PL221082B1 - Przystawka do pomiaru natężenia przepływu wody w rurociągach - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest przystawka pomiarowa przepływu wody w rurociągach, przeznaczona zwłaszcza do przewodów małych średnic.

Pomiary przepływu wody w rurociągach wykonywane są, w zależności od sytuacji terenowych, z wykorzystaniem metod objętościowych lub metody „ powierzchnia-prędkość ”. W metodach objętościowych stosowane są naczynia podstawiane, przelewy pomiarowe lub koryta zwężkowe. Metody typu „powierzchnia-prędkość” umożliwiają obliczenie przepływu z iloczynu powierzchni strumienia i pomierzonych prędkości przepływu wody. Głębokości wody do obliczenia powierzchni strumienia ustala się łatami wodowskazowymi stałymi, ruchomymi wodowskazami szpilkowymi lub miernikami ciśnienia zamocowanymi w rurociągu. Impuls pomiarowy jest wtedy określany bezpośrednio w miejscu jego wystąpienia - pomiaru.

Pomiary takie można jednak wykonywać w przewodach przełazowych dużych średnic. W przewodach zamkniętych małych średnic bezpośredni odczyt napełnienia jest niemożliwy, dlatego korzystniej jest stosować urządzenia, które montuje się wewnątrz rurociągu. W miernikach elektronicznych ciśnienia należy redukować wskazania napełnienia o wartość aktualnego ciśnienia atmosferycznego. Instalacja czujników pomiarowych w rurociągach małych średnic nie jest możliwa z uwagi na to, że powodują one zmiany warunków przepływu i nie można uzyskać wymaganych minimalnych parametrów instalacyjnych. Wynalazek rozwiązuje ten problem przez zastosowanie do pomiarów przystawki pomiarowej o średnicy większej niż średnica badanego rurociągu.

Przystawka pomiarowa według wynalazku składa się z odcinka pomiarowego, części wylotowej oraz zestawu przyłączeniowego. Wewnątrz odcinka pomiarowego znajduje się czujnik do pomiaru głębokości, ciśnienia lub natężenia przepływu wody. Część wylotową stanowi zaślepka z przelewem. Zestaw przyłączeniowy, służący do połączenia przystawki z badanym rurociągiem, stanowi redukcja z umieszczonym wewnątrz króćcem oraz uszczelka umieszczona na zewnątrz króćca. Redukcja jest połączona z odcinkiem pomiarowym za pomocą łącznika.

W przystawce mogą być stosowane czujniki ciśnienia, czujniki różnicy ciśnień, mierniki prędkości, mierniki przepływu, np. wykorzystujące impulsy elektromagnetyczne, akustyczne lub ultradźwiękowe.

Średnicę odcinka pomiarowego przystawki oraz jego długość dobiera się zgodnie z wymaganiami instalacyjnymi czujnika montowanego w przystawce. Umieszczony w przystawce czujnik powinien pozwalać na pomiar głębokości wody w rurociągu oraz na obliczenie grubości warstwy wody przelewającej się nad swobodnie pracującym przelewem, a także na pomiar ciśnienia hydrostatycznego w przewodzie pracującym przy całkowitym wypełnieniu, w warunkach pracy ciśnieniowej.

Kształt i wymiary otworu przelewowego w części wylotowej dobiera się stosownie do wielkości przepływu w badanym rurociągu, średnicy przystawki i warunków montażu. Wysokość przelewu powinna gwarantować minimalne przykrycie czujnika. Wartość tego napełnienia określa instrukcja instalacji czujnika.

Dużą średnicę redukcji dobiera się według wymiarów części pomiarowej przystawki, a małą średnicę według wewnętrznej średnicy badanego rurociągu. Średnice łącznika dobiera się według dużej średnicy odcinka pomiarowego przystawki. Szczelność pomiędzy badanym rurociągiem a króćcem zapewnia uszczelka pierścieniowa, przy czym średnica króćca oraz wymiary uszczelki powinny umożliwić połączenie przystawki z badanym rurociągiem.

Przystawka pomiarowa według wynalazku umożliwia prowadzenie pomiarów na wylotach rurociągów różnych średnic, w których nie można wykonywać pomiarów miernikami bezpośrednio zainstalowanymi w rurociągu, bez konieczności bezpośredniego dostępu do miejsca pomiaru. Wnioskowana konfiguracja przystawki pozwala na prowadzenie zarówno pomiarów ciągłych, jak i okresowych. Przystawkę pomiarową można instalować nie tylko na wylotach rurociągów, ale również w miejscach trudnodostępnych, np. w studzienkach.

Przystawka pomiarowa według wynalazku została w przykładzie wykonania przedstawiona na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia przekrój podłużny pionowy przystawki, fig. 2 przedstawia przekrój poprzeczny pionowy króćca połączeniowego, fig. 3 przedstawia przekrój poprzeczny pionowy odcinka pomiarowego, a fig. 4 przedstawia przekrój poprzeczny pionowy części wylotowej.

Jak pokazano na rysunku przystawka pomiarowa składa się z części wylotowej 1, odcinka pomiarowego 2 i zestawu przyłączeniowego. Część wylotową stanowi zaślepka z przelewem 8. Wewnątrz odcinka pomiarowego 2 znajduje się czujnik 9, który umożliwia pomiar głębokości wody oraz

PL 221 082 B1 obliczenie grubości warstwy wody według linii zwierciadła wody 10 oraz pomiar ciśnienia hydrostatycznego w warunkach pracy ciśnieniowej według linii ciśnień 11. Odcinek pomiarowy 2 jest połączony z badanym rurociągiem 7 za pomocą redukcji 4, z umieszczonym wewnątrz króćcem 5. Redukcja 4 jest przymocowana do odcinka pomiarowego za pomocą łącznika 3. Uszczelka pierścieniowa 6 zapewnia szczelność pomiędzy rurociągiem 7 i króćcem 5.

