Radarowy Pomiar Poziomu Wody w Oczyszczalniach Ścieków: Zasada Działania i Zastosowanie
- Szczegóły
Pomiar poziomu wody może być prowadzony na różne sposoby, a wśród nich znajduje się również pomiar radarowy, który jest jedną z najnowszych metod mierniczych. Pomiar poziomu wody za pomocą urządzenia radarowego, a dokładnie przepływomierzem radarowym, jest wykorzystywany obecnie coraz częściej. To metoda cyfrowego pomiaru prędkości powierzchni cieczy, która działa bezkontaktowo i bardzo precyzyjnie. Pomiar poziomu wody pozwala na szybki dostęp do informacji dotyczących aktualnego poziomu wody lub innych cieczy, a tym samym umożliwia również efektywne prowadzenie kontroli i zarządzanie poziomem cieczy.
Zastosowanie Radarowego Pomiaru Poziomu Wody
Przepływomierze radarowe używane są do prowadzenia pomiarów poziomu wody w otwartych zbiornikach i kanałach. Mają uniwersalne zastosowanie i sprawdzają się podczas prowadzenia pomiarów w różnych branżach. Wybrane zastosowania radarowego pomiaru poziomu wody:
- Oczyszczalnie ścieków
- Rzeki
- Kanały przemysłowe
- Ujścia odpływów
- Energetyka wodna
- Sieci kanalizacyjne
- Firmy wykorzystujące zbiorniki, kanały w procesach
Zalety Stosowania Radarowego Pomiaru Poziomu Wody
Prowadzenie radarowego pomiaru poziomu wody związane jest z wieloma korzyściami na tle innych metod pomiarowych. Stąd też wyróżnia się ona coraz większym zainteresowaniem na tle pozostałych technik mierniczych. Główne zalety:
- Bardzo dokładne pomiary poziomu wody
- Pomiar prowadzony bezkontaktowo, dlatego urządzenie miernicze nie ulega zabrudzeniu
- Możliwość stosowania w środowiskach agresywnych chemicznie
- Pomiary cieczy o zróżnicowanych temperaturach, także gorących
- Prosta instalacja, możliwość stosowania miernika również mobilnie
- Współpraca z systemami SCADA dla efektywnej kontroli i zarządzania
- Funkcje automatycznej diagnostyki
Zasada Działania Przepływomierza Radarowego
Zasada działania przepływomierza D-FL 100 opiera się na pomiarze różnicy ciśnienia wytworzonego przez strumień wynoszonego gazu. Czujnik urządzenia składa się z dwóch komór, pomiędzy którymi na skutek przepływu gazu wytwarza się różnica ciśnień, proporcjonalna do kwadratu szybkości przepływu gazu. Dzięki specjalnej konstrukcji czujnika wytwarzana jest największa możliwa różnica ciśnienia przy najlepszej liniowości mierzonego sygnału. Na podstawie zmierzonego sygnału oraz pozostałych parametrów przepływu, wielkość przepływu może być przeliczona na warunki normalne przez Mikroprocesorowy Moduł Przeliczający. W tym celu moduł ten wyposażony jest w dodatkowe dwa wejścia 0-20mA dla czujnika ciśnienia i czujnika temperatury.
Przykłady Zastosowań w Oczyszczalniach Ścieków
W około 10000 oczyszczalniach ścieków w Niemczech powstaje rocznie prawie 2 miliony ton osadów ściekowych. Chociaż wcześniej większość osadów ściekowych była wykorzystywana jako nawóz w rolnictwie, obecnie coraz więcej osadów jest poddawanych recyklingowi termicznemu ze względów ekologicznych. Przepisy prawne w Niemczech wymagają, aby najpóźniej od 2029 r. wszystkie osady ściekowe były wykorzystywane do odzysku fosforu w monospalarniach.
Przeczytaj także: Przepływomierz w Oczyszczalni: Zasada Działania
Zanim jednak osady ściekowe zostaną wykorzystane jako paliwo, należy oddzielić ich stałą zawartość od dużej ilości wody, która stanowi ponad 97 procent masy. Tutaj do gry wkracza firma ISV-Umwelt z Langelsheim w Dolnej Saksonii. Założyciel i dyrektor zarządzający Sven Penkwitt wyjaśnia: „Budujemy mobilne instalacje do odwadniania biomasy i wynajmujemy je naszym klientom na czas określony lub nieokreślony.
