Module C2330 Meetapparatuur Inhoud 1 Inleiding
3
1.1 Verantwoording
3
1.2 Wat is veranderd?
3
1.3 Opstellers en begeleidingscommissie
3
1.4 Leeswijzer
4
2 Principes 2.1 Meten
5 5
2.1.1 Druk
5
2.1.2 Looptijd
6
2.1.3 Reflectiecorrelatie
7
2.1.4 Ultrasone doppler/dopplerradar
8
2.1.5 Elektromagnetische inductie
8
2.1.6 Gewicht
9
2.1.7 Optisch
9
2.1.8 Radar 2.1.9 Temperatuurcorrectie 2.2 Loggen 2.2.1 Momentane waarden loggen
9 10 10 10
2.2.2 Cumulatieve waarden loggen
11
2.2.3 Gemiddelde waarden loggen
12
2.3 Dataopslag 2.3.1 Capaciteit
12 12
2.3.2 Synchronisatie
12
2.3.3 Lokaal opslaan of direct verzenden
13
2.3.4 Overschrijfroutines
13
2.4 Datatransmissie
14
2.5 Betrouwbaarheid en precisie
14
3 Meetapparatuur 3.1 Waterniveaumeters
17 17
3.1.1 Borrelbuis
17
3.1.2 Hydrostatische drukopnemer
18
3.1.3 Ultrasone niveaumeter
20
3.1.4 Ontwikkelingen
22
3.1.5 Samenvatting
22
3.2 Debietmeters
22
3.2.1 Elektromagnetische in-linedebietmeter (volledig gevulde leiding)
22
3.2.2 Ultrasone clamp-on debietmeter (volledig gevulde leiding)
24
3.2.3 In-situdebietmeters in gedeeltelijk gevulde leidingen
25
3.2.4 Ontwikkelingen
26
3.2.5 Samenvatting
26
april 2009-39 Meetapparatuur C2330 Leidraad Riolering 1
3.3 Neerslagmeters 3.3.1 Kantelbakneerslagmeter (tipping bucket)
27
3.3.2 Volumetrische neerslagmeter
29
3.3.3 Optische neerslagmeter
30
3.3.4 Ontwikkelingen
30
3.3.5 Samenvatting
30
4 Meetopstellingen
31
4.1 Overstort
31
4.1.1 Tellen aantal overstortingen
31
4.1.2 Bepaling overstortingsdebiet
31
4.2 Randvoorziening
34
4.3 Persleiding
34
4.4 Rioolgemaal
35
4.5 Inspectieput
36
5 Realiseren meetpunten
37
5.2 Selectiecriteria
39
5.3 Installatievoorschriften
39
5.4 Aanbesteden
41
5.4.1 Voorbereiding
41
5.4.2 Omvang aanbesteding
42
5.4.3 Gunning
43
5.5 Levering en installatie
43
5.5.1 Voorbereiding
43
5.5.2 Kalibratie en opleveringscontrole
44
5.5.3 Duurbeproeving
46
5.5.4 Revisie
46 48
6.1 Organisatie
48
6.2 Objectgegevens
49
6.3 Onderhoud meetapparatuur
49
Literatuur
52
Trefwoorden
54
april 2009-39 C2330 Meetapparatuur 2
37
5.1 Technische en functionele eisen meetapparatuur
6 Organisatie en beheer
Leidraad Riolering
26
1 Inleiding 1.1 Verantwoording Deze module behandelt alle mogelijke meetapparatuur in een put of leiding: sensoren, ophangconstructies, bekabeling en apparatuur voor dataopslag, uitlezen en datatransmissie. Verder geeft de module installatierichtlijnen en krijgt u inzicht in het beheer van de meetapparatuur. De module is bedoeld voor leveranciers en installateurs van apparatuur, rioleringsbeheerders en andere geïnteresseerde medewerkers van gemeenten en waterschappen. 1.2 Wat is veranderd? Module C2330 is onderdeel van de nieuwe serie modules over meten. Deze gespecialiseerde meetmodules gaan dieper in op de techniek van het meten aan het hydraulisch functioneren van rioolstelsels. De nieuwe serie meetmodules bestaat uit: - C2300 Meten (update, 2010) Deze overkoepelende module geeft een inleiding op het onderdeel meten voor de beheerder met geen of weinig meetervaring. - C2310 Voorbeelden van meetprojecten (update, 2010) Deze module geeft voorbeelden van relevante meetprojecten. - C2320 Opzet meetnet (nieuw, 2010) Deze module gaat over het opzetten van een meetnet gericht op het toetsen van het hydraulisch functioneren van (afval)watersystemen. - C2330 Meetapparatuur (nieuw, 2009) Deze module geeft relevante informatie bij de keuze, installatie en beheer van meetapparatuur. - C2340 Telemetrie (nieuw, 2009) Deze module gaat over de technieken waarmee meetgegevens zijn in te zamelen en op te slaan. - C2350 Sturen hydraulisch functioneren (RTC) (nieuw) Deze module gaat over de toepassing en het realisatie- en beheertraject van (eenvoudige) meet- en regelsystemen in de riolering. - C2380 Verwerken, bewerken en analyseren van meetgegevens (nieuw, 2010) Deze module gaat over het verwerken en analyseren van meetgegevens. Dit is een essentiële en vaak ontbrekende stap bij controle, interpretatie en nuttig gebruik van meetgegevens. 1.3 Opstellers en begeleidingscommissie Jeroen Langeveld en Erik Liefting (beiden Royal Haskoning) en Michel Moens (ARCADIS) hebben deze module opgesteld. De begeleidingscommissie bestond uit: André de Haan
