In-situdebietmeters in gedeeltelijk gevulde leidingen

In gedeeltelijk gevulde leidingen is sprake van een vrije waterspiegel. Het debiet   is dan een functie van de waterhoogte en de snelheid (snelheid is een functie van de vullingsgraad). In gedeeltelijk gevulde leidingen meet u dus de waterhoogte en de snelheid. De waterhoogte gebruikt u om de vullingsgraad te bepalen (doorstroomoppervlak). Voor beide metingen kunt u verschillende meetprincipes gebruiken. Meten waterhoogte Om het waterniveau te meten, kunt u een geïntegreerde of aparte niveaumeter gebruiken. Als separate niveaumeters zijn drukopnemers, ultrasone of radarniveaumeters de meest gangbare typen. Informatie over meetprincipes en aandachtspunten voor het meten zelf vindt u op de betreffende pagina's. Meten snelheid De meestgebruikte meetprincipes om de snelheid in gedeeltelijk gevulde leidingen te bepalen, zijn: ultrasoon doppler; dopplerradar; cross-correlatie. Ultrasoon doppler Meetprincipe Bij een ultrasone dopplermeting zendt een zender onder een hoek een geluidsgolf in het (afval)water met de stroomrichting mee. Deeltjes in het water reflecteren het signaal. Door de snelheid van de deeltjes verandert de frequentie van het signaal. Het frequentieverschil tussen het uitgezonden en gereflecteerde signaal is een maat voor de snelheid van de deeltjes. Met dit principe meet u dus de snelheid van de deeltjes in het (afval)water. U berekent het debiet met de bekende leidingdiameter. In het water moeten dus wel voldoende deeltjes aanwezig zijn om het signaal te reflecteren. Toepassing en installatie Voor tijdelijke opstellingen en menstoegankelijke leidingen kunt u bijvoorbeeld een geïntegreerde snelheids- en druksensor aan de binnenkant van de buis gebruiken (zie figuur A). Een stalen stelbare ring houdt de sensor op zijn plaats. Figuur A Ultrasone dopplermeter met niveaumeter en spanring voor meting in gedeeltelijk gevulde leidingen (Bron: Leidraad Riolering module C2330) Vergroot afbeelding Onderhoud Als de sensor op de bodem van de leiding zit, kunnen verontreinigingen blijven haken. Om het risico op vuilophoping te verkleinen, kunt u de sensor iets uit het midden van de leiding installeren. Maar let op, zeer lage waterstanden zijn dan niet meer te meten. Voor dit meetprincipe is geen vaste onderhoudsfrequentie te noemen. Stem de frequentie af op de omstandigheden in de praktijk. Nauwkeurigheid Het dopplerprincipe is minder nauwkeurig dan het looptijdprincipe. Dit komt omdat de hoeveelheid deeltjes in het (afval)water en de variatie in het signaal het meten beïnvloeden. (Afzettingen op de leidingwand kunnen verstorend werken op het signaal. Daardoor ontstaat er variatie in het signaal.) Bij het bepalen van de snelheid doet u de aanname dat deeltjes in het stromende afvalwater dezelfde snelheid hebben als het afvalwater zelf. Het is moeilijk om de gemiddelde snelheid te bepalen. De deeltjes die dicht langs de wand stromen, hebben een andere snelheid dan de deeltjes nabij het wateroppervlak. De verdeling van de snelheden over het gevulde deel in de leiding ondervindt invloed van onder andere slibafzettingen, ruwheid van de wand en opstuwing. Bij het bepalen van de snelheden over de hele gevulde doorsnede (snelheidsprofiel) treden onnauwkeurigheden op. Cross-correlatie geeft nauwkeuriger resultaten (zie verderop op deze pagina). De ervaring leert dat de meetonzekerheid ongeveer 5 - 10% is, mits de meetopstelling aan de installatiespecificaties van de leverancier voldoet. Dopplerradar Meetprincipe Een dopplerradar gebruikt elektromagnetische golven met een hoge frequentie (tussen 300 mHz en 300 gHz). Een zender verstuurt de radarsignalen boven het wateroppervlak. Het wateroppervlak reflecteert deze signalen. Door de snelheid van het wateroppervlak verschuift de frequentie in het elektromagnetische signaal. Uit de gemeten snelheid van het wateroppervlak kunt u een snelheidsprofiel en het debiet afleiden. Toepassing en installatie Tussen het wateroppervlak en de zender/ontvanger moet een obstakelvrije ruimte van minimaal 30 cm zitten. Onderhoud Voor dit meetprincipe is geen vaste onderhoudsfrequentie te noemen. Stem de frequentie af op de omstandigheden in de praktijk. Nauwkeurigheid De ervaring leert dat de meetonzekerheid ongeveer 5 - 10% is, mits de meetopstelling aan de installatiespecificaties voldoet. Cross-correlatie Meetprincipe Met cross-correlatie bepaalt u snelheden over de hele gevulde doorsnede om zo tot het snelheidsprofiel te komen. Een zender zendt een bundel signalen pulserend uit en ziet alle deeltjes in de gevulde doorsnede (zie figuur B). Als het signaal een deeltje in de vloeistof tegenkomt, weerkaatst het signaal. Omdat deeltjes in de vloeistof verschillen in grootte en vorm, verschilt per deeltje ook de weerkaatsing. Hierdoor ontstaat een 'reflectiepatroon'. Een ontvanger registreert dit reflectiepatroon van elke puls. Door het reflectiepatroon van een puls te vergelijken met het reflectiepatroon van een puls eerder, bepaalt de meter de verplaatsing van de individuele deeltjes. Deze verplaatsing gedeeld door de tijd tussen de beide pulsen, is een maat voor de snelheid van het afvalwater. Omdat ook de locatie van de deeltjes in verticale richting bekend is, kunt u het snelheidsprofiel in hoogte bepalen. Figuur B Principe cross-correlatie (Bron: Leidraad Riolering module C2330) Vergroot afbeelding Onderhoud Voor dit meetprincipe is geen vaste onderhoudsfrequentie te noemen. Stem de frequentie af op de omstandigheden in de praktijk. Nauwkeurigheid De meetresultaten van cross-correlatie zijn nauwkeuriger dan van ultrasoon doppler en dopplerradar. Cross-correlatie kan de snelheden over de hele gevulde doorsnede bepalen om zo het snelheidsprofiel weer te geven. Dit komt omdat ook de locatie van de deeltjes in verticale richting bekend is.