Для определения уровня жидкости в скважине и разработки вторичного эталона единицы длины

Датчики уровня емкостного типа используются в первую очередь как средства контроля уровня различных жидкостей. Процесс контроля базируется на том, что любая жидкость обладает определенной диэлектрической проницаемостью. Поэтому и принцип работы емкостного датчика уровня заключается в следующем.

Главным элементом емкостного датчика уровня является специальный высокочувствительный конденсатор, способный изменять свою емкость в зависимости от того, в какую среду он помещен. Чувствительность конденсатора позволяет датчику одинаково эффективно работать как с диэлектрическими жидкостями, так и с жидкостями, обладающими минимальной диэлектрической проницаемостью.

Датчик просто устанавливают в резервуаре, предназначенном для жидкого материала, уровень которого в данном резервуаре (например в трубе) нужно контролировать. За базовую диэлектрическую проницаемость здесь принимается текущая диэлектрическая проницаемость воздуха. И как только жидкость соприкоснется с чувствительным элементом датчика, емкость чувствительного конденсатора изменится. В этот момент датчик сработает – будет зафиксирован контрольный уровень жидкости.

Между прочим, датчики уровня емкостного типа способны реагировать на жидкость и вовсе без прямого контакта чувствительного элемента с ней. Ведь фиксация изменения диэлектрической проницаемости может осуществляться и через диэлектрический материал корпуса резервуара, внутри которого варьируется уровень жидкости. Контроль может производиться например через крышку, стенку или дно резервуара, стоит жидкости достичь точки, где установлен чувствительный элемент датчика.

Емкостные уровнемеры с коаксиальными электродами используются для измерения уровня неэлектропроводных сред. Недостатком коаксиального чувствительного элемента является плохое заполнение его контролируемым веществом, особенно при повышенной вязкости среды и наличии твердых примесей.

Датчики выпускаются в различных исполнениях: по форме, размеру, конструкции чувствительного элемента, а также по конструкции и размеру корпуса и типу установки датчика (встраиваемые в стенку или крышку, размещаемые рядом с емкостью, размещаемые на подвесе внутри емкости).

В случае использования в качестве чувствительного элемента одинарного электрода роль второго электрода конденсатора выполняет заземленная стенка резервуара, если она металлическая, либо специальный заземленный металлический электрод, если стенка резервуара выполнена из диэлектрика. Одинарные электроды могут представлять из себя жесткие стержни или гибкие тросы.

Для измерения уровня электропроводных сред измерительный электрод покрывают изоляционным слоем. В качестве изоляции, как правило, используется фторопласт.

Емкостные датчики уровня жидкости находят применение в самых разных современных областях промышленности, ведь они совместимы практически с любыми жидкостями. Это и сельское хозяйство с его жидкими удобрениями и системами полива. Это и пищевая отрасль (молоко, вода, напитки).

В нефтехимической промышленности необходимо контролировать уровень нефтепродуктов. В фармацевтике — жидкие препараты. Во многих отраслях крайне важен контроль уровня воды, в том числе и подземных вод, а также вод в системах хранения, водоснабжения, водоотведения и канализации на предприятиях и просто в зданиях.

Датчик способен, таким образом, измерять уровень жидкого продукта, и при необходимости, взаимодействуя с автоматикой, поддерживать требуемое значение. Он может контролировать наполнение емкости жидкостью и процесс прохождение жидкости по трубопроводу, а также отслеживать расход. Таким образом, емкостной датчик уровня жидкости – незаменимое решение для систем автоматизации на разного рода предприятиях.

Ряд преимуществ выделяет емкостные датчики среди средств контроля уровня других типов. Емкостные датчики совместимы даже с химически агрессивными и пожароопасными веществами.

Они могут работать с продуктами практически любых физических свойств, с резервуарами любых объемов, форм и размеров (в силу возможности бесконтактного взаимодействия). Помещение может быть задымленным, запыленным, в нем может иметь место повышенная влажность воздуха, что не помещает работе датчика.

Датчик просто устанавливается на свое место, при этом он очень прост в обслуживании. В результате срок эксплуатации датчика может измеряться годами, а точность и надежность при правильном использовании останутся неизменными.

Конечно, есть у емкостных датчиков и недостатки. Они, например, чувствительны к образованию пены, к налипанию материала или осадков, что может вызвать ложные срабатывания. Поэтому регулярное обслуживание таким датчикам необходимо. Конечно стоят они дороже датчиков других видов.

В любом случае, перед установкой датчик необходимо точно отрегулировать, а в процессе эксплуатации нужно следить за его состоянием. Тогда и надежность и точность контроля останутся на высоте.

Андрей Повный, FB, ВК

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Основные характеристики приборов измерения уровня жидкости
Жидкость – одно из агрегатных состояний вещества. Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом: газ не сохраняет ни объём, ни форму, а твёрдое тело сохраняет и то, и другое.

Жидкость – одно из агрегатных состояний вещества. Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом: газ не сохраняет ни объём, ни форму, а твёрдое тело сохраняет и то, и другое. Вещество в жидком состоянии существует в определённом интервале температур, ниже которого переходит в твердое состояние (происходит кристаллизация либо превращение в твердотельное аморфное состояние – стекло), выше – в газообразное (происходит испарение). Границы этого интервала зависят от давления.

