Датчики динамического уровня воды в скважине
Опубликовано: 13 февраля 2017 г. в 14:05, 1086 просмотров Комментировать
Неверное определение динамического уровня воды в скважине — это серьёзная ошибка, которая может привести к осушению и выходу из строя дорогостоящего погружного насоса во время работы. Измерение уровня воды в колодцах на практике происходит с помощью кондуктивных датчиков уровня воды или погружных гидростатических уровнемеров, многие из которых способны дополнительно измерять и температуру. Они точно реагируют на понижение уровня воды в скважине при включении насоса и имеют токовый выходной сигнал, который используется для работы вторичных устройств или релейный выходной сигнал для аварийного отключения насоса. Такой подход к контролю уровня воды и защите погружных насосов предотвращает их «сухой ход» и обеспечивает долгую работу.
Статический и динамический уровень воды в скважине
Важнейшими исходными данными для начала проектирования системы подачи воды из индивидуальной скважины или колодца, являются статический и динамический уровни воды в скважине. Статический уровень определяется как расстояние от поверхности земли до поверхности воды в скважине при неработающем насосе.
Но особенно актуальным является вопрос, как узнать глубину динамического уровня. Динамический уровень или динамический горизонт измеряется таким же образом, но при работающем насосе. У артезианских скважин оба этих уровня совпадают, а у высокопроизводительных скважин они отличаются, но не более чем на метр. Динамический уровень зависит от нескольких факторов: диаметров скважины и выводной трубы, мощности насоса, а также от природных процессов, происходящих с грунтовыми водами. Динамический уровень не рекомендуется опускать ниже двух третей от общей глубины скважины.
Для измерения статистического и динамического уровня воды в колодце используют скважинные уровнемеры различного типа.
Тросовые и погружные гидростатические уровнемеры
Тросовые уровнемеры наиболее доступны и основаны на принципе измерения длины троса, погружаемого в скважину до уровня воды. Они являются электроконтактными, то есть при контакте с водой электрическая цепь замыкается, загорается светодиод, и раздаётся звуковой сигнал для оповещения оператора. Кроме надёжности и простоты, тросовые уровнемеры обеспечивают высокую точность измерения по шкале, нанесённой на трос. Неудобства эксплуатации уровнемеров указанного типа кроются в необходимости личного присутствия при измерении.
Погружные гидростатические уровнемеры работают по принципу измерения давления, пропорционального высоте находящегося над ними водного столба. Они обеспечивают непрерывное измерение. Гидростатический уровнемер с выходным аналоговым сигналом позволяет снимать показания удалённо, подключать его к ПК или измерительным приборам, обеспечивать автоматическое отключение насоса в случае понижения уровня воды и предотвращать «сухой ход».
В настоящее время это две самых распространённых разновидности уровнемеров, рекомендуемых нашими инженерами для измерения уровня воды в скважине .
Модели уровнемеров для небольших скважин
Специалисты компании «Русавтоматизация» определили модели уровнемеров, хорошо показавшие себя в работе на скважинах индивидуальных приусадебных хозяйств. Это пьезоэлектрический датчик уровня NivoPress NP, который может комплектоваться элементом для измерения температуры, сверхмалый погружной датчик для узких каналов LMK-306. миниатюрные датчики уровня MBLT с защитой от перенапряжений и грозовых разрядов. Благодаря компактности и маленькому диаметру чувствительных элементов указанные модели уровнемеров широко используют на небольших водяных скважинах.
Источник: Компания «Русавтоматизация»
Информация о компании
В «РусАвтоматизации» Вы находите оборудование для автоматизации производственных процессов, которое искали. В этом Вам бесплатно помогают технические специалисты компании. Они подбирают несколько вариантов решений Вашей задачи. Каталог оборудования включает датчики и сигнализаторы уровня, а также уровнемеры; широкий выбор приводной техники, в том числе редукторы и мотор-редукторы, преобразователи частоты, устройства плавного пуска; микроволновые датчики уровня для сложных условий эксплуатации; системы визуализации данных, светосигнальное оборудование и другие средства автоматизации. В «РусАвтоматизации» Вы получаете полный комплекс услуг по автоматизации процессов: от разработки до монтажа.
Рекомендуем почитать
Виды и принцип работы датчика уровня воды
Необходимость контроля уровня жидкости, а в нашем случае воды, является достаточно востребованной в сельском хозяйстве или же в промышленности. Бытовое применение таких датчиков тоже встречается достаточно часто.
Схематический принцип работы поплавковых датчиков уровня воды
Именно поэтому к выбору датчика уровня воды необходимо подходить достаточно ответственно, так как любая ошибка в его подборе или установке может привести к серьезным денежным и временным потерям.
