Uvod

Ovaj dokument ima za cilj da prikaže načine korištenja opreme za mjerenje i detekciju gubitaka vode.

Dokument prenosi iskustava stečena višegodišnjim  radom sa opremom u različitim uslovima i područjima rada i u skladu je sa obukom koju je autor proveo u više od 100 vodovodnih preduzeća

Mjerna oprema

Opšte o mjernoj opremi

Mjerna oprema se koristi za mjerenje hidrauličkih parametara u vodovodnim sistemima i osnovna podjela joj je na mjernu opremu koja se koristi za mjerenje protoka (mjerači protoka) i mjernu opremu za mjerenje pritiska (sonde pritiska i manometri). Uz opremu koja se koristi za mjerenje hidrauličkih parametara koristi se i pomoćna mjerna oprema kao što je ultrazvučni mjerač debljine stjenke cijevi, mjerni točak za mjerenje dužine cijevi između sondi korelatora, pomično mjerilo i mjerna traka za mjerenje obima ili prečnika cijevi (u svrhu proračuna  vanjskog prečnika cijevi. U mjernu opremu se može uvrstiti i GPS uređaj kojim se određuju geografske koordinate interesantnih pozicija prije i za vrijeme kampanje mjerenja i detekcije gubitaka

Vodovodi u svojim sistemima također imaju na pojedinim mjestima instalirane ugradbene el-magnetne mjerače protoka koje mogu koristiti u toku mjerenja u tim područjima i o čemu treba voditi računa prilikom izrade planova za mjerenje gubitaka.

Mjerna oprema za mjerenje protoka – Prijenosni ultrazvučni mjerači protoka

Priprema uređaja za mjerenje

Ultrazvučni prijenosni mjerači protoka se koriste za povremeno mjerenje protoka na stalnim ili privremenim mjernim mjestima. To je uređaj sa kojim je mjerenje veoma jednostavno, ali je ipak potrebno ispoštovati određene uslove da bi mjerenje bilo tačno.

Uređaj radi na principu razlike vremena prijenosa ultrazvučnog signala u tečnostima. Ovo vrijeme je u direktnoj zavisnosti od brzine zvuka i zapreminskog protoka.

Dvije sonde koje su sastavni dio uređaja rade alternativno kao prijemnici i kao predajnici ultrazvučnih talasa. Mjerenje se najčešće vrši tzv. refleksnom metodom, kada se sonde nalaze na istoj strani cijevi, na odgovarajućoj udaljenosti. Ova metoda se primjenjuje u zavisnosti od proizvođača i vrste sondi kod mjerenja na cijevima prečnika do 200 mm.

Prije nego se počne sa radom uređaj treba pripremiti za mjerenje kako ne bi došlo do njegovog prekida u radu u momentu kada bi to moglo ugroziti samu kampanju mjerenja te je potrebno provjeriti ili obezbijediti slijedeće:

1. Provjeriti i dopuniti baterije na uređaju,

Baterije na uređajima (ovo važi za svu vrstu opreme) imaju svoj vijek trajanja koji u zavisnosti od načina korištenja uređaja traje od jedne do tri godine.

Kada dođe vrijeme da se izvrši zamjena baterija ista se naručuje od proizvođača koji je proizveo uređaj (skuplja varijanta) ili se ukoliko posjedujemo podatke o bateriji, na tržištu (preko interneta i sl.) pronađe zamjenska baterija istih karakteristika koju će u uređaj instalirati stručno lice (jeftinija varijanta).

Bitno je napomenuti da baterije za uređaje ne proizvode kompanije koje proizvode uređaje već da ih i oni kupuju na tržištu ili im ih obezbjeđuju njihovi dobavljači, a osim toga na tržištu se često mogu pronaći baterije čiji kapacitet je veći od kapaciteta originalne baterije pa je samim tim i moguće koristiti uređaj duže vremena na terenu.