Физико-механические свойства жидкости:

• текучесть – способность жидкости вытекать с той или иной скоростью из разных отверстий, текучесть величина обратно пропорциональная вязкости, жидкости предела текучести не имеют;
• вязкость – способность оказывать сопротивление перемещению одной из частей другой;
• испарение – постепенный переход вещества из жидкости в газообразную фазу (пар);
• конденсация – обратный процесс, переход вещества из газообразного состояния в жидкое;
• смачивание – характеризует «прилипание» жидкости к поверхности и растекание по ней (или, наоборот, отталкивание);
• плотность – количество массы жидкости заключающейся в единице объема.

В подборе датчиков для измерений уровня жидкости и воды важное значение имеют следующие особенности:

• широкий диапазон температур и давления в резервуаре;
• возможна работа с агрессивными и ядовитыми жидкостями;
• испарения могут вызывать коррозию частей датчиков, находящихся в резервуаре;
• жидкости с высокой вязкостью могут налипать на чувствительные элементы датчиков контактного типа;
• изменение плотности измеряемого продукта вследствие изменений параметров процесса;
• часто требуется взрывозащищенное исполнение;
• измеряемая поверхность может иметь бурлящий или пенящийся характер;
• часто требуются измерения для целей коммерческого учета, что повышает требования к точности измерений;
• при работе с парящими жидкостями возможно проникновение паров внутрь датчика;
• часто требуется проводить измерение уровня твердых веществ в объеме жидкости;
• при контроле уровня пищевых продуктов требуется тщательный подбор материалов приборов.

Для измерения уровня жидкости в емкостях используются датчики механического (поплавковые, вибрационные, байпасные), гидростатического, электрического (кондуктивные, емкостные), магнитного, оптического принципа работы, а также уровнемеры использующие принципы эхолокации и радиолокации. Измерение уровня воды одно из направлений контроля и мониторинга уровня жидкости.

В целом приборы измерения уровня жидкости в технологических емкостях можно разделить на:

Инвазивные приборы измерения уровня жидкости в емкостях – приборы, действие которых подразумевает врезку их датчиков внутрь сосуда, цистерны с жидкостью.

Данные приборы бывают следующих типов: поплавковые магнитные уровнемеры, гидростатические уровнемеры, емкостные уровнемеры, микроволновые рефлексные уровнемеры, магнитострикционные уровнемеры, байпасные уровнемеры.

Неинвазивные приборы уровня жидкости в емкостях – приборы, действие которых не подразумевает нахождение прибора внутрь емкости, цистерны с жидкостью. То есть такие приборы являются бесконтактными по отношению к жидкой среде емкости или сосуда.

Данные приборы бывают следующих типов: акустические (отдельные виды), ультразвуковые (отдельные виды), радиоизотопные.

Приборы уровня жидкости по назначению условно можно разделить следующим образом.

Сигнализаторы уровня жидкости – это датчики уровня для контроля граничных/предельных значений уровня. Выходной сигнал сигнализатора сообщает о моменте  заполнения емкости до уровня расположения чувствительных элементов прибора контролируемой жидкостью.

Уровнемеры для жидкости – это датчики для мониторинга. Уровнемеры отслеживают, градации уровня в течение времени или в определенные интервалы времени.

Важно отметить, что данное маркетинговое исследование не рассматривало сегмент приборов измерений расхода жидкости.

Различные приборы измерения уровня жидкости и их обозначения

Ниже на конкретных примерах приведем подробное описание приборов разного типа.

Уровнемер радиоволновый (микроволновый) – инвазивный бесконтактный прибор.

Ниже представим пример подобного прибора.

БАРС332МИ уровнемер радиоволновый

Радарный уровнемер БАРС332МИ предназначен для бесконтактного точного непрерывного измерения уровня (погрешность ± 5 мм) или объема жидких и пастообразных сред (нефти, нефтепродуктов, мазута, воды, щелочей, кислот, масел, пищевых жидкости и др.), контроля и световой сигнализации заданных положений текущего уровня или текущего объема в технологических и товарных резервуарах, бункерах, танках и тому подобных стационарных установках, в том числе и в емкостях, находящихся под избыточным давлением.

Радарные уровнемеры БАРС332МИ позволяют отображать измеренное значение на встроенном цифровом индикаторе и осуществлять преобразование измеренного значения в токовый сигнал и цифровой кодовый сигнал RS-485 для последующего обмена информацией с другими аппаратными средствами автоматизированных систем управления (АСУ).

Уровнемер радиоволновый радарный работает в широком микроволновом диапазоне радиоволн от единиц до десятков Гигагерц. Чем выше частота излучения радиоволны уровнемера, тем выше его точность. Стоимость уровнемера радарного напрямую зависит от частоты излучения и точности уровнемера.

Байпасный уровнемер (инвазивный контактный прибор)

Принцип действия байпасного датчика уровня

Байпасный датчик уровня жидкости с визуальным отображением уровня.

В целом байпасный уровнемер производит впечатление колонки для измерения уровня жидкости, размещенной сбоку емкости, тем не менее, это многофункциональное решение для визуализации видимого уровня жидкости и точного измерения уровня жидкости в резервуаре с погрешностью 0,5 мм.