gemeente Buren, voorzitter
Marco van Bijnen
gemeente Utrecht
Robin Bos
Hollands Noorderkwartier
Theo van de Kroon
gemeente Arnhem
Ewald Oude Luttikhuis
ONRI, MWH
Leo Schaap
Datawatt
Niels Schaart
Waternet
Harry van Luijtelaar
Stichting RIONED
april 2009-39 Meetapparatuur C2330 Leidraad Riolering 3
1.4 Leeswijzer Hoofdstuk 2 beschrijft principes voor meten, loggen, dataopslag en datatransmissie. Hoofdstuk 3 geeft een overzicht van de verschillende soorten meetapparatuur. Hoofdstuk 4 gaat over de specificaties van veelvoorkomende meetopstellingen. Hoofdstuk 5 beschrijft het realiseren van meetpunten. Hoofdstuk 6 gaat over de organisatie en het beheer van meetapparatuur.
april 2009-39 C2330 Meetapparatuur
Leidraad Riolering 4
2 Principes Dit hoofdstuk beschrijft principes voor meten, loggen, dataopslag en datatransmissie. In meetprojecten is de keuze van de juiste meetapparatuur een van de succesfactoren. Dit hoofdstuk behandelt meetprincipes voor het meten van waterniveau, neerslag en debiet. Meetapparatuur kan verschillende meetprincipes gebruiken en een meetprincipe is in meerdere typen meetapparatuur toe te passen. Daarom komen eerst de meetprincipes in algemene zin aan de orde. Verder gaat dit hoofdstuk in op de principes voor loggen, dataopslag en datatransmissie. De diverse meetprincipes hebben verschillende voor- en nadelen. De beperkingen van elk principe werken door in de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van de waarnemingen. Voor een goede onderbouwing van de keuze van meetapparatuur is daarom inzicht in de onderliggende meetprincipes belangrijk. Een goede basiskennis van de toepasbare meetprincipes vermindert de kans op fouten. 2.1 Meten De verschillende soorten meetapparatuur gebruiken diverse principes om het waterniveau, de neerslag of het debiet te meten. Deze paragraaf gaat in op meetprincipes van gangbare meetapparatuur. Tabel 2.1 laat de grote diversiteit aan principes zien: Waterniveau Druk
•
Looptijd (ultrasone geluidsgolven)
•
Stroomsnelheid
Tabel 2.1 Gebruikelijke
Neerslagvolume
meetprincipes
•
Reflectiecorrelatie (ultrasone geluidsgolven)
•
Doppler (ultrasone geluidsgolven en
•
elektromagnetische golven) Elektromagnetische inductie
•
Gewicht
•
Optisch
•
Radar
•
2.1.1 Druk Onder hydrostatische omstandigheden is van de waterdruk op een vastgesteld punt de hoogte van de waterkolom boven dat punt af te leiden. Een membraan dat onder druk licht vervormt, meet de druk. Achter het membraan zit een dun laagje vloeistof dat de vervorming omzet in een elektrisch signaal. Naarmate het membraan meer vervormt, neemt de signaalsterkte toe. Figuur 2.1 Principe van drukmeting
condensator
membraan
april 2009-39 Meetapparatuur C2330 Leidraad Riolering 5
De totaal gemeten druk bestaat uit de hydrostatische waterdrukmetingen en de luchtdruk. De luchtdruk op aarde is ongeveer 1.000 hPa (1 bar of 1 atmosfeer), wat overeenkomt met 10 m waterkolom. Maar de luchtdruk varieert tussen tussen 960 en 1.040 hPa. Dit komt overeen met een variatie van maar liefst 80 cm waterkolom. Deze variatie werkt door in de metingen. Daarom moet het meetsysteem deze compenseren door de luchtdruk afzonderlijk te meten. Dit gebeurt bij veel instrumenten via een klein luchtslangetje. Naast andere zaken bepaalt de specifieke dichtheid van de vloeistof de vloeistofdruk. Deze dichtheid is temperatuurafhankelijk. Dit betekent dat het meetsysteem de drukmetingen ook voor temperatuurvariaties moet compenseren. Deze invloeden zijn kleiner dan die van luchtdrukverschillen. Een drukmeting vindt plaats in het water. Het principe sluit contactloos meten uit (geen contact sensor met water). 