ЗАО Промприбор

ГМЦМ-1 - Гидрометрическая микровертушка (измеритель скорости течения воды)

Назначение

Гидрометрическая микровертушка ГМЦМ-1 - высокоточный портативный переносной измеритель скорости течения воды, высокоэффективное средство для организации учета и контроля расходов воды в системах водоснабжения и водоотведения предприятий, сельскохозяйственных объектов и системах жилищно-коммунального хозяйства.

Модификация  ГМЦМ-1м имеет дополнительную функцию передачи данных измерений на компьютер по кабелю через USB – порт. Данные мгновенных и осредненных скоростей  накапливаются в файле с указанием даты и времени момента измерения. Для осуществления передачи и накапливания данных измерений вместе с измерителем поставляется программное обеспечение.

Вследствие малых габаритов датчика, измеритель ГМЦМ-1 является незаменимым средством для организации мониторинга сбросов сточных вод. Он может использоваться как для периодического контроля объемов сбросов, так и для градуировки и проверки стационарных средств измерения расхода.

Диапазон объектов применения прибора практически не ограничен: реки, каналы, лотки, самотечные трубы и сбросные коллекторы.

Возможно его использование в напорных трубопроводах больших и малых диаметров для определения градуировочной зависимости мгновенного расхода подаваемой воды от силы потребляемого тока электро-насоcа. При этом используются специальные врезные устройства для введения датчика микровертушки в трубу под давлением. ГР-99 измеритель скорости течения воды расходомер.

Является оптимальным средством для различных научных исследований, т.к. дискретно-импульсный сигнал датчика микровертушки может быть введен через последовательный порт в компьютер и использован для исследования динамических процессов движения воды.

Преимущества ГМЦМ-1(М) :

• Простота эксплуатации и обслуживания.
• Высокая точность измерения.
• Стабильность метрологических характеристик.
• Малые вес и габариты.
• Низкое энергопотребление.
• Цифровая индикация измеренной скорости.
• Высокая надежность.
• Широкий диапазон измерения скорости.
• Взаимозаменяемость датчиков, лопастных винтов и других элементов.
• Простота перепрограммирования при замене лопастного винта.
• Доступная цена
  

Основные технические характеристики ГМЦМ-1 :

диапазон измерения скорости, м/с.......................................................... от 0,03 до 6,0

диапазон измерения скорости с нормированной погрешностью,м/с ..............от 0,05 до 4,0

предел допускаемой относительной погрешности при измерении скорости водного потока,% (6-К*V),

где V-значение измеренной скорости, м/с, К=1

время осреднения, сек.............................................................................. от 32 до 64

диаметр лопастного винта (вертушки),м..................................................0,015 или 0,025

габаритные размеры датчика,м........................................................ 0,025 х 0,035 х 0,15

габаритные размеры блока обработки,м........................................... 0,045 х 0,070 х 0,16

габаритные размеры укладочного футляра,м.......................................... 0,08 х 0,12 х 0,3

масса измерителя, кг.............................................................................................. 1

источник питания -9В (гальванический элемент типа "Корунд")

ток потребления, А................................................................................не более 0,005

Рабочие условия эксплуатации:

• температура окружающего воздуха,град .........................................от -20 до +50 С

• максимально допустимая температура воды,град...............................................45 С

Устройство и принцип работы микровертушки ГМЦМ-1 (-М) :

Измеритель скорости течения воды ГМЦМ-1 состоит из датчика и блока обработки измерительной информации. Основным метрологическим элементом датчика является лопастной винт (вертушка), изготовленный из высокопрочной водостойкой пластмассы.

Конструкция датчика включает также точечный электрод и держатель лопастного винта. Датчик крепится на гидрометрической штанге диаметром 28 мм

Гидрометрическая   штанга-рейка  ГРШР-1    предназначена  для измерения  уровня  воды  и  дистанционной установки на ней датчика гидрометрической микровертушки ГМЦМ-1, а также других  гидрологических приборов (аналогичных гидрометрических вертушек, пробоотборников и т.д.) при проведении гидрометрических работ на водотоках глубиной до 5 м.

 Отличительной особенностью гидрометрической штанги ГРШР-1 от других гидрометрических штанг, например ГР-56М, является возможность перемещения и установки в требуемую точку по всей длине штанги  гидрологических приборов  не извлекая ее из воды.  Для этого в качестве перемещающего и одновременно измерительного средства  используется металлическая лента измерительной рулетки, расположенной в специальном желобе по всей длине штанги.

Также  преимуществом такой конструкции  является  возможность введения штанги в русло без предварительно установленного на ней гидрологического оборудования, что исключает   его случайное повреждение.

 Для дополнительного  удобства эксплуатации,  штанга ГРШР-1 снабжена устройством  крепления ее к элементам  несущих конструкций гидрометрического мостика  либо лодки,  что позволяет жестко крепить ее и проводить  гидрометрические работы  без необходимости  удерживания ее вручную.