Применение байпасных уровнемеров:

• нефтедобывающие и газовые отрасли промышленности;
• химическая промышленность;
• электроэнергетика;
• теплоэнергетика;
• ЖКХ;
• герметичные резервуары в пищевой промышленности.

Байпасный уровнемер может иметь различные модификации измерения уровня жидкости: магнитный, микроволновый рефлексный, магнитострикционный. Но всегда в основе его работы лежит принцип сообщающихся сосудов и применение байпасной трубки.

Поскольку неинвазивные приборы уровня жидкости на рынке РФ пока не распространены (существующие на рынке РФ приборы будут рассмотрены в разделе 3.1.), рассмотрим некоторые виды бесконтактных инвазивных приборов измерения уровня жидкости в емкостях.

Ультразвуковой уровнемер (инвазивный бесконтактный прибор)

EasyTREK измеритель уровня для жидкости ультразвуковой

Ультразвуковой уровнемер жидкости использует в своей работе метод возвращенного сигнала. Располагаясь в верхней точке емкости параллельно поверхности продукта, прибор отсылает импульсы и принимает их, замеряя время прохождения. На основании известных и измеренных данных, рассчитываются все необходимые параметры.

Специальные модели приборов оснащаются средствами, позволяющими осуществлять GPS, GSM – коммуникацию и связываться по промышленным протоколам. Такие функции реализуются сложной электроникой прибора.

Ультразвуковые датчики в качестве сигнализаторов предельного уровня незаменимы там, где не допустим контакт датчика с контролируемой жидкостью. В качестве сигнализаторов применяют ультразвуковые датчики положения или ультразвуковые датчики с программируемыми пороговыми выходами. Пороговое регулирование, где уровень жидкости или величина провиса должны быть не больше одной и не меньше другой величины. Привод регулятора подключается к одному датчику, а не к двум. Подстройка порогов срабатывания выходов осуществляется при помощи одной кнопки на корпусе датчика. Ультразвуковые датчики уровня позволяют контролировать уровень от 5мм до 6 метров, имеют «острую» диаграмму излучения, что позволяет применять их даже для контроля уровня жидкости в пробирках. При этом доступны специальные химически-стойкие исполнения.

Жидкостные модификации ультразвуковых уровнемеров наиболее распространены. Они находят применение во множестве сфер промышленности, где требуется производить измерения и расчеты данных по жидким продуктам:

• химическая промышленность (сбор информации о жидкостях в открытых либо закрытых емкостях);
• нефтехимическая отрасль промышленности (количественная оценка нефти, топлива);
• фармацевтика (агрессивные продукты, кислоты и спирты);
• аграрная промышленность и сельское хозяйство (замер расхода жидкости, промышленный учет);
• пищевая промышленность (слежение за большим парком емкостей, соки, алкоголь);
• производство, требующее регулярных перевозок (отслеживание передвижных цистерн);
• коммунальное хозяйство (количественная оценка потоков воды);
• очистные сооружения (сточные воды, грязные жидкости);
• опреснительные сооружения;
• промышленные АСУ (контроль уровня, управление, сигнализация).

Акустический уровнемер (инвазивный бесконтактный прибор)

Уровнемер акустический ЭХО-АС-01 предназначен для бесконтактного автоматического дистанционного измерения уровня жидких сред (в том числе взрывоопасных, агрессивных, вязких, неоднородных, выпадающих в осадок) и сыпучих материалов с диаметром гранул и кусков от 5 до 300 мм, при температуре контролируемой среды -30 +120 0С.

Принцип действия прибора ЭХО-АС-01 основывается на локации уровня звуковыми импульсами, проходящими через газовую среду и отражающимися от границы раздела «газ – контролируемая среда». Датчик включает в себя акустический преобразователь (АП) и блок измерительный (БИ-1).

Датчик имеет жидкокристаллический дисплей для отображения текущего значения измеряемых величин:

• уровня в процентах и метрах;
• объема контролируемого вещества в резервуаре;
• расстояния до объекта;
• температуры воздуха в зоне АП.

Кроме того, на дисплее можно просматривать содержимое архивов и диагностические сообщения о неисправностях.

Акустический уровнемер излучает очень мощные акустические волны, которые отражаются от поверхности измеряемого вещества. Отраженный сигнал обрабатывается при помощи специально разработанного программного обеспечения, для того чтобы отфильтровать полезный сигнал и подавить ложное эхо.

Метод обработки принятого эхо-сигнала позволяет снизить до минимума потери сигнала. Благодаря применению очень мощного импульса, затухания имеют гораздо меньшее влияние по сравнению с обычными ультразвуковыми приборами. Излучаются более мощные сигналы, соответственно, принимаются тоже более мощные отраженные сигналы. Приемная электроника позволяет распознать и обработать очень слабые эхо-сигналы также в комбинации с сильными шумовыми помехами.

Такие приборы применяются для непрерывного измерения уровня заполнения сыпучими веществами и жидкостями в таких отраслях промышленности, как:

• энергетика: котлы, угольные бункеры, емкости для сбора продуктов горения и т.д.;
• пищевая промышленность;
• химическая промышленность;
• водоснабжение / ирригация;
• сельское хозяйство.

