HU225403B1 - Method and apparatus for calibration of flowmeter of liquid flowing in canal - Google Patents

Description

A leírás terjedelme 10 oldal (ezen belül 3 lap ábra)

2. ábra

HU 225 403 Β1 dése előtt kísérletekkel határozzák meg, a megengedett térfogatáram-változási sebességtartomány ismeretében meghatározzák az egyes kalibrációs mérések végrehajtásához szükséges, a mérőeszközre nézve az adott mérési elrendezésben megengedett árhullámalakokat (térfogatáram-idő függvényeket), ennek alapján meghatározzák az egyes kalibrációs mérések végrehajtásához a helyszínen kalibrált pontossággal összegyüjtendő mérőfolyadék- (víz, szennyvíz) mennyiségeket.

A találmány vonatkozik a csatornában áramló folyadék áramlásmérőjének a helyszíni kalibrálására szolgáló berendezésre is a találmány szerinti eljárás foganatosításával, ahol a folyadék térfogatáramát és mennyiségét mérő áramlásmérő eszköz önmagában ismert, továbbá adatgyűjtő és adott esetben adattovábbító elektronikával van ellátva, a berendezésnek a kalibrálás helyszínére szállított és ott fölállított, hatóságilag hitelesített (kalibrált), a találmány szerint méretezett, a szükséges magasságban (21) felállítható köbözőtartálya (17) van, amely mérőfolyadék (víz, szennyvíz) forrásával van összekötve, amely a találmány szerinti továbbfejlesztés értelmében töltő- és ürítő-keresztmetszeteit illetően a szennyvíz-mérőfolyadék alkalmazását is lehetővé teszi, amely a helyszínen felállítható gyűjtőtározóhoz (29) is gravitációs beömléssel (18) csatlakozhat, kimeneti oldalán az áramlásmérő eszköz (7) előtt a csatornában (1) kitorkolló mérővezetékhez (19) van csatlakoztatva, amely csatlakozás a szennyvíznek mérőfolyadékként való használatát is lehetővé teszi, a mérővezetékben (19) pedig a mérőfolyadék térfogatáramának igények szerinti változtatására szolgáló legalább egy elzárószerelvény (18, 18') van.

A találmány tárgya

A találmány tárgya eljárás csatornában áramló folyadék áramlásmérőjének helyszíni kalibrálására, ahol a folyadék térfogatáramát és mennyiségét önmagában ismert módon mérjük. Tárgya még a találmánynak az ugyanilyen célú berendezés is, a fenti eljárás szerinti kalibrálás foganatosítására.

A találmány a címbeli feladat megoldására szolgáló olyan eljárás és mobil mérőberendezés részleteit ismerteti, amely méréstechnikailag korlátozások nélkül korrekt, ugyanakkor pedig a megvalósítása rendkívül gazdaságos.

Különös jelentőségű a találmány szerinti helyszíni kalibráció a csatornákban áramló szennyvíz kalibrált, adott esetben joghatályos mérése esetében. A jogszabályi alátámasztáson kívül ez a problémakör mind az egyes gyárak, iparvállalatok, mind pedig a környezetvédelem és így az egész nemzetgazdaság számára is rendkívül fontos és időszerű.

A technika állása

Hidraulikai szempontból jellemezve a kiválasztott helyszínen jelentkező mérési feladatot, általában a szabad felszínű, esetenként telt szelvényű, nem permanens, szabad kifolyású vagy visszaduzzasztott módon áramló folyadék, például szennyvíz térfogatáramának a folyamatos mérését, illetve az erre szolgáló mérő helyszíni kalibrációját kell megoldani. A főként visszaduzzasztott áramlású szelvényekben a lassú feliszapolódás is előfordulhat. Az ilyen csatornaszakaszokban ezt lehetőleg meg kell akadályozni, illetve a rendszeres tisztítást biztosítani kell.

A korábban ismertté vált megoldásokban az adott helyszínen jelentkező, a fentiekben vázolt hidraulikai viszonyoknak megfelelő áramlásmérőket (például Parti-Mag II. indukciós, Parshall-, Venturi-mérő, hagyományos indukciós mérő stb., ismert elven működő mérőberendezéseket) alkalmaznak. A mérőberendezés általában mérőaknában van telepítve. A mért értékek (térfogatáram, összegzett mennyiség) helyszíni leolvasását, valamint a helyi hírhálóhoz való csatlakoztatást is biztosítják. A feketedoboz-elektronikának önálló rendszerelemként rendkívül fontos a szerepe. Mérési eseménynaplózást és egyúttal igény szerinti adatgyűjtést is végez, a komplett mérőállomás „működik”, illetve „nem működik állapotának időpontjait regisztrálja „csak olvasható” módon. Megfelelő méretű szekrény tartalmazza a fenti berendezések elektronikáit, valamint a 230 V-os tápellátás fogadásának szerelvényeit és csatlakozóegységeit.