Штанга изготавливается из профильного алюминиевого сплава, что позволило  снизить ее общий вес до 3,7 кг. Количество секций штанги может быть от одного до четырех.  Длина каждой секции составляет  1,25 м.

Помимо непосредственно алюминиевых секций штанга состоит из рулетки 1 (см. рис.) и трех пластиковых втулок  2, 6 и 8. Втулка 8 имеет возможность  принудительного перемещения по всей длине штанги при помощи измерительной ленты рулетки, к которой она прикреплена.  На втулке 8 установлен кронштейн 7, к которому крепиться датчик гидрометрической вертушки.   Для фиксации втулки 8 в необходимой точке штанги используется зажимной винт 3, который расположен на втулке 2. Втулка 6 используется для соединения штанги и струбцины 4, которая предназначена  для  крепления штанги к элементам конструкции гидрометрического мостика. При помощи зажимного винта 5 втулка 6 имеет возможность фиксации ее в требуемой точке штанги.

Во избежание деформации (изгиба) штанги при ее эксплуатации следует  учитывать, что  максимально допустимая нагрузка на штангу до появления деформации на изгиб составляет  около 20 кг.м,  а сила равномерно распределенного давления напора воды  на   погонный метр штанги при скорости водного потока  1м/с  составляет около 3 кг.

Для формирования электрического сигнала, характеризующего скорость водного потока, используется свойство электропроводности воды. Лопастной винт под воздействием водного потока вращается вблизи электрода и, тем самым, изменяя электрическое сопротивление в пограничном слое электрода, образует электрические импульсы, частота которых пропорциональна измеряемой скорости водного потока. Блок обработки измерительной информации использует импульсы датчика для вычисления величины скорости водного потока.

Зависимость частоты вращения лопастного винта от скорости водного потока с достаточной точностью описывается линейной функцией вида: V=A x N + B, где N-частота вращения лопастного винта; A,B-коэффициенты, определяемые при градуировке лопастного винта на эталонной установке скорости течения водного потока. Все элементы датчика выполнены из коррозионностойких материалов, что позволяет использовать измеритель в средах с высокой степенью минерализации воды. Материалы, используемые для изготовления лопастного винта и его геометрия подобраны таким образом, чтобы с целью достижения максимальной точности измерения при изменении температуры воды, происходила взаимокомпенсация тепловых расширений элементов лопастного винта. В конструкции подвески лопастного винта не используются смазочные материалы, что также обеспечивает стабильность метрологических характеристик в широком диапазоне температур и значительно повышает надежность при эксплуатации в средах со взвешенными частицами.

По результатам успешно проведенных Российским ГЦСМ госприемочных испытаний, прибор разрешен для серийного производства и включен в Госреестр средств измерений РФ.

Измеритель поставляется поверенным.

Межповерочный интервал 1,5 года.

Комплект поставки ГМЦМ-1М :

• Датчик-1шт.
• Лопастной винт-2шт.
• Блок обработки измерительной информации-1шт.
• Кодирующий штекер-2шт.
• Указатель направления-1шт.
• Катушка -1шт.
• Укладочный футляр-1шт.
• Паспорт (руководство по эксплуатации) -1шт.
• Свидетельство о поверке-1шт.

Гидрометрическая вертушка ГМЦМ-1 (М) в упаковке

Гарантийный срок установленный производителем - 18 месяцев

• Технические условия ТУ KK 001.00.00.00.000-91
  
• Руководство по эксплуатации
• Свидетельство об утверждении типа средств измерений
• Свидетельство об утверждении типа средств измерений (лист 2)
  
• Описание типа средств измерений
• Методика поверки МП 2550-0094-2008
• ГОСТ 8.486-83 "ГСИ Государственная поверочная схема для средств измерений скорости водного потока.
  

Методики измерения расхода

ИЗМЕРЕНИЕ В ОТКРЫТЫХ КАНАЛАХ И НЕЗАПОЛНЕННЫХ ТРУБАХ:

Самым простым, оперативным, дешевым и достаточно точным методом организации учета сточных вод в настоящее время является использование напорно-расходных характеристик гидрометрических каналов, при этом величина расхода определяется по уровню воды в измерительном канале. Измерение расхода сводится к измерению уровня воды в поперечном сечении канала и пересчете его в мгновенное значение расхода по таблице или формуле. Для пересчета уровня воды в значение расхода необходима напорно-расходная характеристика канала, которую получают в большинстве случаев экспериментально. Для получения зависимости уровня воды в канале от мгновенного расхода (напорно-расходной характеристики) необходимо измерить расход воды при различных уровнях воды в канале. Измерение расхода производят при помощи гидрометрической вертушки в соответствии с методикой измерений МИ1759, основанной на известных "основном" и "детальном" методах измерения расхода. Учитывая, что для каналов с малыми геометрическими размерами необходимо использовать лопастные винты малых размеров, очевидно, что прибор является наиболее подходящим измерительным средством в большинстве встречающихся случаев.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИКРОВЕРТУШКИ ГМЦМ-1 В НАПОРНЫХ ТРУБОПРОВОДАХ С ДАВЛЕНИЕМ В СИСТЕМЕ ДО 1,6МПа (16 кгс/см2)

Основные задачи, решаемые с применением прибора ГМЦМ-1 (-М) :

• а) контрольные измерения расхода воды при решении спорных вопросов на границах участков.

