Волга Тритон

Основные элементы расходомера-счетчика Волга Тритон

• вторичный преобразователь измерительный (ВПИ)
  
• вторичный преобразователь промежуточный (ВПП) (опция)
  
• комплект первичных преобразователей с кабелями (ПП)
  
• монтажные аксессуары

Вторичные преобразователи расходомера Волга Тритон

Доступны три исполнения вторичных измерительных преобразователей (ВПИ).

Исполнение «Ц»

Вторичный измерительный преобразователь исполнения «Ц» оснащен сенсорным экраном диагональю 4.3’’ и имеет в базовой комплектации только цифровые интерфейсы (RS485, Ethernet) для взаимодействия с устройствами УСПД и верхним уровнем системы АСУ. Может иметь только один комплект первичных преобразователей (не более двух в любом сочетании), установленный на одном створе измерений (водоводе). Является базовым для большинства применений.

Исполнение «П»

Вторичный измерительный преобразователь исполнения «П», в отличие от исполнения «Ц», оснащен сенсорным экраном диагональю 7’’ и может иметь от одного до четырех комплектов первичных преобразователей (не более двух на один створ измерений в любом сочетании, подключение через ВПП), установленных на одном, двух, трех или четырех различных створах измерений (водоводах).

Исполнение «Н»

Вторичный измерительный преобразователь исполнения «Н» предназначен для организации кратко- и среднесрочных временных измерений и выполнен в виде пластикового кейса с сенсорным экраном диагональю 7’’. Опционально доступно автономное электропитание от встроенных или внешних аккумуляторных батарей. Может иметь от одного до четырех комплектов первичных преобразователей, установленных на одном, двух, трех или четырех различных створах измерений (водоводах).

Электропитание ВПИ исполнений «Ц» и «П» может осуществляться от источника переменного тока (220В, 50Гц) или постоянного тока 24В. Электропитание ВПИ исполнения «Н» может осуществляться от сети переменного тока (220В, 50 Гц), встроенной и/или внешней аккумуляторной батареи.

Опционально расходомеры могут оснащаться интерфейсными модулями ввода-вывода:

• ВТР.АВЫХ - 4 аналоговых выхода 4-20 мА, 0-10 В
• ВТР.АВХ – 4 аналоговых входа 4-20 мА для подключения дополнительных первичных преобразователей
• ВТР.ДВВ – 7 частотных/импульсных/дискретных выходов
• ВТР.4G – 4G модем для удаленного подключения к расходомеру по беспроводным 4G сетям и передачи данных в сетях IIoT

Вторичный преобразователь исполнения «Ц» может иметь только один установленный интерфейсный модуль, исполнения «П» и «Н» до трех установленных интерфейсных модулей.

Первичные преобразователи расходомера Волга Тритон

Фото	Модель	Описание
	ПК-01	бесконтактный компактный радарный комбинированный преобразователь скорости и глубины для подземных канализационных систем
	ПК-02	бесконтактный радарный комбинированный преобразователь скорости и глубины для открытых каналов малого и среднего размера
	ПК-04	погружной комбинированный преобразователь скорости (эффект Доплера) и дублированной глубины (ультразвуковой + гидростатический)
	ПК-05	погружной комбинированный преобразователь скорости (эффект Доплера) и глубины (гидростатический)
	ПГ-01	бесконтактный радарный преобразователь глубины (расстояния до поверхности потока)
	ПГ-02	бесконтактный радарный преобразователь глубины (расстояния до поверхности потока)
	ПГ-06	погружной гидростатический преобразователь глубины
	ПС-01	бесконтактный радарный преобразователь скорости
	ПС-03	погружной преобразователь скорости

.

Методики проведения измерений

Программное обеспечение расходомера позволяет использовать для вычисления объемного расхода одну из следующих методик, или их сочетания:

• Методика «площадь-скорость» с независимыми измерениями средней скорости потока и его глубины
• МИ 2220-2013 «Методика измерений в безнапорных водоводах по уровню заполнения с предварительной калибровкой измерительного створа»
• МИ 2406-97 «Расход жидкости в открытых каналах систем водоснабжения и канализации. Методика выполнения измерений при помощи стандартных водосливов и лотков.»

