JAK WYBRAĆ ROZWIĄZANIA DO MONITOROWANIA POZIOMU W KANAŁACH
Sep 06, 2023| JAK WYBRAĆ ROZWIĄZANIA DO MONITOROWANIA POZIOMU W KANAŁACH
Czujniki poziomu ścieków to „oczy i uszy” przedsiębiorstw wodociągowych służące do sprawdzania, co dzieje się w ich podziemnym świecie. Do niedawna planowano ogromne konstrukcje kanalizacyjne i pozostawiano je bez nadzoru, czekając na jakąś katastrofalną awarię. Obecnie coraz więcej przedsiębiorstw użyteczności publicznej i samorządów ściśle monitoruje swoją kosztowną infrastrukturę. Oto niektóre korzyści wynikające z monitorowania poziomu ścieków:
▪ Wstępne wykrywanie warunków blokowania
▪ Wysyłanie ekip utrzymaniowych we właściwe miejsce we właściwym czasie
▪ Zapobieganie katastrofalnym zdarzeniom środowiskowym, takim jak wycieki ścieków do miast
▪ Rozliczanie i kosztorysowanie ścieków odprowadzanych przez zakłady przemysłowe
▪ Pomoc w długoterminowym planowaniu sieci kanalizacyjnej w oparciu o rzeczywiste profile użytkowania
Ten krótki artykuł „Jak to zrobić” stanowi wytyczne dla przedsiębiorstw planujących wdrożenie rozwiązań monitorowania poziomu ścieków. W tym artykule omówiono cztery ważne kwestie i wymieniono je poniżej:
▪ Trwałość proponowanego rozwiązania
▪ Praca w atmosferze zagrożonej wybuchem
▪ Komunikacja i rejestracja danych
▪ Dostępne dane pomiarowe
1. Trwałość
Elementy systemu instalowane w kanałach muszą wytrzymywać trudne warunki środowiskowe. Na szczycie listy wrogich zagrożeń znajdują się:
▪ Awaria fizyczna
▪ Penetracja płynów i wilgoci
Uszkodzenie fizyczne może wynikać z zakłóceń w mechanizmie pomiarowym cząstek stałych ścieków. Ten typ awarii jest najbardziej widoczny w przypadku czujników zanurzonych, takich jak pływaki mechaniczne i czujniki ciśnienia. Zastosowanie czujników bezkontaktowych, takich jak czujniki radarowe lub ultradźwiękowe, zmniejsza liczbę awarii fizycznych, ale niekoniecznie eliminuje te awarie. W szczególności w przypadku przepełnienia kanalizacji do czujnika bezdotykowego mogą przylgnąć różnego rodzaju substancje i zablokować jego powierzchnię promieniującą.
Przedostanie się cieczy może spowodować nieodwracalną awarię układu. Dlatego wymagana jest bardzo duża szybkość zgrzewania. Formalne stopnie szczelności IP68 (lub NEMA 6P) nie są wystarczające w środowisku kanalizacyjnym. Połączenie przepływu cieczy, chemikaliów i gazów reaktywnych to warunki zwykle nie testowane podczas weryfikacji laboratoryjnych stopnia szczelności IP68 (NEMA 6P).
Podsumowanie: Przy sprawdzaniu przydatności rozwiązań do monitoringu ścieków w kategorii trwałości należy preferować czujniki bezdotykowe instalowane wysoko w kanale. Poszukaj także dodatkowego wspierającego mechanizmu uszczelniającego, takiego jak podwójne uszczelnienie lub gwarantowana planowa i kompleksowa konserwacja zapobiegawcza.
2. Gazy wybuchowe
W niektórych oczyszczalniach ścieków mogą występować gazy wybuchowe. Metan jest typowym gazem, który można znaleźć w podziemnych kanałach ściekowych. Przy odpowiednim stężeniu gazu iskra może spowodować zapalenie gazu i jego eksplozję. Rozwiązanie do monitorowania ścieków powinno mieć opcję bezpiecznego stosowania w atmosferach wybuchowych. Dodatkowe wymagania dotyczące systemu bezpiecznego przed wybuchem spowodują wzrost ceny i mogą również zmniejszyć wydajność. Dlatego w oczyszczalniach ścieków, w których nie występuje zagrożenie gazami wybuchowymi, preferowane są systemy standardowe. Systemom, które można bezpiecznie stosować w atmosferze wybuchowej, musi towarzyszyć odpowiednia certyfikacja jednej lub większej liczby międzynarodowych lub lokalnych jednostek normalizacyjnych. Najbardziej uznawane certyfikaty to:
▪ ATEX (norma europejska)
▪ FM (standard amerykański)
▪ IECEx (międzynarodowy)
Mogą jednak obowiązywać inne przepisy lokalne, takie jak:
▪ NEPSI (Chiny)
▪ GOST (Rosja)
Metody ochrony są różne: od obudów w wykonaniu przeciwwybuchowym po obwody elektroniczne iskrobezpieczne. Należy zauważyć, że certyfikacja musi dotyczyć systemu jako całości. Wdrażanie komponentów systemu, gdzie każdy komponent jest certyfikowany indywidualnie, nie gwarantuje certyfikacji całego rozwiązania.
