Файл: Сигнализатор переполнения ливневой канализации.pdf

Введение
Актуальность выбранной темы. В настоящее время значение пресной воды как природного сырья постоянно возрастает. При использовании в быту и промышленности вода загрязняется веществами минерального и органического происхождения. Такую воду принято называть сточной водой.
В зависимости от происхождения сточных вод они могут содержать токсичные вещества и возбудители различных инфекционных заболеваний. Водохозяйственные системы городов и промышленных предприятий оснащены современными комплексами самотечных и напорных трубопроводов и других специальных сооружений, реализующих отведение, очистку, обезвреживание и использование воды и образующихся осадков. Такие комплексы называются водоотводящей системой. Водоотводящие системы обеспечивают также отведение и очистку дождевых и талых вод.
Строительство водоотводящих систем обусловливалось необходимостью обеспечения нормальных жилищно-бытовых условий населения городов и населенных мест и поддержания хорошего состояния окружающей природной среды.
Контроль и измерение уровня в ливневой канализации (ливневке) осуществляется с помощью уровнемеров и сигнализаторов уровня.
Уровнемеры применяются для непрерывного контроля и измерения уровня в ливневой канализации. Уровнемеры будут непрерывно измерять уровень в ливневке, и по средствам аналогового выходного сигнала 4-20 мА передавать информацию в режиме реального времени на контроллер АСУТП , gsm-модем, видеографический регистратор,

щитовой индикатор.
Целью работы является моделирование деятельности сигнализатора переполнения ливневой канализации.
В соответствии с целью работы автором ставятся следующие задачи:

дать характеристику сигнализатора ливневой канализации;

изучить существующие в настоящее время устройства- сигнализаторы переполнения ливневой канализации;

смоделировать работу усройства.

Глава 1. Сигнализатор переполнения ливневой канализации
1.1 Принцип работы сигнализатора переполнения ливневой
канализации
В основе принципа работы преобразователя уровня лежит измерение времени, за которое микроволновый импульс с высокой частотой проходит от излучателя преобразователя уровня до поверхности продукта и отразившись вернется обратно. Для данного вида измерения важна диэлектрическая проницаемость продукта измерения.
Принцип работы ультразвукового преобразователя уровня основан на измерении времени, необходимого для пролета акустического сигнала генерируемого излучателем прибора и отраженного от поверхности измеряемой среды и принятого все тем же излучателем преобразователя уровня. Преобразователь уровня фактически измеряет время пролета с генерируемого акустического сигнала, необходимое для пролета его до поверхности среды и обратно. Для данного вида измерения важно, чтобы излучатель и измеряемый продукт были перпендикулярны.
Скважинный уровнемер разработан и используется для измерения параметра гидростатического давления столба измеряемой жидкости различной высоты, который не должен превышать заводскую калибровку прибора.
Имея измеренное значение давления контролируемого столба жидкости, и зная ее плотность, электроника скважинного преобразователя уровня позволяет пересчитывать измеренное давление в измеряемую высоту этого столба жидкости
(плотность применяется равной 1000 кг/м3). Конструктивно, данные

датчики имеют в своем составе мембрану, которая соединена с сенсорным элементом, работающим либо на емкостном, либо на полупроводниковом принципе. Так как принцип работы прибора позволяет измерять уровень продукта только выше мембраны преобразователя уровня, то для уменьшения значения «мертвой», не измеряемой зоны, гидростатический датчик уровня желательно размещать максимально ближе от дна емкости.
Сигнализаторы уровня в ливневой канализации используются для сигнализации о переполнении или опустошении ливневой канализации.
Сигнализатор уровня для ливнёвке при достижении требуемой точки срабатывания, будет замыкать или размыкать реле, которое будет заведено на механизм, который будет отключать или включать подачу в ливневую канализацию. Выходной сигнал с сигнализатора уровня можно дальше будет завести на любой световой или звуковой сигнал, или на gsm-модем.
Сигнализаторы уровня для ливневой канализации, различаются по принципу действия:
В основе принципа работы емкостного сигнализатора уровня лежит так называемый принцип изменения емкости образовываемого проводимой стенкой или опорным зондом и измерительным зондом конденсатора. В качестве диэлектрика изолятора в этом конденсаторе выступает непосредственно продукт измерения. В зависимости от уровня продукта, будет изменяться емкость конденсатора. На основе измеренного значения электроника прибора осуществляет управление дискретным релейным выходом. Сигнализатор уровня предназначен для контроля уровня жидкостей с диэлектрической проницаемостью выше 1.5.