A korábban ismertté vált megoldások közös jellemzője, hogy azok mérési pontossága nem ellenőrizhető, 35 a mért eredmények nem elégítik ki a joghatályos mérés jogszabályi kritériumait. így ezek a mérések nemcsak bizonytalanok és pontatlanok, hanem jogilag sem relevánsak, elszámolást, adózást, hiteles teljesítést ezekre alapozni nem lehet.

Metrológiai követelmény, hogy a kalibráció során a vizsgálandó mérőt olyan hiteles használati etalonnal kell összehasonlítani, amelynek mérési bizonytalansága a nemzetközi előírások szerint legalább 3-szor jobb, mint a vizsgálandó mérő mérési bizonytalansága.

A technika jelenlegi állása szerint ezt a követelményt a helyszínen, általános hidraulikai feltételek mellett nem lehet kielégíteni, ezért a kalibrációt jelenleg csakis laboratóriumi, tehát mesterséges körülmények között, vizes keringtetésű mérőkörben vizsgált szennyvfzmérő50 vei oldják meg, nem pedig a helyszínen. Bebizonyosodott, hogy a laboratóriumban hitelesített mérők - még a költséges és kifinomult indukciós mérők is - önállóan, „mestermérőként” használva olyan „drift”-tel, pontatlansággal (illetve más meghibásodással) rendelkezhetnek az ellenőrzés lehetősége nélkül, hogy sohasem képesek a jogszabályok, illetve a szabványok szerint használati etalontól elvárható, bármely időpontban megbízható mérést produkálni. Önállóan velük kalibrálni a szabvány által támasztott követelményeket kielégítően tehát nem lehet.

HU 225 403 Β1

Másik ismert, a helyszínen alkalmazott eljárás az úgynevezett „flow profiling” módszer. A „flow profiling” („Velocity-area methods”) hidrológiai módszer a nyílt felszínű vízfolyások vízhozamának pontonkénti sebességmérések útján való meghatározására. Azt jelenti, hogy a csatorna kijelölt mérési keresztmetszetében például indukciós vagy ultrahangdoppleres sebességmérő szonda (szondák) alkalmazásával pontonként meghatározzák a térbeli sebességeloszlás aktuális jellemzőit, és ebből, valamint a vízszint egyidejű méréséből kiszámítják az aktuális szennyvízhozam értékét. Ezt azután összehasonlítják a vizsgálandó mérő által kijelzett folyadékhozam-értékekkel.

Gravitációs, szabad felszínű, nem permanens áramlásról lévén szó, az ellenőrző és a vizsgálandó mérő mérési keresztmetszetében sohasem ugyanaz a pillanatnyi folyadékhozam értéke. Az eltérés az aktuális áramlás időbeli változásának mértékétől függ, és ez szabadon működő, például szennyvízkibocsátó csatornában gyakorlatilag sohasem csökkenthető elegendően kis értékűre. Már ebből kifolyólag is, továbbá a végrehajtás fentebb leírt általános felépítése miatt, a módszer mérési bizonytalansága meglehetősen nagy, a leggondosabban szervezett körülmények esetén is legfeljebb a vizsgálandó mérő mérési bizonytalanságával azonos értéktartományú lehet, tehát az összehasonlítás általános metrológiai követelményét nem teljesíti. Azt már említeni is fölösleges, hogy az országos etalonokra való visszavezetettség ezzel a módszerrel nem biztosítható.

Csővezetékekben, telt szelvényű, nyomás alatti áramlások esetére ismeretessé váltak olyan helyszíni kalibrációs eljárások, amelyek ismert térfogatú folyadékot áramoltatnak át a vizsgálandó áramlásmérőn, majd az áramlásmérő által összegzett térfogatértéket hasonlítják össze az ismert átbocsátott térfogattal. Ilyen ismerhető meg például az US5548990 („METHODS AND SYSTEMS FÓR CALIBRATING FLOWMETERS, Aug. 27, 1996) számú szabadalmi leírásból. Ennél az ismert térfogat értékét „mestermérő” adja. A mestermérő kívülről helyezhető a csővezetékbe, és sorba kötötten üzemel a kalibrálandó mérővel. Mindkét mérőnek van összegzője. A mestermérőnek ismert a jelkimenet-áramlás összefüggése a csővezetékben. A módszer csakis csővezetékben, telt szelvényű áramlás és olyan „tiszta” folyadék mellett alkalmazható, amely esetleges szennyezettségével nem befolyásolja a mestermérő hiteles működését. Szennyvízre tehát semmiképpen nem alkalmazható. Ezenkívül a módszer nem foglalkozik a térfogatáram-változás megengedhető sebességtartományával, amely csupán elhanyagolható többlet mérési hibát okoz a mestermérő és a kalibrálandó mérő esetében. Ez elsősorban a szabad felszínű áramlásmérők helyszíni kalibrációjával kapcsolatban vet fel alapvető megoldandó problémát, amelyre a jelen találmány ad korszerű, gazdaságos megoldást.

