Волга МЛ

В рамках программы импортозамещения рекомендован для замены следующих расходомеров

Основные элементы расходомера Волга МЛ

.

• Вторичный преобразователь измерительный  (ВПИ)
• Комплект первичных акустических преобразователей (ПАП) с кабелями
• Вторичный преобразователь промежуточный (ВПП) (опция)
• Устройство для вывода кабелей (сальник) из напорного водовода (С) (опция)
• Преобразователи глубины (ПГ) (опция)
• Измерительная вставка (опция)

Вторичные измерительные преобразователи расходомера Волга МЛ

Доступны в стационарном (электропитание ~220 В) и портативном исполнении с автономным электропитанием.

Первичные преобразователи и комплектующие для расходомера Волга МЛ

Врезные и накладные изнутри первичные акустические преобразователи позволяют разместить створ измерений на любом водоводе, изготовленном из любого материала с учетом его конструктивных особенностей. Каждая модель первичного акустического преобразователя комплектуется монтажным элементом, позволяющим установить его в водовод. Первичные акустические преобразователи могут быть установлены как непосредственно в существующий или строящийся водовод на месте его эксплуатации, так и в заводских условиях в измерительную вставку, представляющую собой участок трубы. Измерительная вставка доставляется на место установки в комплекте с расходомером и устанавливается в трубопровод с использованием фланцевого, компрессионного («сэндвич») или приварного типа монтажа. Длина измерительной вставки зависит от диаметра трубопровода. Расположение первичных преобразователей не зависит от того, устанавливаются они в измерительную вставку или в существующий трубопровод на месте.
Для измерения расхода в водоводах с комбинированным или безнапорным режимом течения дополнительно могут применяться первичные преобразователи глубины - гидростатические, радарные бесконтактные, ультразвуковые подводные или ультразвуковые бесконтактные. 

ФОТО	МОДЕЛЬ	ОПИСАНИЕ
	9111	акустический преобразователь врезной
	9211	акустический преобразователь накладной изнутри
	9212	акустический преобразователь накладной изнутри
	9310/9320	акустический преобразователь накладной изнутри
	9510	акустический преобразователь накладной изнутри
	9210	акустический преобразователь накладной изнутри
	9320.01	первичный преобразователь
	С9220	сальник приварной высоконапорный
	И9111	механизм извлечения акустического преобразователя врезного
	ИВ	измерительная вставка

.

Принцип работы расходомера

Времяимпульсный метод измерения расхода основан на разном времени прохождения акустического сигнала под углом к вектору скорости потока в прямом по течению и обратном направлениях. После замера разницы времени прохождения сигнала в прямом и обратном направлении, при известной длине акустического луча, становится возможным определить компоненту скорости, добавленную течением воды. Для реализации этого метода на противоположных стенках водовода устанавливаются первичные акустические преобразователи, которые формируют акустический луч под углом θ к потоку, излучая и принимая ультразвуковой сигнал. Величина угла θ определяется в процессе проектирования створа измерений, и зависит от нескольких факторов, обычно принимаются значения от 30° до 70°.

Схема измерения скорости

Время прохождения акустического луча от одного первичного акустического преобразователя до другого вычисляется по формуле:

t=L/c+εV_a cosθ,

где t - время прохождения акустического сигнала;
L - длина акустического луча;
с - скорость звука в воде;
Θ - угол между осью трубопровода и акустическим лучом;
V_a - средняя по лучу скорость течения воды вдоль оси водовода;
ε – знаковый коэффициент, равен «минус 1» при движении акустического импульса по течению жидкости и «плюс 1» при движении акустического импульса против течения.

Основным препятствием на пути определения средней скорости течения жидкости является неопределенность истинного пространственного профиля скорости. Для того, чтобы как можно точнее описать профиль скорости течения, используется не один, а несколько акустических лучей, расположенных в измерительном створе специальным образом. При этом, чем больше акустических лучей используется, тем точнее описывается профиль скорости течения жидкости и, следовательно, точнее определяется средняя скорость. Расходомеры акустические многолучевые Волга МЛ позволяют использовать от одного до десяти акустических лучей в одном створе измерений, расположенных на 1-5 хордах.

Двухплоскостная (перекрестная) схема расположения акустических лучей

В случае отсутствия протяженных прямых участков, требуемых до и после места установки створа измерений (по причине наличия изгибов водовода или других конструктивных элементов, оказывающих влияние на распределение скорости течения), специальный вычислительный алгоритм расходомера позволяет использовать так называемую двухплоскостную перекрестную схему расположения акустических лучей. Это позволяет частично компенсировать влияние деформации эпюры скорости на измеряемый расход.

Вычисление расхода в напорном режиме

При вычислении расхода в напорном режиме течения в общем случае применяется метод интегрирования OWICS (Optimized Weighted Integration for Circular Section) для круглого поперечного сечения водовода и OWIRS (Optimized Weighted Integration for Rectangular Section) для прямоугольного поперечного сечения.

При использовании расходомера в целях проведения приемочных, гарантийных и эксплуатационных энергетических испытаний гидроагрегатов ГЭС необходимо соответствовать стандартам IEC 60041 и ASME PTC18, для чего предусмотрено использование указанных в этих стандартах методов интегрирования Гаусс-Якоби (Gauss-Jaсobi) для водоводов круглого поперечного сечения и Гаусс-Лежандр (Gauss-Legendre) для водоводов прямоугольного поперечного сечения.

