Bubbler Water Level Gauge: Principio di lavoro, Requisiti di installazione

METRAVON Bubbler Water Level Gauge: Principio di lavoro, Requisiti di installazione e applicazioni idrologiche

Un indicatore di livello dell'acqua bollente è un sistema di misurazione del livello idrostatico indiretto ampiamente utilizzato in fiumi, serbatoi, canali, sistemi di irrigazione, stagni e altre applicazioni idrologiche.

Il sensore di pressione e l'apparecchiatura elettronica possono rimanere sulla riva o all'interno di una stazione di monitoraggio, mentre solo un tubo di gas e un orifizio sommerso sono esposti all'acqua. Questa disposizione rende i principali componenti elettronici più facili da proteggere, mantenere e sostituire.

Il sistema fornisce aria o un altro gas adatto ad un orifizio fissato ad un'altezza nota sotto la superficie dell'acqua. La pressione necessaria per lo scarico del gas attraverso l'orifito sommerso corrisponde strettamente alla pressione idrostatica sopra l'orifizio. Questa pressione viene convertita in profondità d'acqua e poi in elevazione di superficie dell'acqua.

1. Come funziona un sistema di livello dell'acqua Bubbler?

Fornitura di gas

Una pompa, fonte di aria compressa, o altra fonte di gas adatta fornisce gas alla linea.

Orifizio sommerso

Il gas scorre attraverso il tubo a un orifizio fissato sotto la superficie dell'acqua ad un'altezza nota.

Misura della pressione

Più profonda è l'acqua sopra l'orifizio, più alta è la pressione necessaria per scaricare il gas.

Conversione acqua-scivolo

La pressione misurata viene convertita in profondità d'acqua e combinata con l'elevazione orifizio nota.

2. Come la pressione è convertita in profondità d'acqua?

In condizioni idrostatiche ideali, la pressione corrispondente alla colonna d'acqua sopra l'orifizio può essere espressa come:

P =

dove:

• P= pressione idrostatica;

• ρ= densità di acqua;

• g= accelerazione gravitazionale locale;

• h= profondità dell'acqua sopra l'orifizio.

Pertanto:

h = P / (ρg)

Se l'elevazione di orifizio fisso èZ₀, l'elevazione della superficie dell'acqua è:

Z = Z₀ + h

Se viene utilizzato un sensore di pressione assoluta, anche la pressione atmosferica deve essere considerata. Misurazione del calibro o differenziale può fornire la pressione dell'acqua-colonna rispetto all'atmosfera più direttamente.

Nota di ingegneria:I sistemi di Bubbler reali possono includere piccole perdite di pressione causate dal flusso di gas, dall'attrito di tubazione e dalla formazione di bolle all'orifizio. Le installazioni ad alta precisione dovrebbero seguire lo strumento' s procedura di compensazione e di verifica del campo piuttosto che assumere che la pressione della linea è sempre esattamente uguale alla pressione idrostatica teorica.

3. Cos'è un Bubbler Constant-Flow?

Un bollente a flusso costante fornisce continuamente gas ad una portata bassa e controllata. Poiché il livello dell'acqua cambia, la pressione idrostatica all'orifizio cambia, e la pressione del gas si regola di conseguenza.

Le caratteristiche principali includono:

• monitoraggio continuo del livello dell'acqua;

• Flusso continuo del gas verso l'esterno che aiuta a ridurre l'ingresso dell'acqua nel tubo;

• Capacità per stazioni idrologiche fisse e serbatoi a lungo termine o monitoraggio fluviale;

• Necessità di un controllo stabile del flusso e di un sistema di gas privo di perdite.

4. Come funziona un Bubbler Intermittent?

Alcuni sistemi di soffiaggio a bassa potenza rimangono in standby tra le misurazioni. Quando è richiesta una lettura, la pompa inizia, pressurizza e purifica il tubo, ripristina la normale scarica di gas all'orifizio sommerso, e quindi registra la pressione dopo il periodo di stabilizzazione richiesto.

Lo strumento può quindi tornare in standby per ridurre il consumo medio di energia nelle stazioni alimentate a batteria o a energia solare.

È quindi più accurato descrivere questo processo comepressurizzazione intermittente, purificazione, stabilizzazione e misurapiuttosto che semplicemente “rubare la pompa e aspettare fino a che tutti i bubbling si fermano. ”

5. Perché la posizione orifizio è critica?

L'orifizio sommerso è il punto di riferimento fisico del sistema. Qualsiasi cambiamento nella sua elevazione crea un corrispondente errore di livello dell'acqua.