Датчик уровня воды в скважине

Датчик уровня воды в скважине незаменим для защиты скважинного насоса, контроля динамического уровня воды, отслеживания уровня и температуры подземных вод. Датчик уровня воды в скважине выполняет роль сигнализатора или уровнемера.

Пользователи подземных грунтовых вод в процессе эксплуатации артезианских скважин сталкиваются с однотипными проблемами:

• Выход из строя глубинных насосов по причине падения уровня воды («сухой ход»);
• Перерасход электроэнергии по причине отсутствия информации о динамическом уровне воды в скважине, и как следствие выбора насоса завышенной мощности;
• Дополнительные финансовые расходы на ведение записей об уровне воды в скважине для экологического надзора.

Информация об уровне и температуре подземных вод необходима для оперативного наблюдения, чтобы избежать негативных последствий:

• Провалов грунта;
• Затопления шахт, выработок, инженерных сооружений;
• Перерасхода природных подземных запасов питьевой и технической воды;
• Катастроф. связанных с экологией.

В скважине датчики уровня решают задачи:

• Защита насосов от «сухого хода»;
• Контроль динамического уровня воды в скважине;
• Отслеживание уровня воды в скважине;
• Отслеживание температуры воды в скважине.

Защита глубинных насосов от «сухого хода»

Применение кондуктивных датчиков уровня для защиты глубинных насосов от «сухого хода» подробно описано в статье Удаленное управление скважинным насосом .

В основе решения кондуктивные системы Nivocont.

Гидростатические уровнемеры выбираются в зависимости от глубины скважины, диаметра обсадной трубы и типа применяемого глубинного насоса. Для подбора конкретной модели воспользуйтесь таблицей подбора погружных гидростатических датчиков уровня для скважин .

Для преобразования токового сигнала уровнемера в релейный (для управления пускателем насоса) применяют токовое реле Unicont PKK или любой индикатор-преобразователь, например KN2000W .

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 Создание датчика уровня своими руками (видео)

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 ↑

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 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.

Какой должен быть уровень воды в скважине

Многих владельцев загородных домов, у которых на участке имеется собственная система водоснабжения, интересует вопрос: что делать, если упал уровень воды в скважине во время продолжительной откачки.

Для нормальной работы системы водоснабжения и правильного выбора глубины расположения насоса необходимо как можно более точно знать, на какой отметке находится жидкость в стволе при различных режимах работы.

Схема водоснабжения загородных домов.

Основные аспекты скважины на воду

В этой статье будут описаны основные принципы появления воды в скважине. а также различные факторы, от которых зависит ее количество.

Кроме того здесь будет представлена инструкция с описанием того как подобрать правильную глубину расположения погружного насоса, а также советы и рекомендации которые помогут с максимальной эффективностью использовать систему водозабора. Также читателю будут предложены меры, которые следует предпринять для предупреждения работы насоса без жидкости, или другими словами как избежать сухого хода.

Разрез артезианского источника.

Статический уровень

Для определения дебита скважины. а соответственно, и ее производительности, необходимо знать два наиболее важных показателя: статический и динамический уровень жидкости внутри ее ствола.

Статическим называется положение зеркала водной поверхности, которое устанавливается внутри ствола после прекращения откачки жидкости. Его глубина выражается в расстоянии от верхнего уреза оголовка ствола до поверхности воды внутри ствола. Для точного определения этого значения измерение уровня воды в скважине производят после ее простоя на протяжении одного часа.

Схематический разрез артезианского водозабора.

Статический уровень воды устанавливается при уравновешивании забойного давления (давление столба жидкости внутри ствола) и пластового давления подземного источника. Таким образом, он практически всегда расположен выше глубины залегания пласта, и чем больше разница между ними, тем выше производительность скважины или же ее дебит.

Для более точного представления можно привести следующие утверждения:

• Его высота зависит только от давления внутри пласта и никак не зависит от физических параметров, например глубины, диаметра, места расположения, и т.д.
• Эта величина непостоянная, потому что пластовое давление может меняться в зависимости от различных обстоятельств, например сезонные изменения, повышенный отбор воды из того же горизонта соседними скважинами, и т.д.

На фото показана высота столба жидкости во время простоя и во время откачки.

Динамический уровень

Динамическим принято считать такой уровень жидкости в стволе, который устанавливается на постоянной отметке в процессе ее откачивания. Его значение может изменяться в зависимости от производительности погружного насоса.

Его высота устанавливается на постоянной отметке в том случае, когда скорость поступления жидкости из водоносного пласта становится равной скорости ее откачки.

Для его определения необходимо установить в ствол погружной насос и произвести предварительную откачку воды на протяжении не менее получаса постоянно осуществляя контроль уровня воды в скважине и при необходимости опуская его до того момента пока урез воды не установится на постоянной отметке и она не перестанет убывать.