Działanie przystawki według wynalazku polega na zastosowaniu jej konstrukcji oraz opracowanej charakterystyki pomiarowej do określania rzeczywistego natężenia przepływu w rurociągu 7. Konfigurację oraz wymiary i charakterystyki robocze przystawki pomiarowej określa się według następujących procedur:

- procedura lokalizacyjna, obejmuje ustalenie terenowych warunków instalacyjnych urządzenia, z uwzględnieniem średnicy rurociągu 7, w którym będzie prowadzony pomiar przepływu, rodzaju materiału, z którego wykonany jest rurociąg oraz stanu jego wewnętrznej powierzchni,

- procedura parametryczna, obejmuje ustalenie wymiarów roboczych i instalacyjnych czujnika 9, a w szczególności minimalną instalacyjną średnicę rurociągu i wymagany minimalny poziom przykrycia czujnika,

- procedura konfiguracyjna, obejmuje ustalenie minimalnych wymiarów przystawki pomiarowej ze względu na warunki terenowe i parametry instalacyjne czujnika 9,

- procedura pomiarowa, zgodnie z którą w znany sposób opracowuje się krzywą wydatku kompletnej przystawki,

- procedura instalacyjna, obejmuje montaż przystawki w terenie i prowadzenie obserwacji.

Przystawkę wciska się króćcem 5 w rurociąg 7 i sprawdza szczelność połączenia oraz stabilność przystawki. W niekorzystnych warunkach terenowych zaleca się zainstalowanie dwóch uszczelek oraz stabilizację przystawki dodatkowymi uchwytami. Po zainstalowaniu przystawki na wylocie badanego rurociągu 7 wykonuje się pomiary ciśnienia wody za pomocą miernika z czujnikiem 9 w ustalonym odstępie czasowym. Uzyskane z miernika dane służą do określenia natężenia przepływu według krzywej wydatku opracowanej dla przystawki. Gdy zainstalowany miernik posiada sondę do określenia natężenia przepływu metodą „prędkość-powierzchnia” przepływ w rurociągu 7 ustala się bezpośrednio z miernika. Gdy zastosowany miernik 9 pozwala wyłącznie na określenie ciśnienia hydrostatycznego sposób obliczenia przepływu zależy od sytuacji terenowej i warunków hydraulicznych przepływu. Wyróżnia się następujące schematy hydrauliczne działania przystawki:

- niezatopionego przepływu nad przelewem wylotowym 8, gdy poziom wody w rurociągu 7 nie sięga stropu przewodu (linia swobodnego zwierciadła wody 10),

- niezatopionego przepływu nad przelewem wylotowym 8, gdy linia ciśnienia wody w rurociągu przewyższa strop przewodu (linia napiętego zwierciadła wody 11),

- zatopionego przepływu nad przelewem 8 spowodowanego podwyższeniem się poziomu wody na odpływie.

Dla pierwszych dwóch schematów równanie krzywej wydatku przystawki zależy wyłącznie od jej konstrukcji oraz wymiarów i ustala się ją według formuł empirycznych lub procedur laboratoryjnych. Dla schematu trzeciego wynikową krzywą wydatku odnosi się do sytuacji terenowej uwzględniającej przepustowość stanowiska dolnego na odpływie, kształtującego poziom wody poniżej przystawki. W tych warunkach krzywa przepływu powinna oddawać charakter zmian tego poziomu. Do jej opracowania wykorzystuje się znane empiryczne formuły obliczeniowe, modelowe badania laboratoryjne lub terenowe pomiary kontrolne wykonane w miejscu instalacji przystawki.

P r z y k ł a d

Przystawkę pomiarową przygotowuje się w konfiguracji ustalonej dla wybranego rurociągu 7. Rurociąg 7 przygotowuje się do instalacji przystawki, przez oczyszczenie wewnętrznych ścian i ewentualnie wzmocnienie końcowego odcinka. Uszczelkę 6 nakłada się na króciec 5 kompletnej przystawki razem z zainstalowanym wewnątrz czujnikiem 9. Przystawkę wciska się króćcem 5 w rurociąg 7 i sprawdza szczelność połączenia oraz stabilność przystawki. W przypadku trudności w uzyskaniu szczelności i trwałości podłączenia stosuje się dwie uszczelki. W miarę potrzeby przystawkę stabilizuje się dodatkowymi uchwytami. Następnie stabilizuje się pierścień wylotowy 1 ustalając położenie krawędzi przelewu 8, po czym aktywuje się program obsługi czujnika 9 i prowadzi się pomiary stosując opracowaną krzywą wydatku.

Claims (1)

1. Przystawka do pomiaru natężenia przepływu wody w rurociągach, znamienna tym, że składa się z części wylotowej (1), odcinka pomiarowego (2) oraz zestawu przyłączeniowego, przy czym wewnątrz odcinka pomiarowego (2) znajduje się czujnik (9) do pomiaru głębokości ciśnienia lub natężenia przepływu wody, część wylotową stanowi zaślepka z przelewem (8), a zestaw przyłączeniowy stanowi redukcja (4) z umieszczonym wewnątrz króćcem (5) oraz uszczelka (6) umieszczona na zewnątrz króćca (5), zaś redukcja (4) jest połączona z odcinkiem pomiarowym (2) za pomocą łącznika (3).