Prije mjerenja baterija na uređaju treba biti potpuno napunjena i uređaj se drži u punjaču sve do polaska na mjerno mjesto gdje će isti biti instaliran.

Ukoliko se uređaj neće koristiti duže vrijeme bateriju treba potpuno isprazniti a ako je to moguće (kod uređaja kod kojih je baterija dostupna i nije ga potrebno rastavljati) bateriju i odvojiti.

2. Provjeriti i podesiti vrijeme i datum

Nikada se ne smije zaboraviti prije mjerenja podesiti vrijeme i datum na uređaju. Ukoliko imamo veći broj uređaja ovo bi trebalo da se uradi istovremeno kako bi prilikom obrade podataka svi podaci mogli biti vezani za isto vrijeme.

3. Provjeriti da li je sva dodatna oprema i pribor priložena uz uređaj,

Dodatna oprema koja se koristi uz prijenosni ultrazvučni mjerač protoka su: ultrazvučne sonde, kablovi, gel i priključne trake ili lanci. Bez navedene opreme ultrazvučni mjerač protoka nije moguće koristiti. Osim toga postoji i oprema koja uveliko olakšava i osigurava mjerenje a to su: ultrazvučni mjerač debljine stjenke cijevi , mjerne trake  ili pomično mjerilo za mjerenje obima odnosno prečnika cijevi a u svrhu dobivanja tačnog podatka o vanjskom promjeru cijevi, električna ili baterijska brusilica za pripremu mjernog mjesta na metalnim cijevima i brusni papir za istu namjenu.

Korisno je prilikom postavljanja uređaja kod sebe imati  baterijsku lampu i papirni ubrus koji će sigurno imati više namjena (brisanje gela, čišćenje cijevi i sl.)

4. Obezbijediti rezervno napajanje uređaja strujom.

Na osnovu podataka koji se nalaze u planovima za mjerenje u kojima je definirano trajanje mjerenja mora se obezbijediti alternativno napajanje strujom i za tu svrhu prema potrebi obezbijediti produžne kablove (voditi računa da dužina kabla bude dovoljna), akumulator 12V, rezervne baterije, benzinski ili solarni agregat),

5.  Priprema mjernog mjesta i proba uređaja

Ako postoj mogućnost, jedan dan ili nekoliko sati prije početka mjerenja dobro je izvršiti pripremu mjernog mjesta za mjerenje. Cijevi koje su napravljene od plastičnih masa potrebno je dobro očistiti dok kod čeličnih i lijevano željeznih cijevi mjesto gdje će biti instalirane sonde treba očistiti do metalnog sjaja.

Prethodnom probom uređaja na mjernom mjestu će se izbjeći mogući problemi kada je u pitanju kvaliteta signala prolaza ultrazvučnih talasa kroz cijev i sl.

6. Obezbijediti zaštitu uređaja od vremenskih neprilika,

• Većina ultrazvučnih mjerača protoka nije zaštićena od vremenskih uticaja i o tome treba dobro voditi računa kako ne bi došlo do trajnog oštećenja uređaja.
• Za vrijeme mjerenja na otvorenim prostorima potrebno je obezbijediti adekvatnu zaštitu uređaja od oborina i sunčevih zraka.
• Temperatura zraka na kojoj rade ultrazvučni mjerači je između 0 i 50 °C, a kod skladištenja između -5 i 50 °C.
• Sonde ultrazvučnog mjerača prilikom instalacije na cijev mogu djelomično biti uronjene u vodu (ekscesan slučaj) i to neće utjecati na kvaliteta mjerenja ili na bezbjednost uređaja ali nipošto nivo vode ne smije doseći do konektora na koje su priključeni kablovi.
• Procesorska jedinica mjerača ne smije doći u dodir sa vodom i najbolja zaštita je da se uređaj stalno drži u originalnoj kutiji, djelomično zatvorenoj.
• Za ovu svrhu se obezbjede razne vrste pokrivača, stalaka i kišobrana a definitivno najbolji način je da se uređaj drži u mjernom ili bilo kakvom vozilu.

