Учитывая острую потребность российских предприятий промышленности и ЖКХ в устройствах, осуществляющих мониторинг природопользования, кировская компания «ВТК Энерго» разработала измерительный комплекс учета сточных вод, основным узлом которого является электромагнитный расходомер РСЦ‑2. В статье представлены возможности комплекса, его состав и характеристики.
Компания «ВТК Энерго», г. Киров
Образующиеся в результате водохозяйственной деятельности предприятий сточные воды являются конечным продуктом антропогенного воздействия на окружающую среду и, соответственно, объектом законодательства в области водопользования и охраны окружающей среды. Действующее российское законодательство определяет необходимость учета сточных вод, исходя из требований:
- рационально использовать водные объекты;
- определить платежную базу за пользование водными объектами для сброса сточных вод;
- определить размер платы за сброс загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты.
Обязанность предприятий выполнять мониторинг и вести точный учет объемов сточных вод закреплена приказом № 903 Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации «Об утверждении порядка ведения собственниками водных объектов и водопользователями учета объема забора (изъятия) водных ресурсов из водных объектов и объема сброса сточных, в том числе дренажных, вод, их качества», утвержденным 09 ноября 2020 года и вступившим в силу с 1 января 2021 года.
Учитывая острую потребность российских предприятий промышленности и ЖКХ в устройствах, осуществляющих мониторинг природопользования, кировская компания «ВТК Энерго», более 30 лет успешно работающая на рынке энергосберегающей контрольно-измерительной аппаратуры, разработала измерительный комплекс для учета сточных вод (рис. 1), основным узлом которого является электромагнитный расходомер РСЦ‑2. Он предназначен для непрерывного измерения суммарного объема протекающей жидкости и ее мгновенного расхода в условиях безнапорного потока сточных вод.
Рис. 1. Измерительный комплекс учета сточных вод на базе электромагнитного расходомера РСЦ-2
Комплекс монтируется в смотровом колодце или на участке свободного излива и позволяет выполнять измерения, в том числе в открытом канале, лотке и безнапорном трубопроводе. Одна из его конструктивных особенностей – труба с вертикальным изливом. Это обеспечивает преобразование частично заполненной трубы в полностью заполненную, благодаря чему через первичный преобразователь расходомера РСЦ‑2 проходит весь объем измеряемой жидкости. Кроме того, разработчиками предусмотрена возможность монтажа преобразователя расхода в периодически затапливаемом колодце канализационной системы. Еще одним преимуществом комплекса является возможность мониторинга объемов сточных вод в трубопроводах, сделанных из различных материалов.
Широкий динамический диапазон, высокие точность измерений и чувствительность узла учета на малых скоростях потока (от 0,02 м/с) позволяют регистрировать даже самую незначительную величину расхода и эффективно использовать данный комплекс как для технологического, так и для коммерческого учета сточных вод.
Измерительный комплекс может быть смонтирован на любых трубопроводах. Диаметр расходомера подбирается в зависимости от фактических расходов сточных вод, при этом он обеспечивает измерение расхода в диапазоне от 0,071 до 4524 м3/ч с погрешностью ±0,5, ±1 %.
При эксплуатации комплекса используется источник питания с напряжением 12 или 24 В. Температура рабочей среды при измерениях должна находиться в пределах от –10 до +150 °C при температуре воздуха от –35 до +50 °C.
На выход измерительного комплекса подаются данные об измеренных и накопленных объемах жидкости и объемных (мгновенных) расходах, а также другая необходимая для учета и анализа сточных вод информация. Ее можно увидеть на жидкокристаллическом индикаторе расходомера или на персональном компьютере оператора, куда она передается по интерфейсу RS‑485 и (или) открытому коммуникационному протоколу Modbus, а также по сети Ethernet. Опционно предоставляется возможность подключения вторичных преобразователей с помощью импульсного и (или) токового сигнала.
В качестве измерительного устройства комплекса «ВТК Энерго» предлагает использовать электромагнитный расходомер РСЦ‑2 (рис. 2) с первичным преобразователем, имеющим степень защиты оболочки IP68, что гарантирует его работу даже в случае полного затопления. Основная функция прибора – непрерывное измерение прямого и реверсного расхода, а также суммарного объема протекающей по трубопроводу невзрывоопасной электропроводящей жидкости с удельной проводимостью не менее 200 мкСм/м. Измеряемой средой может быть практически любая субстанция в жидком состоянии: сточные и теплофикационные воды, пульпы с неферромагнитными мелкодисперсными частицами, технические кислоты, щелочи, рассолы или растворы различных веществ, другие жидкости с удельной проводимостью, указанной выше. В общем случае расходомер предназначен для работы как в безнапорных, так и в напорных трубопроводах.
Рис. 2. Электромагнитный расходомер РСЦ‑2
В комплект расходомера входят:
- первичный преобразователь, устанавливаемый в трубопровод с измеряемой средой;
- измерительный блок, выполняющий функции преобразования полученных сигналов, а также отображения и сохранения результатов измерений;
- блок питания;
- соединительный кабель длиной до 150 м.