1 Этапы установки
Последовательность установки датчика уровня воды такова:
- Необходимо при возможности (зависит от области применения устройства) понизить давление до 55 мм ниже уровня сигнализации. Затем необходимо сбросить давление бака до атмосферного.
- Закрепите датчик на внутренней или внешней поверхности бака (зависит от вида устройства измерения уровня жидкости).
- Включите устройство и наблюдайте за показателями. Если короткого замыкания не видится и прибор работает исправно, проверьте работоспособность системы при понижении уровня воды в баке. Сделать это необходимо до запуска бака в работу.
1.1 Создание датчика уровня своими руками (видео)
2 Назначение датчиков уровня воды
Назначения рассматриваемой системы измерения уровня воды весьма разнообразны. Существуют датчики для измерения уровня воды в скважине, а есть — и для измерения уровня воды в баке (или в любой другой емкости).
Кроме того, датчики уровня воды способны измерять и уровень других жидкостей, даже агрессивных (яды, кислоты и прочее). Наиболее распространенными можно назвать следующие датчики:
- Поплавковые сигнализаторы;
- Бесконтактные датчики уровня воды;
- Контактные датчики.
Все они различаются не только по механизму работы, но и по назначению.
к меню ↑
2.1 Виды и отличия
Поплавковые сигнализаторы являются «универсалом» прецизионных устройств, которые могут использоваться в подавляющем большинстве случаев. Кроме того, они отличаются сверхточным и адекватным измерением количества (уровня) воды в баке, скважине или каких-либо других резервуарах .
Бесконтактные датчики хороши своей прочностью и надежностью даже при работе в приближенных к экстремальным условиях. Так, например, они применяются в измерении уровня сыпучих веществ, жидкостей с варьирующимся уровнем вязкости или же токсичности.
Погружные датчики уровня воды для различной глубины
И хотя их используют чаще всего на промышленных предприятиях, применение их в измерении уровня жидкости в баке или скважине тоже актуально (хотя встречается крайне редко).
Контактные виды применяются в условиях измеряемой жидкости или же так называемым технологическим веществом. Такие датчики либо просто погружаются в жидкость, либо крепятся на корпусе емкости (например, скважины) на заданной высоте.
Существует еще и датчик предельного уровня, применение которого оправданно лишь в условиях повышенной взрывоопасности и повышенной вероятности аварийного состояния резервуара. Его использование в бытовых условиях не представляется целесообразным и рациональным.
к меню ↑
2.2 Принцип работы и устройство датчиков
Начнем с уровневых сигнализаторов. Они состоят из подвижного магнита, что приводится в движение благодаря специальному поплавку, и чувствительных к магниту герконовых контактов. При приближении магнита к такому контакту геркон срабатывает.
Как только жидкость достигает уровня датчика, специальный поплавок поднимается вместе с уровнем этой жидкости и тут либо замыкает, либо размыкает контакты геркона. При снижении же уровня жидкости поплавок пойдет вниз и вернет контакты в изначальное положение.
Бесконтактные виды разделяются на ультразвуковые и емкостные датчики соответственно. Первые работают благодаря анализу уровня жидкости ультразвуком.
Поплавковые датчики уровня воды различной конструкции
Из-за надежности и точности анализа их достаточно часто применяют при бурении скважины. Диапазон для реагирования датчиков варьируется от 100 мм до 6 метров.
Емкостный вариант реагирует на приближение и присутствие анализируемых объектов. Его применение наиболее актуально для анализа уровня воды в баке или артезианской скважине. Срабатывание устройства возможно на расстоянии до 25 миллиметров.
Контактные датчики подразделяются на следующие виды:
- Оптические;
- Пьезоэлектрические вилочные;
- Радиолокационные и радарные;
- Гидростатические;
- Волоконно-оптические.
Оптический вид использует инфракрасный диапазон для анализа жидкости. Их преимуществом можно назвать то, что они не имеют подвижных частей вовсе, а значит — длительны в эксплуатации и не требуют частой замены.
Состоит оптический датчик из корпуса и полусферы, в которой имеется инфракрасный светодиод и триггерный фототранзистор. Их применение оправданно на баке, тогда как для скважины и подобных резервуаров они не подходят. На данном устройстве стоит защита стандарта «IP67».
Кондуметрический датчик уровня воды
Пьезоэлектрические вилочные датчики обладают определенной резонансной частотой. Как только вода попадает на полость вилки в данном устройстве, то частота резонанса изменяется, и это фиксируются интегрированные анализаторы входящих сигналов.
Как результат — устройство меняет свое состояние на выходе. Отличный вариант для артезианской скважины. Работа данного устройства возможна при температурах до +250 градусов.
Радиолокационные и радарные виды работают благодаря анализу прохождения электромагнитной волны. Вся система функционирует на строгом контроле времени прохождения сигнала, и затем система сама анализирует во внутренней электронной схеме результат.