Для этой величины характерны следующие особенности:

• Его значение нужно определять отдельно для каждого насоса в зависимости от его производительности.
• В отличие от статического, высота динамического напрямую зависит от диаметра скважины, потому что скорость ее уменьшения во время откачки зависит от полного объема всей жидкости. Проще говоря, чем больше диаметр обсадной трубы, тем медленнее будет снижаться его отметка.
• Чем ниже опускается его отметка, тем медленнее происходит его дальнейшее снижение. Это связано с тем, что при его уменьшении снижается забойное давление, и под воздействием пластового давления вода с большей скоростью поступает в ствол.

Устройство системы бытового водоснабжения.

Что такое дебит

Под понятием дебита скважины принято считать ее способность выдавать определенное количество воды за определенный промежуток времени, например 10 кубических метров в сутки, или 3 кубических метра в час.

Другими словами можно сказать, что чем меньше разница между отметками статического и динамического уровней в процессе откачки, тем выше дебит при использовании данного насоса.

При отсутствии забора жидкости дебит всегда равен нулю. Это объясняется тем, что забойное давление внутри ствола становится равным пластовому давлению, а при наступлении этих условий жидкость в ствол не поступает.

Блок управления, оборудованный датчиком сухого хода.

Совет! Для контроля высоты столба воды внутри ствола и отключения двигателя насоса при его снижении до критической отметки при установке водозаборного оборудования рекомендуется устанавливать датчик уровня воды в скважине. который поможет избежать сухого хода двигателя.

Выбор погружного насоса

Погружные насосы могут быть разной конструкции и производителя, но главным образом они отличаются между собой по таким параметрам как потребляемая мощность, высота напора и производительность.

От этих качеств по большому счету зависит его цена и то, насколько он будет удовлетворять потребности загородного дома, поэтому при его выборе и монтаже необходимо учитывать следующие моменты:

• Его двигатель предназначен для работы под нагрузкой, поэтому не допускается его использование без погружения в рабочую жидкость.
• Для предупреждения его работы в режиме сухого хода в блоке управления насоса необходимо смонтировать реле уровня воды в скважине, которое отключит его при снижении отметки уреза воды ниже допустимого значения.
• Выбирая высоту напора, следует учитывать глубину его погружения, максимальную отметку наивысшей точки в доме и необходимое рабочее давление в водопроводной системе.
• Что касается максимальной производительности, она должна составлять не более 80-85% от дебита скважины. Другими словами максимальная разница между высотой статического и динамического уровня жидкости в стволе не должна превышать 1 метр.

Погружной насос и датчик сухого хода, установленный на питающем кабеле.

Совет! При обустройстве скважины и монтаже водозаборного оборудования своими руками наиболее оптимальным рабочим положением насоса в стволе считается его установка на отметке от -1 до -2 метров ниже динамического уровня жидкости.

Заключение

Как видно из всего написанного, способность водозаборной системы работать в нормальном режиме на протяжении длительного времени зависит от многих факторов. Поэтому для обеспечения ее работоспособности необходим комплексный подход к решению этого вопроса.

More from my site

Нет товаров подходящий под указанные фильтры.

Сигнализация уровня

Компания ОВЕН производит датчики, измерители и сигнализаторы уровня воды или иной жидкости для применения в различных отраслях.

Для выбора оптимального датчика уровня под вашу задачу воспользуйтесь меню фильтров слева – выберите выходной сигнал, исполнение, тип устройства. В карточке продукта вы можете ознакомиться с характеристиками датчиков, схемами подключения, документацией и ценами.

Купить датчики уровня можно несколькими способами:

• Добавить нужную модификацию датчика в Корзину на сайте
• Заполнить опросный лист (онлайн форму или печатный вариант)
• Обратиться к нашим дилерам в удобном для вас городе

Ассортимент датчиков уровня ОВЕН включает в себя:

• Уровнемеры. Предназначены для постоянного контроля за текущим положением верхней кромки измеряемой жидкости. Модельный ряд представлен уровнемерами с токовым выходом 4-20 мА и с цифровым выходом RS-485, измерителями уровня в общепромышленном, взрывозащищенном и искрозащищенном исполнениях.
• Сигнализаторы уровня. Предназначены для контроля уровня жидкости в конкретной точке. Модельный ряд представлен поплавковыми, кондуктометрическими и подвесными датчиками уровня. Поплавковые сигнализаторы уровня выпускаются в общепромышленном и взрывозащищенном исполнениях.

Датчики, измерители и сигнализаторы уровня производятся в России.

1 Акустические
методы измерения уровня

Наиболее развиты и распространены акустические методы
измерений уровня жидкости, основанные на применении ультразвука (колебания с
частотой с 15—20кГц до 200МГц принято называть ультразвуковыми). Ультразвуковые
колебания характеризуют частота колебания, скорость их распространения,
амплитуда колебаний и величина, определяющая затухание ультразвука –
коэффициент поглощения.

Ультразвуковые уровнемеры можно разделить по принципу работы
на локационные, поглощения (диссипативные) и резонансные. Наибольшее распространение
получили локационные уровнемеры, обладающие простотой технической реализации и
относительно высокой эффективностью. Однако они имеют невысокие метрологические
характеристики в силу наличия многих существенных влияющих факторов. Так, по
данным /источник/ относительные погрешности измерений уровня наиболее
высокоточными ультразвуковыми уровнемерами достигают 0,25-0,5 %, что делает их
непригодными для целей настоящей задачи.

