Bezinwazyjne pomiary przepływu w nowoczesnych przedsiębiorstwach wodociągowych

W znakomitej większości przypadków wymienionych we wstępie rozwiązaniem może być technologia bezinwazyjnych ultradźwiękowych pomiarów przepływu. W artykule przedstawiamy przykłady, jak poradziły sobie z tego typu wyzwaniami trzy przedsiębiorstwa z branży wodociągowej.

Krytyczna awaria przepływomierza elektromagnetycznego in-line

Co zrobić, gdy doszło do uszkodzenia przepływomierza w bardzo wymagającym punkcie pomiarowym sieci wodociągowej? Jak zminimalizować koszty związane z awarią? Odpowiedzi na te pytania szukała duża sieć niemieckiego przedsiębiorstwa wodociągowego po tym, jak wysokie ciśnienie uszkodziło zamontowany na rurociągu przepływomierz inwazyjny. Jak powszechnie wiadomo, dystrybucja wody z odległych stacji uzdatniania do sieci miejskich wymaga złożonej infrastruktury. Zwykle w tym procesie bierze udział kilka pompowni, co pozwala uzyskać odpowiednio wysokie ciśnienie wody w sieci. I właśnie to wysokie ciśnienie może powodować spore problemy.

Po analizach dostępnych na rynku technologii pomiarowych przedsiębiorstwo doszło do wniosku, że aby uniknąć problemów związanych z wymianą przepływomierza, a co ważniejsze zachować integralność systemu i uniknąć ryzyka zanieczyszczenia wody, konieczne jest zastosowanie technologii pomiaru bezinwazyjnego. Nowy przyrząd musiał również zapewnić szybkie i wiarygodne wyniki pomiarów, ponieważ rurociąg był zainstalowany w krytycznym miejscu pod autostradą. Istniały obawy, że w przypadku rozszczelnienia jej konstrukcja mogłaby ulec zniszczeniu.

Po rozwiązanie przedsiębiorstwo wodociągowe zgłosiło się do firmy Katronic, niemieckiego producenta bezinwazyjnej aparatury pomiarowej. Warunkiem koniecznym do spełnienia było to, by urządzenie w higieniczny sposób zastąpiło stary, uszkodzony przepływomierz, zlokalizowany na rurociągu wody pod wysokim ciśnieniem. Inżynierowie Katronic dobrali do aplikacji wielofunkcyjny, stacjonarny przepływomierz ultradźwiękowy KATflow 150. Dzięki zastosowaniu sond ultradźwiękowych typu clamp-on można było wykonać wymianę bez wstrzymania przepływu wody oraz ingerencji w rurociąg. Dodatkowo, dzięki bezinwazyjnej instalacji, nie było również potrzeby płukania instalacji, aby usunąć pozostałości po montażu przyrządu.

KATflow 150 dostarcza do dyspozytorni ciągłe i niezawodne dane, dzięki czemu na tym odcinku sieci zagwarantowane jest stałe monitorowanie i szybka interwencja w przypadku uszkodzenia. Dokładność pomiaru przepływomierza ultradźwiękowego została wyraźnie podkreślona przez klienta i potwierdzona pomiarami porównawczymi, a w związku z udaną instalacją będą również prowadzone z firmą Katronic konsultacje w sprawie przyszłych zadań pomiarowych.

W ostatecznym rozrachunku wybrane rozwiązanie pozwoliło nie tylko na oszczędności w zakresie kosztów nabycia nowego układu pomiarowego (porównywalna, inwazyjna technologia pomiarowa jest znacznie droższa), ale również kilkukrotnie zmniejszyło wydatki związane z roboczogodzinami, logistyką, koniecznym przestojem, zużyciem wody oraz wprowadzaniem zmian do rurociągu.

Monitoring stanu rurociągu kluczowy dla bezpieczeństwa lotniska

Z bardzo podobnym zagadnieniem spotkała się firma zajmująca się projektem jednego z najbardziej ruchliwych lotnisk w Szkocji. Operatorzy napotkali problem w postaci stuletniego, 18-calowego rurociągu wodociągowego, doprowadzającego bieżącą wodę do kilku lokalnych miast. Biorąc pod uwagę lokalizację oraz wiek instalacji, obawiano się wpływu codziennych operacji lotniczych na rurociąg oraz możliwych implikacji w przypadku wystąpienia awarii.