В соответствии с указанными методами интегрирования, акустические лучи необходимо располагать в измерительном створе специальным образом. Методика измерения, заложенная в расходомеры, позволяет использовать восемь схем расположения хорд на поперечном сечении:

• 1 хорда, проходящая через ось водовода (1 луч в одной плоскости (1х1) или по 1 лучу в двух плоскостях (1х2));
• 2 хорды (2 луча в одной плоскости (2х1), по 2 луча в двух плоскостях (2х2));
• 3 хорды (3 луча в одной плоскости (3х1), по 3 луча в двух плоскостях (3х2));
• 4 хорды (4 луча в одной плоскости (4х1), по 4 луча в двух плоскостях (4х2)).

Схемы размещения лучей на хордах, поперечное сечение напорного водовода

Схемы размещения лучей в одной и двух плоскостях в плане

Вычисление расхода в безнапорном режиме

В случае наличия постоянного или временного безнапорного режима течения в водоводе необходимо предусмотреть измерение глубины, поскольку расход зависит от площади и формы живого сечения потока. Расходомер Волга МЛ позволяет осуществлять измерение глубины двумя способами:

• используя любой первичный акустический преобразователь из собственной линейки (чаще всего П9320/М9320), установленный таким образом, чтобы излучающий элемент был направлен строго вертикально вверх и измерял расстояние до поверхности воды.
• используя любой преобразователь глубины стороннего производителя, имеющий аналоговый интерфейс с унифицированным токовым сигналом 4-20 мА (например, ультразвуковой бесконтактный, радарный бесконтактный, гидростатический погружной, лазерный и т. д.)

Измерение глубины (слева направо): акустическим преобразователем П9320, бесконтактным уровнемером (УЗ, радар), датчиком давления

Вычисление расхода в безнапорном режиме течения происходит по алгоритмам, определенным такими стандартами как ISO6416 и ГОСТ Р 51657.5-2002.

Схема для вычисления расхода в безнапорном и комбинированном режимами течения

Расход в трубопроводе с безнапорным и комбинированным режимами течения определяется по формуле:

Q=Q_∂+Q₁+Q₂+…+Qn

Указанные математические алгоритмы охватывают подавляющее большинство применений. Однако вследствие конструктивных особенностей водовода или сложных гидравлических условий может возникнуть необходимость применения нестандартных схем размещения первичных акустических преобразователей по сечению водовода как для напорного режима, так и для безнапорного режима течения. В случае необходимости индивидуального расчета весовых коэффициентов и положения первичных акустических преобразователей, следует обращаться к разработчику и изготовителю расходомера Волга МЛ - НКФ «Волга».

Модульная разветвленная архитектура

Один комплект расходомера Волга МЛ может быть использован для измерений расхода в нескольких створах измерений, с возможностью подключения до 100 (!) акустических лучей. Таким образом, например, одним комплектом расходомера можно одновременно измерить расход в двадцати створах измерений с пятью акустическими лучами в каждом. В случае большой удаленности створов измерений от вторичного блока используются удаленные блоки-трансиверы – вторичные промежуточные преобразователи (ВПП). Такая особенность позволяет получить существенную экономию при реализации системы измерений на объектах с большим количеством водоводов, расположенных недалеко друг от друга, например, на насосных станциях или ГЭС.

.

.

Использование расходомера в системах сигнализации о протечках и разрывах водоводов

На базе расходомеров Волга МЛ разработан ПАК Волга МРВ, который является готовой к внедрению системой сигнализации о протечках и разрывах водоводов. При наступлении нештатной или аварийной ситуации расходомером Волга МРВ выдаются соответствующие релейные сигналы. Специальные математические алгоритмы анализа переходных процессов и гибкие настройки позволяют настроить ПАК применительно к специфике работы каждого конкретного объекта, что практически исключает ложные срабатывания сигнализации и повышает надежность работы в целом.

На базе расходомера Волга МРВ можно реализовать две основные схемы обнаружения протечек и разрывов водоводов:

• одноканальная - с установкой одного измерительного створа (при этом измеренный расход через водовод сравнивается с историческими накопленными данными и характеристиками гидроагрегата (ГЭС) или насосного агрегата (насосная станция)
• двухканальная (дифференциальная) - с установкой двух измерительных створов (при этом в непрерывном режиме контролируется участок водовода между измерительными створами, сравнивая значения расхода в них). Данную схему часто называют «система дифференциальной защиты водовода»

Схема двухканальной (дифференциальной) системы сигнализации о протечках и разрывах водоводов

• Турбинные водоводы высоко-, средне- и низконапорных (в том числе русловых) ГЭС, деривационные каналы
• Водоводы систем технического водоснабжения ТЭС (КЭС, ТЭЦ и пр.) и АЭС
• Очистные сооружения, станции водоподготовки, транспортировки и распределения воды
• Судоходные и транспортные магистрали
• Канализационные системы
• Насосные станции
• Системы ирригации и мелиорации
• Естественные русла
• Узлы коммерческого учета