Egy másik, ugyancsak csővezetékekben, telt szelvényű áramlások esetére alkalmazható helyszíni kalibrációs berendezés ismerhető meg az US4619134 („TESTING DEVICE FÓR FLOW METERS, Oct. 28, 1986) számú szabadalmi leírásból. Ebben az esetben is ismert térfogatú folyadékot áramoltatnak át a kalibrálandó áramlásmérőn. Az ismert térfogatot egy kalibrációs tartály állítja elő, amely átkapcsolószelepen keresztül van csatlakoztatva a csővezetékhez. A kalibrálótartály a kezdő- és végállások között előre-hátra mozgást végző mérődugattyút tartalmaz, amelyen megfelelő távolságra egymástól jelkibocsátó gyűrűk helyezkednek el. Jelgenerátor érzékeli, impulzusgenerátor feldolgozza a mérődugattyú jelkibocsátását, amelyből a kalibráló térfogat ciklusonként meghatározható és összehasonlítható a kalibrálandó mérő által kibocsátott értékekkel. Erre Is maradéktalanul ugyanazok a kritikai észrevételek érvényesek, mint a fentebb tárgyalt módszer esetében.

A szennyvlzmérőkkel kapcsolatban visszatérve a laboratóriumi kalibrációra, adott esetben komoly hátrányt jelenthet, hogy ki van zárva az üzemi folyadékkal (szennyvíz) történő mérés lehetősége. A működési helyéről kiszerelt és laboratóriumba szállított szennyvízmérő esetében még a fertőzésveszély is fennáll. Mindez jogi és műszaki problémákat is felvethet.

A technika jelenlegi állása szerint tehát az általános hidraulikai feltételek mellett a szabad felszínű árkokban, csatornákban, például szennyvízcsatorna-hálózatokban üzemelő, folyamatos működésű folyadékmérő, például szennyvízmennyiség-mérő állomások, illetve más, csatornában áramló folyadék mennyiségmérőjének olyan helyszíni kalibrációjára, amely az általános metrológiai követelményeket a nemzetközi előírások szerint is maradéktalanul és korlátozások nélkül kielégíti, nincs ismert, megfelelő megoldás.

A találmány rövid összefoglalása

A találmánnyal megoldandó feladat a csatornában áramló folyadék, elsősorban a gravitációs csatornahálózatba kibocsátott szennyvizek folyamatos, állandó és megbízható pontosságú, adott esetben joghatályos mennyiségmérésére szolgáló mérőállomások helyszíni kalibrációjának a megoldása. A mérési eljárásnak és a berendezésnek alkalmazhatónak kell lennie a gyakorlatban előforduló csatornák, szennyvízcsatorna-méretek tartományára, a kalibráció során a „kis”, „közepes” és a „nagy” vízkibocsátások esetén a mérési bizonytalanság ellenőrzésére bármilyen fizikai elven működő, a feladatnak megfelelő eddig ismertté vált és alkalmazott szennyvízáramlás-mérő berendezés számára, továbbá bármilyen lehetséges mennyiségi és minőségi jellemzőjű aktuális folyadékkibocsátások előfordulásakor.

A találmány szerinti feladat „Eljárás csatornában áramló folyadék (víz, szennyvíz) áramlásmérőjének helyszíni kalibrálására”, amelyben a folyadék (víz, szennyvíz) térfogatáramát és mennyiségét önmagában ismert módon mérjük, ennek a megoldása azon a felismerésen alapul, hogy az önmagában ismert mérőeszközt a folyadékáramlásból kiszakaszoljuk, az előre meghatározott kalibrált mennyiségű mérőfolyadékot összegyűjtjük a kalibráció helyszínén és átáramoltatjuk a mérőeszközön, eközben rögzítjük a mérőeszköz által

HU 225 403 Β1 megmért térfogatértékeket, ezt követően összehasonlítjuk a mérőeszköz által megmért térfogatokat az átbocsátóit mérőfolyadék (víz, szennyvíz) előre meghatározott kalibrált térfogatával és ezzel elvégezzük az áramló folyadék (víz, szennyvíz) mennyiségmérőjének a kalibrációját; mimellett a találmány szerinti továbbfejlesztés értelmében a mérőfolyadék (víz, szennyvíz) önmagában ismert mérőeszközön való átáramoltatását többször megismételjük, adott esetben a mérőeszköz teljes mérési tartományát felölelő különböző áramlási sebességekkel és árhullámalakokkal (térfogatáram-idő fügvényekkel), mimellett az átáramló térfogatáram változásának a mérőeszközre megengedett sebességtartományát az alkalmazott mérési elrendezésben a kalibrálás megkezdése előtt kísérletekkel határozzuk meg, a megengedett térfogatáram-változási sebességtartomány ismeretében meghatározzuk az egyes kalibrációs mérések végrehajtásához szükséges, a mérőeszközre nézve az adott mérési elrendezésben megengedett árhullámalakokat (térfogatáram-idő függvényeket), ennek alapján meghatározzuk az egyes kalibrációs mérések végrehajtásához a helyszínen kalibrált pontossággal összegyűjtendő mérőfolyadék- (víz, szennyvíz) mennyiségeket.

