Методичні вказівки - методичні вказівки щодо визначення витрат стічної рідини в
Міністерство житлово-комунального господарства Української РСР
Ордена Трудового Червоного Прапора
Академія комунального господарства ім. К.Д. Памфілова
наказом Міністерства житлово
комунального господарства Української РСР
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
З ВИЗНАЧЕННЯ ВИТРАТ стічної рідини
У безнапірних трубопроводів
Відділ науково-технічної інформації АКХ
Київ 1987
Справжні вказівки встановлюють порядок проведення вимірювань витрат стічної рідини в безнапірних трубопроводах, вимоги до ділянок трубопроводів, на яких повинні проводитися вимірювання, і до засобів вимірювання рівня і швидкості.
Методичні вказівки розроблені НДІ КВОВ АКХ ім. К.Д. Памфілова (кандидати техн. Наук Т.М. Коліскор і В.А. Казарян, інж. М.В. Мкртчян) за участю тресту Мосочіствод (інженери В.В. Іванов і Л.Ф. Скрябін) і ВНДІ ВОДГЕО (канд. техн. наук П.В. Лобачов) і узгоджені з Казанським філією ВНДІ ФТРІ. Призначені для організацій, що займаються експлуатацією та налагодженням систем каналізації.
В даний час основним пристроєм, застосовуваним для вимірювання витрат стічної рідини, є лотки Вентурі і Паршаля. Значні розміри цих пристроїв не дозволяють застосовувати їх в умовах обмеженого простору. Найчастіше вони використовуються на очисних станціях, а єдиним методом, застосовуваним на мережах, є метод «площа - швидкість», для здійснення якого потрібно провести не менше 15 вимірів місцевих швидкостей.
Визначення витрати цим методом вимагає значних витрат праці і часу. Крім того, в процесі вимірювань в натурних умовах можлива зміна витрати, що знижує точність методу. Метод, викладений в справжніх вказівках, полягає у визначенні витрати шляхом вимірювання наповнення та швидкості в одній точці. Він володіє достатньою точністю, доступний для застосування в умовах експлуатації. Метод апробований в тресті Мосочіствод і в водоканалі Одессаа і Єревана.
1. Метод призначений для визначення витрати стічної рідини в безнапірних трубопроводах круглої форми шляхом вимірювання наповнення та швидкості руху рідини в одній точці.
2. Метод дозволяє провести градуювання вимірювального перетину (перетину, де встановлюються вимірювальні прилади), тобто встановити залежність витрати від рівня рідини.
3. Вимірювання можуть проводитися при дотриманні наступних умов: наповнення труби не повинно бути більше 0,75 і в період вимірювань дольной залишатися постійним; мінімальний діаметр трубопроводу 0,3 м, що пов'язано з розмірами стандартних гідрометричних вертушок, мінімальний діаметр яких дорівнює 0,02 м; середня швидкість руху води не менше 0,7 м / с; дно трубопроводу має бути чистим.
4. Вимоги цих вказівок викладені відповідно до затверджених Держстандартом СРСР «Правил вимірювання витрати рідини за допомогою стандартних водозливними пристроями та лотків» (РДП-99-77).
5. Метод визначення витрати стічної рідини з вимірювання швидкості в одній точці заснований на встановленій залежності розподілу швидкостей в живому перетині від основних параметрів потоку (діаметра трубопроводу, його наповнення та коефіцієнта шорсткості стінок).
6. Для трубопроводів, які транспортують стічну рідину, коефіцієнт шорсткості n приймається постійним і рівним 0,014. Вказівки по визначенню діаметра і наповнення наведені в п. 16 і 17.
за величиною середньої швидкості потоку Uср за формулою
де w - площа живого перетину потоку;
за величиною максимальної швидкості umax за формулою
де N - безрозмірний коефіцієнт, що визначається за таблицею дод. 1.
Другий спосіб дозволяє досягти більшої точності, так як при вимірюванні максимальної швидкості, що знаходиться на більшій відстані від дна лотка, ніж середня, існує менша ймовірність налипання забруднень на вертушку. Тому цей спосіб є кращим.
Перший спосіб повинен використовуватися лише в тих випадках, коли відстань максимальної швидкості від поверхні води менше, ніж 1,5 діаметра гідрометричної вертушки.
8. Для винятків трудомістких обчислень складені таблиці (дод. 1 і 2), що дозволяють визначати необхідні параметри за результатами вимірювання діаметра трубопроводу і наповнення.
9. Похибка визначення витрати рідини справжнім методом при вимірюванні максимальної швидкості не перевищує 5%, при вимірюванні середньої швидкості - 7%. Для більш точного визначення похибки модно користуватися методикою, викладеною у додатку. 3.
10. Для забезпечення гарантованої точності вимірювальний ділянку трубопроводу повинен бути прямолінійним з постійним ухилом і діаметром без бічних приєднань.
Довжина ділянки перед вимірювальним перетином повинна бути не менше 40Н (Н - глибини наповнення трубопроводу), а після нього 10Н.
11. Перетин, в якому встановлюються прилади для вимірювання швидкості і рівня, має бути розташоване в середині лотка оглядового колодязя. У цьому розрізі та поблизу нього не повинно бути виступів, закладних деталей і інших предметів, що викликають спотворення рівня в результаті місцевих збурень потоку.
12. Для вимірювання рівня дозволяється застосовувати найпростіші засоби вимірювання: мірні голки, гачкові рейки, пьезометрические трубки, водомірні рейки і т.д.