2.1.2 Looptijd Looptijdmetingen met ultrasone geluidsgolven zijn toepasbaar bij het meten van waterniveaus en stroomsnelheden. Niveaumetingen Bij niveaumetingen zendt een zender een ultrasone geluidsgolf boven het wateroppervlak uit. Het geluid weerkaatst op het wateroppervlak en wordt opgevangen door de meetsensor (zie figuur 2.2). Het waterniveau is af te leiden van de tijd die het signaal nodig heeft om de sensor weer te bereiken. Het looptijdprincipe voor niveaumetingen werkt ook bij een signaal ónder het wateroppervlak. In dat geval wordt het waterniveau boven de sensor gemeten. Een nadeel van deze toepassing is dat luchtbellen en geluidabsorberende stoffen in het afvalwater geluid opnemen. Hierdoor verzwakken ze het signaal en kunnen ze de meting verstoren. Voor gebruik van een ultrasone looptijdmeter is een minimale obstakelvrije ruimte nodig tussen wateroppervlak en sensor. Schuimvorming of drijvende objecten kunnen de weerkaatsing van het signaal beïnvloeden en daarmee de meting. Figuur 2.2 Niveaumeting met ultrasone looptijdmethode
zenden signaal
april 2009-39 C2330 Meetapparatuur
Leidraad Riolering 6
ontvangen weerkaatste signaal
Stroomsnelheden Bij stroomsnelheidsmetingen zendt een zender een ultrasoon signaal onder een scherpe hoek met de stroomrichting in het medium. De geluidsgolf wordt met de stroomrichting mee en tegen de stroomrichting in uitgezonden en opgevangen. In beide gevallen wordt de looptijd van het signaal van zender tot ontvanger gemeten. Het signaal dat tegen de stroom in gaat, heeft meer tijd nodig dan het signaal dat met de stroom meegaat. Het looptijdverschil is direct proportioneel met de stroomsnelheid van het afvalwater. Voordeel van dit meetprincipe is dat de meting vanaf de buitenzijde van de buis is uit te voeren. De geluidsgolven planten zich door de buiswand voort naar de vloeistof. Een nadeel is dat luchtbellen en geluidabsorberende stoffen in het afvalwater geluid opnemen. Daardoor verzwakken ze het signaal en kunnen ze de meting verstoren. Deze methode wordt daarom vooral toegepast in schone vloeistoffen. Figuur 2.3 Ultrasone looptijd
Zend- ontvangelement 1
debietmeting
Stroomrichting
Zend- ontvangelement 2
2.1.3 Reflectiecorrelatie Met reflectiecorrelatie is de stroomsnelheid te bepalen. Het principe van reflectiecorrelatie is gebaseerd op de verschillen in weerkaatsing van ultrasone geluidsgolven door individuele deeltjes in het medium. De weerkaatsing van het signaal verschilt doordat deeltjes in grootte en vorm verschillen. Een zender zendt een bundel van ultrasoon geluid pulserend uit. De ontvanger vangt het reflectiepatroon op en bewaart dit. Het patroon bestaat uit de reflectie van verschillende individuele deeltjes. Via een kruiscorrelatietechniek vergelijkt de meter het reflectiepatroon van de volgende puls met dat van de eerste. Hieruit bepaalt de meter de verplaatsing van de individuele deeltjes. Deze verplaatsing, gedeeld door de tijd tussen de twee pulsen, is een maat voor de snelheid van het medium. Voorwaarde Om dit principe toe te passen, moeten voldoende reflecterende deeltjes in het water zitten. Maar te véél deeltjes kunnen het principe weer verstoren, omdat het dan moeilijker is individuele deeltjes te identificeren.
april 2009-39 Meetapparatuur C2330 Leidraad Riolering 7
Het volledige document is beschikbaar voor begunstigers. Dit document is volledig beschikbaar voor begunstigers van Stichting RIONED. Als uw organisatie begunstiger is, kunt u inloggen via http://www.riool.net/login. Vervolgens kunt u dit document volledig bekijken door hier te klikken. Meer informatie over het begunstigerschap van Stichting RIONED kunt u vinden op http://www.riool.net/-/info-over-begunstigerschap.