Célszerű a találmány szerint az a foganatosítási mód, amelyben a mérőfolyadék áramlását a mérőeszközre bocsátása előtt mestermérővel határozzuk meg. Ekkor célszerű a mestermérőt előbb az előre meghatározott és hiteles mennyiségben átáramoltatott mérőfolyadék segítségével kalibrálni.

A találmány szerint célszerű az a foganatosítási mód is, amelyben a mérőfolyadékot a csatornáéval azonos hidraulikai jellemzőkkel bíró mérővezetéken áramoltatjuk át és a mérőeszközt ezen mérővezetékbe telepítjük.

A találmány vonatkozik a csatornában áramló folyadék áramlásmérőjének a helyszíni kalibrálására szolgáló berendezésre is, a találmány szerinti eljárás foganatosításával, ahol a folyadék térfogatáramát és mennyiségét mérő áramlásmérő eszköz önmagában ismert, továbbá adatgyűjtő és adott esetben adattovábbító elektronikával van ellátva, a berendezésnek a kalibrálás helyszínére szállított és ott fölállított, hatóságilag hitelesített (kalibrált), a találmány szerint méretezett, a szükséges magasságban felállítható köbözőtartálya van, amely mérőfolyadék (víz, szennyvíz) forrásával van összekötve, és amely a találmány szerinti továbbfejlesztés értelmében töltő- és ürítő-keresztmetszeteit illetően a szennyvíz-mérőfolyadék alkalmazását is lehetővé teszi, amely a helyszínen felállítható gyűjtőtározóhoz is gravitációs beömléssel csatlakozhat, kimeneti oldalán az áramlásmérő eszköz előtt a csatornában kitorkolló mérővezetékhez van csatlakoztatva, amely csatlakozás a szennyvíznek mérőfolyadékként való használatát is lehetővé teszi, a mérővezetékben pedig a mérőfolyadék térfogatáramának igények szerinti változtatására szolgáló legalább egy elzárószerelvény van.

Előnyös a találmány szerint az a kiviteli alak, amely a kiszakaszolt berendezést és a kalibrálandó eszközt megkerülő bypassvezetékkel van ellátva.

További előnyös kiviteli alak a találmány szerint, amelyben a köbözőtartály és a mérővezeték közé tározó-, gyűjtőtartály van beiktatva. Előnyös továbbá, ha a mérővezetékben mestermérő van elrendezve. Célszerű lehet ekkor, ha a mestermérő legalább egy töltőcsap közbeiktatásával a mérőfolyadék forrásával közvetlenül is össze van kötve.

A találmány szerint előnyös az a kiviteli alak, amelyben a mérővezetékbe a mestermérő után szabad felszínű kiömlőtartály van beiktatva. Ekkor a mérőaknából kiszerelt áramlásmérő a kiömlőtartály után lehet a csatornáéval megegyező hidraulikai jellemzőkkel biró mérővezetékbe bekötve.

A rajzok rövid ismertetése

A találmány szerinti helyszíni kalibrációs mérési eljárást és berendezést a csatolt rajzok alapján ismertetjük részletesen, amelyek a megvalósítás különböző előnyös változatait mutatják. A rajzon az

1. ábra a találmány szerinti eljárás egyik foganatosítási példáját a találmány szerinti berendezés célszerű kiviteli alakjának kapcsolási vázlata segítségével szemlélteti, a

2. ábra az 1. ábrával azonos kapcsolási vázlat másik kiviteli alak esetében, a

3. ábra további kiviteli alakot szemléltet.

A célszerű kiviteli alakok részletes leírása

Az 1. ábra a találmány szerinti, 1 csatornában áramló 2 folyadék áramlásmérőjének helyszíni kalibrálására vonatkozó eljárás foganatosítását olyan kiviteli példán szemlélteti, ahol az 1 csatorna hagyományos gravitációs szennyvízcsatorna, a benne áramló 2 folyadék pedig szennyvíz. Az 1 csatornában a felszínre kitorkolló 3, 4 és 5 aknák vannak kialakítva, míg az 1 csatornában áramló 2 folyadék mennyiségét 6 mérőaknában elrendezett, önmagában ismert 7 mérőeszköz segítségével határozzuk meg. A 7 mérőeszköz az 1 csatornában uralkodó hidraulikai viszonyoknak leginkább megfelelő bármilyen áramlásmérő (például Parti-Mag II. indukciós, Parshall-, Venturi-mérő stb., ismert elven működő mérőberendezés) lehet. A 7 mérőeszköz 8 jelvezeték útján 9 szekrénnyel áll összeköttetésben, amely tartalmazza a mért értékek (térfogatáram, összegzett mennyiség) helyszíni leolvasásához, tárolásához, esetleg továbbításához, a rendszer működésének figyeléséhez, naplózásához szükséges elektronikát. A megfelelő méretű 9 szekrény ismert módon tartalmazza a fenti berendezések elektronikáit, valamint a 230 V-os tápellátás fogadásának szerelvényeit és csatlakozóegységeit.