Separacja za Pomocą Wirówki
Instalacja separatora jest systemem samowystarczalnym i mieści się w mobilnym kontenerze o długości 12 metrów. Centralnym jego elementem jest wirówka dekantacyjna. Jej bęben obraca się z prędkością 3200 obrotów na minutę, generując siły odśrodkowe równe 3000-krotności przyspieszenia grawitacyjnego. Gdy ścieki są podawane ze zbiorników za pomocą pompy i węża, ciężkie ciała stałe są wypychane na zewnątrz. Stamtąd, za pomocą przenośników ślimakowych, są one kierowane na zewnątrz, podczas gdy lżejsza woda pozostaje w środku bębna i odpływa. Następnie taśma przenośnika transportuje je do kontenera zbiorczego w celu przetransportowania do elektrociepłowni. W celu optymalizacji separacji dodawany jest flokulant. Rodzaj i dawkowanie jest dostosowane do składu osadów ściekowych.
Aby osiągnąć optymalny wynik odwadniania, musi istnieć możliwość dostosowania procesu w różnych jego punktach i tu właśnie wkracza ifm: Jako specjalista w dziedzinie automatyki, firma ifm oferuje szeroką gamę czujników i rozwiązań automatyzacji, które można wykorzystać do precyzyjnej regulacji i przejrzystej wizualizacji operacji procesowych w najdrobniejszych szczegółach.
Monitorowanie Wirówki
Dwa główne łożyska wirówki poddawane są ekstremalnym siłom, gdy ciężki bęben obraca niejednorodny często osad ściekowy z ogromną prędkością. Dlatego też w każde łożysko zostały wkręcone dwa czujniki drgań VVB. Stale monitorują one zachowanie wibracji.
Odbiegający od normy wzorzec drgań pozwala szybko wykryć, czy masa nie może być prawidłowo przetworzona, tzn. oddzielona, ponieważ np. konsystencja lub lepkość jest niewłaściwa lub do wirówki dostają się grube bryły. Wtedy personel serwisowy może interweniować i np. zmniejszyć prędkość wirówki, aby zapobiec uszkodzeniu.
Przeczytaj także: Filtr powietrza i osiągi silnika Diesla
Zużycie łożysk bębna jest również wykrywane na wczesnym etapie poprzez rosnącą amplitudę drgań i zgłaszane jako sygnał do konserwacji. Co więcej, czujnik drgań posiada zintegrowany czujnik temperatury.
Agregat Hydrauliczny
W osi środkowej wirówki umieszczony jest napędzany hydraulicznie przenośnik ślimakowy o wysokim momencie obrotowym, który zagęszcza cząstki stałe i odprowadza je na zewnątrz. Ciśnienie jest wytwarzane przez agregat hydrauliczny o napędzie elektrycznym. Przełącznik ciśnienia PV8 o zakresie pomiaru od 0 do 250 bar mierzy ciśnienie hydrauliczne w celu sterowania silnikiem pompy elektrycznej za pomocą falownika. Ciśnienie jest zatem wykorzystywane do sterowania napędem ślimaka i ostatecznie do wyładunku cząstek stałych z instalacji.
Monitorowanie Przepływu Podawania
Precyzyjnie dozowany dopływ osadów ściekowych do wirówki ma decydujące znaczenie dla efektywnego procesu separacji. W tym celu na dopływie instalowany jest magnetyczno-indukcyjny czujnik przepływu. Czujnik ten niezawodnie wykrywa przepływ różnorodnych mediów płynnych lepkich, w tym przypadku ilość dodawanej biomasy lub osadów ściekowych, która wynosi typowo od 15 do maksymalnie 56 metrów sześciennych na godzinę. Zmierzona wartość jest łączona z regulacją pompy zasilającej i wirówki w sterowniku instalacji. Czujnik działa na zasadzie pomiaru magnetyczno-indukcyjnego. Oferuje on następujące korzyści: odcinek pomiarowy jest wolny od wszelkich elementów pomiarowych lub innych elementów, do których mogłyby przylgnąć stałe składniki osadu ściekowego, blokując rurę.
Ponadto czujnik mierzy również temperaturę transportowanego osadu ściekowego. Lepkość tego osadu jest wyższa w zimnych porach roku - jest to decydujący czynnik, który należy wziąć pod uwagę przy zasilaniu wirówki.