Методика «площадь-скорость»

Методика «площадь-скорость» подразумевает выполнение независимых измерений средней скорости и площади живого сечения потока Q=Vср∗S, где Vср – средняя по сечению скорость потока, S – площадь поперечного сечения потока.
В общем случае площадь поперечного сечения потока при постоянной форме поперечного сечения самого водовода является функцией от глубины S=f(H). Таким образом определение площади живого сечения сводится к измерению глубины и вводу исходных данных о форме и размерах поперечного сечения водовода в створе измерений. В случае определения объемного расхода по этой методике в водовод устанавливаются первичные преобразователи, измеряющие в реальном времени среднюю скорость потока и глубину. Первичные преобразователи могут быть как комбинированными (объединёнными в единый корпус), так и раздельными.

Методика МИ 2220-2013

МИ 2220-2013 «Методика измерений в безнапорных водоводах по уровню заполнения с предварительной калибровкой измерительного створа» предполагает измерение только глубины, поскольку при наличии гидравлических условий в водоводе, при которых разрешено ее применение, существует однозначная связь между глубиной и расходом. При проведении наладочных работ выполняют калибровку измерительного створа и экспериментальным путем определяют зависимость Q=f(H).

Методика  МИ 2406-97

Для выполнения измерений с применением МИ 2406-97 «Расход жидкости в открытых каналах систем водоснабжения и канализации. Методика выполнения измерений при помощи стандартных водосливов и лотков.» необходимо строительство специальных гидротехнических сооружений – водосливов или мерных лотков. Определение расхода выполняется по зависимостям расхода через лоток или водослив через измерения уровня воды на подходе к водосливу (напор на водосливе) или до и после сужения (мерного лотка).

Математический аппарат расходомера позволяет определять расход с использованием следующих типов водосливов и лотков: 

• треугольный водослив с тонкой стенкой

• прямоугольный водослив с тонкой стенкой

• лоток критической глубины с боковым сжатием (лоток Вентури)

• лоток Паршалла.
  
  

Измерение глубины

Для измерения глубины используются три типа первичных преобразователей:

Бесконтактный радарный

Первичный преобразователь устанавливается над потоком и использует метод непрерывного частотно-модулированного излучения (FMCW) для определения расстояния L от излучателя до поверхности.

Погружной ультразвуковой

Первичный преобразователь устанавливается на дно водовода и излучает ультразвуковой сигнал перпендикулярно поверхности. Анализируя время, за которое сигнал отразится от поверхности (границы раздела сред) и вернется к излучателю, определяется расстояние от плоскости излучателя до поверхности потока.

Погружной гидростатический

Первичный преобразователь устанавливается на дно или на стенку водовода и определяет гидростатическое давление столба жидкости над первичным преобразованием. Давление на чувствительную мембрану которое состоит из давления столба жидкости над мембраной и атмосферного давления Pгс=Pж+Pатм. Для компенсации атмосферного  авления используется встроенный во вторичный преобразователь датчик атмосферного давления (ПП ПК-04, ПК-05) или вентилируемый кабель (ПП ПГ-06), внутри которого через тонкую воздушную трубку атмосферное давление подается с другой стороны чувствительной мембраны.

Измерение скорости

Для измерения скорости потока используются два типа первичных преобразователей

Бесконтактный радарный

Первичный преобразователь, установленный над потоком, испускает под углом к поверхности потока микроволновые электромагнитные волны высокой частоты, которые частично поглощаются поверхностью и частично отражаются от неровностей поверхности воды обратно к источнику излучения. При стоячей воде (когда вода и источник излучения  неподвижны друг относительно друга), частота излучения и частота отраженного сигнала равны. Однако, когда поверхность воды движется относительно первичного преобразователя, возникает разница в частотах, называемая Допплеровское смещение. Это смещение пропорционально скорости движения поверхности воды Скорость движения поверхности не равна средней скорости течения потока, поэтому для определения средней скорости течения используется корректировочный коэффициент.
Vср = Vпов ∗k, где  k - корректировочный коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения и глубины потока.

Погружной на основе эффекта Доплера

Первичный преобразователь устанавливается в поток и определяет скорость движения в потоке частиц и пузырьков воздуха, излучая навстречу ультразвуковой сигнал и анализируя Доплеровское смещение отраженного от частиц сигнала.

Комбинированные первичные преобразователи

Некоторые модели первичных преобразователей являются комбинированными, т.е. имеют несколько типов первичных преобразователей, объединенных в едином корпусе. Бесконтактные комбинированные преобразователи ПК-01 и ПК-02 имеют в своем составе радарные измерители скорости потока и расстояния до поверхности (глубины). ПК-04 и  ПК-05 являются погружными комбинированными преобразователями скорости потока и глубины.

