John Arne Lerum ABB

Transkript

1 Generelt om måleprinsipper for vannstandsmåling, dagens systemer og historisk utvikling. ABB AS, 2006 John Arne Lerum ABB 1

2 Måleprinsipper for vannstandsmåling - Historie Første generasjon kommersielt vannstandsmåleutstyr: Flottørbasert. Mekanisk (først med en enkel arm - senere med kjede/wire og motlodd) men kun lokal viser. Etter hvert ble det levert med potensiometer og verdiene kunne overføres over kortere avstander. 2

3 Måleprinsipper for vannstandsmåling - Historie Første generasjon vannstandsmåleutstyr: Tidlig på 1970-tallet, kom trykktransmittere samt boblerørsmålinger med Rittmeyer-vekter. Rittmeyer fra Sveits var lenge markedsledende, men det var også andre internasjonale aktører (L&G, BBC, H&B, AEG, Siemens mfl.). I Norge var Lehmkuhl Elektronikk tidlig ute med boblerørsmålinger basert på trykksensorer fra Aker Microelektronics (blodtrykksmålere!). For å få nøyaktige nok målinger måtte det installeres målerør for hver 10. meter ved store måleområde! Det ble en revolusjonerende utvikling av Lehmkuhls (senere ABBs) boblesystem når Digiquartz-sensoren (nøyaktighet 0,01%) kom på markedet! 3

4 Fordeler: - Nøyaktig måling - Lite utsatt for overspenninger - Ikke utsatt for falltap (når riktig utført!) Bakdeler: - Kostbart anleggsmessig - Frostproblemer? - Kommunikasjonsrør gror igjen?! 4

5 Måleprisipper: Flottørmåling ABB AS, 2006 Encoder med 24 bits oppløsning 5

6 Måleprisipper: Akustisk måling: Fordeler: - Lite utsatt for overspenninger - Ikke utsatt for falltap (når riktig utført!) Bakdeler: - Kostbart anleggsmessig - Måler galt nivå ved islagt overflate. - Kommunikasjonsrør gror igjen 6

7 Måleprisipper: Akustisk måling / Ultralyd: 7

8 Måleprinsipper: Kapasitiv eller induktiv sensor (Innvendig i målekum eller utvendig) Fordeler: - Nøyaktig måling (Digitalt utgangssignal) Bakdeler: - Må rengjøres jevnlig - Kommunikasjonsrør kan gro igjen - Frostproblemer? Sensorstav 8

9 Nedsenkbar Trykktransmitter Fordeler: - Nøyaktig måling. - Rimelig anleggsmessig? - Måler riktig nivå ved islagt overflate. Bakdeler: - Svært utsatt for overspenninger ved lang kabel! - Begrenset lengde på ventilert kabel (kondens)! - Skifte tørkestoff til ventilert kabel regelmessig! - Sensor ømfintlig for tildekk. av mudder/slam! - Målekabel må beskyttes for isgang og annet som kan skade! - Sensoren toler ikke å fryse i vannet! ABB AS,

10 Måleprinsipper: Nedsenket sensor (Innvendig i lukesjakt) Utfordringer: - Falltap Løsning: - Plassere sensoren inni et rør som er ført ut i falltapsfritt område. Lukehus Måling med falltap Luke 10

11 Fordeler: - Nøyaktig måling. - Ikke utsatt for overspenninger. - Måler riktig nivå ved islagt overflate. - Rimlig anleggsmessig? - Ikke ømfintlig for mudder/slam! - Kan ha lange målerør! Bakdeler: - Krever fall på røret (noen tillempninger her!) - Målerøret må beskyttes for isgang. og annet som kan skade. - Krever luftforsyning. - Medfører usikker is?? Boblerørsmåling ABB AS,

12 Måleprinsipp for kontinuerlig bobling Ekstra Red. ventil Man. Trykktransmitter Elektrisk Målesignal Man. ve Strupeventil Luft 12 Vannbasseng

13 Måleprinsipp måling i sekvenser. Digiquartz Trykktransmitter Til driftssentral og/eller kraftstasj. RTU 211 BCD-utgang.. Ekstra reduksjonsventil Manometer V3 V2 Strupeventil Atmosfæretrykk V0 Luftflaske Va Vd Ve 13 Vannbasseng

14 Boblerørsmåling - historie ABB AS, 2006 Rittmeyer boblerørsmåling (Rittmeyer-vekt) fra Boblerørsmåling fra 2009 (ABB) Langt mindre luftforbruk!