2
Оптические методы измерения уровня

Оптические методы измерения уровня построены на
использовании различия оптических свойств веществ, образующих поверхность
раздела, т.е. на использовании некоторых явлений взаимодействия света с
веществом.

Основные параметры, характеризующие световое излучение, являются
частота электромагнитных колебаний, скорость распространения света в среде, абсолютный
показатель преломления света для данной среды и др.

При измерении уровня жидкости может быть использовано любое
явление, сопровождающее прохождение света через среды. В зависимости от
явления, положенного в основу метода, оптические методы можно разделить
соответственно на уровнемеры отражения, преломления и поглощения. На практике
же оптические уровнемеры дополнительно делятся по принципу измерения уровня на
две большие подгруппы – визуальные и фотоэлектрические. Наиболее широкое
применение получили визуальные уровнемеры.

Существенным недостатком визуальных уровнемеров является
сложность выполнения с их помощью дистанционного измерения уровня и
невозможность их применения при автоматизированных технологических процессах.

Повышение точности оптических измерителей уровня жидкости в
принципе возможно (например, интерферометрические уровнемеры обладают высокой
точностью – до 0,1мм и даже выше), но их аппаратурная реализация весьма
усложняется, а стоимость существенно возрастает, к тому же чувствительность и
точность таких уровнемеров в значительной степени зависит от стабильности
внешних влияющих факторов и характеристик измеряемой жидкости, что, в общем, делает
их малопригодными для решения поставленной задачи.

3
Электрические методы измерения уровня

Для измерения уровня жидкости может быть использовано
различие электрических свойств жидкости и парогазованной смеси над ней.

В зависимости от принципа работы существует большое
количество уровнемеров, которые используют электрические методы измерения
уровня, а именно: кондуктометрические уровнемеры, индуктивные, емкостные,
радиоволновые, эндовибраторные, резонансные и др.

Наиболее широкое применение получили кондуктометрические
уровнемеры. Кондуктометрические уровнемеры, или, как их еще называют уровнемеры
сопротивления применяются для измерения уровня только проводящих жидкостей.

Широкое применение в промышленности получил релейный эффект
в датчиках кондуктометрических уровнемеров, заключающийся в скачкообразном
изменении проводимости датчика от нуля до конечной величины при соприкосновении
электродов с жидкостью. На основе этого эффекта работают разнообразные
сигнализаторы уровня. Количество этих приборов столь велико, что их можно
выделить в особую группу – контактных. Применение кондуктометрических
сигнализаторов уровня в качестве чувствительных элементов следящих уровнемеров
имеет ту особенность, что электрод помимо основного, следящего, перемещения
находится в непрерывном возвратно-поступательном движении. Чувствительность
уровнемера определяется амплитудой колебаний чувствительного элемента и может
достигать десятых и даже сотых долей миллиметра. Этот метод отличается
простотой технической реализации и относительно высокой эффективностью,
позволяет получить требуемую точность измерения, что определяет
целесообразность применения данного метода в настоящей работе.

4
Механические методы измерения уровня

По степени подвижности чувствительного элемента датчика
механические уровнемеры можно разделить на уровнемеры с неподвижным
чувствительным элементом и на уровнемеры с подвижным чувствительным элементом.
К уровнемерам с неподвижным чувствительным элементом относятся механические
уровнемеры с гибким щупом и так называемые маятниковые уровнемеры.

Уровнемеры с подвижным чувствительным элементом можно
разделить на уровнемеры с поступательным, вращательным и колебательным
движением чувствительного элемента. Наибольшее распространение получили механические
уровнемеры с поступательным движением чувствительного элемента. Уровень
жидкости в резервуаре определяют по длине мерной ленты, на которой подвешен лот
– опускаемый датчик уровня жидкости.

Механические лотовые уровнемеры просты в эксплуатации и обслуживании,
надежны в работе при самых неблагоприятных условиях, сравнительно дешевые,
точность лотовых уровнемеров в значительной степени определяется применяемыми
датчиками фиксации уровня жидкости.

3
Выбор метода измерения уровня

На основе анализа описанных выше методов измерения уровня,
разработку вторичного эталона единицы длины для измерения уровня жидкости предлагается
осуществить на основе комбинированного электроконтактного-лотового метода, в
котором измерение уровня жидкости (в данном случае применения – воды)
производится путем опускания на мерном линейном элементе электроконтактного
датчика до его касания поверхности жидкости, а расстояние до поверхности
жидкости определяется по длине мерного элемента. Сочетание этих двух методов
позволит получить требуемую точность измерения при простоте технической
реализации, этот комбинированный метод прост в обслуживании и эксплуатации,
отличается дешевизной и обладает очевидной структурой источников погрешностей
измерения, доступных для метрологического анализа.

Ссылка на скачивание – внизу страницы.

Уровнемеры – это устройства для измерения уровня, которые применяются в разных сферах производства, сельского хозяйства и . Они используются для о слежения и фиксирования состояния материал вне зависимости от его физико-химических и органолептических характеристик.

Классификация уровнемеров по принципу действия

Компания изготавливает уровнемеры разных видов и форм. Об основных видах уровнемеров по принципу действия рассказывается в таблице ниже.