• б) градуировка и исследование производительности насосных агрегатов.

• в) градуировка не стандартизированных средств измерения, или расходомеров с неизвестными характеристиками, диапазонами измерений и т. д.

Несмотря на широкое внедрение расходомеров разных типов, в том числе таких популярных, как ультразвуковые или электромагнитные, в эксплуатационной практике нередко возникают вопросы точности показаний эксплуатируемых приборов. Это весьма часто наблюдается в случае столкновения экономических интересов сторон, когда одна из сторон продает воду, а вторая ее покупает.

Такие вопросы могут быть решены через проведение внеплановой госповерки расходомеров, установленных в точках деления. Однако, чаще всего, это требует значительных организационных усилий и технических мероприятий (например, опорожнения трубопровода и т. п.), что зачастую неприемлемо.

В значительном числе случаев проблема достоверности учета решается через использование контрольных расходомеров или использование косвенных методов определения расхода воды в трубопроводе.

Таких косвенных методов несколько – использование ультразвуковых расходомеров с накладными датчиками, измерение скорости потока датчиками скорости разных типов, вводимых в напорный трубопровод через шлюзовое устройство.

Опыт производства работ по измерению расхода воды в напорных трубопроводах разных типов датчиков показал практическую целесообразность и высокую надежность в получении достоверных результатов измерителя, построенного на базе микровертушки ГМЦМ-1(М).

Модификация изделия для напорных водоводов представляет собой штангу с жестко закрепленным на ее конце датчиком скорости (вертушкой), рис. 1.

1-труба напорного трубопровода        6-присоединительная муфта      12-лопастной винт

2-корпус датчика скорости               7-накидная гайка                      13-ось лопастного винта

3-штанга микровертушки                  8,9-элементы уплотнения           14-контактная группа

4-патрубок                                     10-ручка-указатель                    15-зажимные винты

5-шаровый кран                              11-блок обработки                      16-проводник

С целью обеспечения ввода датчика внутрь трубы, трубопровод заблаговременно оборудуется патрубком с шаровым краном ( рис. 1, поз. 5). Сама штанга имеет скользящую по ней присоединительную муфту (рис. 1, поз. 6).

При производстве работ по измерению скорости потока в трубе присоединительная муфта накручивается на патрубок шарового крана (5), обеспечивая надежное соединение указанных элементов конструкции.

После этого производится открытие шарового крана путем поворота рукоятки на 90⁰ , что открывает доступ датчику прибора внутрь трубы.

Надавливанием сверху на ручку- указатель(10), жестко закрепленную на штанге, датчик перемещается в точку измерения скорости.

Как показали многочисленные наблюдения и обширная практика, измерение скорости потока необходимо проводить в точке, отстоящей от стенки трубы на расстоянии 0,24R (где R=0,5Д, где Д – диаметр трубы). В указанной точке в соответствии с ГОСТ 8.361-79 “Расход жидкости и газа. Методика измерений скорости в одной точке сечения трубы” скорость потока воды равна осредненной по всему сечению, что достаточно для определения расхода воды по формуле:

Q = F * V_{среднее} ( I ).

где Q – мгновенный расход воды,

F – площадь сечения трубы

V_{среднее} - скорость потока воды, измеренная в точке 0,24R, численно равная осредненной по всему сечению.

Как правило, достаточно измерения скорости в трехкратной повторности и осреднения измеренных величин.

Указанный способ определения расхода воды является весьма оперативным и дает надежные результаты.

По нашей оценке средняя квадратичная погрешность определения расхода воды данным методом не превышает 2,5%

Демонтаж устройства производится в порядке, обратном его вводу в трубопровод.

Выводы: Даже установка совершенных приборов не гарантирует полной уверенности в достоверности показаний приборов. Следствие – настоятельная необходимость в контроле работы приборов, своевременного определения сбоев в их работе через проведение контрольных измерений.

Наиболее простым, точным, оперативным, метрологически обеспеченным и, при этом, дешевым вариантом технических средств для проведения такого контроля является данная модель.

Функциональным аналогом данной модели является измеритель скорости потока воды ИСП-1М.