Pomiary przepływu w instalacjach (2) Przelew z wydatkiem

Mierzony jest wtedy czas potrzebny do wypełnienia                                     artykuł w wersji pdf pdfpdf 
znanej objętości zbiornika lub ilość cieczy, która w określonym
czasie wypełniła zbiornik. Q = V/t [l/s] Przepływ Q jest definiowany również jako objętość, która w danej jednostce czasu przepływa przez pewien matematycznie zdefiniowany przekrój. Na bezpośrednim pomiarze takiej objętości bazują m.in. wodomierze wirnikowe. Ze względu na dużą ilość zanieczyszczeń mogących zatrzymać i uszkodzić wirnik, technologia ta nie nadaje się do pomiaru przepływu w ściekach. O ile metody bezpośrednie nie są możliwe do zastosowania w praktyce do ciągłego pomiaru przepływu ścieków, o tyle nadają się jako pomiary porównawcze przy weryfikacji innych przepływomierzy lub ich kalibracji. W skali laboratoryjnej taki pomiar realizowany jest za pomocą kanału pomiarowego i cechowanego zbiornika, a w skali polowej – np. za pomocą beczkowozu, z którego woda wprowadzana jest w kontrolowanej ilości i określonym czasie do kanału,  56  w którym znajduje się sprawdzany przepływomierz stacjonarny. Obecnie stosowane metody do pomiaru przepływu opierają się na pomiarach pośrednich, w których mierzone jest wypełnienie h i średnia prędkość przepływu vśr, a wielkość przepływu jest obliczana na podstawie pomierzonych wartości h i/lub v: Q = A * vśr [l/s] A – obliczane na podstawie pomiaru wypełnienia i geometrii kanału Gdy znane są takie parametry jak spadek, współczynnik szorstkości ścianek kanału, jego geometria, można, mierząc tylko poziom płynącego ścieku, z równania Manninga-Stricklera obliczyć przepływ. Wyznaczanie przepływu na podstawie samego pomiaru wypełnienia w kanale jest w praktyce stosowane rzadko, ze względu na małą dokładność tej metody. Praktycznie trudno jest również podać dla danego kanału prawdziwy spadek odcinka pomiarowego i jego szorstkość. Jednak wyznaczenie wielkości przepływu oparte na pomiarze wysokości lustra wody stosowane jest do dziś bardzo często, przede wszystkim na dobrze znanych w praktyce przelewach i zwężkach. Są to dobre i tanie sposoby na pomiar przepływu ścieków, jednak ich poprawne zastosowanie obwarowane jest szeregiem warunków. Przepływ (wydajność przelewu) wyznaczana jest na podstawie pomiaru wysokości warstwy wody nad krawędzią przelewu. W zależności  od rodzaju przelewu (zatopiony, niezatopiony, prostokątny, trójkątny itd.) stosowane są różne wzory do obliczania jego wydatku. Warunkami poprawnego pomiaru na przelewie jest m.in.: G brak przepływów wstecznych, G dokładne wypoziomowanie krawędzi przepływu, G dokładne wyznaczenie punktu zerowego, G znajomość współczynnika wydatku µ dla danego przelewu, G brak dodatkowych urządzeń typu kraty czy sita na przelewie, G dopływ czołowy (przelew ustawiony prostopadle do kierunku przepływu). Z względu na dobrze znany współczynnik wydatku i łatwość montażu na już istniejących, ale niedokładnych przelewach, np. ze zerodowaną betonową krawędzią, w praktyce często stosuje się przelew o ostrej krawędzi.