В основу работы электромагнитного расходомера положен закон Фарадея, который гласит, что в электропроводящей субстанции (например, жидкости), если она протекает через магнитное поле, возникает электродвижущая сила (ЭДС), величина которой прямо пропорциональна скорости этой субстанции. ЭДС воспринимается электродами, установленными в первичном преобразователе, измерительный блок которого преобразует полученную информацию в значения объема жидкости и (или) среднего объемного расхода.
Конструктивно электромагнитный преобразователь расхода представляет собой отрезок трубы из немагнитного материала с закрепленной на патрубке клеммной коробкой, к которой присоединяется измерительный блок. На трубе смонтирована система электромагнитов, которая создает в потоке магнитное поле, а на внутренней поверхности отрезка расположены электроды, контактирующие с протекающей измерительной средой.
На нижней или боковых поверхностях корпуса измерительного блока расположены разъемы для подключения к электромагнитному преобразователю расхода (с помощью гибких кабелей) и внешнему устройству передачи и обработки информации.
Расходомер измеряет прямой и реверсный расход жидкостей (в том числе агрессивных и с различными включениями), передает информацию дистанционно и архивирует данные, в том числе накопленный объем и время наработки. Диапазон измерений прибора составляет от 0,0064 до 4524 м3/ч, используемые диаметры условного прохода первичного преобразователя (Ду) – от 15 до 400 мм (рис. 3). Значения Ду при различных минимальных, переходных и наибольших расходах приведены в табл. 1.
Рис. 3. Первичные преобразователи расходомера РСЦ-2: Ду от 15 до 400 мм
Таблица 1. Зависимость минимальных (Qнаим), переходных (Qп1 и Qп2) и наибольших (Qнаиб) расходов от диаметра условного прохода (Ду) первичного преобразователя
Напряжение питания расходомера (с блоком питания) – 12 или 24 В постоянного тока, 220 В переменного тока. Первичный преобразователь выполнен с фланцевым технологическим присоединением, на которое нанесен футерующий слой из фторопласта Ф‑4, материал электродов – нержавеющая сталь, хастелой С, титан, тантал. Допустимый диапазон температур измеряемой расходомером среды находится в пределах от +5 до +150 °C, давление – не более 2,5 МПа.
Пределы допускаемой основной относительной погрешности δ расходомера в зависимости от диапазона измеряемого расхода составляют ±1 % для диапазона расходов Qп2 ≤ Q ≤ ≤ Qнаиб; ±2 % для Qп1 ≤ Q < Qп2 и ±4 % для Qнаим ≤ Q < Qп1.
На ЖК-экран измерительного блока и (или) удаленно на монитор оператора через интерфейс RS‑485 Modbus RTU выводятся следующие данные:
- значения измеренного объема жидкости, включая почасовой архив (м3, л);
- значения объемного (мгновенного) прямого и обратного расхода жидкости с указанием направления потока (м3/ч; л/мин; %);
- время наработки (ч);
- диаметр условного прохода (мм);
- сетевой адрес в сети RS‑485.
Дополнительно на индикатор измерительного блока можно вывести диапазон выходного тока (мА), вес импульса (л/имп.), масштаб шкалы расхода по токовому выходу в % (от 10 до 100 % Qmax) и коэффициент демпфирования (сглаживания) показаний мгновенного расхода. Кроме того, на индикатор установлен дополнительный счетчик объема с возможностью обнуления. Через импульсный выход на внешние устройства могут передаваться величины объема жидкости и объемного (мгновенного) прямого и обратного расхода, а через токовый выход – только прямого расхода.
Архив данных расходомера считывается и выводится на печать с помощью программы STAT_RSC. Для считывания архива прибор подключается к COM-порту компьютера с помощью преобразователя интерфейсов. Также предусмотрено скачивание архива через GSM-модем.
Программное обеспечение (ПО) расходомера служит для обработки сигналов, выполнения математической обработки результатов измерений, реализации взаимодействия с периферийными устройствами, хранения в энергонезависимой памяти результатов измерений и их вывода на устройства индикации. ПО является встроенным, после включения питания оно проводит ряд самодиагностических проверок, а во время работы выполняет сбор и обработку поступающей информации.
В числе особенностей расходомера РСЦ‑2 отметим возможность его использования в качестве датчика «сухой» трубы, отсутствие движущихся частей и потерь давления, возможность вынесения блока измерения от первичного преобразователя на расстояние до 150 м, а также установку на трубопроводы из полимерных материалов без дополнительных монтажных элементов. Среднее время наработки расходомера РСЦ‑2 на отказ составляет 100 тыс. часов, полный средний срок службы – 12 лет, гарантийный срок эксплуатации – 36 месяцев, межповерочный интервал – 5 лет.
Опубликовано_в журнале ИСУП № 2(104)_2023
Компания «ВТК Энерго», г. Киров,
тел.: +7 (8332) 35-1600,
e‑mail: energo@vtkgroup.ru,
сайт: vtkgroup.ru
_big.jpg'); "1(103)_small.jpg")