Использование расходомеров на блоках контактных осветлителей

 

  В конце 2004 года на Южной водопроводной станции Санкт-Петербурга после капитального ремонта введен в эксплуатацию блок контактных осветлителей № 1(БКО-1).По уровню оснащенности современнымирасходомерными узлами различного назначения БКО-1 в настоящее время является уникальным очистным сооружением в городском Водоканале.

В течение короткого  периода эксплуатации БКО-1 подтвердилась правильность принятых решений по установке расходомеров на его водоводах. Схема подачи  сырой и промывочной воды на БКО-1 ,которая является типичной для подобных очистных сооружений.

   В зависимости от положения запорной арматуры распределение сырой воды внутри блока может изменяться как между входными водоводами ,так и между барабанными сетками и контактными осветлителями (фильтрами).

Это означает ,в частности, что для нормальной работы систем автоматического пропорционального дозирования химических реагентов по расходу сырой воды необходимо достоверно знать  текущие значения расходов сырой воды в каждой точке ввода химического реагента .Для этой цели  смонтированы двухлучевые ультразвуковые расходомеры фирмы «ВЗЛЕТ»  (на коротких прямых участках входных водоводов)и сужающие устройства с дифференциальными манометрами на каждой из четырех секций.

  Анализ динамики процессов фильтрации, проведенный с помощью однолучевых ультразвуковых расходомеров фирмы «Взлет» ,установленных на входах каждого фильтра ,помогает выявить некоторые неприятные моменты .На вход фильтра может подаваться либо сырая либо промывная вода в зависимости от положения поворотных затворов.

  В режиме нормальной фильтрации затвор промывной воды закрыт , а затвор сырой открыт частично или полностью. При полностью открытых затворах сырой воды распределение ее по фильтрам ,как следует из показаний расходомеров  далеко не всегда  равномерно, что было бы желательно.  Это объясняется различными гидродинамическими сопротивлениями фильтров ,зависящими от вида загрузки и от степени ее загрязненности. Кроме того, если на каком-то фильтре  увеличивается расход воды ,то это означает ,что образовались каналы в загрузке и повысилась мутность воды.

  За время промывки  фильтров с помощью расходомеров вскрываются дефекты запорной арматуры. Фильтры промываются поочередно обычно два раза в сутки в течение 6-7 минут. В режиме промывки затвор  сырой воды закрыт ,а промывной-открыт. Во время промывки конкретного фильтра часто наблюдаются обратные потоки воды. Это свидетельствует ,что затвор сырой воды не закрылся полностью, и в итоге часть чистой  промывной воды возвращается в соответствующую секцию с сырой водой и повторно фильтруется через соседние фильтры. С другой стороны, если после промывки фильтра его производительность заметно падает на длительное время ,пока промываются соседние фильтры ,то это означает , что не закрылся полностью затвор промывной воды .В данном случае  промывочная  вода подпирает сырую, и часть ее идет на дополнительную промывку фильтра ,что хорошо видно по резкому замутнению фильтрата .

Таким образом, во время промывки фильтров неисправности их запорной арматуры ухудшает эффективность промывки и полезной фильтрации ,а также приводит к повторной фильтрации и учету части промывной воды.

  Установка расходомеров на водоводах с сырой водой позволяет также контролировать работу очистного сооружения в целом и расходомеров в частности. При нормальной эксплуатации  БКО ,то есть при отсутствии потерь сырой воды, и при исправных  приборах ,суммарная подача  сырой воды на входах должна совпадать с суммарной подачей на секциях и  фильтрах в пределах погрешности измерений .Заманчивой представляется  установка расходомеров на выходах чистой воды очистного сооружения ,что позволило бы иметь полный баланс воды .Но, к сожалению, на БКО-1 это невозможно  по следующим причинам : непостоянное заполнение труб, слишком короткие прямые участки и затрудненный доступ к трубам  .

  Промывная вода учитывается на обеих половинах БКО-1 с помощью двухлучевых ультразвуковых расходомеров фирмы «Взлет». Такая схема установки расходомеров дает возможность зафиксировать протечки воды на другую половину во время основной промывки одной половины очистного сооружения и предпринять меры по ремонту запорной арматуры. Протечки снижают эффективность промывки фильтров и ухудшают качество питьевой воды. Установка одного  расходомера на общем участке промывочного  водовода приведет к обезличиванию процесса промывки.

  Целесообразна установка расходомеров и на промывных трубопроводах  барабанных сеток .Но промывка барабанных сеток производится редко и малым количеством воды ,поэтому при дефиците финансирования приходится обходиться без этих  расходомеров .Подача рабочих растворов коагулянта и флокулянта контролируется электромагнитными расходомерами , а лора и аммиака –тепловыми.

Результаты эксплуатации двухлучевых ультразвуковых расходомеров на коротких прямых участках трубопроводов

 

На очистных сооружениях Южной водопроводной станции (ЮВС) Санкт-Петербурга на протяжении ряда лет эксплуатируются двухлучевые ультразвуковые расходомеры (УЗР) ,которые успешно выполняют следующие технологические задачи : учет подачи невской воды с первого подъема ,работа в системе автоматического пропорционального дозирования химических реагентов ,учет воды, используемой для промывки фильтров.

