Univerzální průtokoměr neexistuje. Rozhodují podmínky v místě

Text: Redakce    Foto: TECHNOAQUA, s. r. o.

Průtokoměr může být technicky správně navržený, a přesto v konkrétním místě nefungovat ideálně. Stačí, aby projekt nepočítal s reálným rozsahem průtoků, sedimenty, vzdutím nebo zatopením měrného profilu. Právě hydraulické a provozní podmínky by proto měly rozhodovat o volbě technologie – nikoliv naopak.

Typickým příkladem jsou měrné žlaby. Jde o jednoduchý a osvědčený způsob měření průtoku, který má při odpovídajících hydraulických podmínkách své opodstatnění. Každý žlab je však navržen pro určitý rozsah průtoků a není univerzálním řešením. Limity se mohou projevit například v lokalitách s velkým rozsahem průtoků, výskytem sedimentů a hrubých nečistot nebo tam, kde při mimořádných stavech dochází ke vzdutí či zatopení měrného profilu.

„V praxi se stále setkáváme s tím, že je technologie měření daná už projektem, ale skutečné podmínky v místě jsou nakonec jiné. Proto je podle nás důležité nezačínat otázkou, jaký průtokoměr použít, ale co a za jakých podmínek potřebujeme měřit,“ říká Michaela Povýšilová, ředitelka společnosti TECHNOAQUA.

Když nestačí měřit pouze hladinu

V kanalizačních sítích, na odlehčovacích objektech nebo v profilech s výrazně proměnlivým průtokem může být vhodnější využít tzv. kontinuitní princip měření. Průtok zde není určován pouze z výšky hladiny a předem definované měrné křivky, ale z aktuálně měřené rychlosti proudění a zaplněné plochy profilu.

Jednou z možností je multifunkční průtokoměr Signature® společnosti Teledyne ISCO v kombinaci s kontaktní Area Velocity sondou TIENet® 350. Sonda kontinuálně měří rychlost proudění Dopplerovým principem a současně výšku hladiny. Z těchto údajů a známé geometrie profilu systém vypočítává aktuální průtok.

Výhodou je možnost instalace přímo do stávajícího potrubí nebo kanálu bez rozsáhlých stavebních úprav. Systém lze v případě potřeby také demontovat nebo přemístit. Kontaktní AV měření nachází uplatnění i tam, kde se očekává velmi široký rozsah zaplnění včetně stavů, kdy dojde k úplnému zaplnění potrubí.

Multifunkční jednotka ISCO Signature

Bezkontaktní měření v náročných podmínkách

V kanalizačních sítích mohou provoz kontaktních snímačů komplikovat sedimenty, vláknité materiály, tuky a další nečistoty. Alternativou pro takové podmínky je LaserFlow® společnosti Teledyne ISCO.

Rychlost proudění měří bezkontaktně pomocí laserového Dopplerova principu. Na rozdíl od některých povrchových rychlostních metod přitom nesleduje rychlost na hladině, ale v jednom nebo několika bodech pod povrchem vody. Výšku hladiny současně zaznamenává bezkontaktní ultrazvukový senzor a průtok je následně vypočítán z rychlosti a zaplněné plochy profilu.

V běžném provozu tak snímač není v kontaktu s odpadní vodou, nezasahuje do průtočného profilu a není přímo vystaven sedimentům a unášeným nečistotám. LaserFlow lze navíc kombinovat s kontaktní AV sondou, která může převzít měření například při zatopení bezkontaktního senzoru.

„U kanalizací není důležitá jen přesnost samotného měření. Musíme přemýšlet také nad tím, co se bude se snímačem dít za několik měsíců provozu, jak často bude vyžadovat čištění a zda bude spolehlivě fungovat i při mimořádných stavech,“ upozorňuje Michaela Povýšilová.

Právě na dešťových odlehčovačích a dalších místech s velkým rozdílem mezi běžnými a maximálními průtoky mohou být kontinuitní metody vhodnější než měrný žlab navržený pro omezený rozsah průtoků. Odpadá také nutnost vkládat do profilu další stavební prvek, který může ovlivňovat hydraulické poměry nebo zachycovat nečistoty.

Průtokoměr ISCO LASERFLOW

A co zaplněné tlakové potrubí?

Jinou úlohou je měření průtoku v trvale zaplněných potrubích. U klasického přírubového elektromagnetického průtokoměru může být zejména u velkých průměrů komplikací samotná instalace. Potrubí je nutné odstavit, upravit a průtokoměr vložit do potrubní trasy, což může znamenat technologicky i finančně náročnou odstávku nebo nutnost zajistit náhradní zásobování či obtok.

Alternativou je zásuvný elektromagnetický průtokoměr Teledyne Valeport Type 804. Využívá Faradayův princip a rychlost proudění měří přímo v potrubí. Instalovat jej lze přes navrtávku (hot tap) za provozu, tedy bez přerušení dodávky vody. Standardně je určen pro potrubí o průměru 100 až 2000 mm a měří obousměrné rychlosti od 0,02 do 5 m/s.

Takové řešení lze využít například v distribučních sítích, čerpacích stanicích a vodojemech, při sledování minimálních nočních průtoků, bilančním měření nebo diagnostice úniků. Zejména u potrubí velkých průměrů může výrazně snížit náročnost instalace oproti klasickému přírubovému průtokoměru.

Elektromagnetický průtokoměr  Valeport Type EM804

Když stačí znát hladinu

Ne každá aplikace vyžaduje měření rychlosti proudění. Pro monitoring hladin v kanalizačních sítích, retenčních nádržích, odlehčovacích objektech nebo povrchových vodách lze využít například kompaktní radarové hladinoměry Ijinus LNR06V4.

V jednom zařízení je integrován 60GHz radarový snímač, datalogger, bateriové napájení a komunikační modem. Vzniká tak autonomní měřicí bod, který lze instalovat bez budování napájení a samostatného rozvaděče. Data mohou být dálkově přenášena prostřednictvím mobilní sítě nebo LoRaWAN.

Radarový princip nabízí v náročných podmínkách některé praktické výhody. Na rozdíl od ultrazvukového měření není stanovení vzdálenosti založeno na rychlosti zvuku ve vzduchu, a nevyžaduje tedy teplotní kompenzaci tohoto principu. Vhodně zvolený radar může být výhodný také v aplikacích s pěnou nebo dalšími podmínkami komplikujícími ultrazvukové měření.

Pokud je pro daný profil znám vztah mezi hladinou a průtokem, nemusí radar sloužit pouze jako hladinoměr. LNR06V4 obsahuje převodní tabulky pro výšku, průtok a objem a může být součástí jednoduchého autonomního systému pro dlouhodobý monitoring.

Radarový hladinoměr IJINUSMoc

Správná technologie začíná u měřicího místa

Univerzální způsob měření průtoku neexistuje. Jiné podmínky panují ve stokové síti se sedimenty, jiné na dešťovém odlehčovači s velkým rozdílem mezi běžným a maximálním průtokem a jiné v zaplněném vodovodním potrubí velkého průměru.

„Při návrhu měření řešíme hydraulické poměry, rozsah průtoků, charakter média, možnost vzdutí nebo zatopení, ale také instalaci a budoucí údržbu. Teprve potom má smysl vybírat konkrétní technologii. Neexistuje řešení, které by bylo nejlepší vždy a všude,“ uzavírá Michaela Povýšilová.

Hlavní foto: AV sonda pro měření průtoku