Nesteen virtausmittausmenetelmät pienissä avouomissa

Abstract

Virtaamalla on suuri merkitys vesianalytiikassa eli tutkittaessa veden ominaisuuksia ja epäpuhtauksia. Jonkin epäpuhtauden kokonaismäärä tiedetään vasta, kun se on suhteutettu näytteenottopaikassa sillä hetkellä vallinneeseen virtaamaan. Sama koskee sekä avouomavirtausta maastossa että putkivirtausta prosessi- ja kemianteollisuudessa. Toisinaan tietoa virtaamasta tarvitaan muihin tarkoituksiin. Siksi virtaamien tutkimiseen on kehitetty erilaisia tekniikoita, joita tässä työssä tutkittiin ja arvioitiin. Toimeksiantajana toiminut Savonia-ammattikorkeakoulun koordinoima RAE-hanke (Ravinnehävikit euroiksi) halusi tietoa eri tekniikoiden käytettävyydestä ja tarkkuudesta pienissä avouomissa.

Tässä työssä käytettyjä virtausmittausmenetelmiä olivat siivikkomittaus, akustinen eli ultraääneen perustuva mittaus, mittapato sekä paineanturin ja mittapadon yhdistelmällä toteutettu mittaus. Mittaukset tehtiin Savonia-ammattikorkeakoulun vesilaboratorion tiloissa Kuopion Technopoliksella sijaitsevassa altaassa. Paineanturin käyttöä varten rakennettiin mobiili mittausjärjestelmä, jonka pohjana on Siemensin LOGO!-logiikkamoduuli.

Työn tuloksena saatiin vertailu eri tekniikoiden toimivuudesta ja tarkkuudesta pienessä avouomassa sekä kuvaus paineanturin käyttöön tehdyn mobiilin mittausjärjestelmän rakentamisesta. Eri menetelmillä tehtyjen mittausten tulokset olivat hyvin vertailukelpoisia keskenään. Vasta mittauksissa käytetyn altaan maksimivirtaamilla alkoi syntyä eroja eri menetelmien välille.

Flow has an important role in water analytics, in other words when studying water attributes and impurities. The total amount of an impurity is not known until it has been proportioned with the flow prevailed at the measurement point at that moment. The same applies to open channel flow in terrain and to pipe flow in process- and chemical industry. Sometimes flow measurement data is needed for other purposes. Therefore different kinds of flow measurement methods have been developed, which were studied and observed in this thesis. The client RAE-project (Turning of Nutrient Losses into Profits) coordinated by Savonia University of Applied Sciences wanted to have knowledge of the usability and accuracy of the different methods in small open channels.

The flow measurement methods used in this thesis were propeller-type current meter measuring, acoustic or ultrasonic measuring, measuring weir and a combination of measuring weir and a pressure sensor. The measurements were performed in a tank located in the water laboratory of Savonia University of Applied Sciences in Technopolis, Kuopio. For the pressure sensor a mobile measuring system was built based on Siemens LOGO!-logical module.

As an outcome of the thesis a comparison of the functionality and accuracy of different methods in a small open channel was achieved, as well as a description of the construction of the mobile measuring system used with a pressure sensor. The results of measurements done with different methods were very comparable. The differences among the methods were not beginning to show until at the maximum flow rates of the tank used.