7. Obezbijediti zaštitu uređaja od otuđenja za vrijeme mjerenja,

Prilikom rada uređaja na otvorenom mjernom mjestu kada mjerenje traje samo nekoliko sati  uz uređaj mora stajati i operater. Osim mjere predostrožnosti od mogućeg otuđenja uređaja njegovo prisustvo je neophodno i zbog stalne kontrole ispravnog rada uređaja.

Kada mjerenja traju duži period neophodno je unaprijed previdjeti način fizičke zaštite uređaja tako što će se okno sa uređajem zaključati, parkirati vozilo preko okna i sl.

Odabir pozicije mjernog mjesta za instalaciju ultrazvučnog mjerača protoka

Prilikom odabira same lokacije za mjerenje mora se voditi računa o sljedećem:

1. Mjesto na kojem će se vršiti mjerenja mora biti suho, a akomjeri u šahtu isti mora biti dovoljno velik da se u njemu može lako postaviti mjerni uređaj. Kod izgradnje šahta za povremeno mjerenje treba voditi računa da se u taj šaht može ugraditi i stalni mjerač, ukoliko se naknadno za to ukaže potreba.
2. Ako je moguće mjerno mjesto treba odabrati da bude u blizini elektro i telefonskih linija kako bi se uređaj mogao napajati strujom i kako bi se eventualno podaci sa mjerača mogli elektronski prenositi na daljinu gdje bi se pohranjivali u PC računar.
3. Lokacija okna mora biti nizvodno od eventualnih preljeva vode, ili nemjerenih priključaka, jer se takvo mjerenje ne bi moglo uspoređivati sa mjerenjima kod potrošača.
4. Ukoliko postoji mogućnost širenja naselja i same distributivne mreže, onda mjerno mjesto mora biti uzvodno u odnosu na to područje.
5. Ultrazvučni mjeračmogu mjeriti tačno samo ukoliko je profil cijevi potpuno ispunjen vodom. Popunjenost cijevi vodom u punom profilu je jako važan uslov kada je u pitanju odabir lokacije za mjerenje. Također treba voditi računa da na mjestu mjerenja ne postoji nikakva mogućnost stvaranja vazdušnih džepova.
6. Cijev na koju će biti postavljen mjerač protoka, mora biti u pravcu na određenoj dužini uzvodno i nizvodno od mjernog uređaja kako bi se na mjernom mjestu izbjegla neravnomjerna turbulencija, a zbog čega mjerenje ne bi bilo tačno. Ovi principi za sve pojedinačne slučajeve su opisani u nastavku.

Osnovni podaci neophodni za mjerenje sa ultrazvučnim mjeračem protoka

U sve mjerače protoka bez obzira na proizvođača, godinu proizvodnje ili model se unose isti podaci a to su:

1. Materijal cijevi,
2. Promjer cijevi u mm,
3. Debljina stjenke cijevi,
4. Vrsti fluida koji se mjeri,
5. Debljina izolacije cijevi (uvijek treba nastojati da se skine izolacija cijevi jer je mjerenje mnogo pouzdanije a instalacija uređaja je mnogo jednostavnija)

Pošto smo prethodno odredili mjernu jedinicu u kojoj će se vršiti mjerenje (najčešće m3/h ili l/s) te gore navedene podatke pokretanjem uređaja on će nam izbaciti podatak o vrsti sondi, metodi kojom će se vršiti mjerenje (dijagonalna i refleksna) i njihovom međusobnom razmaku. Jedna sonda je uvijek nepomična i druga se postavlja na navedenu udaljenost u odnosu na nju.

