Technika pomiarów przepływu wody i ścieków
Heinz.G. Erb
rok wydania: 1999
stron: 296
oprawa: miękka
format: 15 x 21 cm
wydawnictwo: Seidel-Przywecki
W książce tej złożoność zagadnień związanych z technikami pomiaru przepływu wody i ścieków została opisana w prosty i przystępny sposób. Autor wskazuje na źródła błędów popełnianych już w trakcie projektowania pomiarów przepływu, unika długich teoretycznych opisów oraz omawia wady i zalety wszystkich nowoczesnych metod pomiarowych. "O tym jak ważne są informacje o rzeczywistej ilości spływających i oczyszczanych ścieków wiedzą ci wszyscy, którzy na skutek braku rzetelnych danych przynajmniej raz w życiu zaprojektowali złe przekroje kanałów, dobrali pompy o niewłaściwej wydajności lub przewymiarowali obiekty oczyszczalni ścieków" (Prof. dr inż. K. Miksch)
SPIS TREŚCI:
Słowo wprowadzające V
Przedmowa do wydania polskiego VII
1. W największym skrócie 1
2. Pojęcia, hasła, fachowa chińszczyzna. Kilka koniecznych wyjaśnień 3
2.1. Normy, wytyczne, przepisy dotyczące zarządzania, zbiory reguł 3
2.1.1. Prawo ochrony wód 3
2.1.2. Wytyczne ATV (Abwassertechnische Vereinigung) dotyczące przepływów 4
2.1.3. Normy DIN 5
2.2. Ustalenie pojęć 6
2.2.1. Ważne pojęcia dotyczące przepływu 6
2.2.2. Budowle z przepływem ścieków ważne ze względu na rodzaj przepływu strumienia i technikę pomiaru przepływu 9
2.3. Podstawowe pojęcia oraz równania techniki pomiaru przepływu i mechaniki płynów 11
2.3.1. Przepływ, (natężenie przepływu) 11
2.3.2. Objętość lub ilość 12
2.3.3. Lokalna prędkość przepływu 12
2.3.4. Średnia prędkość przepływu 13
2.3.5. Równanie ciągłości ruchu cieczy 14
2.3.6. Równanie energii i przepływ 17
2.4. Cechy sprawności i jakości przyrządów do pomiaru przepływu 17
2.4.1. Wielkość pomiarowa (mierzona) 17
2.4.2 Wartość zmierzona 18
2.4.3. Wynik pomiaru 18
2.4.4. Wydanie wyniku pomiaru 19
2.4.5. Zasada pomiaru 19
2.4.6. Metoda pomiarowa 19
2.4.7. Zakres wskazań 19
2.4.8. Zakres pomiarowy 19
2.4.9. Zakres przepływów 19
2.4.10. Próg czułości przyrządu (wartość progowa) 20
2.4.11. Czułość przyrządu pomiarowego 20
2.4.12. Dokładność, dokładność pomiarowa, błąd pomiaru, odchyłka pomiaru 20
2.4.13. Niepewność pomiaru 23
2.4.14. Błąd pomiaru 23
2.4.15. Powtarzalność / reprodukcyjność 24
2.4.16. Histereza 25
2.4.17. Dryf 26
2.4.18. Linearność 27
2.4.19. Linearyzacja charakterystyk 28
2.4.20. Justowanie = kompensacja (wyrównanie) 28
2.4.21. Kalibrowanie (wzorcowanie) 29
2.4.22. Legalizacja 30
3. Ruch ścieków. Podstawy hydrauliki 31
3.1. Opis sytuacji 31
3.1.1. Stan i dynamika przepływu 31
3.2. Profile przepływowe i straty przepływu 34
3.2.1. Przepływ laminarny 34
3.2.2. Przepływ turbulentny 36
3.2.3. Przepływ w strefie przejściowej 36
3.2.4. Przepływy jedno i wielofazowe 37
3.2.5. Straty miejscowe (straty na kształtkach) 39
3.2.6. Rozkład prędkości 39
3.2.7. Przepływ ustalony, jednostajny i ciągły lub przepływ jednoznacznie określony, zwany także przepływem normalnym 40
3.2.8. Przepływ w przybliżeniu ustalony (jednostajny) 41
3.2.9. Przepływ nieustalony i niejednostajny 41
3.2.10. Zakłócenia przepływu 43
4. Ścieki, drogi ich transportu i budowle kanalizacyjne 45
4.1. Opis sytuacji 46
4.1.1. Metody odwodnienia 50
4.1.2. System rozdzielczy 55
4.1.3. System ogólnospławny 54
4.2. Sieć kanałów 57
4.2.1. Systemy kolektorów zbiorczych 57
4.2.2. Systemy kolektorów bocznych 58
4.2.3. Odciążenie, zrzut 59
4.2.4. Przeciążenie 59
4.2.5. Spadek i powstawanie złogów są czynnikami wpływającymi na określenie strumienia przepływu 59
4.3. Prawa rządzące spływem oraz wzory matematyczne określające przepływ 63
