Pomiar przepływu w kanałach otwartych – skuteczny i zgodny z przepisami

Kanały otwarte są powszechnie stosowane do transportu ścieków do i z oczyszczalni. Aby zapewnić skuteczne oczyszczanie i zgodność z przepisami, operatorzy muszą mieć dostęp do wiarygodnych danych o przepływie. W Polsce instytucje rządowe wymagają od oczyszczalni ścieków raportowania tych pomiarów, aby zachować zgodność z przepisami ochrony środowiska. Brak pomiarów lub ich niedokładność mogą skutkować karami finansowymi.

Pomiar przepływu w kanale otwartym za pomocą sondy radarowej VEGAPULS

Jak mierzy się przepływ w kanałach otwartych?

Aby uzyskać wiarygodny pomiar przepływu w kanale otwartym, potrzebna jest odpowiednia infrastruktura hydrauliczna. Najczęściej stosuje się progi pomiarowe (z nacięciem trójkątnym, prostokątnym lub trapezowym) lub koryta pomiarowe, czyli odcinki kanałów o odpowiedniej konstrukcji boków, dna, a czasami nachylenia, które ograniczają przepływ. Znając geometrię danego obiektu montuje się nad nim czujnik poziomu, który rejestruje wysokość słupa wody. Na podstawie tej wartości system oblicza natężenie przepływu.

Najczęstsze wyzwania pomiarowe: warunki atmosferyczne, piana, zanieczyszczenia
Kanały otwarte mogą być instalowane w różnych miejscach na terenie oczyszczalni. Niektóre znajdują się na poziomie gruntu i są narażone na warunki atmosferyczne takie, jak zmiany temperatury, duże nasłonecznienie, wiatr, deszcz i śnieg. Z kolei kanały zlokalizowane poniżej poziomu gruntu mogą mieć problemy z parą i kondensacją. Dodatkowo przepływ może być zaburzony i tworzyć pianę lub fale, co również utrudnia uzyskanie dokładnego pomiaru. Szczególnie wrażliwe na te czynniki są sondy ultradźwiękowe i przetworniki ciśnienia, dlatego w kanałach otwartych coraz częściej stosuje się technologię radarową, która zapewnia niezawodny pomiar poziomu niezależnie od warunków otoczenia.

Sondy radarowe VEGAPULS są dostępne w wersji z wyświetlaczem

Radar czy ultradźwięki? Kluczowe różnice

Oczyszczalnie ścieków w całym kraju korzystają z kilku technologii do wykonania najważniejszego pomiaru, jaki przeprowadzają. Ze względu na charakter ścieków oraz burzliwy przepływ w progach i korytach pomiarowych, preferowane są czujniki bezkontaktowe. Czujniki bezkontaktowe bazują na dwóch różnych technologiach – ultradźwiękowej i radarowej. Urządzenia te działają w podobny sposób, oba są skierowane w dół emitując sygnał, który odbija się od powierzchni medium, a elektronika czujnika wykorzystuje czas przelotu sygnału do obliczenia poziomu cieczy. Na tym jednak podobieństwa się kończą, bowiem każdy rodzaj fali inaczej radzi sobie z trudnymi warunkami panującymi w otwartych kanałach wodnych.

• Radar wykorzystuje fale elektromagnetyczne, które nie wymagają ośrodka do propagacji, dzięki czemu są odporne na zmiany temperatury, ciśnienia czy wilgotności.
• Ultradźwięki opierają się na falach mechanicznych, które potrzebują nośnika, przez który mogą się przemieszczać, najczęściej jest to powietrze. Fale dźwiękowe przemieszczają się z różną prędkością w zależności od warunków atmosferycznych, co może prowadzić do błędów pomiarowych.

W praktyce oznacza to, że radar działa skutecznie niezależnie od warunków otoczenia – pogody, kondensacji, zabrudzeń czy pajęczyn na czujniku, ale także obecności piany czy turbulencji na powierzchni medium. Wiązka precyzyjnie skupia się na medium eliminując wszelkie zakłócenia. To sprawia, że technologia radarowa jest optymalnym rozwiązaniem do pomiaru poziomu w kanałach otwartych, ale również w wielu innych zastosowaniach w gospodarce wodno-ściekowej.

Jednym z atutów kompaktowych sond radarowych jest ich niska cena

Radarowy pomiar poziomu w praktyce

Znając już przewagę sond radarowych na ultradźwiękowymi, warto wiedzieć jak wygląda takie rozwiązanie w praktyce – od doboru przez parametryzację i obsługę. VEGA, wiodący producent czujników poziomu, wprowadził do oferty kompaktowe sondy radarowe VEGAPULS BASIC, zaprojektowane specjalnie z myślą o aplikacjach wrażliwych na cenę, występujących między innymi w branży wodno-ściekowej. Sondy z tej serii charakteryzują się małymi rozmiarami, krótkim czasem uruchomienia i niskim zużyciem energii. Niezaprzeczalnym atutem jest także przystępna cena sond radarowych z serii Basic.

Do zrealizowania pomiaru przepływu w kanale otwartym wystarczą:
• Czujnik poziomu, np. sonda radarowa VEGAPULS C 21
• Urządzenie współpracujące, np. sterownik VEGAMET 861

Sondy VEGAPULS z serii BASIC posiadają także szeroką gamę uchwytów i akcesoriów montażowych. Parametryzacja jest bardzo prosta i intuicyjna – wystarczy bezpłatna aplikacja VEGA Tools zainstalowana na smartfonie. Pozwala ona na bezprzewodową konfigurację zarówno sond radarowych, jak i urządzeń współpracujących. Wystarczy podać podstawowe dane geometryczne (np. odległość od sondy do górnej i dolnej krawędzi progu), a w dalszych krokach kreator prowadzi użytkownika przez całą procedurę ustawień, w tym wybór typu koryta i maksymalnych wartości przepływu.

Pomiar poziomu w kanale otwartym z wykorzystaniem sondy radarowej VEGAPULS i sterownika z wyświetlaczem VEGAMET

Dokładny pomiar przepływu w kanałach otwartych a wymogi prawne

Dokładny pomiar przepływu w kanałach otwartych to nie tylko kwestia efektywności technologicznej, ale również obowiązek wynikający z przepisów prawa. Zgodnie z wymaganiami stawianymi przez „Wody Polskie" i ustawę Prawo wodne, urządzenia pomiarowe muszą zapewniać dokładność co najmniej ±5%, a w wielu przypadkach, szczególnie w instalacjach objętych monitoringiem i pozwoleniami wodnoprawnymi, wymagana jest jeszcze większa precyzja. Sondy radarowe VEGAPULS Basic, takie jak VEGAPULS C21 w połączeniu z VEGAMET 861, nie tylko spełniają te kryteria, ale również gwarantują niezawodność działania w trudnych warunkach pomiarowych. Dzięki temu stanowią pewne i zgodne z przepisami źródło danych dla operatorów oczyszczalni i instytucji nadzorczych.