MJERENJE PROTOKA VODE U SUSTAVIMA ODVODNJE

mr.sc. Vladimir Škoro,dipl.ing.

UVOD

Mjerenje protoka vode u otvorenim kanalima koji su karakteristični za sustave odvodnje
vrši se različitim postupcima koji se mogu podijeliti u dvije grupe:

1. Mjerenje nivoa i srednje brzine vode te izračunavanje protoka primjenom formule
Q=A*V

2. Mjerenje samo nivoa vode te izračunavanje protoka primjenom Q-H krivulje.

Mjerenje protoka postupcima iz druge grupe je relativno neprecizno jer je u praksi teško doći do točnih podataka za tablicu Q-H (protok-nivo) naročito za kanale nepravilnog oblika.

Mjerenjem protoka postupcima iz prve grupe je precizno i zasniva se na relativno jednostavnoj formuli kojom se izračunava protok: Q=A*V gdje su:

Q - protok vode [ m3/s],
A - površina poprečnog presjeka kanala kroz koji protiče voda [ m2]
V - srednja brzina vode [ m/s].

Površina A se dobiva mjerenjem nivoa vode H [ m] i izračunavanjem na temelju formule za pravilne profile kao što su krug i pravokutnik, ili najčešće korištenjem A-H tablice s dovoljnim brojem podataka za kanale proizvoljnog oblika.

Mjerenje nivoa odnosno brzine može biti senzorima koji imaju ili nemaju kontakt s vodom.

Mjerenje nivoa senzorom koji je uronjen u vodu je zastarjelo jer danas postoje vrlo dobri senzori za precizno ultrazvučno mjerenje nivoa bez kontakta s vodom. Hidrostatski senzori nivoa uronjeni u otpadnu vodu se brzo kvare i traže česte kalibracije zbog agresivne prirode otpadne vode.

METODE I OPREMA

Današnja tehnologija nudi tri mogućnosti za mjerenje brzine vode u otvorenim kanalima:

1. Radarsko mjerenje brzine sa senzorom bez kontakta s vodom
2. Ultrazvučno mjerenje brzine sa senzorom uronjenim u vodu u kontaktu s vodom.
3. Elektromagnetsko mjerenje brzine vode u punim cijevima bez kontakta s vodom.

Zbog toga postoje tri suvremena tipa mjerača protoka vode u otvorenim kanalima:

1. Radarski mjerač, koji radarski mjeri brzinu vode bez kontakta s vodom i ultrazvukom
mjeri nivo vode bez kontakta s vodom

2. Ultrazvučni mjerač, koji ultrazvukom mjeri brzinu vode u kontaktu s vodom i ultrazvukom
mjeri nivo vode bez kontaka s vodom

3. Elektromagnetski mjerač, koji elektromagnetski mjeri brzinu vode u sifonskoj cijevi
punoj s vodom bez kontakta s vodom.

Sva tri tipa mjerača imaju prednosti i nedostatke tako da svaki ima svoje područje
primjene u sustavima odvodnje.

Svi mjerači imaju veliki opseg mjerenja protoka do više tisuća litara u sekundi što ovisi o veličini i obliku kanala. Mjerni uređaj se standardno sastoji od senzora i kontrolne jednice koja ima telemetrijske izlaze 4-20mA, LCD-pokazivač izmjerenih vrijednosti protoka i ukupnog protoka, loger za memoriranje mjerenja i napajanje 230VAC ili 12VDC odnosno 24V DC.

RADARSKI MJERAČ PROTOKA

Radarski mjerač ima prednost što pouzdano i neprekinuto mjeri protok u kanalima
proizvoljnog oblika. Kako nema kontakt s vodom onda ovaj tip mjerača ne zahtjeva
čišćenje i održavanje a najčešće se koristi u neprečišćenim i sirovim otpadnim vodama.
Nedostatak je relativno visoka cijena uređaja te nemogućnost mjerenja vrlo malih protoka
(ispod 10 l/s sa brzinama ispod 0,2 m/s).
Radarski mjerač se preporučuje za mjerenje protoka u kanalizacijskim cijevima i prljavim
vodama

Princip rada prikazan je na sljedećoj slici

Slika 1. Radarsko mjerenje brzine vode bez kontakta s vodom i ultrazvučno mjerenje nivoa
 vode bez kontakta s vodom
 

ULTRAZVUČNI MJERAČ PROTOKA

Ultrazvučni mjerač ima prednost što vrlo precizno mjeri brzinu, i onu vrlo malu ispod
0,10 m/s što omogućava točno mjerenje malih protoka. Ovaj mjerač se primjenjuje kod
mjerenja relativno čistih i pročišćenih otpadnih voda , na primjer na izlazu uređaja za
pročišćavanje. Prednost ovog mjerača je i povoljna cijena uređaja. Nedostak je
nemogućnost pouzdanog mjerenja u prljavim vodama i potreba za čišćenjem senzora.
Ultrazvučni mjerač preporučuje na izlazima uređaja za pročišćavanje te u većim kanalima s
ne odviše prljavom vodom.

Princip rada prikazan je na sljedećoj slici

Slika 2. Ultrazvučno mjerenje brzine vode u kontaktu s vodom i ultrazvučno mjerenje nivoa
 vode bez kontakta s vodom

ELEKTROMAGNETSKI MJERAČ PROTOKA

Prednost ovog mjerača je iznimno visoka točnost i pouzdanost mjerenja.
Sifon se ugrađuje na postojeću kanalizacijsku cijev tako da se dobiva cijev koja je stalno
puna sa vodom te se ugrađuje elektromagnetski mjerni instrument koji u punom profilu mjeri brzinu vode.

Slika 3. Elektromagnetski mjerač u sifonu

Ovaj mjerač koristi se za male promjere cijevi Dn100 do Dn250 te se precizno mjere mali
protoci od nekoliko l/s. Također se može ovaj mjerač ugrađivati i na velikim cijevima
promjera do DN2000, na primjer na izlazima većih uređaja za pročišćavanje otpadnih voda
što iziskuje izgradnju i specijalnog sifona.
Nedostatak mjerača su dodatni radovi za ugrađivanje sifona za što nema uvjek dovoljno
mjesta.
Zbog povoljne cijene i visoke točnosti elektromagnetski mjerač se proporučuje za vrlo male
te za vrlo velike promjere cijevi u odvodnji.

Princip rada prikazan je na sljedećoj slici

Slika 4 Elektromagnetsko mjerenje brzine vode bez kontakta s vodom u poznatom
punom profilu.