3. Komunikacja i rejestracja danych
Informacje są zwykle pobierane z czujnika ścieków w jeden z następujących sposobów:
▪ Lokalne pozyskiwanie drewna połączone z okresowymi wizytami w kanalizacji w celu pobrania danych
▪ Transmisja bezprzewodowa typu RF Radio
▪ Transmisje bezprzewodowe typu Cellular
Rejestrowanie lokalne jest niezawodną techniką, ponieważ nie wymaga komunikacji bezprzewodowej. Lokalne rejestratory zwiększają koszty systemu, ale zwykle nie tak bardzo, jak nadajniki bezprzewodowe i infrastruktura komunikacyjna. Główną wadą jest dodatkowa obsługa i zaangażowanie człowieka w pobieranie danych logowania. Zaangażowanie to zwiększa koszty i jest podatne na błędy.
Transmisje bezprzewodowe są klasyfikowane według infrastruktury komunikacyjnej. Korzystanie z infrastruktury radiowej RF wiąże się z wydzieloną infrastrukturą komunikacyjną i wykorzystaniem regulowanych częstotliwości RF. Dozwolone częstotliwości dla tego zastosowania mogą się różnić w różnych krajach. W niektórych przypadkach infrastruktura komunikacyjna RF jest strukturą dwupoziomową, w której czujnik terenowy przesyła dane do lokalnego koncentratora, a koncentrator przesyła dane (przewodowo lub bezprzewodowo) do lokalizacji centralnej. Główną zaletą rozwiązań opartych na radiu RF jest niezawodność i dostosowany zasięg. Główną wadą jest konieczność stworzenia dedykowanej infrastruktury i wyzwania związane z lokalnymi przepisami.
Alternatywą dla transmisji radiowych RF jest wykorzystanie istniejącej infrastruktury komórkowej. Dużą zaletą tego programu jest wykorzystanie istniejącej infrastruktury komunikacyjnej, a co za tym idzie niższe koszty. Kanały są zwykle zlokalizowane na obszarach miejskich, gdzie zasięg sieci komórkowej jest dobry. Wady korzystania z komunikacji komórkowej są widoczne w głębokich lub metalicznie zamkniętych kanałach. W tych miejscach lub w miejscach, gdzie otaczające konstrukcje są konstrukcjami betonowo-metalowymi, zasięg podziemnych sieci komórkowych może być niski lub nieistniejący. Anteny zewnętrzne mogą w niektórych przypadkach obejść te problemy.
4. Dane pomiarowe
Czujniki poziomu ścieków nie ograniczają się koniecznie do pomiarów poziomu. Dodatkowe dane mogą rozszerzyć możliwości czujnika:
▪ Poziom
▪ Przepływ
▪ Temperatura
▪ Inne czujniki typu ogólnego
Informacje o poziomie ścieków są niezbędne do identyfikacji warunków przelewania, zatorów, nadmiernego zużycia rur, planowania długoterminowego i nie tylko.
Dane dotyczące przepływu ścieków (na przykład w metrach sześciennych na godzinę) i dane dotyczące objętości ścieków (w metrach sześciennych) stanowią dodatkowy element składowy informacji. Informacje o przepływie można wyodrębnić z informacji o poziomie jedną z dwóch metod:
▪ Stosowanie koryt lub jazów wewnątrz rur kanalizacyjnych lub pod studzienkami kanalizacyjnymi
▪ Zastosowanie wzoru Manninga
Pomiar temperatury zwiększa również użyteczność systemu. Krótkoterminowy wzrost temperatury może wskazywać na przykład na to, że do kanalizacji trafiają odpady przemysłowe.
Wreszcie możliwość podłączenia dodatkowych czujników za pomocą standardowego protokołu może jeszcze bardziej zwiększyć efektywność systemu. Te inne czujniki mogą być typu chemicznego (np. PH) lub biologicznego. Należy jednak zaznaczyć, że na rynku rzadko dostępne są czujniki niezależne, gotowe do podłączenia do terminala ogólnego przeznaczenia.