Реферат: Напорное и безнапорное течение

·        прост в обслуживании и ремонте;

·        невысокие требования к длинам прямолинейных участков;

·        относительно большой межповерочный интервал - до 6 лет.

Недостатки:

·        движущиеся элементы конструкции требовательны к качеству протекающей жидкости - только чистая вода.

Погрешность:

·        ±0,5% - ±5%.

Метод переменного перепада давления - в зависимости от конструкции и принципа действия первичного преобразователя выделяют несколько видов средств измерений, но в основе каждого из них лежит зависимость перепада давления, которое создается первичным преобразователем от расхода протекающей жидкости. Наибольшее распространение получили средства измерения, получившие название "диафрагмы".

Преимущества:

·        высокая стабильность измерения;

·        высокая надежность работы;

·        невысокие требования к длинам прямолинейных участков.

Недостатки:

·        потери давления в водоводе в силу конструктивных особенностей первичного преобразователя;

·        относительно короткий межповерочный интервал;

·        небольшой диапазон измерения.

Погрешность:

·        ±1% - ±3%.

Ультразвуковой времяимпульсный метод - зачастую называют просто "ультразвуковой", хотя это не совсем верно, поскольку ультразвуковых методов измерения расхода несколько. Как правило, в водовод монтируется минимум два пьезоэлектрических преобразователя друг напротив друга под углом 45°, которые попеременно работают как излучатель и приемник. Принцип действия данного метода основан на измерении скорости прохождения ультразвукового сигнала от излучателя до приемника, при этом скорость прохождения сигнала по потоку жидкости выше, чем против потока. Возможно исполнение как с врезными в стенки водовода датчиками, так и с накладными датчиками.

Преимущества:

·        относительная универсальность - устанавливаются в водоводы диаметром от 15 мм до 5000 мм;

·        возможно измерение агрессивных сред при использовании накладных датчиков;

·        возможна высокая точность при измерении однородной среды без взвесей и пузырьков.

Недостатки:

·        высокие требования к обслуживанию врезных датчиков - периодическая очистка;

·        высокие требования к обслуживанию накладных датчиков - периодическая замена акустического геля, и очистка внутреннего сечения водовода измерительного участка;

·        низкая стабильность измерений при насыщении измеряемой среды взвесями и пузырьками, вплоть до полной недостоверности;

Погрешность:

·        ±0,5% - ±2%.

Электромагнитный (магнитоиндукционный) метод - наиболее универсальный на текущий момент метод измерения напорных потоков. Принцип действия основан на измерении электродвижущей силы (ЭДС), возникающей в потоке жидкости, протекающей через искусственно созданное магнитное поле, при этом ЭДС прямо пропорциональна скорости потока жидкости. Этот метод был предложен Майклом Фарадеем еще в начале XIX века. Первичный преобразователь, как правило, представляет из себя полнопроходное измерительное сечение с электромагнитами (для создания магнитного поля) и парой электродов, расположенных диаметрально противоположно в измерительном сечении для съема ЭДС.

Преимущества:

·        универсальность - измерению подлежат любые токопроводящие жидкости;

·        высокая точность и стабильность измерений (в случае наличия системы самоочистки электродов);

·        низкие требования к качеству измеряемой среды - данный метод используется, в том числе, для измерения объема неочищенных сточных вод;

·        полнопроходное сечение обуславливает отсутствие потерь давления в водоводе.

Недостатки:

·        стоимость зависит от диаметра водовода - исполнение первичного преобразователя всегда полнопроходное;

·        возможна нестабильность измерений при наведении сильных электромагнитных помех.

Погрешность:

·        ±0,25% - ±2%.

Основываясь на опыте организации узлов учета напорных потоков можно утверждать, что наиболее универсальным и востребованным является именно электромагнитный метод измерения. В зависимости от поставленной метрологической задачи возможно применение различных методов измерения, однако необходимо всегда учитывать имеющиеся технические условия на объекте измерения и продумывать мероприятия по дальнейшему обслуживанию и эксплуатации средств измерения.

Методы измерения безнапорных потоков.

Что касается измерения безнапорных потоков, здесь не все так очевидно. До недавнего времени считалось, что измерить большую часть существующих безнапорных потоков не представляется возможным, однако с появлением на метрологическом рынке оборудования, способного измерять скорость и уровень одновременно, ситуация в корне изменилась. Подробно остановиться имеет смысл на двух методах измерения, которые на текущий момент используются более чем в 90% случаев.

