиона долларов в 2016 финансовом году заинтересованным производителям на 206 водосборных бассейнах в девяти штатах-Алабаме, Арканзасе, Айове, Мичигане, Миссури, Нью-Йорке, Вермонте и Вашингтоне.

Как эти усилия приносят пользу сельхозпроизводителям

Информация со станций мониторинга помогает производителям принимать обоснованные решения относительно использования ресурсов и методов сохранения природных ресурсов. Эти решения, часто называемые адаптивным управлением, помогают производителям повысить экономическую эффективность при максимизации урожайности. Эта информация также демонстрирует ценность природоохранных усилий производителей.

Как эти усилия приносят пользу NRCS

Станции мониторинга позволяют NRCS измерять результаты   природоохранных мероприятий по сохранению  качества воды непосредственно  на краю фермерских полей, а не пытаться оценить природоохранные эффекты от измерений в водных потоках, которые подвержены влияниям, находящимся вне контроля фермера. Мониторинг на границе поля в сочетании с мониторингом естественных водных потоков может дать более полную картину улучшений в пределах территории водосборного бассейна . Это помогает NRCS  пересматривать   и совершенствовать  природоохранную деятельность.

NRCS и  мониторинг стока с полей

Деятельность по мониторингу стока с полей включает два направления:

1. Мониторинг качества воды на границе поля- сбор и оценка данных (201)

2. Мониторинг качества воды на границе поля- установка системы мониторинга (202).

Эти практики направлены на :

1. Оценку эффективности системы сохранения;

2. Проверку и калибровку моделей;

3. Оказание помощи производителям в осуществлении наилучших инвестиций в охрану окружающей среды.

Как работает программа

Производители ,имеющие  земельные участки на целевых водосборах, заинтересованные в мониторингев воды ,стекающей с полей, могут обратиться за финансовой помощью через EQIP. В рамках подачи заявки на получение финансовой помощи производители работают с местными консультантами из  NRCS, чтобы разработать план природоохранных мероприятий  и обеспечить им право на участие в программе. План определяет проблемы  имеющихся ресурсов, такие как качество воды, и обеспечивает основу для определения наилучших природоохранных мероприятий для фермеров для решения этой проблемы. Подробнее о начале работы с NRCS читайте в руководстве "Пять шагов к помощи".

  В случае выбора NRCS окажет производителю финансовую помощь для внедрения природоохранных мероприятий. Перед внедрением производители, как правило, работают с организацией –партнером по мониторингу, чтобы разработать план с изложением вопроса мониторинга, как будет установлено оборудование, а также как будут собираться и анализироваться данные. Как только NRCS утвердит этот план, производитель и партнер по мониторингу смогут внедрить эти методы.

Результаты собранных данных будут храниться конфиденциально для использования фермерами и партнерами по охране природы, ответственными за мониторинг.

Портативные ультразвуковые расходомеры с накладными датчиками

 

  Портативные ультразвуковые расходомеры предназначены для оперативногообследования и мониторинга. Как правило, они компактны и легки и предназначены для временной установки и перемещения с места на место. Портативные устройства обычно включают в себя электронный модуль и  внешние компоненты, такие как крепежные приспособления , пьезоэлектрическиепреобразователи для  ввода сигнала в поток и кабели, а также аксессуары, к которым можно отнести  толщиномеры и чехлы для переноски. Поскольку портативные устройства часто совместно используются несколькими пользователями и/или используются нерегулярно, простота использования и  конфиденциальность  измерений выходят на первый план среди технических  требований , на которые следует обратить внимание производителям  ультразвуковых расходомеров с накладными датчиками .

Задача измерения расхода агрессивных сред

Задача измерения расхода агрессивных сред (кислотных, щелочных, солевых растворов, органических растворителей) стоит перед проектировщиками и специалистами химических производств достаточно остро. И основное её решение – подбор прибора учета – расходомера, созданного специально для работы в химических процессах.

Такие приборы должны обладать большой коррозионной стойкостью, отсутствием движущихся частей, невысокой погрешностью измерения. Также для химического производства очень важно сохранить непрерывность технологического процесса во избежание простоев и потерь.

Расход жидких кислот, щелочей, органических веществ (спиртов и других), рассолов, тем не менее, измерить можно. Решений по большому счету два:

1.    Фланцевый расходомер электромагнитного типа с телом из нержавеющей стали, с уплотнителями из стойкого силикона, по достаточно высокой стоимости. Дополнительные расходы: монтаж (врезка, аргонная сварка нержавеющей стали). Периодически придется останавливать техпроцесс для демонтажа прибора и доставки его в ЦСМ на поверку, или использовать бай-пасс.

