Реконструкція комплексу гідротехнічних споруд на системі водовідведення смт Дашів Гайсинського р-ну Вінницької обл. (3,8 тис. мешканців) та дослідження можливості застосування ультразвукового витратоміра в зоні впливу непрямих ділянок трубопроводу
Автор: Деркач Давид Володимирович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Гідротехнічне будівництво, водна інженерія та водні технології
Інститут: Інститут будівництва та інженерних систем
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2022-2023 н.р.
Мова захисту: англійська
Анотація: На основі аналізу роботи системи водовідведення смт Дашів Гайсинського р-ну Вінницької обл. (3,8 тис. мешканців) було розроблено проект реконструкції комплексу гідротехнічних споруд розташованих на даній системі. Проектом передбачається облаштування повної роздільної системи водовідведення із її розширенням, а також заміну застарілих та зношених її елементів. При гідравлічному розрахунку господарсько-виробничої системи водовідведення було встановлено витрати стічних вод на окремих ділянках мережі, швидкості руху стічних вод на цих ділянках, а також похили та діаметри каналізаційних колекторів. Окремо було проведено розрахунок системи відведення поверхневих стічних вод. Визначено площі поверхневого стоку, а також максимальні витрати дощових стічних вод в залежності від часу їх концентрації та типу покриття басейна стоку. Проведено також дослідження можливості застосування ультразвукового витратоміра в зоні впливу непрямих ділянок трубопроводу. Ультразвуковий витратомір (УЗВ) являє собою пристрій, який дозволяє визначати швидкості та витрати потоків рідин і газів. Принцип дії такої вимірювальної системи побудований на основі законів поширення акустичних коливань у рухомому середовищі. За принципом роботи ультразвукові витратоміри поділяють на: частотні, фазові, одно канальні та багатоканальні [1]. Вважається що ультразвукові витратоміри є перспективними для комерційного обліку витрати води [2], оскільки мають досить високу точність. Важливо, що в них відсутні деталі, що виступають у середину водопроводу. Проте ультразвукові витратоміри ще досить дорогі. Різні наукові і довідкові джерела підтверджують, що точність УЗВ забезпечується при використанні їх на прямолінійних ділянках водопроводу де епюра швидкостей води в перетині симетрична [3, 4, 5]. У роботі [6] досліджено, з переміщенням УЗВ по контуру труби, розподіл швидкості газу в семи перерізах на ділянці трубопроводу де встановлено коліно. Визначено, що похибка однопроменевих УЗВ із діаметральними акустичними каналами під кутом 45° або 135° є менш залежною від впливів повороту труби на віддалі УЗВ від 30D до 100D після коліна 90°. Таке розташування датчиків дозволяє забезпечити похибку вимірювання швидкості потоку що не перевищує 1%. Стверджується, що однопроменеві УЗВ не забезпечують надійних та точних вимірювань в умовах спотвореного профілю швидкості потоку. Проте, дана наукова робота стосується газового середовища. Оцінка впливу епюри швидкості потоку на похибки вимірювання УЗВ виконано також в роботі [7]. Здійснено чисельне моделювання УЗВ, для гідравлічного опору, розташованого на різних відстанях від витратоміра, що дозволило визначити необхідну довжину прямої ділянки перед приладом. Проте в опублікованому обсязі даної роботи конкретні показники не представлені. В проаналізованих публікаціях недостатньо виконаних досліджень та інформації про використання УЗВ на ділянках впливу непрямих ділянок водопроводів. Відомі дослідження за даною тематикою виконані частково і відрізняються від нашого поставленими завданнями. Тому дослідження за вибраною темою є доцільними для практичного використання. При вимірювання витрат води УЗВ на насосних станціях або на водопроводах в приміщеннях, часто немає прямої ділянки трубопроводу необхідної довжини, що регламентується інструкціями до приладів. Одночасно відсутня інформація про абсолютні чи відносні величини зниження точності вимірювань витрати води в разі розміщення УЗВ в зонах впливу від непрямих частин трубопроводу. Тому дослідження ступені впливу непрямих ділянок водопроводу на точність вимірювання витрат води УЗВ, та інших способів їх застосування - є актуальною задачею. В рамках даної магістерської роботи проведено дослідження можливості використання ультразвукових витратомірів на коротких прямих ділянках водопроводів, обмежених поворотами, звуженням тощо. Об’єкт дослідження – комплекс гідротехнічних споруд на системі водовідведення смт Дашів та методи розрахунку витрати потоку. Предмет дослідження – проектування сучасного комплексу гідротехнічних споруд на системі водовідведення, а також можливість застосування ультразвукового витратоміра в зоні впливу непрямих ділянок трубопроводу. Мета дослідження: реконструкція комплексу гідротехнічних споруд на системі водовідведення смт Дашів та дослідження можливості застосування ультразвукового витратоміра в зоні впливу непрямих ділянок трубопроводу. Результати дослідження. В даній роботі досліджено можливість застосування приладів УЗВ на коротких прямих ділянках водопроводу для визначення витрати води з прийнятною точністю. При близько розміщених поворотах, звуженнях та інших непрямих частин водопроводу епюра швидкостей води в трубопроводі несиметрична. На таких ділянках водопроводу для вимірювання витрати води проведені пробні застосування УЗВ в двох перпендикулярних напрямках. З’ясовано можливість, таким способом вийти на середню швидкість потоку та реальну витрату води в трубопроводі. Ключові слова: ультразвуковий витратомір, витрата потоку, швидкість потоку, ділянка трубопроводу, гідравлічний опір. Перелік використаних літературних джерел. 1. Білинський Й.Й., Стасюк М.О., Гладишевський М.В. (2015). Аналіз методів і засобів контролю витрат рідких і газоподібних середовищ та їхня класифікація. Наукові праці ВНТУ, «Автоматика та інформаційно-вимірювальна техніка». 1. c. 1-11. 2. Guiping, Yu & Xiaoming, Ma. (2019). Economy Value of High Precision Ultrasound Flowmeter. Journal of Physics: Conference Series. 1237(2):022009. 3. Коробко І. В.Писарець Є.В., Писарець А.В. (2016). Оцінка якості визначення об’єму та об’ємної витрати води. Вісник НТУУ"КПІ". Серія приладобудування. Вип. 51(1). с. 89 – 94. 4. ISO 4064-2:2005 "Measurement of water flow in fully charged closed conduits – Meters for cold potable water and hot water – Part 2: Installation requirements". 5. Rafik, Sheikh. (2013). Methods of Placement and Installation of UFM to Extend the Linearity Range of Measurement. i-manager’s Journal on Instrumentation and Control Engineering. 1. 6-11. 6. Роман В., Матіко Ф. (2013). Дослідження похибки вимірювання швидкості потоку за допомогою ультразвукового перетворювача із діаметральним акустичним каналом. Вимірювальна техніка та метрологія. Вип. 74. С. 58-64. 7. Брацлавський В.В., Писарець А.В. (2019). Оцінка впливу епюри розподілу швидкості потоку на метрологічні характеристики витратоміра. ХV Всеукраїнська науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених «Ефективність інженерних рішень у приладобудуванні», 10-11 грудня 2019 року, КПІ ім. Ігоря Сікорського, м. Київ, Україна. c. 206 - 208.