Wszystko Zależy od Mieszanki
Aby osiągnąć optymalną separację faz (termin ten jest używany przez specjalistów do oddzielania cieczy od ciał stałych), do osadu ściekowego dodawany jest flokulant. Flokulant jest indywidualnie dopasowany do rodzaju osadu ściekowego, tzn. receptura jest inna w zależności od oczyszczalni ścieków. Flokulant składa się z wody i koncentratu polimerowego. Oba składniki są przygotowywane indywidualnie, zapewniając dokładne proporcje mieszania. Do tego celu wykorzystywany jest czujnik przepływu wirowego. Precyzyjnie mierzy on ilość wody doprowadzanej do zbiornika przygotowawczego i w ten sposób reguluje recepturę flokulantu.
Przeczytaj także: Przepływomierz i filtr powietrza
Sam zbiornik preparatu jest monitorowany za pomocą czujnika poziomu LR7000, który posiada sondę z falowodem mikrofalowym do pomiaru poziomu. Ta zasada pomiaru ma tę zaletę, że nie ma na nią wpływu pienienie się flokulantu. Ponadto sondę można łatwo skrócić i w ten sposób dopasować do wysokości zbiornika.
Gotowy flokulant jest podawany do wirówki razem z osadem ściekowym. Przepływomierz elektromagnetyczny SM8020 działający na zasadzie pomiaru magnetyczno-indukcyjnego precyzyjnie monitoruje dostarczaną ilość.
Pomiar w Zbiorniku Magazynowym
Zbiornik magazynowy z koncentratem polimerowym jest monitorowany za pomocą czujnika poziomu KQ1000. Czujnik ten montowany jest na zewnątrz zbiornika i wykrywa poziom napełnienia poprzez ścianę zbiornika. Trzy sygnały przełączające o różnych priorytetach przypominają o konieczności uzupełnienia zbiornika.
Prosto i Łatwo Dzięki IO-Link
Wszystkie czujniki w tej instalacji wykorzystują protokół komunikacyjny IO-Link . Sven Penkwitt wyjaśnia korzyści dla swojej firmy: „IO-Link zmniejsza nakłady na okablowanie i pozwala na znacznie łatwiejsze uruchomienie. Okablowanie strukturalne polega zasadniczo na przykręceniu złącz kabli do czujników i modułów. Eliminowane są źródła błędów, takie jak nieprawidłowo podłączone kable. Nasze pierwsze instalacje były okablowane konwencjonalnie i potrzebowaliśmy na to około 2½ dnia. Dzisiaj, dzięki IO-Link, można to zrobić w 2 godziny”.
Według Penkwitta jedną z istotnych zalet IO-Link jest serwis: „Nie potrzebuję już elektryka do wymiany uszkodzonego czujnika; dzięki prostemu złączu M12, w zasadzie każdy może wymienić czujnik”. Po założeniu nowego czujnika otrzymuje on automatycznie swoje parametry z mastera IO-Link: w ten sposób wartości graniczne lub wskazania licznika są po prostu przenoszone ze starego czujnika do nowego. „Można więc powiedzieć, że IO-Link minimalizuje czas przestoju sprzętu na miejscu u klienta”.
Chociaż konwencjonalne czujniki posiadają tylko wyjścia przełączające lub analogowe, czujniki IO-Link oferują również komunikację bezpośrednio w czujniku. Na przykład, kompletna parametryzacja czujnika może być przeprowadzona zdalnie - ręcznie przez operatora za pomocą oprogramowania lub automatycznie przez sterownik, na przykład przy zmianie receptury. Ułatwia to zdalną optymalizację procesu aż do poziomu czujników.
Ponadto czujniki IO-Link oferują dodatkowe funkcje diagnostyczne poza rzeczywistą wartością mierzoną, np. licznik godzin pracy, pamięć wartości min. i maks. lub wartości dotyczące jakości mierzonego sygnału. „Wszystkie czynności związane z kontrolą i monitorowaniem naszych instalacji mogą odbywać się zdalnie. W tym miejscu IO-Link jest bardzo przydatny, ponieważ daje nam maksymalną przejrzystość aż do poziomu czujnika.
tags: #przepływomierz #radarowy #oczyszczalnia #ścieków #zasada #działania