4.3.1. Spływ ścieków 63
4.3.2. Rodzaje spływu ścieków 66
4.4. Przekroje kanałów, [5] 76
4.4. 1. Przekroje znormalizowane (podstawowe) 77
4.4.2. Przekroje prostokątne 83
4.4.3. Syfony 87
4.4.4. Napełnienie całkowite i częściowe 88
4.5. Budowle kanalizacyjne 91
4.5.1. Studzienki rewizyjne 91
4.5.2. Wloty do kanalizacji 90
4.5.3. Budowle wylotowe 93
4.5.4. Budowle odciążające (zrzutowe) i retencyjne w kanalizacji 94
5. Sterowanie spływem ścieków 105
5.1. Opis sytuacji 105
5.2. Przedstawienie problematyki 105
5.3. Cel eksploatacji 106
5.4. Sterowanie siecią kanalizacyjną [17] 106
5.4.1. Zagospodarowanie sieci kanalizacyjnych 108
6. Pomiar natężenia przepływu i projektowanie stanowiska pomiarowego 115
6.1. Opis sytuacji 115
6.1.1. Technika pomiarów przepływów on-line i stanów napełnienia w obrębie sieci kanalizacyjnej 116
6.2. Zarządzanie projektem 116
6.2.1. Dziesięć etapów projektu 118
7. Technika pomiarów przepływu 123
7.1. Metody i przyrządy pomiarowe: stan aktualny i klasyfikacja 123
7.1.1. Pomiar ilości (objętości) przepływającej wody pitnej i użytkowej 126
7.1.2. Pomiar przepływu ścieków 128
7.1.2.1. Pomiar przepływu w przewodach ciśnieniowych 128
7.1.2.1.1. Mierniki przepływu ze stałym przekrojem poprzecznym 129
7.1.2.1.1.1. Dławiące przyrządy pomiarowe 131
7.1.2.1.1.2. Przepływomierze elektromagnetyczne. Pomiar prędkości 133
7.1.2.1.1.3. Ultradźwiękowe przyrządy do pomiaru natężenia przepływu: pomiar prędkości 135
7.1.2.1.1.4. Rurki piętrzące 141
7.1.2.2. Pomiar przepływu przy częściowym napełnieniu przewodu 142
7.1.2.2.1. Pomiary ze zmianą stanu przepływu: metody oparte na pomiarze wysokości lustra wody 142
7.1.2.2.1.1. Koryta pomiarowe 142
7.1.2.2.1.1.1. Koryto pomiarowe Venturiego 144
7.1.2.2.1.1.2. Koryto PARSHALLA 145
7.1.2.2.1.1.3. Koryto KHAFAGI 146
7.1.2.2.1.1.4. Koryto BADGERA 146
7.1.2.2.1.1.5. Koryta pomiarowe VENTURIEGO dla studzienek kanalizacyjnych 148
7.1.2.2.1.1.5.1. Koryto pomiarowe BADGERA 148
7.1.2.2.1.1.5.2. Koryto PALMERA - BOWLUSA 148
7.1.2.2.1.1.6. Pomiar przepływu oparty na pomiarze prędkości w korytach pomiarowych 149
7.1.2.2.1.2. Przelewy 150
7.1.2.2.1.2.1. Przelew prostokątny o krawędzią zaostrzonej 153
1.1.2.2.l.2.2. Przelew trójkątny THOMSONA o zaostrzonej krawędzi 154
7.1.2.2.1.2.3. Przelew o koronie szerokiej i zaokrąglonej 155
1.1.2.2.l .2.4. Trapezowy przelew mierniczy (przelew CIPOLETTIEGO) 156
7.1.2.2.1.2.5. Przelewy odciążające (zrzutowe) 157
7.1.2.2.2. Pomiar strumienia przepływu przy częściowym napełnieniu bez zmiany stanu przepływu: Metody zależne od prędkości przepływu 158
7.1.2.2.2.1. Pomiar prędkości 158
7.1.2.2.2.1.1. Metoda pomiaru czasu przebiegu ultradźwięku 160
7.1.2.2.2.1.2. Prędkość przepływu w przekroju przepływowym 166
7.1.2.2.2.1.2.1. Pomiar strumienia przepływu metodą indukcji elektromagnetycznej (MID) dla przekrojów napełnionych częściowo 167
7.1.2.2.2.1.2.2. Pomiar przepływu metodą indukcji elektromagnetycznej stosowany w kanałach o przekroju prostokątnym 168
7.1.2.2.2.1.2.3. Wielościeżkowa metoda ultradźwiękowa 169
7.1.2.2.2.1.3. Pomiar lokalnej prędkości przepływu 170
7.1.2.2.2.1.3.1. Punktowy pomiar prędkości przepływu zainstalowanym na stałe ultradźwiękowym czujnikiem Dopplera 171
7.1.2.2.2.1.3.2. Punktowy pomiar prędkości przepływu czujnikami pomiarowymi wykorzystującymi zjawisko indukcji elektromagnetycznej 174
7.1.2.2.2.1.3.3. Punktowy pomiar prędkości przepływu elektromagnetyczną sondą zanurzeniową 176
7.1.2.2.2.1.3.4. Punktowy pomiar prędkości przepływu młynkiem hydrometrycznym 177
7.1.2.2.2.1.3.5. Punktowy pomiar prędkości przepływu za pomocą rurki piętrzącej 177