На производственных и промышленных предприятиях в 70-85% случаев для измерения в различных резервуарах применяются поплавковые и буйковые уровнемеры. Они имеют достаточно простое строение, но не могут гарантировать стопроцентную точность, а также в некоторых ситуациях просто не могут быть задействованы из-за своих технических особенностей. Все остальные модели датчиков уровня используются реже, хотя они отличаются безопасностью и хорошими эксплуатационными характеристиками. Именно поэтому сегодня многие эксперты рекомендуют перед выбором поплавковых или х уровнемеров посмотреть на другие более функциональные приборы для измерения уровня жидкости или твердых компонентов.

Каждое из этих устройств имеет свои особенности и достоинства, которые следует рассматривать при их выборе и установке. Перед покупкой того или иного прибора следует получить консультацию специалиста и вместе с ним разработать ТЗ на заказ подходящего оборудования с учетом всех особенностей технологических линий, куда оно будет интегрироваться.

Визуальные уровнемеры

Визуальные уровнемеры – это датчики, которые используются для быстрого измерения раздела сред. Они отличаются простой конструкцией и могут быть установлены без применения специального оборудования.

Область применения

Эти приборы могут использоваться в нефтеперерабатывающей, пищевой, химической, фармацевтической и иных отраслях промышленности. Они подходят для работы с:

• водой и водными растворами;
• маслами, пищевыми жидкостями, спиртами;
• керосином;
• агрессивными средами: серной, соляной, плавиковой, азотной кислотами, щелочами, ядами.

Датчики помогают измерить уровень жидкостей в , баках, котлах, системах водоподготовки и т.д. Температура исследуемой среды может варьировать от -100 до +250°C.

Преимущества

Визуальные уровнемеры считаются одними из самых универсальных средств измерения. Они прекрасно подойдут для больших и малых емкостей, с кривизной и без, для неоднородных сыпучих материалов и жидких вязких сред, химических агрессивных веществ и пищевых продуктов, для изделий, находящихся под давлением и температурой. В линейке таких датчиков можно найти устройства, подходящие под любые требования вне зависимости от особенностей исследуемой среды.

Гидростатические уровнемеры

Принцип работы гидростатических датчиков базируется на определении показаний давления при и с жидкости. Варианты технических исполнений оборудования зависят от условий работы и варианта установки.

Назначение и область применения

Стандартные гидростатические уровнемеры используются для:

• контроля уровня водоемов;
• мониторинга подземных вод;
• контроля уровня жидкости в разных отраслях;
• определения обстановки;
• прогнозирования ЧС и т.д.

Измерительные датчики универсальны и многофункциональны, а потому могут эксплуатироваться во многих отраслях промышленности, производства, сельского хозяйства (при классификации гидростатических уровнемеров учитывается их сфера применения и длина).

Преимущества я

К основным достоинствам уровнемеров можно отнести возможность обследование труднодоступных мест, большой диапазон измерения, отсутствие необходимости сложного техобслуживания и относительно высокую точность. При этом они недорого стоят и отличаются высоким уровнем доступности.

Ультразвуковые датчики

Ультразвуковые уровнемеры используют в своей работе акустические колебания, находящиеся за пределом слышимости человеческого уха (т.е. с частотой от 20 кГц). Они обеспечивают качественное бесконтактное измерение уровня жидких материалов в различных емкостях.

Особенности приборов

Точность показаний УЗ-датчиков не зависит от плотности, влажности, электропроводимости или диэлектрической постоянной измеряемого продукта. Это позволяет использовать оборудование в различных сферах производства, промышленности и сельского хозяйства. При этом ультразвуковые уровнемеры за счет вибрации диафрагмы сенсора могут , что делает их нечувствительными к налипанию продукции.

УЗ-уровнемеры используются для жидких, вязких, сыпучих продуктов, в т.ч. для выявления хищений, недосыпа, недолива. Их применение позволяет установить уровень любых других агрессивных соединений (в т.ч. ядовитых жидкостей, щелочей, кислот, нефтепродуктов). Ультразвуковые датчики подходят как для открытых, так и для закрытых баков, что обеспечивает универсальность их эксплуатации.

Радарные уровнемеры

Современные микроволновые, радарные или радиолокационные уровнемеры – это одни из самых технологичных и сложных аппаратов для измерения уровня сред. Для точного измерения в них применяется электромагнитное излучение СВЧ. В результате этого принцип действия оборудования сводится к измерению времени распространения радиоволны до поверхности и обратно.

Радиолокационные уровнемеры классификация уровнемеров

Все микроволновые датчики подразделяются на импульсные приборы и уровнемеры. Первые изделия излучают только импульсы. Они измеряют время движения сигнала туда и обратно, определяя расстояние до поверхности среды. Они отличаются простотой и экономичностью, а потому являются одними из самых популярных на рынке.

Датчики продуцируют постоянный непрерывный линейно частотно модулированный сигнал и принимают отраженные д с помощью одной и той же антенны. При этом частота радиосигнала устройства меняется по линейному закону. Обработка всех сведений в уровнемере производится за счет микропроцессорной системе, в которой частота сигнала пересчитывается в уровень наполнения.