Поплавковый выключатель NivoFLOAT является наиболее простым прибором для сигнализации о переливе. Наиболее распространенное применение данного прибора это защита насоса от сухого хода, а также управление его работой (отключение при достижении верхнего уровня и его включение при достижении верхнего положения)
Поплавковый выключатель NivoFLOAT бывает двух видов:

круглой формы для применения в продуктах без возможности налипания на корпус

прибора грушевидной формы для применения в сточных водах, где возможно налипание продукта измерения на корпус прибора.
1.2 Измерение уровня заполнения ливневой канализации
Любой объем дождевых вод, выпадающих на землю во время дождя, должен быть успешно отведен в точки сброса. Это сложная техническая задача, решение которой основано на использовании многих специфических данных. Для того, чтобы обеспечить соответствие количества осадков и производительности водоотведения, необходимо определить все параметры и условия работы системы.
Расчет ливневой канализации необходим для определения пропускной способности канализационных труб в напорном режиме. Это означает возникновение увеличенного давления в подземной сети трубопроводов из-за больших объемов сточных вод. Возникает ситуация, когда уровень стоков в коллекторах поднимается и за счет веса воды давление в системе возрастает.
Вводится коэффициент заполнения канализационных коллекторов стоками,

оказывающими воздействие на поток во внутренней части системы. Этим ливневые системы принципиально отличаются от бытовых или промышленных — режим работы либо минимальный, либо максимальный. Если сечение трубопроводов не в состоянии обеспечить необходимую производительность, система не справится со своими задачами.
Определить диаметр трубы ливневой канализации можно только расчетным способом, для чего надо располагать массой статистической информации:

частота и количественные показатели осадков, характерные для данного региона;

возможное содержание в стоках ила и твердых частиц;

расстояние, на которое придется транспортировать стоки.
Примечательно, что нормативными документами определены предельные размеры трубопроводов. Для дождевых наружных сетей минимальный диаметр принят равным 200 мм. Этот размер надо использовать, даже если расчет диаметра ливневой канализации требует использовать трубы меньшего сечения. Это несколько упрощает задачу, поскольку на небольших участках размеры труб можно попросту не рассчитывать, а принимать сразу минимальное значение. Однако, для больших площадей, которые может занимать ливневая канализация, определение диаметра и прочих параметров труб становится основной целью.

1.3 Задачи, решаемые сигнализатором переполнения ливневой
канализации
Как было сказано выше, сигнализаторы уровня в ливневой канализации используются для сигнализации о переполнении или опустошении ливневой канализации. Сигнализатор уровня для ливнёвке при достижении требуемой точки срабатывания, будет замыкать или размыкать реле, которое будет заведено на механизм, который будет отключать или включать подачу в ливневую канализацию.
В очистных и канализационных системах сточные воды проходят через небольшие трубы, соединяющиеся под землей в крупные канализационные тоннели. По ним сточные воды текут от одной насосной станции до другой в направлении очистного сооружения.
Протяженность таких участков может быть крайне велика. Мониторинг уровня сточных вод производится на различных участках с целью получения информации о потоке, а также для контроля насосных станций и сточных колодцев.
Насосные и водоподъемные станции используются для подъема сточных вод на более высокий уровень с целью сокращения затрат на транспортировку до очистных сооружений. После подъема воды, она под действием силы тяжести самостоятельно движется к месту назначения.
Сточные колодцы нужны для сброса сточных вод на случай переполнения канализационных тоннелей вследствие обильных осадков. Такое случается, если канализационная система совмещена с системой стока дождевой воды. Так как переполнение канализации –

серьезная проблема, необходимо использовать погружные преобразователи давления, способные предоставить надежную информацию об уровне сточных вод, которую затем можно использовать для регулирования состояния канализационной системы.
Эта информация используется для прогнозирования степени наполнения и для сигнализирования о превышении допустимого уровня. Это позволяет запланировать обслуживание канализационной системы или принять решение об увеличении ёмкости резервуаров.
Кроме этого высокоточные погружные преобразователи уровня с малым диапазоном используются в водосливах и желобах на всей площади канализационной системы. Производимый ими мониторинг позволяет получить данные о состоянии потока, которые затем применяются в работе очистных сооружений.