15 Trykktransmitter med stusstilkobling Heldig! Når det ligger til rette for dette!? Fordeler: - Lav anleggskostnad! - Lite utsatt for overspenninger - Gir riktig nivå ved islagt overflate. - Ikke utsatt for falltap (avhengig av plassering)?! Bakdeler: - Kan ikke utsettes for frost! Trykktransmitter tilkoblet direkte til vanntrykket. 15

16 Måleprinsipper for vannstandsmåling 16 Valg av løsning er avhengig av: - Lokale forhold - Måleområde - Krav til oppløsning og nøyaktighet.

17 Måleprinsipper for vannstandsmåling - Nøyaktighet Valg av løsning og måleprinsipp er avhengig av: - Lokale forhold - Måleområde - Krav til oppløsning og nøyaktighet. NVE sier at nøyaktigheten av vannstandsmålinger skal være: - +/- 1 cm for < 10 m måleområde - 0,1 % for > 10 m måleområde Statkraft mfl. krever nøyaktighet +/- 1 cm for alle måleområder og for hele måleområdet! 17

18 Måleprinsipper for vannstandsmåling - Nøyaktighet Den totale nøyaktigheten påvirkes av: - Falltap/strømningspåvirk. - Sensors målenøyaktighet, og type utgangssignal (analogt eller digitalt). - Lokalt instrument: Type signalinngang samt øvrig nøyaktighet og avlesning. Ved fjernoverføring kommer unøyaktighet ved tilkobling av analoge måleverdier. Nøyaktighetskrav for vannstandsmåleverdier: Det er den totale nøyaktigheten som gjelder!! (Sensor inkl. lokalt instrumentet / inkl. fjernoverføring) 18

19 Valg av vannstandsmåleutstyr For mindre måleområde (måle vannstand i magasin, tilsig, falltap, damlekkasje, konsesjonsvannføring) - Flottørmåling - Trykktransmitter med analogt utgangssignal (Trykkstuss, nedsenket eller med boblerør) - Akustisk (små måleområder - målt ovenfra) For større måleområde - Digiquartz trykktransmitter eller annen sensor med god nok nøyaktighet og digitalt utgangssignal. (Trykkstuss, nedsenket eller med boblerør) 19

20 Velg løsning avhengig av lokale forhold!! Måleområde Målebrønn fra tidligere - som er ok? Frostproblem? Utsatt for falltap? Langgrunt løsmasse eller berg i strandsone? Ustabile bunnforhold? Grumset vann? Mye bølger? Trykkforhold i lukehus? 20

21 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Tar vi NVE s krav til nøyaktighet på alvor...? Vannstandsmåling med Digital eller analog målecelle? Det er den totale instrumentnøyaktigheten som gjelder - altså nøyaktigheten på den verdien som avleses på lokalt instrument på målestedet samt i driftssentralen. 21

22 Oppløsning og nøyaktighet 22

23 Kalibrering og nøyaktighet 1 Eksemplet viser god repeterbarhet og punktene sitter der de skal. Spredningen er liten og poengsummen er høy. Punktene er riktig plassert, de er riktig kalibrert. 23

24 Kalibrering og nøyaktighet 2 Her har man også god repeterbarhet, men med feil kalibrering. (Å skyte bom med stor nøyaktighet.) Denne situasjonen kan være farlig dersom man blander sammen repeterbarhet og nøyaktighet, idet man observerer god repeterbarhet men glemmer å sjekke om trykkmåleren er kalibrert riktig. 24

25 Kalibrering og nøyaktighet 3 Eksemplet viser dårlig repeterbarhet med tilhørende dårlig nøyaktighet. Dårlig BSL (Best Streight Line) Da må man erkjenne at dette er det lite å gjøre med! 25

26 26