Метрологические характеристики расходомера Волга Тритон

* - где: S – площадь поперечного сечения потока, м²
V_мин – минимальная измеряемая скорость потока, м/с
V_макс – максимальная измеряемая скорость потока, м/с
δ_С – пределы допускаемой относительной погрешности при измерении скорости потока, %
δ_с – пределы допускаемой относительной погрешности при измерении скорости потока, %
δ_S – пределы допускаемой относительной погрешности при измерении площади сечения потока S, %

для канала прямоугольного сечения:

δ_S=(Δ_H/H)*100%
где: Δ_H - пределы допускаемой абсолютной погрешности при измерении уровня жидкости, мм;
Н_в – верхний предел диапазона измерений датчика уровня, м;
Н – измеренное значение уровня, м.

для канала произвольного сечения:

δs=(∂_S/∂_h)*δ_H,%
где: δ_h - пределы допускаемой относительной погрешности при измерении уровня жидкости, %

Размещение створа измерений

Створ измерений может быть размещен в водоводе с круглой, прямоугольной, трапецеидальной и произвольной формой поперечного сечения, изготовленном из любого материала. Водовод может быть открытым и закрытым, проложенным над землей, вырубленным в скале и проложенным в грунте. Режим течения в трубопроводе может быть как безнапорным, так и напорным. 
Требования к выбору положения створа измерений и размещению первичных преобразователей определяются методикой измерений, используемой для определения объемного расхода. В случае необходимости использования МИ 2220 и МИ 2406 в составе гибридного узла учета или как единственная методика измерения требования к размещению створа измерений и размещению первичных преобразователей содержатся в текстах этих методик. Диапазон допустимых гидравлических режимов при использовании методики измерения «площадь-скорость» значительно шире, чем для МИ 2220 и МИ 2406, что в свою очередь существенно снижает требования к размещению створов измерения.
При выборе места расположения створа измерений необходимо соблюдать требования к минимальным длинам прямых участков до и после створа измерений. Основание водовода должно быть фиксировано, поперечное сечение постоянно. Поток должен быть плавным и равномерным, вне зоны влияния водоворотов, открытий и закрытий гидротехнических сооружений. На протяжении створа измерений не должно быть строений, деревьев, кустарников и других припятствий.

Использование бесконтактных преобразователей скорости

При использовании бесконтактных технологий определения скорости течения пятно направленного радарного луча должно покрывать только движущуюся водную поверхность и не захватывать плавающие объекты, водовороты и водную растительность. Также необходимо избегать попадание радарного луча на стенки канала в период маловодья.

• Минимальное расстояние от створа измерений вверх по течению до поворота русла. 

Здесь H – ширина русла.

• Минимальное расстояние до створа измерений после водослива – 10 х H
• Минимальное расстояние до створа измерений после гидравлического прыжка при уменьшении уклона – 20 х H
• Минимальное расстояние от створа измерений до кривой спада при увеличении уклона – 10 х H
• Минимальное расстояние от створа измерений до частичного перекрытия русла в плане
  - выше по течению – 5 х H
  - ниже по течению – 10 х H
• При установке в подземный коллектор минимальное расстояние до створа измерений от смотрового колодца ниже и выше по течению должно составлять 5 х H.

Установка погружных преобразователей скорости

При использовании погружных первичных преобразователей необходимо избегать мест, подверженных образованию наносов и скоплению мусора. При неизбежности наличия или образования наносов необходимо использование специальных монтажных приспособлений, позволяющих установить первичный преобразователь над наносами или на образующей стенки водовода. Допустимые минимальные длины прямых участков для использования погружных преобразователей скорости составляют выше по течению – 5хH, ниже по течению – 1xH, где H – ширина или диаметр водовода (в зависимости от формы поперечного сечения).

При установке датчика в транзитном канализационном колодце, колодце с перепадом высот или в колодце присоединения следует отдавать предпочтение входящей трубе, глубина установки датчика внутрь трубы не менее 0,3хDN, где DN – внутренний диаметр трубы входящей в колодец.

• Коммерческие узлы учета сточных вод
• Технологический учет на объектах ЖКХ и сельского хозяйства
• Узлы учета на объектах энергетики
• Гидрологические изыскания
• Временные измерения при проведении водного аудита
• Экологический мониторинг
• Калибровка других средств измерения