Расходомер-счетчик ВОЛГА ТРИТОН на основе цифровой платформы.

Панкратов Сергей Александрович, заместитель директора,
Бирюков Вячеслав Владимирович, технический директор,
Научная консалтинговая фирма «Волга», Москва

В статье рассмотрим устройство и возможности использования современного решения для мониторинга расходных характеристик чистых и сточных вод – расходомера-счетчика ВОЛГА ТРИТОН. Этот прибор разработан НКФ «Волга» на основе собственной цифровой платформы, что дает пользователям особые преимущества.

Сегодня лидеры промышленности отказываются от отдельных измерительных устройств в пользу комплексных цифровых систем, которые объединяют измерения, обработку, коммутацию и передачу сигналов.

Научная консалтинговая фирма "Волга", основанная в 1992 году, является экспертом в области измерения расхода воды в крупных водоводах. Компания разработала инновационную цифровую измерительную платформу, которая позволяет адаптировать прибор к конкретному водоводу. Так, например, использование результатов численного моделирования течения в конкретном водоводе позволяет минимизировать требования к протяженности прямых участков до и после створа измерений. Такой подход зачастую позволяет избежать строительства дополнительного измерительного колодца, сокращая затраты заказчика.
Примером успешной реализации платформы стал расходомер-счетчик ВОЛГА ТРИТОН. Это многофункциональное устройство с широким спектром применения, предназначенное для контроля безнапорных потоков природных и сточных вод.

Объекты измерений

Расходомер-счетчик ВОЛГА ТРИТОН может применяться для:

• коммерческого и технологического учета воды: применяется для точного учета расхода воды, что позволяет оптимизировать затраты, прогнозировать
• экономические показатели и решать задачи рационального водопользования;
• экологического мониторинга: используется для контроля состояния водных ресурсов и оценки влияния антропогенных факторов на окружающую среду;
• гидрологических исследований: помогает проводить измерения и анализировать характеристики водных объектов;
• калибровки оборудования: применяется для проверки точности других измерительных устройств;
• водного аудита: используется для оценки эффективности использования водных ресурсов.

Типы водоводов

Расходомер-счетчик ВОЛГА ТРИТОН можно использовать для измерений практически в любых водоводах с безнапорным режимом течения (хотя допускается и кратковременное полное заполнение створа) – открытых или закрытых, проложенных над землей или в грунте, вырубленных в скале, из любых материалов, с любой формой поперечного сечения.

Методики измерений

Для определения объемного расхода воды в расходомере ВОЛГА ТРИТОН доступны для использования следующие методики измерений:

• «Площадь-скорость»
  Эта методика применяется для независимых измерений средней скорости и глубины потока. Площадь живого сечения потока вычисляется по формуле:
  Q = Vср × S,
  где Vср – средняя по сечению скорость потока;
  S – площадь поперечного сечения потока. В общем случае и при постоянной форме поперечного сечения водовода является функцией от глубины S = f(H).
• МИ 2220-13 «Рекомендация. ГСИ. Расход и объем сточной жидкости. Методика измерений в безнапорных водоводах по уровню заполнения с предварительной калибровкой измерительного створа»
  При применении методики МИ 2220-13 необходимо измерять только глубину, поскольку в водоводах, соответствующих приведенным в этом документе условиям, расход определяется через однозначную связь с глубиной. Важно откалибровать измерительный створ перед началом измерений. Зависимость Q = f(H) определяется экспериментальным путем.
• МИ 2406-97 «ГСИ. Расход жидкости в открытых каналах систем водоснабжения и канализации. Методика выполнения измерений при помощи стандартных водосливов и лотков».
  Использование методики МИ 2406-97 требует строительства специальных гидротехнических сооружений (водосливов или мерных лотков). Для определения расхода необходимо измерять уровень воды на подходе к водосливу или до и после сужения мерного лотка.

