Aktuální vydání

celé číslo

06

2019

Počítačová podpora vývoje a výroby, software pro řízení údržby 

celé číslo

Komplexní řešení pro měření výšky hladiny a průtoku

číslo 5/2003

Komplexní řešení pro měření výšky hladiny a průtoku

V dnešní době je společnost Level Instruments schopna vyhovět veškerým požadavkům zákazníků na nejrůznější druhy měření výšky hladiny a průtoku. Level Instruments dodává zvláště pro vodní hospodářství přístroje výrobců se zkušenostmi a množstvím aplikací v čistírnách odpadních vod a úpravnách vod.

Kontinuální měření výšky hladiny – bezkontaktní

Mezi nejprodávanější ultrazvukové hladinoměry společnosti Level Instruments patří snímač Probe. Tento snímač je unikátní svou kompaktností a rozsahem měření 0,25 až 5 m nebo 8 m v provedení s trojvodičovým nebo dvojvodičovým výstupem a dvojvodičovým výstupem do prostředí s nebezpečím výbuchu.

Systém MiniRanger Plus je určen pro spolehlivé měření a regulaci hladin v rozsahu 0 až 15 m.

Obr. 1.

Pro měření výšky hladiny od 0,9 do 60 m slouží ultrazvukové snímače Echomax® XLS a XLT, s kterými je možné měřit při teplotě do 150 °C. Pro zákazníky, kteří nepožadují tak velký měřicí rozsah, jsou dispozici ultrazvukové snímače Echomax XPS/XCT, jež jsou určené pro detekci hladin kapalin a sypkých hmot.

Pro měřicí rozsah do 8 m slouží snímač Echomax XRS-5, což je jeden z nejpoužívanějších hladinoměrů (obr. 1). Tento snímač je určen pro speciální aplikace ve vodním hospodářství, jako je měření hladiny v úzkých čerpacích stanicích, nádržích, žlabech a filtrech. Přehled ultrazvukových senzorů Level Instruments je v tab. 1.

K uvedeným senzorům může společnost Level Instruments nabídnout vyhodnocovací jednotky typu AiRanger. Tento jedinečný systém se dělí na typy SPL, DPL Plus a XPL Plus. Již z názvu je zřejmé, že systém SPL slouží pro monitorování jedné nádrže, systém DPL pro monitorování dvou nádrží a systém XPL pro monitorování až deseti měřicích míst. U všech těchto snímačů je rozsah měření 0,3 až 60 m, ale záleží pochopitelně na typu senzoru.

Systém HydroRanger Plus slouží k monitorování výšky hladiny odpadní vody jakéhokoli složení do 15 m. Přístroj je vhodný pro použití ve studnách, jezech a náhonech.

Tab. 1. Typy ultrazvukových senzorů

Senzor Rozsah (m) Frekv. (kHz) Rozbíhav. paprsku (°) Tlak (MPa) Teplota okolí (°C) Materiál Připojení Hmot. (kg)
XRS-5 0,3 až 8 43 10 0,8 -20 až +65 Kynar 1” NPT 1,2
XPS-10 0,3 až 10 43 12 -40 až +95 1” NPT/BSP 0,8
XPS-15 0,3 až 15 43 6 -40 až +95 1” NPT/BSP 1,3
XPS-30 0,6 až 30 30 6 -40 až +95 1,5” NPT/BSP 4,3
XPS-40 0,9 až 40 22 6 -40 až +95 1,5” NPT/BSP 8
XCT-8 0,45 až 8 43 12 -40 až +145 1” NPT/BSP 0,8
XCT-12 0,45 až 12 43 6 -40 až +145 1” NPT/BSP 1,3
XLT-30 0,9 až 30 22 5 40 až +150 hliník, korozi- vzdorná ocel 1” NPT 4,3
XLT-60 1,8 až 60 13 5 -40 až +150 1” NPT 6,6
XLS-60 1,8 až 60 13 5 -40 až 90° 1” NPT 6,6

Pro monitorování dvou rozdílných hladin je určen systém MultiRanger Plus, který je navíc schopen měřit průtok v otevřených kanálech, přepočíst měřenou hladinu na objem a obsahuje další doplňující funkce pro signalizaci a řízení čerpadel.