7.1.2.2.2.2. Pomiar położenia zwierciadła wody w jednym lub w dwóch przekrojach pomiarowych 179
7.1.2.2.2.3. Pomiar natężenia przepływu metodami kombinowanymi przy wykorzystaniu pomiaru wysokości napełnienia h i prędkości przepływu v 180
7.2. Pomiar wysokości napełnienia "h" lub położenia zwierciadła wody 182
7.2.1. Metoda pływakowa - metoda bezpośrednia 183
7.2.2. Metoda echosondy - metoda pośrednia 185
7.2.3. Metody ciśnieniowe - metody pośrednie 187
7.2.4. Metoda pojemnościowa - metoda pośrednia 189
7.2.5. Metoda z zastosowaniem radaru lub metoda odbicia mikrofal - metoda pośrednia 189
7.3. Koszty pomiaru natężenia przepływu 190
8. Pomiary przepływu w systemach kanalizacyjnych i oczyszczalniach ścieków 193
8.1. Przegląd sytuacji 193
8.2. Wymagania pomiarowe 194
8.2.1. Pomiary w sieci kanalizacyjnej 194
8.3. Praktyka pomiaru przepływów w kanałach otwartych i zamkniętych o częściowym napełnieniu 198
8.3.1. Opis sytuacji 198
8.3.2. Ciągły pomiar przepływu 199
8.3.3. Pomiar natężenia przepływu przenośnymi urządzeniami pomiarowymi 201
8.4. Pomiar przepływu przy budowlach odciążeniowych 206
8.4.1. Przedstawienie zagadnienia 206
8.4.2. Cel pomiaru 207
8.4.3. Miejsca pomiaru 208
8.4.4. Jakie wartości należy zmierzyć? 209
8.4.5. W jaki sposób dokonuje się pomiarów? 209
8.5. Pomiar wód infiltracyjnych w kanale 210
8.5.1. Eksfiltracja i infiltracja 210
8.5.2. Gdzie mierzyć? 215
8.5.3. Kiedy mierzyć? 215
8.5.4. Jak mierzyć? 216
8.6. Pomiary i renowacja kanałów 217
8.6.1. Opis sytuacji 217
8.6.2. Problem 218
8.6.3. Cel 219
8.6.4. Podejmowane przedsięwzięcia 219
8.6.5. Zastosowanie techniki pomiaru przepływu 220
8.7. Pomiary przepływu w oczyszczalni ścieków 222
8.7.1. Opis sytuacji 222
8.7.2. Części składowe oczyszczalni ścieków 224
8.7.3. Przebieg procesów technologicznych w oczyszczalni ścieków 226
8.8. Automatyka - Pomiar - Sterowanie (APS) - Systemy APS w oczyszczalni ścieków 230
8.8.1. Przegląd sytuacji 230
8.8.2. Cel 231
8.8.3. Procesy cząstkowe sterowane i regulowane natężeniem przepływu i poziomem zwierciadła wody 232
8.9. Ocena poszczególnych metod pomiaru przepływu 236
1.9.1. Metody oparte na pomiarze prędkości przepływu w rurach ciśnieniowych 236
8.9.2. Urządzenia do pomiaru przepływu w kanałach otwartych i zamkniętych przy częściowym napełnieniu: metody zależne od prędkości przepływu, nie powodujące zmiany stanu przepływu cieczy 240
8.9.3. Metody oparte na pomiarze wysokości napełnienia 244
8.9.4. Pomiar położenia zwierciadła wody 246
9.Wymagania ochronne w urządzeniach kanalizacyjnych 249
9.1. Omówienie sytuacji 249
9.2. Ochrona przeciwwybuchowa 249
9.2.1. Obszary zagrożone 250
9.3. Rodzaje zabezpieczeń IP - (IP = International Protection) 252
9.4. Zgodność elektromagnetyczna (homologacja) 255
9.5. Wytyczne dotyczące urządzeń elektrycznych zasilanych z sieci niskiego napięcia 256
10. Hydrauliczne i numeryczne kalibrowanie w systemach otwartych 257
10.1. Przyczyny błędów pomiaru 257
10.2. Kalibrowanie w warunkach polowych 261
10.3. Kalibrowanie numeryczne 264
11. Zarządzanie jakością - rozporządzenie o kontroli własnej - odpowiedzialność za wyrób 269
11.2. Rozporządzenie o kontroli własnej 271
11.3. Utrzymanie sprawności eksploatacyjnej, nadzór i cykle kalibrowania 273
12. Pomiary przepływu w powierzchniowych wodach płynących 275
13. Tendencje rozwojowe i trendy w dziedzinie urządzeń do pomiaru natężenia przepływu 277
14. Wykaz literatury 281
Zarządzanie (kierowanie) projektem pomiarów 284
Zeszyt obowiązków do przetargu na dostawę przyrządów pomiarowych 287
Skorowidz 291