Глава 2. Существующие сигнализаторы переполнения ливневой
канализации
2.1 Особенности сигнализаторов переполнения ливневой
канализации
Линейная водоотводящая система – система плоских уклонов поверхности, направленных к линии водоотвода, которая, в свою очередь, состоит из модульных каналов. Достоинством такой системы является простота укладки плоских уклонов на поверхности, при этом не страдает качество дорожного покрытия и система сохраняет свои свойства долгие годы.
Одним из преимуществ линейной водоотводящей системы является ее «гибкость», то есть линии каналов могут располагаться с учетом рельефа местности и проекта строительства здания.
При этом также уменьшается сеть канализационных труб, а значит, они будут меньше засоряться. А это, в свою очередь, снизит затраты на ремонт и очистку дренажных труб ливневого водоотвода.
Предназначение ливневой канализации понятно уже из названия – сбор, фильтрация, доочистка и отвод дождевых или талых вод в накопительные емкости, систему дренажа, канализационные коллекторы и водоемы.
Устройство и оснащенность подобной канализации могут быть разными — все зависит от территории, с которой производится отвод воды.
2.2 Существующие аналоги сигнализатора переполнения ливневой

канализации
Современные способы очистки сточных вод можно разделить на механические, физико-химические и биохимические. В процессе очистки сточных вод образуются осадки, которые подвергаются обезвреживанию, обеззараживанию, обезвоживанию, сушке, возможна последующая утилизация осадков. Если по условиям сброса сточных вод в водоем, требуется более высокая степень очистки, то после сооружений полной биологической очистки сточных вод устраивают сооружения глубокой очистки.
Сооружения механической очистки сточных вод предназначены для задержания нерастворенных примесей. К ним относятся решетки, сита, песколовки, отстойники и фильтры различных конструкций.
Решетки и сита предназначены для задержания крупных загрязнений органического и минерального происхождения.
Песколовки служат для выделения примесей минерального состава, главным образом, песка. Отстойники задерживают оседающие и плавающие загрязнения сточных вод.
Для очистки производственных сточных вод, содержащих специфические загрязнения, применяют сооружения, называемые жироловками, нефтеловушками, масло- и смолоуловителями и др.
Сооружения механической очистки сточных вод являются, предварительной стадией перед биологической очисткой. При механической очистке городских сточных вод удается задержать до
60% нерастворенных загрязнений.
Физико-химические методы очистки городских сточных вод, с учетом технико-экономических показателей, используют весьма редко.

Эти методы, в основном, применяют для очистки производственных сточных вод.
К методам физико-химической очистки производственных сточных вод относятся: реагентная очистка, сорбция, экстракция, эвапорация, дегазация, ионный обмен, озонирование, электрофлотация, хлорирование, электродиализ и др.
Биологические методы очистки сточных вод основаны на жизнедеятельности микроорганизмов, которые минерализуют растворенные органические соединения, являющиеся для микроорганизмов источниками питания.
Мониторинг уровня в резервуарах, содержащих воду бытовых стоков и дождевую воду, позволяет системе контроля в случае отсутствия очищенной сточной воды автоматически переключаться на использование свежей воды до тех пор, пока сточной воды снова не станет достаточно для использования.
Так как гидростатическое измерение уровня является наиболее надежным и простым способом измерения, погружные датчики уровня и преобразователи давления нашли широкое применение в данных системах.
Создатели канализационных систем в настоящее время активно пытаются отделить сточные воды от дождевой воды, так как обильные осадки способны вызвать переполнение канализационной системы.
Еще несколько лет назад приоритетной задачей в сфере измерения уровня было создание системы, фиксирующей то, насколько часто и где именно происходят подобные переполнения. Однако в настоящее время целью разработок уже является полное предотвращение