Vyhodnocovací jednotka EnviroRanger ERS 500 je vhodné řešení pro sledování a řízení systémů rozvodu vody a jímání odpadní vody. V kombinaci s ultrazvukovým senzorem umožňuje přesné sledování hladiny kapalin v rozsahu do 15 m.

Pro bezkontaktní měření měnící se hladiny kapalin a kalů v nádržích slouží radarový snímač IQ 300, využívající mikrovlnnou impulsní metodu, použitelný do běžného prostředí a také do prostředí s nebezpečím výbuchu. Vysoký pracovní kmitočet a rychlost šíření signálu (rychlost světla) umožňuje spolehlivé a přesné měření i za vysokých tlaků, vakua nebo vysokých teplot. Měřicí rozsah radarového snímače IQ 300 je 20 m.

Kontinuální měření výšky hladiny – kontaktní

Do této skupiny spadají kontaktní hydrostatické ponorné snímače firem Noeding, typ P135 nebo P133, a snímače švýcarské firmy HubaControl, typ 681. Jde o piezorezistivní ponorné snímače s teplotní kompenzací, kalibrací a převodníkem na unifikované výstupní signály. Tyto ponorné senzory ve verzi s kabely odolávajícími slané vodě a olejům jsou určené i pro měření hladin korozívních látek. Přívodní kabel obsahuje trubičku, kterou je do senzoru přiváděn atmosférický tlak. Dalšími kontaktními systémy jsou různé typy stavoznaků firmy Henrich Kübler AG Baar Švýcarsko, dodávané na český a slovenský trh pod obchodní značkou KFG Level. Novinkou na českém trhu je hladinoměr Torrix, pracující na magnetostrikčním principu. Článek o něm byl uveřejněn v čísle 2/2003. Tento jedinečný systém vyniká vysokou přesností (±, 0,5 mm) a spolehlivostí při teplotách média od –200 °C do +250 °C.

Limitní měření výšky hladiny

K velice významným a oblíbeným limitním hladinoměrům patří ultrazvukový hladinový spínač Pointek ULS 200, jenž umožňuje signalizovat vysokou nebo nízkou hladinu kapalin a kalů do 5 m. Pouzdro ULS 200 je z materiálu Kynar (PVDF), který odolává působení většiny chemických látek. Díky tomu je snímač vhodný i pro aplikace v chemickém a petrochemickém průmyslu a při zpracování vody a odpadních vod.

V sortimentu limitního měření nabízí společnost Level Instruments kapacitní limitní kontaktní sondy Pointek CLS 100, 200, 300. Tyto kapacitní snímače mohou detekovat dosažení vysoké nebo nízké úrovně hladiny sypkých látek, kapalin, kalů, rozhraní materiálů nebo pěny, jejichž dielektrická konstanta er ł 1,5. Sondy vynikají snadnou instalací a údržbou.

Měření průtoku

Společnost Level Instruments má ve svém sortimentu také přístroje pro měření průtoku, jak pro zaplněná uzavřená potrubí, tak pro otevřené kanály, a to s definovaným či nedefinovaným profilem.

Pro měření průtoku v zaplněném uzavřeném potrubí jsou zákazníkovi k dispozici příložné průtokoměry německé firmy Flexim. Ultrazvukové senzory se umisťují na vnější stranu potrubí, nenarušují samotný proces a  tím nedochází k negativním jevům, jako jsou tlaková ztráta, turbulence apod. Dalším typem je ultrazvukový přístroj PulsFlow, který se vyznačuje spolehlivostí a snadnou instalací (k montáži je však třeba narušit potrubí).

Obr. 2.

Pro definované kanály je možné si pořídit SET 2000. Skládá se z Parshallova měrného žlabu, ultrazvukové sondy Probe a procesorové jednotky. Celek představuje přesné, spolehlivé a bezúdržbové měření průtoku se sumarizací proteklého množství.