Slika : Mjerenje protoka ultrazvučnim mjeraćem – u dijagonalnom modu

Slika : Mjerenje protoka ultrazvučnim mjeraćem – u refleksnom modu

Sonde su na većini uređaja postavljene na baždarenu šinu tako da je ovo podešavanje veoma jednostavno. Ovako podešene sonde se zajedno sa baždarenom šinom pričvršćuju na cijev uz pomoć lanaca ili traka koje su sastavni dio opreme mjerača.

Pošto se izvrši spajanje sondi sa procesorom mjerača potrebno je izvršiti provjeru jačine signala kroz cijev.

Nakon čega se starta sa mjerenjem protoka poslije čega nam ostaje još jedino da uključimo i podesimo logger na uređaju koji će vršiti zapis podataka u memoriju uređaja.

Prilikom podešavanja logger-a potrebno je voditi računa da broj podataka koji ćemo dobiti određivanjem intervala zapisa odgovara našim potrebama, te da ne dođe do punjenja memorije uređaja koji može zaustaviti rad logger-a.

Za noćno mjerenje i sva druga mjerenja koja traju manje od 6 sati mjerni interval se uzima od 30 fo 60 sec.

Kada se uređaj koristi kod mjerenja u kampanji mjerenja metodom bilansa koja traje najmanje 7 dana interval memorisanja se podešava između 5 i 30 minuta.

Mjerna jedinica koja se određuje na osnovu vrijednosti protoka. Kod manjih protoka bolje je podesiti uređaj za mjerenje u m3/h čiji je index vrijednosti veći 3,6 puta u odnosu kada se mjeri u l/s. Mjerenje u l/s je pogodnije kod velikih protoka.

Pogodnost za mjerenje  ultrazvučnim mjeračem protoka u zavisnosti od materijala cijevi

Najpovoljnije cijevi za mjerenje ultrazvučnim mjeračem protoka su PVC cijevi na čijim se unutarnjim zidovima zbog njihove glatke površine najmanje stvara kamenac. Osim toga PVC cijev se lako priprema za mjerenja i dovoljno ju je samo očistiti. Nešto su slabije cijevi od PE i PEHD. Čelične cijevi zahtijevaju puno dužu i obimniju pripremu za mjerenje.

Na čeličnim cijevima je korisno prije početka instalacije sondi na mjernom mjestu cijev udariti par puta manjim čekačem tako da ne dođe do oštećenja cijevi. Ovim se postiže da se unutarnja obloga cijevi oslobodi od naslaga kamenca što će omogućiti dobivanje boljeg signala. Lijevano željezne cijevi su još zahtjevnije u odnosu na čelične dok azbest cementne cijevi uopće nisu pogodne za mjerenje ultrazvučnim mjeračem protoka i nikada ne treba mjeriti na njima. Ako se to baš mora uraditi onda ukoliko se i uspije uspostaviti mjerenje taj podatak treba uzeti sa rezervom i nipošto se ne smije osloniti na njega već se može prihvatiti samo kao informativan o postojanju ili pravcu tečenja.

Uslovi koji moraju biti obezbjeđeni za mjerenje ultrazvučnim mjeračem protoka

Da bi se ispravno mjerilo sa bilo kojim ultrazvučnim mjeračem protoka mora se voditi računa o slijedećem:

1.Cijev mora biti u potpunosti ispunjena vodom

Ultrazvučni mjerač radi na principu mjerenja brzine strujanja tečnosti u cijevi. Ova brzina se množi sa poprečnim presjekom cijevi i dobiva se vrijednost protoka.

Q=A x V

Ukoliko cijev nije puna onda će prikazani protok na instrument biti veći za onoliko koliko je poprečni presjek cijevi veći od poprečnog presjeka cijevi koji je ispunjen vodom a koji će predstavljati nepoznanicu.

Ovo je stvar o kojoj stalno treba voditi računa jer veoma često se dešava da se zbog ove greške dobije rezultat koji nema smisla i protoci koji su mnogo veći od stvarnih.