Особенности функционирования

Как правило, рабочая частота микроволновых уровнемеров варьируется в диапазоне от 5,8 до 26 ГГц: чем она больше, тем выше энергия излучения и тем сильнее отражаемый сигнал. Из-за этого многие высокочастотные датчики могут измерять уровень наполнения емкости для сред с минимальными диэлектрической проницаемостью и отражательной способностью.

Преимущества радарных датчиков

Микроволновые СВЧ-уровнемеры удобны для работы в баках, в которых стоит разное оборудование, занимающее много пространства для нормальной эксплуатации датчика. Они отличаются точностью, надежностью, простотой монтажа и эксплуатации. Эти приборы имеют большой диаметр измерения и могут использоваться практически в любых отраслях.

Вибрационные датчики

Вибрационные уровнемеры – это датчики с пьезоэлектрическим кристаллом, который отвечает за возникновение сигналов определенной частоты. Они могут использоваться как для жидкостей, так и для сыпучих материалов, однако в первом случае будет измеряться частота колебаний, а во втором – амплитуда.

Преимущества устройств

В вибрационных уровнемерах нет подвижных элементов, что обеспечивает удобство их применения и снижает риск аварийного отказа устройства. Они отличаются надежностью, безопасностью, и ремонтопригодностью. Эти устройства просты в обслуживании и способны легко очищаться от любой налипшей среды.

Вибрационные уровнемеры имеют модульную конструкцию и могут использоваться в любых резервуарах, емкостях, и трубопроводах. Они могут функционировать в любых условиях, в т.ч. в тех, в которых не могут работать другие датчики (при турбулентности, высоком атмосферном давлении, предельной температуре, активном вскипании жидкости, механическом воздействии, газировании материала и т.д.).

Радиоизотопные уровнемеры

Стандартный радиоизотопный уровнемер применяется в том случае, когда невозможно использовать традиционные датчики уровня. Это устройство радиационно опасно, а потому требует использования дополнительных средств защиты для персонала и исследуемого продукта.

Кл уровнемеров по назначению

Все радиоизотопные уровнемеры разделяются на следящие устройства и сигнализаторы. Первые используются для непрерывного измерения среды в резервуаре. В этом случае радиационные излучатель и приемник перемещаются вниз и вверх по всей высоте прибора с использованием лент или жестких металлических реек с зубцами. Такая конструкция приводится в действие с помощью реверсивной силовой установки.

Радиоизотопные сигнализаторы подразделяются на устройства предельного значения и приборы отклонения от заданного уровня. Их отличие заключается в том, что они считают нормальным (т.е. на что именно ориентируются): уровень материала до линии установки устройства или нахождение датчика на границе двух рабочих сред. Такие сигнализаторы представляют собой стационарные приборы, которые устанавливаются на одном месте и не имеют подвижных частей.

Принцип действия

Вне зависимости от типа уровнемеров принцип действия этих устройств базируется на измерении разности показателей интенсивности гамма-лучей, которые излучаются и поглощаются при их прохождении через вещества с разной плотностью, заполняющие выбранный бак. Т.е. слабое излучение от источника, проникая через стенки и внутреннюю полость бака, улавливается и преобразуется детектором (счетчиком ). Затем в этом приборе при воздействии гамма-излучения проводится ионизация газа. Благодаря тому, что к электродам прибора приложен определенный электрический потенциал, ток с высокой частотой импульсов.

В случае заполнения бака сыпучей или жидкой продукцией часть гамма-излучения быстро поглощается, из-за чего на приемнике уровнемера падает уровень излучения и меняется частота импульсов от детектора. Контроллер распознает порог изменения интенсивности излучения и переформатирует его в постоянный электроток и переключает контакты встроенного реле или сигнализирует на пульт диспетчера (в т.ч. с помощью индикаторов).

Радиоизотопные датчики уровня имеют достаточно широкое распространение в металлургии, в т.ч. для измерения жидкого металла. Также они могут применяться для определения характеристик сыпучих материалов и жидкостей, в т.ч. в закрытых емкостях. Однако по причине своей радиоактивности такие устройства не могут использовать в пищевой или фармацевтической промышленности.

Правильный выбор уровнемера

При выборе вида наиболее подходящего уровнемера учитываются различные физические и химические свойства исследуемой среды, так или иначе влияющие на ход процесса контроля: вязкость, электрическая проводимость, ­опасность, абразивные характеристики, температура, давление, химическая агрессивность, сила тока и т.д. Использование многообразия всех способов измерения помогает фиксировать и следить за уровнем самых разных сред (жидких загрязненных или чистых, пульп, вязких, твердых сыпучих­ любой дисперсности), однако для правильного и корректного исследования следующих материалов необходимо максимально серьезно отнестись к подбору оборудования. Только в этом случае удастся добиться идеальной точности во в измерений верхних и нижних пределов уровней и прочих характеристик продукта.

Покупка и заказ уровнемеров

В компании можно купить новый уровнемер, оформив заказ по телефону или посредством заявки через онлайн форму. При этом клиентам следует сразу же указать желаемые характеристики устройства, т.к. это позволит облегчить процедуру подбора оптимального датчика уровня.