A 7 mérőeszköz, illetve az azt tartalmazó 6 mérőakna az 1. ábra szerinti esetben a 4 és 5 aknák között van kialakítva, előtte - az 1 csatornának a 4 aknából való kijáratánál - 10 durva gereb van elrendezve a nagyobb méretű szennyeződések kiszűrése érdekében. Ezt a 10 durva gerebet az 1 csatorna szokásos karbantartása során időről időre tisztítani kell.

Az áramlás irányát az 1 csatornában 11 nyíl jelzi. Eszerint a 4 akna előtti 3 aknában a később mérőfolya4

HU 225 403 Β1 dókként felhasznált 2 folyadékot kiemelő 12 szivattyú van elhelyezve, amely 13 csövön, 14 csapon, 15 csapon és ehhez csatlakozó 16 töltővezetéken át 17 köbözőtartály bemeneti oldalával van összeköttetésben. A 17 köbözőtartály kimenetéhez 18 leeresztőcsap közbeiktatásával 19 mérővezeték csatlakozik, amely a következő, de a 6 mérőakna előtti 4 aknában elhelyezett gravitációs lefolyó- 20 vezetékbe torkollik.

A 17 köbözőtartály a mérésügyi hatóság által előzetesen hitelesített használati etalonedény, amelynek térfogatát a hatósági hitelesítés a benne foglalt pontossággal közhitelesen tanúsítja. Olyan, célszerűen mobil 21 állványzaton van elhelyezve, amely a mérés helyszínére juttatását, a helyszínen való fölállítását, illetve onnan való elszállítását könnyedén lehetővé teszi, például jármű platóján van rögzítve. A biztos ürítés (a mérőfolyadék hiánytalan eltávozta) érdekében célszerű a 7 köbözőtartályt a kimeneti 18 leeresztőcsap irányába döntötten elhelyezni, továbbá a szokásos módon a 3 aknában visszavezetett 22 túlfolyóval ellátni.

A mérőhely felszereltsége kiegészül még 23 bypassvezetékkel, amely a 14 csap után 24 csap közbeiktatásával van bekötve a 16 töltővezeték elé, és amely a 11 áramlásirányban a 6 mérőakna mögött elhelyezkedő 5 aknába torkollik ki.

A találmány értelmében az 1 csatornában áramló 2 folyadék mennyiségmérőjeként szolgáló 7 mérőeszközt a beépítés helyszínen kalibráljuk. Ehhez a 7 mérőeszközt kiszakaszoljuk, vagyis kiiktatjuk a 2 folyadék áramlásából, amit a 4 akna bejáratánál alkalmazott ideiglenes 25 elzárással oldunk meg. Ekkor a 7 mérőeszközön nem folyik át semmilyen folyadék sem. Ezenközben gondoskodunk a 17 köbözőtartálynak mérőfolyadékkal való föltöltéséről, célszerűen az 1 csatornából a 12 szivattyú segítségével kiemelt és a 13 csövön, a nyitott 14 és 15 csapokon, valamint a 16 töltővezetéken át a 17 köbözőtartályba juttatott 2 folyadékkal, amely adott esetben maga a szennyvíz. Ugyanakkor a 2 folyadékot annak elégtelen mennyisége vagy előnytelen, veszélyes vagy káros minősége esetén 26 nyíllal jelzett vízforrásból 27 csapon át bevezetett vízzel (például a helyszínen található tüzivízzel) kiegészíthetjük vagy teljes egészében helyettesíthetjük is. Amennyiben a 2 csatorna folyadékhozama túl nagy, úgy a fölösleget, illetve a 17 köbözőtartályba be nem vezetett mennyiséget a 24 csap megnyitásával a 23 bypassvezetéken át a 7 mérőeszköz utáni csatornaszakaszba, célszerűen az 5 aknába vezetjük.

A kalibrálás során meg kell határozni az alkalmazott 7 mérőeszköz, illetve az 1 csatorna hidraulikai és metrológiai jellemzőinek a figyelembevételével a 7 mérőeszköz teljes mérési tartományát vagy annak az 1 csatorna jellemzőire tekintettel igénybe vehető részét felölelő áramlási sebességeket és árhuilámalakokat, amelyek a mérés során anélkül alkalmazhatók, hogy az átáramlás nem permanens tulajdonsága miatt előálló többlet mérési eltérés (illetve ennek relatív értéke) egy előre meghatározott korlátot túllépne. Ellenkező esetben ugyanis a többlet mérési eltérés megengedhetetlen pontatlanságot vinne be a 7 mérőeszköz működésébe.