2.    Ультразвуковой расходомер типа Акрон-01 или ВЗЛЕТ МР УРСВ-510ц с накладными датчиками,  которые  накладываются СНАРУЖИ на действующий трубопровод из ЛЮБОГО материала, от нержавейки до ПВХ, без врезки и остановки техпроцесса. Измерения возможны на трубопроводах с температурами до +130°С, при ЛЮБОМ давлении. Монтаж и настройка под силу одному человеку без специальных навыков. Ультразвуковые расходомеры с накладными датчиками   измеряют расход с помощью ультразвукового сигнала, проходящего СКВОЗЬ стенки трубопровода.

Возможно использование прибора ВЗЛЕТ МР УРСВ 510ц  для дозирования расхода химических жидкостей. Этот ультразвуковой расходомер имеет очень широкие возможности по передаче данных и/или интеграции в АСУТП. Вы получаете готовое оптимальное решение для измерений любых агрессивных сред. И, к тому же, вы в любой момент можете перенести прибор и установить его на другой трубопровод!

РЕКОМЕНДУЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

 

Электромагнитные расходомеры для целлюлозно-бумажной промышленности

 Электромагнитныерасходомеры, обычно называемые магметрами, во многих отношениях довольно близки к идеальному расходомеру. Пока жидкость является проводящей, магметр будет измерять расход от примерно одного фута в секунду до примерно 30 футов в секунду в трубопроводе с точностью лучше, чем 1% от указанного расхода. Они действуют на основе закона Фарадея. Когда движущийся проводник (жидкость) проходит через магнитное поле, перпендикулярное направлению потока, на наборе электродов, расположенных под прямым углом к потоку, создается очень малый ток. Этот небольшой ток пропорционален средней скорости жидкости в трубе. Тот факт, что магметр измеряет среднюю скорость во всей трубе, является одной из главных причин, по которым магметры так точны.

   Магметры могут использоваться для измерения чистых жидкостей, таких как вода, а также жидкостей с растворенными и взвешенными твердыми веществами. Они превосходны для измерения суспензий, таких как известь, и химических растворов, которые часто являются коррозионными и несколько абразивными.

Магметры для целлюлозно-бумажной промышленности

Электромагнитныерасходомеры  являются основной рабочей лошадкой измерения расхода в целлюлозно-бумажной промышленности. Они используются для измерения расхода воды во многих местах бумагоделательного  производства . Электромагнитныерасходомеры используются для измерения черного, белого и зеленого ликеров, целлюлозного сырья, потоков на самой бумагоделательной машине и различных химических потоков, таких как диоксид хлора, перекись водорода, гипохлорит натрия и другие.

  Магметры используют футеровку, чтобы избежать заземления  катушки и электродов на корпус трубы. Для простых применений, таких как вода, в качестве материала футеровки  используется неопрен, а электроды изготавливают из никелевого сплава. Если вы хотите измерять расход сильно коррозионных жидкостей, комбинации футеровки и электродов, как правило, представляют собой некоторую разновидность Teflon ® и коррозионностойкого металла(например, титана) для электродов.

  Изначально для возбуждения катушек электромагнитных расходомеров  использовался переменный ток, который создавал  синусоидальное электромагнитное поле между электродами. Последствия проявлялись достаточно быстро. Если измеряемая жидкость была чем-то иным, чем вода, то скопление отложений на смоченных поверхностях электродов  вызывало дрейф возбуждаемого электромагнитного поля. Это означало, что показания расхода также будут дрейфовать, и точность измерений  будет снижаться.

 

Магметры для черных, зеленых и белых щелоков       

  По мере совершенствования цифровой электроники большинство производителей электромагнитныхрасходомеров  перешли на использование постоянного тока для возбуждения катушек. Это может быть последовательность прямоугольных импульсов, и такой способ возбуждения катушек быть “адаптируемым".” То есть, когда ток находится в выключенном положении, выход электродов можно  сравнить с запомненным нулем  и компенсировать эффекты дрейфа . Это сделало магметры еще более точными, чем раньше.

Но в целлюлозно-бумажной промышленности были некоторые приложения, где полевой магметр постоянного тока не работал так же хорошо. Эти приложения были щелоками—черный , зеленый, белый щелок. Прошло некоторое время, прежде чем производители разобрались в проблеме. Проблема в том, что эти жидкости не являются электрически однородными . В  них протекают токи, а столкновение волокон с электродами генерирует весьма значительный по величине шум. Небольшой выходной ток магметров  постоянного тока иногда заглушался этим  шумом. Измерители переменного тока решили эту проблему, в основном взрывая сигнал с использованием полного линейного тока, и по этой причине они часто все еще используются в целлюлозных заводах. По мере улучшения фильтрации сигналов постоянного тока все больше измерителей постоянного тока будут способны выполнять эти измерения.

Служба автоматизации предоставляет экспертные знания, помощь и может быстро и экономично отремонтировать или заменить ваши расходомеры. Свяжитесь с нами, чтобы начать работу