Акустический (бесконтактный) метод - наиболее распространенный в силу низкой стоимости, измерительное оборудование подобного плана давно производится в России и широко известно. Определение расхода при использовании данного метода производится путем измерения уровня воды и пересчета полученного значения по функции "уровень-расход" с использованием градуировочных таблиц. Уровень вычисляется путем измерения времени прохождения ультразвукового сигнала от первичного преобразователя, расположенного над потоком, до поверхности потока и отраженного эхо-сигнала до датчика. Необходимо отметить, что скорость при данном методе определения расхода не измеряется в явном виде, что приводит к недостоверным результатам в случае возникновения отложений на дне водовода и/или возникновении подпора. Данный метод имеет ряд преимуществ и недостатков.

Преимущества:

·        бесконтактный метод позволяет учитывать потоки с агрессивной средой;

·        возможно измерение даже очень малых объемов.

Недостатки:

·        высокие требования к длинам прямолинейных участков - 20 максимальных уровней заполнения водовода до первичного преобразователя и 10 после;

·        высокие требования к газовой среде между первичным преобразователем и поверхностью измеряемой среды (парообразования сказываются на качестве прохождения сигнала) и к самой поверхности измеряемой среды (пенообразования вносят большой вклад в погрешность измерения);

·        необходимость соблюдения постоянного уклона всего измерительного участка;

·        в случае возникновения подпора (поток останавливается или идет в обратном направлении) оборудование всегда считает расход "в плюс";

·        как правило, для установки оборудования требуется организация дополнительной измерительной камеры (колодца).

Погрешность:

·        ±3% - вплоть до полной недостоверности показаний.

Двухканальный доплеровский метод - обусловлен одновременным измерением как уровня потока, так и его скорости. В сам поток, как правило на дно водовода, монтируются первичные преобразователи скорости и уровня. Скорость определяется по методу Доплера - в поток излучается ультразвуковой сигнал, который отражается от взвешенных частиц в потоке. Затем датчик скорости принимает отраженный сигнал и определяет скорость движения частиц по смещению частоты колебания относительно излученного сигнала. Уровень определяется либо гидростатическим методом (по давлению столба жидкости на чувствительную мембрану), либо ультразвуковым методом. Зная геометрию водовода и измерив уровень потока, высчитывается площадь проходного сечения. Расход определяется путем перемножения скорости потока на площадь сечения. Имеется также более прогрессивный метод, основанный на методе Доплера, - кросскорреляционный. Суть остается прежней, но измерение скорости производится в нескольких плоскостях и усредняется методом кросскорреляции, что повышает точность измерения относительно традиционного метода Доплера.

Преимущества:

·        измерение потока как в прямом, так и обратном направлении;

·        простота монтажа - для установки не требуется организация дополнительных колодцев и измерительных камер;

·        универсальность - монтаж в водоводах практически любой геометрии сечением от 100мм до 9000мм.

Недостатки:

·        необходимость периодической очистки датчиков при учете особенно загрязненных сточных вод.

·        ±1% - ±5%.

Приоритетным методом измерения безнапорных потоков является двухканальный доплеровский.

. Течения в руслах (геогидравлика, гидротехника)

Течение водного потока. Расход воды в потоке является главной его характеристикой. Значения среднего стока и его сезонных и годовых колебаний очень важны при проектировании гидроэлектростанций, ирригационных и водопроводных каналов; параметры кратковременных потоков малой интенсивности сильно влияют на планирование работ по предотвращению загрязнений окружающей среды; данные о внезапных мощных потоках и массах воды, возникающих во время ураганов, обязательно учитываются при разработке мер борьбы с наводнениями. Минимальные и максимальные речные потоки влияют и на судоходство: первые уменьшают глубину фарватера, вызывая опасность посадки судна на мель; вторые резко увеличивают скорость течения и изменяют его характер, что затрудняет движение судов.

Улучшение условий судоходства обеспечивается дноуглубительными работами на фарватере и в акваториях речных портов, регулированием уровня и стока вод, а также строительством каналов.

Подходные каналы в портах. Подходные каналы в речных портах обычно прокладываются вдоль естественных русел, которые углубляются и расширяются; на входе с моря и в водохранилищах эти каналы защищаются молами и волноломами, обеспечивающими прохождение судов в непогоду. Дноуглубительные работы проводятся в устьях рек, подверженных воздействию приливно-отливных течений, в меандрирующих руслах рек с малым уклоном и на мелководьях, где необходимо судоходство.

Регулирование течения рек. На некоторых реках необходимая для судоходства глубина обеспечивается регулированием течения. Для этого проводятся работы по выправлению русла с возведением струенаправляющих и ограничивающих гидротехнических сооружений в самом русле и по берегам реки. Эти сооружения формируют речной поток так, что в нем создается достаточно равномерное распределение относительно невысоких скоростей, при котором образуется и поддерживается фарватер с заданными минимальными значениями глубины, ширины и кривизны. К таким сооружениям относятся подпорные полузапруды, дамбы, шлюзы, берегоукрепительные сооружения, обводные каналы и затворы боковых проток. Нередко для обеспечения более равномерного стока строятся водохранилища и вспомогательные накопительные водоемы

10. Течения в канализационных и сливных системах ливнёвки

Канализация.