Мірні рейки є найбільш грубими засобами вимірювання. Більш точно дозволяють виміряти рівень мірні голки. Основною деталлю мірної голки є шток з нанесеними на ньому відмітками. На штоку укріплена зубчаста планка, поєднана з кремальерой і ноніусом. Відлік за ноніусом виробляють в момент торкання голкою, прикріпленою до штоку, поверхні рідини або в момент відриву голки від цієї поверхні. Площиною відліку є дно лотка.
Більш докладний опис засобів вимірювання рівня рідини міститься в книзі І.В. Лобачова і Ф.А. Шевельова «Вимірювання витрати рідин і газів в системах водопостачання і каналізації» (М. Стройиздат, 1985).
13. При постійних спостереженнях за витратами слід використовувати рівнеміри з самописними пристроями типу СУВ-М ( «Валдай»).
14. Для вимірювання швидкостей рекомендується застосовувати такі гідрометричні вертушки: для потоків глибиною понад 0,3 м - типу Х-6, ГР-96, для потоків глибиною понад 0,3 м - ГР-21 М, ГР-99, ГР-55 (ГОСТ 15126-80).
Тип вертушки Діаметр
лопатевого гвинта, мм
15. Гідрометричні вертушки повинні бути в хорошому стані, яке підтримується чищенням після кожного використання і своєчасної заміною всіх зношених або пошкоджених деталей.
18. Визначити відносне наповнення трубопроводу Н / Д.
19. По таблиці (див. Дод. 1) знайти відстань по вертикалі від лотка до місця розташування максимальної швидкості h, відповідне фактичним величинам Д і Н / Д.
20. Визначити величину (Н - h).
21. При (Н - h) <1,5 диаметра гидрометрической вертушки расход в соответствии с п. 7 определяется по средней скорости.
за допомогою таблиці (див. дод. 2) обчислити площу поперечного перерізу потоку w і гідравлічний радіус R;
визначити відстань по вертикалі від лотка по місцеположення середньої швидкості за формулою
на штанзі з мірними поділками зміцнити вертушку на висоті y ср;
виміряти середню швидкість Uср на висоті y ср від лотка;
обчислити Q за формулою (1).
22. При (Н - h) ³ 1,5 діаметра гідрометричної вертушки витрата визначити по максимальній швидкості.
на штанзі з мірними поділками зміцнити вертушку на висоті h;
виміряти максимальну швидкість umax на висоті h від лотка;
по таблиці (див. дод. 1) знайти значення N;
за допомогою таблиці (див. дод. 2) обчислити значення w;
обчислити Q за формулою (2).
23. гідрометричних вертушка повинна знаходитися в кожній вибраній точці вимірювання не менше 40 с. Вимірювання швидкостей в кожній із зазначених точок треба робити не менше трьох разів. Значення швидкості прийняти як середньоарифметичне цих вимірів. При розбіжності результатів вимірювань швидкості більш ніж на 5% вимірювання повторити.
24. Стабільність витрати в процесі вимірювань контролюється незмінністю наповнення, яке додатково вимірюється після вимірювання швидкостей.
25. Градуировка здійснюється з метою подальшого визначення витрати по вимірюванню рівня рідини в трубопроводі. При цьому використовується відома залежність Q / Q п (де Qп - витрата при повному наповненні) від відносного наповнення Н / Д (рисунок), справедлива для всіх використовуваних в каналізації діаметрів труб.
26. Для визначення по цій залежності витрати при будь-якому наповненні слід попередньо встановити величину Qп, що здійснюється проведенням визначення витрати Q при будь-якому фіксованому наповненні за методикою, викладеною в розд. V.
Далі слід за графіком (див. Малюнок) встановити коефіцієнт А (А = Q / Q п), відповідний измеренному наповненню, і визначити Qп за формулою Q п = Q / A.
При встановленої для даного трубопроводу величиною Qп за графіком (див. Малюнок) можна визначити витрату при будь-якому наповненні.
Залежність витрати рідини від її рівня в каналі круглого перетину
Значення Qп визначити як середньоарифметичне при двох-трьох вимірах витрати і наповнення.
27. Градуировку вимірювального перетину рекомендується проводити не рідше 1 разу на рік. Позачергова градуювання проводиться при зміні умов роботи трубопроводу.
28. Виконання робіт по визначенню витрат стічної рідини в системах каналізації повинно здійснюватися відповідно до чинних «Правил техніки безпеки при експлуатації систем водопостачання та водовідведення населених місць» (М. Стройиздат, 1979, розд. 4.2 - 4.3).
29. Перед спуском людей у колодязь, де проводяться вимірювання, необхідно перевірити його загазованість лампою ЛБВК.
ЗначеніяNіhдля трубопроводів круглого перетину
Знаходження похибки визначення витрати
1. Середня квадратична похибка визначення витрати обчислюється за формулою
де dw, dи. dy1, dy2, dx - середня квадратична похибка відповідно визначення площі живого перетину, вимірювань швидкості, визначення точки вимірювання, установки вимірювача швидкості, встановлення місця розташування центральної вертикальної осі; , - безрозмірний градієнт швидкості відповідно по вертикалі і по горизонталі.
З огляду на, що w = f (Н / Д, Д), можна записати:
де dн, Dд - середня квадратична похибка вимірювання відповідно наповнення і діаметра труби.
2. При визначенні витрати по вимірюванню umax середня квадратична відносна похибка визначення витрати обчислюється за формулою
де - i гідравлічний ухил трубопроводу.
3. При визначенні витрати по вимірюванню Uср середня квадратична відносна похибка вимірювань витрати обчислюється за формулою