Такой вид датчиков применяется при работе в скважине, особенно в тех случаях, когда важна предельная точность. Данное устройство может выдерживать температуру до 100 градусов и давление до десяти бар.
Гидростатический вариант отлично подходит для измерения уровня воды на большой глубине (до 250 метров). Механизм работает благодаря разнице между атмосферным давлением и давлением компенсационным.
Анализ показателей давления достигается благодаря установленной в устройстве капиллярной трубке. Применяется такой вид датчиков при работе в глубокой скважине. Впрочем, не только скважины находятся в области применения данного вида датчиков, но и канализационные системы, и глубокие колодцы.
Поплавковые датчики уровня воды (часто применяются для погружных насосов)
Волоконно-оптический вид является наиболее дорогим и современным. Весь механизм работает на принципе измерения разницы коэффициентов преломления между воздушными массами и водой.
Как выполнять чистку колодцев своими руками?
Многие и сейчас используют колодец как источник питьевой воды. Пользовались люди колодцами и раньше. Еще сотни лет назад именно они считались самым простым.
Как производят очистку воды от железа своими руками?
Частицы железа в воде встречаются практически постоянно. Причем касается это как сточных вод, так и питьевой воды или других жидкостей, что человек использует.
Как подобрать и установить оголовок для скважины своими руками?
Ни одно адекватное обустройство скважины своими руками не сможет быть выполнено без использования оголовка. Скважинный оголовок не просто защищает всю.
Как сделать ручной насос для скважины своими руками?
Централизованная система водоснабжения на небольших дачных участках – большая роскошь. Именно поэтому на плечи их владельцев рано или поздно ложится проблема.
Главная » Прибор контроля динамического уровня в скважине
Прибор контроля динамического уровня в скважине
Техническое описание уровнемера ПКДУ-14.
Настоящий паспорт является документом, объединенным с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации, который удостоверяет основные гарантированные параметры прибора ПКДУ-14 (прибор контроля динамического уровня скважинный). Перед началом эксплуатации следует внимательно ознакомиться с настоящим описанием.
Назначение изделия.
Прибор ПКДУ-14 является скважинным прибором погружного типа и служит для контроля изменения уровня жидкости. Прибор может работать также в агрессивных средах, т. к. упругий измерительный элемент при вертикальном положении прибора не входит в контакт с жидкостью. Работа прибора основана на принципе частотной модуляции. Частота измеряемого сигнала пересчитывается в цифровое значение уровня жидкости, которое высвечивается на цифровом индикаторе, а также записывается в память и может быть считанно.
Программа автоматического определения параметров скважины
Частотная характеристика датчика линейна в стандартном диапазоне давлений, соответствующих глубине погружения в воду до 40 м. Прибор имеет систему калибровки на скважине при погружении его в жидкость, данный режим используется при работе прибора в рассолах либо в жидкостях с иной, отличной от 1 г/см3 плотностью.
Техническая характеристика.
• Напряжение питания – стабилизированное 12 В через преобразователь от сети 220 В.
• Ток питания датчика – постоянный 10 мА.
• Линия связи с датчиком — двухпроводная до 1 км.
• Температурный режим от 0 до + 50 гр. С.
• Внешнее давление до 0,4 МПа.
• Габаритные размеры датчика – 22 х 350 мм.
• Масса датчика – 0,4 кг.
Устройство и принцип работы прибора.
Прибор состоит из погружного датчика и логического блока индикатора, соединенных двухпроводной линией связи длиной 100 или 200 м, в зависимости от величины уровня воды в скважине. Внутри корпуса, выполненного из нержавеющей стали, находятся датчик давления и электронная схема. Датчик неразборный, внутренняя полость залита компаундом для предотвращения попадания воды. Электронная схема служит для преобразования перемещения упругого элемента в частотно-модулированный сигнал, который передается на поверхность по линии связи. В наземном блоке преобразования значения частоты пересчитываются в цифровые показания уровня жидкости в соответствии с калибровочной характеристикой. Таким образом, при неподвижном положении датчика в скважине давление столба воды над датчиком пересчитывается в значение уровня воды от поверхности.
Поверка прибора проводится обычно при его настройке и при установке прибора на рабочем месте достаточно выставить на цифровом индикаторе значение уровня. Однако, при желании калибровку можно повторить на скважине, опуская прибор в воду на соотвествующую глубину. Эта процедура удобна для контроля датчика, а также для настройки его работы в жидкостях с различной плотностью.