Je možné také použít velmi spolehlivý systém OCM III (obr. 2) vybavený přednastavenými tvary žlabů a přepadů. OCM III obsahuje funkci sběru dat s periodou jednou za minutu až jednou za den. Za tuto dobu počítá a zaznamenává průměrný průtok, a navíc zaznamenává minimální a maximální denní teplotu a průtok včetně času zaznamenání, a také součet proteklého množství za den. Mezi vyspělé funkce patří proměnlivá četnost sběru dat. V případě potřeby může být přístroj automaticky přeprogramován na častější sběr dat. OCM III má funkci současného přenosu dat v obou směrech přes RS-232 modemem nebo bipolární proudovou smyčkou s komunikačním konvertorem proudu na napětí. Shromážděná data mohou být ukládána do souboru, který může být převáděn do tabulkového formátu nebo formátu ASCII.

Pro měření průtoku v nedefinovaných otevřených kanálech slouží přístroje typu OCM (Open Channel Meter). Uživatel si může vybrat ze tří verzí tohoto měřicího systému.

Obr. 3.

Německou firmou Nivus nově vyvinuté OCM Pro nabízí ekonomicky úsporné řešení pro měření průtoku ve všech uvedených aplikacích. OCM Pro pracuje na korelačním principu a nemá ve světě konkurenta. Ultrazvukový senzor vysílá krátké ultrazvukové impulsy do měřeného média. Drobné plovoucí částečky nebo vzduchové bublinky je odrážejí zpět. Senzor (obr. 3) přijme odražené echo s charakteristickým obrazem. To je digitalizováno a uloženo jako první obraz. Za dalších 0,5 až 4 milisekundy je přijato další ultrazvukové echo, které je opět digitalizováno a uloženo do paměti jako druhý obraz. Postup se opakuje několikrát a z řady obrazů se vyhodnotí rychlost pohybu kapaliny. Princip ultrazvukové korelační metody byl podrobně popsán v článku v časopise Automa, roč. 2002, č. 2, s. 20-21. Díky korelační metodě je měření průtoku velice přesné, instalace je naprosto jednoduchá a nevyžaduje žádné investice do stavebních úprav. Výhodou tohoto systému je možnost vizuálního zobrazení aktuálního průtoku přímo na displeji, přenos a ukládání dat. Snímač je schopen detekovat a zahrnout do výpočtu i část zpětného proudění apod. Systém OCM Pro mohou zájemci vidět přímo v „akci“ na výstavě Vodovody – Kanalizace 2003 ve dnech 26. až 28. 5. 2003, Výstaviště Praha Holešovice (levé křídlo Průmyslového paláce, stánek L56).

Průtokoměr OCM E slouží pro zjištění proteklého množství a zpracovává dvě veličiny: výšku hladiny a rychlost proudění. Na rozdíl od OCM Pro však snímání rychlostí nepracuje na korelačním principu, ale využívá Dopplerova jevu. K průtokoměru OCM E lze připojit dva senzory rychlosti a snímač je tedy vhodný pro široké kanály. Systém umožňuje definovat měřicí okno, nejčastěji v místě blízko středu profilu, kde je maximální rychlost (to platí pouze pro symetrický kruhový profil). Další odrazy z jiných částí profilu nejsou akceptovány. Ze zjištěné maximální rychlosti je přepočtem určena střední rychlost. Tento průtokoměr nalezne uplatnění při měření průtoku odpadních vod, sledování přívalových srážek, sledování přítoku (náhonu) malých vodních elektráren apod.

Ekonomická verze průtokoměru nazvaná OCM EM je stejná jako dříve zmiňovaný OCM E, může však mít připojen pouze jeden rychlostní snímač a neumožňuje snímač použít v prostředí s nebezpečím výbuchu. Jeho velkou předností je zajímavá cena, která v mnohých případech bývá nižší než instalace měrných žlabů (Parshallův apod.), kde je sice vlastní měření levnější, ale bývá vždy spojeno s nákladnými stavebními úpravami.

Instalace jakéhokoliv průtokoměru OCM nevyžaduje žádné odstavení kanálu z provozu, přístroje nevyžadují spád a nesnižují energetický potenciál vody, což je důležité zvláště při měření průtoku v náhonech malých vodních elektráren.

Level Instruments, spol. s r. o.
Přemyslovců 43, 709 00 Ostrava
tel.: 596 622 884, fax: 596 620 618
hot-line: 602 533 433
e-mail: info@levelin.cz
http://www.levelin.cz

Inzerce zpět