L'orifizio dovrebbe quindi:

• essere saldamente fissato contro corrente, detriti galleggianti, e inondazione;

• Avere un'elevazione nota e documentata;

• Normalmente rimangono al di sotto del livello minimo previsto dell'acqua;

• Evitare le posizioni soggette a grave sepoltura dei sedimenti;

• Evitare l'esposizione diretta al flusso ad alta velocità, se possibile.

6. Perché Fast River Flow richiede un'attenzione speciale?

Un sistema di bollatore è destinato a misurarepressione idrostatica statica. Se l'acqua in movimento rapido agisce direttamente su un orifizio esposto, la pressione dinamica può creare un errore di misura.

Posizione stabile

Scegli una posizione rappresentativa con un livello di acqua relativamente stabile e un ridotto disturbo di flusso, se possibile.

Disposizione statica-preparazione

I canali ad alta velocità possono richiedere un'adeguata configurazione orifizio statico-pressione.

Evitare Bias della pressione dinamica

Un'apertura esposta rivolta o opposta al flusso può produrre errori positivi o negativi di velocità-pressione.

7. Perché la linea di gas si ferma continuamente verso l'orifizio?

Il tubo del gas deve, dove pratico, mantenere una pendenza continua verso il basso dalla stazione degli strumenti verso l'orifizio sommerso. L'obiettivo è principalmente quello di evitare i punti bassi in cui la condensa o l'acqua possono accumularsi.

Acqua Accumulata può:

• Aumentare la perdita di pressione;

• Causa letture instabili o di alto livello;

• congelare e bloccare la linea in tempo freddo;

• Flusso di gas limitato;

• Aumentare il carico della pompa.

Il percorso dovrebbe quindi evitare inutili sezioni up-and-down.

8. Il tubo di gas e il tubo di protezione sono la stessa cosa?

No.

Non è quindi opportuno affermare che il tubo di misura deve essere sempre zincato o tubo acciaio inossidabile. Il tubo del gas e il suo condotto protettivo sono spesso componenti separati.

9. La Gas Line può essere Buried?

Si'. A seconda delle condizioni del sito, la linea può essere sepolta, trattata attraverso il condotto, o fissata lungo una struttura stabile.

Considerazioni importanti includono:

• Evitare l'insediamento di terra che tira o schiaccia il tubo;

• Prevenire acqua permanente a lungo termine all'interno del condotto protettivo;

• Evitare curve affilate e tubature appiattite;

• Mantenere l'accesso all'ispezione o alla sostituzione;

• Proteggere il percorso da veicoli, lavori di costruzione e animali.

Dieci. Come si previene il blocco dei sedimenti?

I siti del fiume e del serbatoio possono contenere fango, alghe, crescita biologica e sedimenti fini. Se l'orifito sommerso diventa bloccato, la pressione della linea può aumentare e causare letture di livello errate.

Le possibili misure includono:

• Evitare ovvie zone di sedimentazione;

• Utilizzando un orifizio adatto o bollar-chamber disposizione;

• Ispezione periodica dell'orifizio;

• Utilizzando funzioni di purge ad alto flusso o ad alta pressione dove supportato;

• Rilocalizzazione dell'orifizio se si verifica una sepoltura dei sedimenti persistenti.

11. Cosa dovrebbe essere considerato in condizioni di congelamento?

Gli impianti a freddo dovrebbero considerare non solo il ghiaccio superficiale, ma anche il congelamento della condensa all'interno del tubo del gas.

Il ghiaccio all'interno della linea può causare:

• Blocco tubo;

• Pressione di linea anormalmente alta;

• Maggiore carico della pompa;

• La mancata scarica di bolle normalmente.

La pendenza della linea, l'aridità del gas, la posizione orifizio e la protezione del congelamento devono quindi essere considerati per i siti a bassa temperatura.

12. Come dovrebbe il sistema essere protetto durante le inondazioni?

L'apparecchiatura elettronica principale può essere posizionata sopra il livello di inondazione previsto o altrimenti protetta, ma il tubo sott'acqua, orifizio e struttura di fissaggio rimangono esposti ad alta velocità, detriti, sedimenti e erosione bancaria.

L'installazione dovrebbe considerare:

• Posizionare la stazione sopra il livello di inondazione di progettazione o fornire protezione equivalente;

• Protezione meccanica per vie di tubazione critiche;

• Forte fissaggio dell'orifito sommerso;

• Evitare banche instabili o facilmente erose;

• Controllare il benchmark e l'elevazione orifizio dopo grandi eventi di inondazione, se necessario.

13. Un sistema Bubbler richiede una compensazione di pressione atmosferica?

Dipende dal metodo di rilevamento della pressione. Un sensore di pressione del calibro richiama direttamente la pressione atmosferica locale.