Przy pomiarach niewielkich wydatków zalecany jest przelew trójkątny, zwany też przelewem Thomsona. Zalecany jest przede wszystkim do pomiarów w czystych mediach (ujęcia śródeł, odpływy z oczyszczalni ścieków), gdyż zabrudzenia osiadające na krawędzi przelewu (np. papier toaletowy) prowadzą do dużych zafałszowań pomiaru. Wysokość warstwy wody nie powinna być mniejsza niż 3 cm, gdyż przy mniejszej warstwie strumień wody „klei” się do przelewu i poprawny pomiar nie jest możliwy. Zalecane jest również nieprzekraczanie 30 cm warstwy wody. W przypadku przelewów zatopionych czy cofek z rzek niezbędny jest pomiar wysokości warstwy wody zarówno nad krawędzią przelewu, jak i w kanale odprowadzającym za przelewem.

Dokładność pomiaru wydatku takiego przelewu wzrośnie, jeśli w kanale odprowadzającym będzie mierzona również prędkość przepływu. Pomiary na przelewach w żadnym wypadku nie odchodzą w niepamięć! W związku z planowanymi regulacjami prawnymi dotyczącymi opomiarowania przelewów burzowych i zrzutów ze zbiorników retencyjnych na wody opadowe, pomiary na przelewach mogą wręcz przeżywać swój renesans. W wielu typach zbiorników zrzut ścieków do odbiornika jest wykonany właśnie jako przelew. W kanałach otwartych możliwe jest mierzenie przepływu w lokalnym przewężeniu przekroju kanału. Zwężenie to powoduje zmianę napełnienia kanału, która jest tym większa, im większy jest przepływ. W przeciwieństwie do przelewów kanały pomiarowe nie powodują zatrzymania wody i mogą być stosowane również do pomiaru w wodach zawierających zawiesiny. Klasyczną formą jest zwężka Venturiego, popularnie zwana w Polsce KPV-ką. Aby zapobiec błędom wykonawczym przy betonowanych korytach i dla lepszego zachowania wymiarów, stosowane w praktyce koryta oferowane są w postaci prefabrykowanych elementów. Znana jest znaczna ilość różnych ro dzajów koryt pomiarowych Venturiego, np. koryto miernicze Parshalla, Palmer-Bowlusa itd.

Poniższe warunki zabudowy i odcinki uspokajające dotyczą przede wszystkim klasycznej zwężki Venturiego. Dzięki temu, że nie posiadają one żadnych ruchomych części, zwężki Venturiego nie ulegają praktycznie zużyciu i są odpowiednie szczególnie to stacjonarnych, długotrwałych pomiarów, również w zabrudzonych mediach. Zastosowanie zwężki Venturiego wymaga przede wszystkim wystarczającej ilości miejsca i niewystępowania podpiętrzeń. Najmniejszy mierzalny przepływ dla surowych ścieków wynosi 5 l/s. Urządzenie pomiarowe powinno znajdować się przynajmniej 1,5 do 2 h0max (maksymalna głębokość wody w kanale dopływowym) przed zwężką. Dla podwyższenia dokładności pomiaru w górnym zakresie występujących przepływów, pomiar wypełnienia powinien znajdować się 3 do 4 h0max przed zwężką. Szczególną uwagę należy poświęcić kanałowi dopływowemu. Do pływ musi być spokojny.

Przy występowaniu przepływu rwącego przejście w przepływ spokojny powinno znajdować się przynajmniej 20 szerokości kanału przed zwężeniem. W odległości 10 szerokości kanału przed zwężką muszą być zachowane następujące warunki: stały spadek dna kanału (brak uskoków dna, zmian spadku) oraz prosta oś kanału (żadnych łuków i zakrzywień). W praktyce pomiarowej zdarzają się jednak często sytuacje, gdy przelewy i zwężki nie mogą być zastosowane, a przepływ trzeba zmierzyć. Czasem brakuje miejsca na zwężkę, czasem odcinki dolotowe nie spełniają powyższych wymagań. W takich przypadkach należy zastosować urządzenia obliczające przepływ na podstawie pomiaru prędkości. O występujących w takich przepływomierzach metodach pomiarowych, ich wadach i zaletach oraz warunkach zastosowania będzie mowa w następnych odcinkach.  dr inż. Renata Woźniak

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij