JELLEGZETES ÜZEMFENNTARTÁSI OBJEKTUMOK ÉS SZAKTERÜLETEK 5.25
Vízmérők kiválasztása és karbantartása Tárgyszavak: karbantartás-tervezés; vízmérő; mérőeszköz.
Egy innovatív számítógépes program segít a gyártóknak abban, hogy megállapítsák a beépített vízmérők pontosságát és egyszerűsítsék a beépítésre kerülő új vízmérők kiválasztását. A vízhozam pontos mérése szükséges ahhoz, hogy elkerülhetők legyenek a veszteségek. Nem az adott körülményeknek megfelelő eszköz kiválasztása és beépítése, valamint a rosszul működő eszközök kicserélésének elmaradása csökkenti a vízellátó vállalatok bevételét. Öt modulból álló eljárást dolgoztak ki valamely célra legalkalmasabb vízmérők kiválasztására és karbantartására. Ez az eljárás felhasználható a beépített vízmérők optimális csereidejének meghatározására is. A módszereket az 1. táblázat foglalja össze. 1. táblázat Módszerek vízmérők kiválasztására Módszer
Felhasználás
Alkalmazás
Elméleti
Új beépítés Egyedi felhasználó (1. modul) Több felhasználó (2. modul)
Tervezés (vízmérő kiválasztása új beépítéshez)
Félig elméleti
Beépített eszköz Ideiglenes kiválasztás (3. modul)
Előzetes karbantartási felmérés
Félig empirikus
Több felhasználó (5. modul)
Karbantartás-tervezés (optimális csereidő)
Empirikus
Egyedi felhasználó (4. modul)
Részletes karbantartási felmérés (pontatlan mérés miatti „vízveszteség” csökkentése)
Új beépítés, egyedi felhasználó A vízmérő kiválasztása olyan folyamat, amelynek során figyelembe kell venni az összes csőszerelvényt, csőidomot, amelyeket az adott épület vízellátási rendszerébe beépítenek. A tervezés során az egyes országok vagy régiók előírásaiból megállapítható az épületben várható víz-
fogyasztás. A maximális hozam számításánál annak valószínűségét veszik alapul, hogy ugyanabban az időben az összes vízfogyasztó berendezés működik. Ezt a következő képlet fejezi ki: Qs = Qp ahol
Qs a maximálisan várható hozam; Q az összes vízfogyasztó berendezés maximális hozamának összege; p valószínűségi tényező. Mivel minden vízmérő csak meghatározott mérési tartományban működik megfelelő pontossággal, meg kell határozni azt a minimális hozamot, amelyet mérni kell. Ez a minimális hozam tipikus épületekben éjjel várható. A mérés pontosságát befolyásolja a mérőeszköz ellenállása; ezért a vízmérő kiválasztásánál gondolni kell a nyomásveszteségre, amelyet a mérőeszköz okoz.
Új beépítés, több felhasználó Körzeteket ellátó vízvezeték-hálózatokba vízgazdálkodás céljából is be szoktak építeni vízmérőket. Ennek célja lehet pl. lakótelepek közös díjbeszedése vagy körzetek vízveszteségének megfigyelése. Az elméleti hozamot, amelyet a vízmérő mér, a következők szerint kell megállapítani: • Meg kell határozni a napi fogyasztás éves átlagát a fogyasztói berendezések és szükségleti forgatókönyvek figyelembevételével. A vízfogyasztást lakások vagy a lakók száma alapján, ipari vagy kereskedelmi létesítmények esetében pedig a munkatársak létszáma alapján lehet becsülni. • Becslést kell végezni a vízfogyasztás pillanatnyi csúcsértékére vonatkozóan. A csúcsértéket a vezetékrendszer hidraulikai tervezésénél kell figyelembe venni. Az átlagos napi vízigényt a maximális igényből az ún. csúcstényezővel lehet kiszámítani, amely kifejezi a maximális vízigény és az átlagos igény arányát. • Megbízhatóbb módszer a csúcstényezőnek az átlagos fogyasztás lineáris vagy logaritmikus függvényéhez viszonyított kifejezése. A maximális igény meghatározása valamilyen függvény alapján azonban szintén sok közelítést tartalmaz (1. ábra).
csúcstényező
10
1 1
10
100
1 000
10 000
átlagos napi fogyasztás, m3/h
1. ábra A csúcstényező értéke az átlagos napi vízfogyasztás függvényében • Az ismertetett becslések nem tartalmazzák a tűzoltáshoz szükséges vizet. A tűzoltás vízigényét a kockázat fokára való tekintettel határozzák meg. Ezt a vízhozamot az egyéb vízigényeken felül kell biztosítani. • Összefüggés van a minimális vízhozam és az elszivárgó víz mennyisége között. A szabályzatok tartalmaznak tipikus értékeket, ezek alapján megállapítható az a minimális vízmennyiség, amelyet a vízmérőknek meg kell határozniuk. • Meg kell jelölni a vízmérő és más csőszerelvények (pl. szűrők) ellenállása által előidézett maximálisan megengedhető nyomásveszteséget. A vízmérők gyártói által megadott méréstartomány maximumának a kiszámított maximális vízhozamot meg kell haladnia, a minimális megengedhető vízmennységnek pedig a minimális hozam alatt kell lennie. Ezeknek a követelményeknek legjobban megfelelő vízmérőt kell beépíteni.