Ako postoji sumnja da cijev nije ispunjena vodom u potpunosti potrebno je instalirati sonde okomito u odnosu na cijev. U koliko nikako nije moguće uspostaviti mjerenje to je siguran znak da cijev nije u potpunosti ispunjena vodom.

Ako se uspije uspostaviti mjerenje onda je cijev u potpunosti ispunjena vodom i nakon toga se sonde instaliraju po propisu na „dva sata“ u odnosu na položaj kazaljki na satu (2/3 visine cijevi)

Slika: Mjerenje protoka ultrazvučnim mjeraćem – popunjenost cijevi

2. U cijevi ne smije biti veće prisustvo zračnih džepova

Kao što je već navedeno u prethodnom slučaju, prisustvo vazdušnih džepova prekida  ili ometa mjerenje

Slika: Mjerenje protoka ultrazvučnim mjeraćem – zračni džepovi

Ako su sonde instrumenta postavljene okomito na cijev mjerač vjerojatnoća da će zračni džepovi ometati mjerenje je mnogo veća nego kada se mjerne sonde postave sa strane cijevi (na gornjoj polovini poprečnog presjeka).

3. Brzina tečenja vode u cijevi mora biti iznad donje granice osjetljivosti uređaja

Slika: Mjerenje protoka ultrazvučnim mjeraćem – brzina strujanja

Ultrazvučni mjerači protoka imaju definiran limit osjetljivosti kada je u pitanju brzina tečenja tečnosti. Ovaj liit zavisi od vrste i tipa uređaja i obično se kreće između 0,05 i 0,03 l/s. Ovaj limit može predstavljati problem kod predimenzioniranih cjevovoda. Problem je moguće riješiti jedino na taj način da se izgradi mjerno mjesto na kojem će biti ugrađena cijev manjeg promjera.

4.  Tečenje vode u cijevi mora biti  ujednačeno (stacionarno) turbulentno a ne neujednačeno (nestacionarno) turbulentno

Ako je strujanje u cijevi turbulentno mjerenje će biti otežano i neće biti validno. Siguran pokazatelj turbulentnog strujanja u cijevima su velike i brze promjene protoka koje se očitavaju na uređaju. Turbulencija se uvijek javlja iza koljena, ventila, T komada i sl.

Slika: Mjerenje protoka ultrazvučnim mjeraćem – turbulencija

Da bi smo bili sigurni da je u cijevi na kojoj ćemo mjeriti strujanje ujednačeno (stacionarno) turbulentno moraju biti zadovoljeni slijedeći kriteriji:

• Utjecaj koljena 90° na izbor mjesta za mjerenje

Najbolja pozicija za mjerenje je na više od 5 dijametara uzvodno, ili više od 15 dijametara nizvodno od koljena.

• Utjecaj aktivnog ventila na izbor mjesta za mjerenje

Najbolja pozicija za mjerenje je na više od 10 dijametara uzvodno, ili više od 25 dijametara nizvodno od aktivnog ventila.

• Utjecaj “T” komada na izbor mjesta za mjerenje

Najbolja pozicija za mjerenje je na više od 5 dijametara uzvodno, ili više od 10 dijametara nizvodno od “T” komada.

• Utjecaj prijelaza sa manjeg na veći promjer cijevi na izbor mjesta za mjerenje

Najbolja pozicija za mjerenje je na više od 1 dijametara uzvodno, ili više od 10 dijametara nizvodno od redukcije.

• Utjecaj “Y” komada na izbor mjesta za mjerenje

Najbolja pozicija za mjerenje je na više od 5 dijametara uzvodno, ili više od 10 dijametara nizvodno od “Y” komada.

• Utjecaj pumpne stanice na izbor mjesta za mjerenje

Različite vrste pumpi izazivaju različite promjene protoka ali za svaku će biti dovoljno ukoli­ko se uređaj postavi na udaljenosti od 15 dijametara od posljednje pumpe u seriji.