Każdego dnia pod pasem lotniczym przepływa 8000 m3 wody, toteż kluczowe znaczenie miało umożliwienie operatorowi monitorowania, mierzenia i reagowania na wszelkie zmiany przepływu. W pierwszej kolejności skontaktowano się z liderem w obszarze inteligentnych rozwiązań dla sieci rurociągów, w celu wprowadzenia systemu dostarczającego na żywo dane o tym, co dzieje się w systemie. Dla pełnego obrazu sytuacji potrzebny był jeszcze pomiar natężenia przepływu. Do tego celu wybrano ultradźwiękową technologię przepływomierzy Katronic, zarówno w wersji stacjonarnej, jak i przenośnej.

Przed wykonaniem instalacji na stałe potrzebna była wstępna ocena lokalizacji pomiarowych. Konieczne było wykorzystanie miernika porównawczego oraz zidentyfikowanie najlepszych miejsc do instalacji dwóch przepływomierzy stacjonarnych. Jest to doskonały przykład wykorzystania obu typów przepływomierzy clamp-on. Jako pierwsze inżynierowie wykorzystali dwa przenośne przepływomierze ultradźwiękowe KATflow 200 do oceny stanu rurociągu oraz zebrania wstępnych danych w dwóch lokacjach. Prace przygotowawcze zostały wykonane po to, aby udowodnić, że wybrana technologia jest odpowiednia dla proponowanego pomiaru oraz aby uzyskać wstępny odczyt oczekiwanych wartości przepływu. Kompaktowy i praktyczny KATflow 200 okazał się idealnym rozwiązaniem do wykonywania pomiarów w ograniczonych warunkach pod pasem startowym. Był to również dowód wydajności przepływomierza, który dostarczył dobre wyniki pomiarów mimo wieku i stanu rurociągu.

Po pomyślnym zakończeniu wstępnych badań, w wyselekcjonowanych punktach zainstalowano stacjonarne przepływomierze KATflow 100. Urządzenia firmy Katronic zostały połączone z systemem monitorowania za pomocą wyjść przeznaczonych do analizy danych. Urządzenie zostało zaprogramowane tak, aby alarmować w przypadku wykrycia przez przepływomierz nieoczekiwanych lub nagłych zmian natężenia przepływu. System monitoringu został również połączony z hydrantami pożarowymi po obu stronach lotniska, aby alarmować w przypadku nagłych spadków ciśnienia.

Informacje dostarczane przez połączone urządzenia umożliwiły użytkownikowi monitorowanie zmian stanu rurociągu. Najważniejsze jest jednak to, że system ostrzega przed potencjalnym pęknięciem rurociągu oraz zapewnia klientowi spokój w nadchodzących latach.

Doskonałe narzędzie do szybkiej i prostej diagnostyki wydajności pomp

Trzeci przykład powiązany z tematyką technologii pomiarowej branży wodociągowej dotyczy wiodącego niemieckiego producenta innowacyjnych produktów i rozwiązań w zakresie pomp, zaworów, napędów, przetwornic częstotliwości oraz sterowań. Firma szukała rozwiązania dla swojej spółki córki, świadczącej usługi opieki nad produktami, które wprowadza na rynek firma macierzysta.

Niemiecki producent zajmuje się dostarczaniem dostosowanych do indywidualnych potrzeb komponentów systemowych dla każdej możliwej kategorii zastosowań: od grzewczych pomp obiegowych po wielkogabarytowe elementy pomp w elektrowniach jądrowych. Oferuje szeroką gamę konstrukcji pomp, w oparciu o wymagania techniczne pompowanego medium. Zintegrowana spółka zajmuje się natomiast uruchamianiem, naprawami, dostarczaniem części zamiennych, doradztwem inżynieryjnym (np. dotyczącym cyklu życia pomp), a przede wszystkim konserwacją i serwisem zainstalowanej technologii na miejscu.