Beépített vízmérők, ideiglenes kiválasztás Meglevő épületekben, bizonyos helyzetekben gyakorlatilag nem lehetséges megállapítani, hogy milyen vízvezetéki szerelvények és készülékek vannak beépítve, és nem lehet olyan elektronikus műszert sem beépíteni, amely regisztrálja a vízfelhasználást. Ilyen esetben a vízmérő
kiválasztásánál figyelembe kell venni a beépített vízmérők eredményei alapján korábban számlázott vízmennyiségeket. A tűzoltáshoz szükséges víz mennyiségét és a minimális vízmennyiséget az új beépítés esetéhez hasonló módon lehet figyelembe venni. Ilyen körülmények között is számolni kell a csúcstényezővel a maximális fogyasztás meghatározásakor. A kiválasztott vízmérő maximális mérési tartományának egyrészt a maximális vízigénynek, másrészt a minimális vízhozamot max. 10%-kal meghaladó értéknek kell megfelelnie. Természetesen a választásnál figyelembe kell venni a műszer ellenállását és az árat is.
Egyedi felhasználó, beépített eszköz Az új vízmérő pontossági tartománya és pontossági diagramja az eszköz típusától függ. A vízfogyasztás jellege változik évszaktól, napszaktól, fogyasztói csoporttól stb. függően. A vízmérőn átfolyó változó vízhozamnak megfelelő pontosság súlyozott átlagértékei alapján lehet a különböző mérőeszközöket összehasonlítani. Az adott körülményeknek legjobban megfelelő vízmérő az, amelynek súlyozott pontossága a legnagyobb, ellenállása pedig a legkisebb. Szezonális korrekciós tényezővel lehet számítani a csúcsidőszakban várható fogyasztást (2. ábra). Gazdaságossági számításokkal lehet eldönteni, hogy a vízfogyasztás pontosabb mérése révén kifizetődő-e új vízmérő beépítése.
Több felhasználó, meglevő berendezés A karbantartási program szerint minden vízmérőt időszakonként ellenőrizni kell. Ez azt jelenti, hogy a vízmérőket ki kell szerelni, tesztelni, szükség esetén meg kell javítani vagy ki kell cserélni. A ellenőrzés időközeit naptári idő vagy az átbocsátott vízmennyiség függvényében szokták meghatározni. Összefüggést dolgoztak ki a vízmérők használati ideje és pontossága, valamint tönkremenetelének valószínűsége között. Ezek figyelembevételével dönthető el a vízmérők kicserélésének optimális időpontja. A használati idő és a pontosság összefüggése az egyes típusoknál nem azonos, ezt az ellenőrzések tapasztalatai alapján lehet megállapítani.
3 fogyasztás,mm3/h fogyasztás, /h
3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 óra júliusban mért profil
szezonális korrigált profil a csúcsszezonra
szezonális tényező
1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
hónap szezonális tényezők
2. ábra A napi vízfogyasztási profil szezonális korrekciója
Gyakorlati tapasztalat 1997-ben São Paulo-ban a brazíliai vízügyi hatóság 354 vízmérő cseréjét határozta el a számlázott vízmennyiségek és a mérők adatai alapján. Felmérték a fogyasztási adatokat és speciális szoftver segítségével kiválasztották a beépítendő vízmérőket. A vizsgálatok azt mutatták, hogy a 354 vízmérő közül 6 alulméretezett, 248 túlméretezett volt, csak 100 vízmérő volt helyesen megválasztva.
A pontosabb vízmérők beépítése révén már az első évben a számlázott vízfogyasztás két millió m3-rel nőtt, és a beruházás két hónap alatt megtérült. Összeállította: Dr. Garai Tamás Johnson, E.: Optimal water meter sizing and maintenance system. = Water Science and Technology: Water Supply, 3. k. 1–2. sz. 2003. p. 79–85. Johnson, E. H.: Degree of utilisation – the reciprocal of the peak factor. Its application int he operation of a water supply and distribution system. = Water, 25. k. 1. sz. 1999. p. 111–114. Seagrov, S.; Schilling, W. stb.: Computer-aided rehabilitation of water networks (CARE-W). = Water Science and Technology: Water Supply, 3. k. 1–2. sz. 2003. p. 19–27. Herz, R. K.; Lipkow, A. T.: Strategic water network rehabilitation planning. = Water Science and Technology: Water Supply, 3. k. 1–2. sz. 2003. p. 35–42. Baur, R.; Le Gauffre, P.; Seagrov, S.: Multi-criteria decision support for annual rehabilitation programmes in drinking water networks. = Water Science and Technology: Water Supply, 3. k. 1–2. sz. 2003. p. 43–50.