A kívánt áramlási sebességek és árhuliámalakok meghatározásához a 17 köbözőtartályt többször le kell üríteni, a mérőfolyadékot át kell áramoltatni a 18 csap megnyitásával a 19 mérővezetéken, majd a 4 akna utáni csatornaszakaszon, a 6 mérőaknába lépve a 7 mérőeszközön. Ezzel ki kell kísérletezni az átáramló térfogatáram változásának a 7 mérőeszközre megengedett sebességtartományát a helyszínen alkalmazott mérési elrendezésben. Ezzel biztosítjuk, hogy a helyszíni kalibráció során a hiteles mennyiségű mérőfolyadékot tartalmazó árhullámot oly módon szabályozottan, tehát olyan árhullámalak (térfogatáram-idő függvény) mellett engedjük át a vizsgálandó 7 mérőeszközön, hogy a fenti módon előálló relatív többlet mérési eltérés a vizsgálandó 7 mérőeszköz mérési bizonytalanságának nagyságrendjénél (amelyet a 7 mérőeszköztől eleve elvárunk a kalibráltan pontos működés érdekében) szignifikánsan kisebb, (gy a kalibrációs mérési eljárás önmagában nem befolyásolja a vizsgálandó 7 mérőeszköz mérési bizonytalanságát, illetve pontosságát.

Az így meghatározott árhullámalakoknak megfelelően összeállított mérési terv szerint átáramoltatjuk a mérőfolyadék teljes hiteles mennyiségét a 19 mérővezeték, a 4 akna és a 2 csatorna közvetítésével a 7 mérőeszközön, majd leolvassuk az elektronika 9 szekrényében kijelzett összegzett mért értéket. A hiteles mennyiség és a mért érték összehasonlításából megállapítjuk a 7 mérőeszköz mérési pontosságát. A metrológiai módszerek és szabványok szerint elvégzett méréssorozat és annak előírt korrekciói alapján ezzel elvégeztük a 7 mérőeszköz helyszíni kalibrálását.

A hiteles mennyiségű mérőfolyadék (víz, szennyvíz) szabályozott áteresztése, tehát az árhullám-áteresztés szabályozhatósága ismert módon oldható meg. Célszerűen mérni kell a vizsgálandó 7 mérőn áthaladó árhullám térfogatáram-változási sebességét, amelyhez a szükséges mérési jeleket előnyösen maga a vizsgálandó mérő szolgáltatja, valamint a 17 köbözőtartálybó! való leeresztés vízszintcsökkenését az idő függvényében, és ezekből a kívánt árhullámalak (a vizsgálandó 7 mérőn áthaladó térfogatáram-idő függvény) megvalósításához programozható elektronikai egység alkalmazásával egyértelmű nyitási/zárási utasítás adható a köbözőtartály, illetve a közbenső tározó leeresztőcsapját (18,18’) működtető beavatkozószervre. Ehhez természetesen hozzátartozik a szabályozott árhullám-áteresztésben részt vevő köbözőtartály, illetve közbenső tározó, záró/nyitó 18, 18’ csap, a szükséges energiacsillapítás érdekében megfelelően kialakított telt szelvényű, illetve szabad felszínű áramlású cső- és csatornaszakaszok, amelyek fontos szerepet játszanak a hatékony energiacsillapítás és az áramlás légtelenítésének a biztosításában, mire az árhullám a vizsgálandó szennyvízmennyiség-mérő érzékelőjéhez (mérési keresztmetszetéhez) érkezik, ezeknek a nem permanens áramlásokra vonatkozó matematikai modellje, a szükséges kísérleti tényezőkkel a hidraulika vonatkozó összefüggései és peremfeltételei alapján. Ebből származik az árhullám-áteresztés különböző mérettartományú, fenti elemkészletéhez tartozó, a

HU 225 403 Β1 szükséges szabályozóalgoritmust megvalósító számítógépprogram, amely a programozható elektronikai egységet működteti.

Az 1. ábrán látható kiviteli alak 19 mérővezetékében 28 mestermérőt is rendszeresítettünk, amelynek típusa, működése önmagában ismert. Ez a 28 mestermérő a 19 mérővezetékben való áramlási viszonyok ellenőrzése mellett a kalibrálásban is felhasználható, különösen olyan esetekben, amikor a 2 csatorna és 7 mérőeszköz áramlástani viszonyai, illetve a mérőfolyadékkal való ellátás viszonyai ezt indokolják. Ekkor először a 19 mérővezetékbe épített 28 mestermérőt kell kalibrálni, amit szintén a helyszínen elvégezve úgy hajtunk végre, hogy a 17 köbözőtartályból a 18 csap megnyitásával átáramoltatjuk a hiteles mennyiségű mérőfolyadékot, amelynek mennyiségét összevetjük a 28 mestermérőn leolvasott értékkel. Amennyiben a 28 mestermérő nyitott szelvényű, úgy a szaggatott vonallal jelzett 20’ leeresztővezetéket, ha telt szelvényű, úgy a gravitációs lefolyó- 20 vezetéket alkalmazzuk.