Первоначально прибор был расчитан на автономную установку в скважинах, где уже смонтированно водоподъемное оборудование, если зазор между обсадной и водоподъемной трубой составляет не менее 50 мм и отсутствуют фланцевые соединения труб. При таком спуске необходимо постоянно контролировать натяжение кабеля. При монтажных работах в скважине датчик обычно крепится к водоподъемной трубе при помощи хомутов. Точность заглубления датчика не критична и должна составлять 20 – 40 м от зеркала воды. Значение реального уровня воды в скважине, устанавливаемого на цифровом табло, определяется любым удобным способом (например, замером контактным или бесконтактным уровнемером, замером самим уровнемером ПКДУ-14 при спуске по меткам на кабеле или пользуются уже известным значением уровня).
Подготовка прибора к работе, калибровка и настройка.
Прибор поставляется заказчику в укомплетованном виде с необходимыми калибровками, настройка на скважине заключается в выборе способа установки (автономно или с трубами), подключению к сети 220 В и наборе на индикаторе цифровых значений уровня, измеренных одним из перечисленных выше способов.
1. Установка текущих значений уровня.
На плате блока индикации расположены функциональные кнопки (КН-1, КН-2, КН-3), которые предназначены для настройки — установки и два индикаторных диода-сигнализатора (Л-1, Л-2). Если калибровка на скважине зачастую не проводится, то установку значений уровня обычно выполнить необходимо. Она осуществляется уже после фиксации прибора в рабочем положении в скважине. Для этого используются кнопки КН-2 и КН-3. Нажимаем на вспомогательную кнопку КН-2, начинает мигать децимальная точка на индикаторе, что сигнализирует о начале операции установки уровня. Нажимаем и удерживаем КН-3, цифровые значения на индикаторе увеличиваются от текущих значений. Для реверса показаний нужно отпустить и еще раз нажать КН-3, цифровые значения уменьшаются. Реверс показаний можно осуществлять многократно. Кнопкой КН-3 устанавливаем текущее значение уровня. Если значение уровня установлено, еще раз нажимаем КН-2, частота мигания децимальной точки изменится и на индикаторе можно установить значение срабатывания защитного реле при определенном уровне (зарезервированно для защиты насоса). Если данная функция не используется или реле на плате отсутствует, то еще раз нажимаем на КН-2, мигание децимальной точки прекращается и на индикаторе высвечивается установленное значение уровня. Если функция защитного срабатывания реле включена, загорается Л-2. Прибор готов к работе, для тестирования достаточно включить насос и проверить.
Значения уровня заносятся в память контроллера циклически через 10 минут и при желании их можно считать в компьютер.
2. Режим калибровки.
При желании можно осуществить дополнительную калибровку измерительной системы на скважине. О том, что калибровка уже была проведена, сигнализирует горящая лампа Л-1. Для повторной калибровки нажимаем на кнопку КН-1, лампа Л-1 начинает мигать. На индикаторе присутствуют показания, соответствующие записанной в контроллере счетной характеристике. Датчик расположить в воде на глубине 1- 10 метра и нажать на КН-2. Частота мигания Л-1 изменится. Перемещаем датчик по скважине и заглубляем его от первоначальной точки на глубину + 10 метров по рулетке. Снова нажимаем на КН-2, контроллер производит вычисление счетной характеристики прибора и записывает данные в память. Показания на индикаторе скорректируются на некоторую величину. Л-1 с данного момента будет светиться постоянно, что сигнализирует о проведении калибровки. Если нажать КН-1 еще раз, калибровку можно повторить, для отмены повторно нажать на КН-1.
Следует отметить, что сама измерительная схема расположена в герметичном электростатическом корпусе и все кнопки располагаются внутри корпуса для предотвращения его разгерметизации. Операция калибровки или установки разовая, проводится перед запуском прибора и для ее проведения необходимо корпус разобрать, что обеспечит допуск к кнопкам управления.
Корпус панели, включая кабельные вводы герметичен, погружной датчик залит компаундом с целью обеспечения долговременного срока службы прибора.
Компания изготовитель гарантирует исправную работу комплекта оборудования в течение 24 месяцев или 2 лет с момента установки оборудования на рабочем месте при условии соблюдения ряда мер:
— не допускать механических повреждений корпуса измерительного блока, а также повреждений изоляции линии связи с датчиком;
— рабочее место измерительного блока должно располагаться в сухом помещении, по возможности, в удалении от силовых щитов на расстояние не менее 1м;
— в зимнее время температура в помещении, где установлен измерительный блок, не должна опускаться ниже 0 гр. С.
— питание прибора осуществлять от исправной розетки 220 В.
Данное описание, также является технической гарантией на прибор. В случае отказа оборудования в течение гарантийного срока, будет осуществлена бесплатная замена неисправных узлов.
Источники: http://www.elec.ru/articles/datchiki-dinamicheskogo-urovnya-vody-v-skvazhine/, http://byreniepro.ru/skvazhiny/datchik-urovnya-vodi.html, http://gis-servis.ru/Pribor-kontrolja-dinamicheskogo-urovnja-v-skvazhine/