Do tego typu aplikacji konieczne było znalezienia rozwiązania, które pozwoliłoby „tu i teraz” zweryfikować pracę pomp oraz ich specyfikacje techniczne. Z pomocą przyszła firma Katronic, która dobrała przenośny i bezinwazyjny przepływomierz KATflow 200. Ultradźwiękowe sondy typu clamp-on wraz z poręcznością urządzenia tworzą idealne rozwiązanie dla techników regularnie przemieszczających się między punktami pomiarowymi. Weryfikacja pomp w eksploatacji pozwala na ocenę, czy pompy działają tak, jak powinny, czy zastosowanie pomp alternatywnych byłoby bardziej wydajne i czy konieczna jest wymiana podzespołów, a nawet całkowita przebudowa układu. Dostarczane przez KATflow 200 dane dotyczące natężenia przepływu są fundamentalnym elementem procesów projektowania pomp i wymiarowania systemów.

Należy również wziąć pod uwagę, że warunki pracy i wymagania dotyczące pompy mogą zmieniać się także podczas jej cyklu życia. Nietypowe media, różne gęstości i lepkości cieczy mają wpływ na ich żywotność, dlatego regularna kontrola zainstalowanych systemów pompowych jest nie tylko rozsądna, ale i konieczna. Przykładem są wymagania dotyczące pomp w domowych systemach wody pitnej, które mogą ulec zmianie ze względu na wahania liczby mieszkańców i rozszerzenie obszaru sieci. Aby zachować długowieczność urządzenia przy zmiennych obciążeniach pompy w wyniku tego typu odchyleń, konieczne są regularne kontrole i regulacje. Częścią rozszerzonego zakresu usług firmy jest również określanie zużycia energii i ocena możliwych oszczędności w zakresie kosztów systemów, np. w przypadku modernizacji lub przebudowy pomp. Jak stwierdził kierownik centrum serwisowego pomp, bezinwazyjny, przenośny przepływomierz KATflow 200 jest bardzo dobrym narzędziem do zadań technicznych, technologia pomiarowa jest intuicyjna w obsłudze, menu przejrzyste, a urządzenie wygodne w użyciu. Dodał również, że można przewidzieć rosnące zapotrzebowanie na tego typu przenośne urządzenia.

Instalacja przepływomierza za pomocą łańcuszków jest szybka i prosta, a wbudowany „Asystent pozycjonowania sondy ultradźwiękowej” przeprowadza użytkownika przez montaż sond, wskazując najlepsze dla nich miejsce na rurociągu. Niezawodny, przenośny przepływomierz Katronic jest od razu gotowy do użycia, wystarczy wprowadzić kilka parametrów pomiarowych. Niewątpliwą zaletą tego rozwiązania jest to, że KATflow 200 może być instalowany na procesach będących w toku, niezależnie od przewodności czy ciśnienia cieczy – bez strat ciśnienia, medium, czasu i pieniędzy, które z pewnością trzeba byłoby uwzględnić przy wyborze inwazyjnych metod pomiarowych.

W każdej z opisanych sytuacji, bezinwazyjna i ultradźwiękowa technologia pomiaru zapewniła szybkie i proste rozwiązanie dla wymagającej aplikacji. Mobilne przepływomierze umożliwiają sprawne przemieszczanie się między punktami pomiarowymi, a dzięki temu ułatwiają wykonywanie pomiarów tymczasowych i diagnostycznych. Stacjonarna wersja stanowi natomiast doskonałą alternatywę dla przepływomierzy elektromagnetycznych. Nowoczesna technologia ultradźwiękowa pozwala na realizację pomiarów o dokładności ±1–3 % wartości mierzonej na rurociągach o średnicy od DN10 do DN6000, wykonanych ze wszystkich materiałów. Przepływomierze KATflow są dostępne zarówno w wersji przenośnej, stacjonarnej, jak i terenowej, przystosowanej do długotrwałych pomiarów w wymagających warunkach. Firma AEA Technique zajmuje się zarówno sprzedażą, jak i wynajmem urządzeń Katronic, co w 100 % zaspokaja możliwe zapotrzebowania przedsiębiorstw wodociągowych.

AEA TECHNIQUE Sp. z o.o.
ul. Toszecka 99, 44-100 Gliwice
+48 32 775 65 24

źródło: Automatyka 3/2023