A 28 mestermérő helyszíni kalibrálása után ez a műszer hiteles értéket fog szolgáltatni a 7 mérőeszköz kalibrálásához. Ez - különösen sok mérőfolyadékot vagy többször megismételt mérést igénylő esetben nagymértékben megkönnyíti és meggyorsítja a 7 mérőeszköz helyszíni kalibrálását.

A 2. ábra olyan foganatosítási példát mutat, ahol különösen nagy, például a 17 köbözőtartály térfogatát meghaladó mennyiségű mérőfolyadék átáramoltatására van szükség a korábban ismertetett, kívánatos és megengedett árhullámalak létrehozásához. Ehhez a 17 köbözőtartály után, azzal mintegy sorba kapcsolva közbülső tározó- 29 tartály van elrendezve, fölső szintjével a 17 köbözőtartály kiömlőnyílása alatt. A kalibráláshoz szükséges hiteles mennyiségű mérőfolyadékot - a 17 köbözőtartály térfogatának egész számú többszöröse mennyiségében - úgy tudjuk összegyűjteni, hogy a teljesen megtöltött 17 köbözőtartályt a 18 leeresztőcsap megnyitásával többször a 29 tartályba ürítjük. Ezt követően a kalibrálás (mind a 7 mérőeszköz, mind pedig a 28 mestermérő esetében) pontosan megegyezik az 1. ábra kapcsán ismertetettekkel.

A 28 mestermérő ellenőrző kalibrálását követően a tartály felöltése is egyszerűbb lehet, nemcsak a 17 köbözőtartályon keresztül történhet. Ebből a célból a 23 bypassvezetékből 30 csappal leválasztott 31 töltővezeték van leágaztatva, amely 32 csappal csatlakozik a 19 mérővezetékbe. A 12 szivattyúval áramoltatott mérőfolyadék a 24 és 32 csap megnyitása és a csap (legalább részleges) elzárása után áthalad a 19 mérővezetékbe épített 28 mérőeszközön, majd az így kalibráltad megmért mennyiségű mérőfolyadék 33 csövön át a 29 tartályba jut. Megfelelő mennyiség összegyűlte után kezdődhet a 7 mérőeszköz kalibrálása, az 1. ábrán leírtakkal analóg módon.

A 3. ábra szerinti elrendezést a találmány szerint kisméretű csatornákba épített 7 mérőeszköz esetében akkor célszerű alkalmazni, ha például az 1 csatorna mély vezetése miatt nehézségbe ütközik az ideiglenes 25 elzárás garantáltan tömör és gazdaságos létrehozása, szükség szerint többszöri biztonságos ki- és beszerelése. Ekkor a 19 mérővezetékbe szabad felszínű 34 kiömlőtartályt iktatunk, amelynek túlfolyórendszerű kimenetéhez olyan 35 mérőszakasz csatlakozik, amellyel a 2 csatorna valódi hidrológiai tulajdonságait lehet modellezni. Ebbe a 35 mérőszakaszba építjük be a 6 mérőaknából kiszerelt 7 mérőeszközt. A 34 kiömlőtartály mobil kialakítású és akár több részből is állhat, az utazófelszerelés része. Egyedüli szerepe, hogy a 7 mérőeszköz számára hidraulikai szempontból az 1 csatornában tapasztaltakkal azonos feltételek jöjjenek létre. Ezzel mozgólaboratóriumot hoztunk létre, amely azonban a mérés helyszínén fölállítható. A kiviteli alak felépítése és működése egyebekben azonos az 1. ábra kapcsán bemutatottakkal. De kiegészíthetjük a mérőelrendezést a 2. ábránál ismertetett közbülső 29 tartállyal, illetve kapcsolási elrendezéssel is.

A találmány szerinti megoldás legfőbb jelentősége az 1 csatornában akár szabad felszínnel, akár telt szelvénnyel áramló folyadék térfogatáramának és mennyiségének mérésre szolgáló 7 mérőeszköz helyszínen, adott esetben magával a szállított 2 folyadékkal mint mérőközeggel történő kalibrálásában van, mert ezzel a természetes vízfolyások, illetve a nagy ipari létesítményekben található folyadékvezetékek áramlásmérői is pontossá, kalibráltakká válhatnak. Ezzel kielégíthetőek a jogszabályokban, a mérésügyi hatóságok, illetve a szabványok által előírt hitelességi kritériumok.