Выбор методики определяет характеристики (например, минимальную длину прямых участков) и расположение измерительного створа, а также состав нужного комплекта первичных преобразователей (ПП). Наиболее просты для реализации требования к размещению такого створа при использовании методики «площадь-скорость» благодаря большому диапазону допустимых гидравлических режимов. Среди общих требований к створу измерений – зафиксированное основание, постоянное поперечное сечение, плавный и равномерный поток воды, а также отсутствие препятствий на протяжении створа (деревьев, строений и др.).

Конструкция расходомера-счетчика ВОЛГА ТРИТОН

ВОЛГА ТРИТОН имеет модульную конструкцию, которая позволяет адаптировать его под конкретные задачи.
В общем случае в состав расходомера-счетчика ВОЛГА ТРИТОН входят вторичный измерительный преобразователь (ВПИ), комплект первичных преобразователей (ПП) с кабелями и монтажные аксессуары. Прибор также может быть дополнен вторичным промежуточным преобразователем (ВПП), позволяющим производить измерения одновременно на нескольких створах.

Вторичный преобразователь (ВПИ): является "сердцем" устройства и предлагается в трех исполнениях:
• "Ц" (базовое): с цветным сенсорным экраном 4,3 дюйма, подходит для большинства применений и обеспечивает связь с системами АСУ через RS-485 и Ethernet.
• "П" (расширенное): с большим экраном 7 дюймов, возможностью подключения до четырех комплектов первичных преобразователей и дополнительными интерфейсными модулями (аналоговые, дискретные выходы, реле, 4G).
• "Н" (переносное): в пластиковом кейсе, с экраном 7 дюймов и интерфейсными модулями (аналоговые, дискретные выходы, реле, 4G). Питание от сети или аккумулятора.

Компанией разработаны несколько типов ПП, применяющих разные технологии для измерения глубины и скорости потока (рис. 2).

Бесконтактные радарные ПП монтируются над потоком, используют частотно-модулированное излучение для определения расстояния от излучателя до поверхности воды и электромагнитные волны высокой частоты, испускаемые излучателем под углом к поверхности потока, для измерения скорости воды.
Погружные ПП устанавливаются на дно водовода. Погружные ультразвуковые ПП позволяют измерять глубину путем определения времени отражения сигнала от границы раздела сред и скорость – на основе эффекта Доплера. В свою очередь, погружные гидростатические ПП определяют глубину потока, сравнивая атмосферное давление и гидростатическое давление столба воды.
Пользователям доступны преобразователи, комбинирующие несколько типов измерений, например, для одновременного измерения глубины и скорости потока.
Обратите внимание: при использовании бесконтактных ПП важно следить за тем, чтобы радарный луч не попадал на плавающие объекты, водную растительность и стенки каналов (при маловодье). Погружные ПП необходимо устанавливать в местах, не подверженных скоплению мусора.

Резюме

Подводя итог, перечислим преимущества расходомера-счетчика ВОЛГА ТРИТОН:
• Оптимальное соотношение «стоимость-точность»
• Подключение до трех первичных преобразователей к одному вторичному блоку (опция)
• Запись времени наработки, ведение журнала ошибок и событий
• Сохранение измеренных данных и журналов на флэш-накопитель
• Полноцветный сенсорный экран с дружественным интерфейсом
• Цифровые интерфейсы RS-485, Ethernet
• Встроенный VNC сервер для удаленного подключения с любого мобильного устройства (Android/iOS смартфон, планшетный или персональный компьютер)
• Беспроводная связь в сетях GPRS 3G/4G (опция)
• Поддержка протокола MQTT для работы в системах промышленного Интернета вещей (IIoT)

Расходомеры-счетчики ВОЛГА ТРИТОН зарегистрированы как тип средства измерений. Номер утвержденного типа СИ в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений 93111-24 (МП 2550-0413-2024).

Также отметим, что в рамках актуального сегодня импортозамещения прибор ВОЛГА ТРИТОН можно использовать вместо таких расходомеров зарубежного производства, как ADS TRITON+ и FLOWSHARK, FLOW-TRONIC BELUGA, GREYLINE AVFM, GWF Q-EYE, HYDROVISION Q-EYE, ISCO SIGNATURE и NIVUS NIVUFLOW / OCM.