Под системой канализации принято понимать совместное или раздельное отведение сточных вод трех категорий. В практике наиболее широкое распространение получили общесплавная и раздельные системы канализации.

Общесплавными называют системы канализации, при которых все сточные воды - бытовые, производственные и дождевые - сплавляются по одной общей сети труб и каналов за пределы городской территории на очистные сооружения.

Раздельными называют системы канализации, при которых дождевые и условно чистые производственные воды отводят по одной сети труб и каналов, а бытовые и загрязненные производственные сточные воды - по другой, одной или нескольким сетям.

Канализационную сеть, предназначенную для приема и отведения атмосферных вод, называют дождевой (ливневой) или водостоком. Если в дождевую канализацию сбрасывают практически чистые незагрязненные производственные сточные воды, то ее называют производственно-дождевой.

Сеть, предназначенную для приема и отведения бытовых вод, называют бытовой.

Производственной называют канализационную сеть промышленного предприятия, предназначенную для приема и отведения только загрязненных производственных сточных вод (при отдельном их удалении); производственно-бытовой - сеть, предназначенную для приема и отведения совместно производственных и бытовых сточных вод Совместное отведение бытовых и производственных сточных вод допускается только в тех случаях, когда это не нарушает работы сети и очистных сооружений бытовой канализации.

Раздельная система канализации может быть полной или неполной.

Полной раздельной называют систему, включающую две или несколько совершенно самостоятельных канализационных сетей сеть, по которой отводят только дождевые или дождевые и условно производственные воды; сеть для отвода бытовых и части загрязненных производственных вод, допускаемых к спуску в бытовую канализацию, сеть, по которой отводят загрязненные производственные воды, не допускаемые к совместному отведению с бытовыми.

Неполной раздельной называют систему канализационных сетей, предусматриваемую для отвода только наиболее загрязненных производственных и бытовых сточных вод; атмосферные воды при этой системе стекают в водные протоки по кюветам проездов, открытым лоткам, канавам и тальвегам.

Разновидностями общесплавной и раздельной систем являются полураздельная и комбинированная системы канализации.

Полураздельная система канализации состоит из тех же самостоятельных канализационных сетей, что и полная раздельная система, и одного главного (перехватывающего) коллектора, отводящего на очистные сооружения бытовые, производственные, талые воды, воды от мытья улиц и часть наиболее загрязненных дождевых вод.

Комбинированные системы канализации появились в результате расширения городов, имеющих общесплавную систему канализации. Ввиду того что в сухую погоду общесплавные коллекторы загружены не полностью, к ним присоединяли бытовую и производственную канализационные сети от районов новой застройки, а для атмосферных вод, которые уже не могли быть приняты в существующие общесплавные коллекторы, прокладывали самостоятельные дождевые канализации с выпуском атмосферных вод в ближайшие водоемы без очистки. Таким образом, появилась комбинированная система канализации, при которой в одних районах города сохранилась общесплавная система, в других- полная раздельная, в-третьих - неполная раздельная система.

Ливневая канализация.

Осадки, собирающиеся с крыш домов с помощью водосточных труб, оказывают негативное воздействие на состояние почвы около здания. Излишняя влага способна не только убить зеленые насаждения на вашей территории, но и разрушить фундамент зданий, что абсолютно недопустимо. Проблема устранения избыточной влаги решается за счет использования ливневой канализации.

Ливневая канализация (она же ливневка) - это система труб, лотков, дождеприемников и дополнительных элементов, предназначенная для сбора и отвода поверхностных дождевых и талых вод с кровель зданий, дорожных покрытий и различных площадок.

Рисунок 5 - Ливневая канализация

Хороший дождь освежает атмосферу, накаленную летним солнцем, орошает газоны, очищает улицы и дворы от пыли, зачем же нужно устройство ливневой канализации?

Ливневые системы канализации известны с древних времен. Вот уже сотни лет они доказывают свою актуальность и эффективность. Затяжные отсадки, обильные ливни и таяние снега приносят большой вред хозяйственной деятельности человека и доставляют значительные неудобства. Именно ливневый дренаж способен надолго отсрочить или совсем предотвратить множество неприятных последствий. Грамотное устройство ливневки позволяет:

·        защитить от преждевременного разрушения дороги и тротуары, фундаменты и отмостки зданий;

·        предохранить от сырости первые этажи и снизить вероятность затопления подвалов;