Claims (11)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás csatornában áramló folyadék (víz, szennyvíz) áramlásmérőjének helyszíni kalibrálására, amelyben a folyadék (víz, szennyvíz) térfogatáramát és mennyiségét önmagában ismert módon mérjük, az önmagában ismert mérőeszközt a folyadékáramlásból kiszakaszoljuk, az előre meghatározott kalibrált mennyiségű mérőfolyadékot összegyűjtjük a kalibráció helyszínén, és átáramoltatjuk a mérőeszközön, eközben rögzítjük a mérőeszköz által megmért térfogatértékeket, ezt követően összehasonlítjuk a mérőeszköz által megmért térfogatokat az átbocsátóit mérőfolyadék (víz, szennyvíz) előre meghatározott kalibrált térfogatával, és ezzel elvégezzük az áramló folyadék (víz, szennyvíz) mennyiségmérőjének a kalibrációját, azzal jellemezve, hogy a mérőfolyadék (víz, szennyvíz) önmagában ismert mérőeszközön való átáramoltatását többször megismételjük, adott esetben a mérőeszköz teljes mérési tartományát felölelő különböző áramlási sebességekkel és árhullámalakokkal (térfogatáram-idő fügvényekkel), mimellett az átáramló térfogatáram változásának a mérőeszközre megengedett sebességtartományát az alkalmazott mérési elrendezésben a kalibrálás megkezdése előtt kísérletekkel határozzuk meg, a megengedett térfogatáram-változási sebességtartomány ismeretében meghatározzuk az egyes kalibrációs mérések végrehajtásához szükséges, a mérőeszközre nézve az adott mérési elrendezésben megengedett árhullámalakokat (térfogatáram-idő függvényeket),

   HU 225 403 Β1 ennek alapján meghatározzuk az egyes kalibrációs mérések végrehajtásához a helyszínen kalibrált pontossággal összegyűjtendő mérőfolyadék- (víz, szennyvíz) mennyiségeket.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szükséges, kalibrált mennyiségű mérőfolyadék (víz, szennyvíz) összegyűjtését megfelelő méretű, kalibrált mestermérő alkalmazásával végezzük, amelyen keresztül a mérőfolyadék átáramlásának szabályozásával valósítjuk meg egyidejűleg a kalibrálandó mérőeszközön való átáramlásváltozás sebességének a megengedett árhullámalakok (térfogatáram-idő függvények) által képviselt határokon belül maradását.
3. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szükséges, kalibrált mennyiségű mérőfolyadék (víz, szennyvíz) összegyűjtésére alkalmazott mestermérőt a helyszíni mérési elrendezésben megfelelő nagyságú használati etalonedény, valamint szükség szerint gyűjtőtározó alkalmazásával kalibráljuk.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mérőfolyadékot a csatornáéval azonos hidraulikai jellemzőkkel bíró mérővezetéken áramoltatjuk át, és a kalibrálandó mérőeszközt ezen mérővezetékbe telepítjük.
5. 5. Berendezés csatornában áramló folyadék áramlásmérőjének helyszíni kalibrálására, az 1-4. igénypontok szerinti eljárás foganatosításával, ahol a folyadék térfogatáramát és mennyiségét mérő áramlásmérő eszköz önmagában ismert, továbbá adatgyűjtő és adott esetben adattovábbító elektronikával van ellátva, a kalibrálás helyszínére szállított és ott fölállított, hatóságilag hitelesített (kalibrált), a találmány szerint méretezett, a szükséges magasságban (21) felállítható köbözőtartálya (17) van, amely mérőfolyadék (víz, szennyvíz) forrásával van összekötve, azzal jellemezve, hogy a töltő- és ürítő-keresztmetszeteit illetően a szennyvíz-mérőfolyadék alkalmazását is lehetővé teszi, amely a helyszínen felállítható gyüjtőtározóhoz (29) is gravitációs beömléssel (18) csatlakozhat, kimeneti oldalán az áramlásmérő eszköz (7) előtt a csatornában (1) kitorkolló mérővezetékhez (19) van csatlakoztatva, amely csatlakozás a szennyvíznek mérőfolyadékként való használatát is lehetővé teszi, a mérővezetékben (19) pedig a mérőfolyadék térfogatáramának igények szerinti változtatására szolgáló legalább egy elzárószerelvény (18, 18’) van.
6. 6. A 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a kiszakaszolt berendezést és a kalibrálandó eszközt (7) megkerülő bypassvezetékkei (23) van ellátva.
7. 7. A 6. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a köbözőtartály (17) és a mérővezeték (19) közé tározó-, gyűjtőtartály (29) van beiktatva.
8. 8. Az 5-7. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mérővezetékben (19) mestermérő (28) van elrendezve.
9. 9. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mestermérő (28) legalább egy töltőcsap (24) közbeiktatásával a mérőfolyadék (víz, szennyvíz) forrásával közvetlenül is össze van kötve.
10. 10. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mérővezetékbe (19) a mestermérő (28) után szabad felszínű kiömlőtartály (34) van beiktatva.
11. 11. A 10. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mérőaknából (6) kiszerelt áramlásmérő eszköz (7) a kiömlőtartály (34) után van a csatornáéval (1) megegyező hidraulikai jellemzőkkel bíró mérőszakaszba (35) bekötve.