   Датчики расходомеров установлены на очень коротких прямых участках трубопроводов  со сложной гидродинамикой водных потоков .К сожалению,В свое время большинство сооружений водопроводных станций проектировалось и строилось без учета требований расходометрии ,что привело к отсутствию достаточно длинных прямых участков в доступных местах. На первый взгляд ,в подобных ситуациях было бы предпочтительно .Но дело в том, что эти приборы для труб большого диаметра слишком дороги и сложны в монтаже ,а потому предпочтение было отдано ультразвуковым двухлучевым расходомерам ,которые вычисляют среднее значение расхода воды по двум независимым измерительным каналам.

 На рис.1 и 2 показаны наиболее интересные варианты установки датчиков УЗР. Кроме схем измерительных участков на рисунках представлены еще и соотношения между измерениями расходов воды по отдельным акустическим лучам, причем эти соотношения могут радикально меняться в зависимости от положения запорной арматуры ,регулирующей подачу воды.

 Самые сложные проблемы с учетом подачи воды и дозированием хлора и аммиака имею место на входных водоводах одного из фильтроотстойных сооружений(рис.1).На левом входе ситуация относительно благополучная : на небольшом расстоянии перед датчиками расходомера  на прямом участке расположены всего лишь регулирующая задвижка и тройник ,через который время от времени может проходить боковой поток воды, вливающийся в основной поток. Поэтому разница в показаниях  расхода воды и измерительных каналах прибора едва достигает двукратной величины. Гораздо хуже ситуация на правом входе фильтроотстойных сооружений ,где имеется уникальный набор местных сопротивлений перед датчиками расходомера: тройник ,в котором сливаются два потока , регулирующая задвижка, тройник ,в котором происходит взаимодействие прямого и отраженного от почти закрытой перемычки и потоков воды. В итоге разница в показаниях расхода воды в измерительных каналах прибора на правом входе фильтровальных сооружений нередко достигает десятикратной величины.

На рис.2 показан типичный вертикальный участок входного водовода блока контактных осветлителей перед барабанными сетками. Здесь несмотря на  очень короткие прямые участки между двумя коленами в разных плоскостях   и наличие регулирующих задвижек сразу после датчиков ,разница показаний измерительных каналов расходомеров не превышает 30%.

  Наименьшие сложности имеются с учетом промывной воды на трубах Dу=1000 мм . В худших случаях длины прямолинейных участков составляют 5Dу между коленом и полностью открытым поворотным затвором ,причем последний расположен после датчиков расходомера на расстоянии 1Dу. Разница в показаниях между измерительными каналами  приборов не превышает 10%.

  Как следует из вышеперечисленного ,применение обычных однолучевых УЗР на очистных сооружениях неизбежно должно приводить к ошибкам в системах автоматического дозирования химических реагентов и к ухудшению качества питьевой воды ,что раньше едва ли не случалось. Только оперативные переводы систем дозирования реагентов в ручной режим спасали положение. Переход на двухлучевые УЗР позволил оптимизировать технологические процессы на очистных сооружениях.

  Напрямую проверить показания расходомеров с помощью некоего образцового средства в наших условиях невозможно. Но по косвенным оценкам ,а именно по остаточному содержанию химических реагентов,можно утверждать ,что приборы достоверно отслеживают изменения режимов подачи воды по меньшей мере с точностью не ниже ±5% ,что приемлемо в технологии очистки воды.

  На ЮВС Санкт-Петербурга двухлучевые УЗР эксплуатируются с 1997г. Первоначально они представляли собой  комбинацию из двух серийных однолучевых расходомеров УРСВ-010 производства фирмы «Взлет» (Санкт-Петербург) и самодельного полусумматора ,затем были заменены современными серийными двухлучевымирасходомерами УРСВ-022 той же фирмы. Особо надо сказать, что расходомеры УРСВ-022 обладают настолько удачной конструкцией и гибкой системой программирования, что их ,оказывается ,совсем не сложно приспособить к решению такой нестандартной задачи ,как измерение скорости потока в открытых каналах. На  ЮВС с 2001г. два скоростемера совместно с уровнемерами измеряют расходы воды в боковых каналах –смесителях блока фильтроотстойных сооружений и контролируют дозирование коагулянта и флокулянта.

 Выводы .

Двухлучевые  ультразвуковые расходомеры можно успешно применять в технологических целях на коротких прямых участках трубопроводов большого диаметра.  Эти приборы позволяют потребителю легко приспосабливаться к условиям эксплуатации и обходиться без лишних затрат на организацию протяженных прямых участков или на закупку дорогостоящих расходомеров. Внедрение двухлучевых УЗР на водопроводных станций неизбежно приведет к улучшению качества питьевой воды и ,в конечном счете,к экономической выгоде. Перед принятием решения об установке расходомера в конкретной точке рекомендуется предварительно  провести комплексные обследования водовода с помощью  любого переносного УЗР с накладными датчиками.

В настоящее время на ЮВС Санкт-Петербурга планируется более широкое внедрение двухлучевых УЗР.