Se viene utilizzato un sensore di pressione assoluta, la pressione atmosferica normalmente deve essere misurata o compensata in modo che sia possibile determinare la pressione effettiva della colonna acqua.

Alcuni sistemi di bollatore misurano sia la pressione atmosferica che la pressione della linea di bolla e calcolano la differenza.

14. Quali sono i principali vantaggi della misurazione del livello Bubbler?

Elettronica Remain Dry

Il sensore di pressione, la pompa e logger possono rimanere nella stazione piuttosto che sott'acqua.

Manutenzione conveniente

I componenti elettronici principali possono essere serviti senza recuperare un sensore elettronico sommerso.

Adatto per idrologia a lungo termine

I sistemi Bubbler possono integrarsi con logger, RTU e telemetria per stazioni di monitoraggio permanenti.

Semplice hardware subacqueo

La parte sommersa può rimanere meccanicamente semplice e può essere mantenuta purgendo.

15. Quali sono le limitazioni dei sistemi Bubbler?

• È richiesta una pompa o una sorgente di gas compresso;

• Le perdite di gas possono causare errori di misura;

• Il condensato, il congelamento o il blocco possono influenzare le prestazioni;

• Il movimento dell'orifizio crea un errore di livello diretto;

• La pressione dinamica del flusso rapido può influenzare un orifizio esposto;

• Ispezione periodica e purificazione possono essere richiesti.

Per le superfici aperte accessibili, la misurazione del livello radar o i trasmettitori idrostatici sommersi possono essere valutati anche a seconda delle condizioni del sito.

16. Come è integrato un sistema Bubbler nel monitoraggio remoto?

A seconda del sistema, le interfacce comuni includono:

• 4-20 mA;

• RS485/Modbus RTU;

• SDI-12;

• Altre interfacce idrologiche-dati.

Un data logger o RTU possono quindi trasmettere i dati a livello acqua attraverso 4G, LoRaWAN, Ethernet o un'altra rete di telemetria a SCADA, una piattaforma idrologica o un database utente.

17. Parametri tecnici tipici

I seguenti valori sonoriferimento generale di selezione industriale e idrologicae non sono una specifica universale per ogni modello METRAVON.

FAQ: Misurazione del livello dell'acqua bollente

Q1: Lo strumento misura direttamente la pressione o il livello dell'acqua?

A: Il sensore di pressione misura direttamente la pressione della linea di gas. Lo strumento converte quindi quella pressione in profondità dell'acqua e livello dell'acqua.

Q2: La pressione della linea è sempre esattamente uguale alla pressione idrostatica teorica?

A: Non perfettamente. L'attrito di tubazione, il flusso di gas e la formazione della bolla possono creare piccoli componenti aggiuntivi di pressione.

Q3: Perché un sistema a flusso costante continua a produrre bolle?

A: Un flusso controllato verso l'esterno del gas consente la pressione della linea per tracciare la testa idrostatica, evitando che l'acqua entri nel tubo.

Q4: Un bollente intermittente aspetta semplicemente fino a quando la bubbling si ferma completamente?

A: Non necessariamente. Sistemi tipici pressurizzano e purificano la linea e poi misurano durante una condizione stabile definita secondo la logica di controllo dello strumento.

Q5: Perché il tubo deve inclinarsi continuamente verso il basso?

A: Principalmente per evitare la raccolta di condensa in punti bassi e la creazione di pressione o blocco extra.

Q6: Che cosa dovrebbe essere fatto se i sedimenti bloccano l'orifizio?

A: PuÃ2 essere richiesto l'acquisto, la pulizia o il trasferimento. Sedimento persistente significa che la posizione di installazione deve essere rivalutata.

Q7: La velocità del fiume può influenzare la misura?

A: Sì. L'alto flusso che agisce direttamente sull'orifizio può creare errore di pressione dinamica. Dovrebbe essere utilizzata una posizione o una struttura che rappresenta la pressione statica.

Q8: è un bollente adatto per stazioni a energia solare?

A: Sì, ma il pannello solare e la batteria devono essere dimensionati per la corrente di avvio della pompa, intervallo di campionamento, data logger e apparecchiature di comunicazione.

Q9: Qual è la differenza tra un bollatore e un trasmettitore di livello di pressione sommergibile?

A: Un sensore sommergibile posiziona il sensore di pressione sott'acqua. Un bollente mantiene il sensore di pressione e l'elettronica sulla riva e misura il livello dell'acqua indirettamente attraverso una linea di gas.

Q10: Quali informazioni ha bisogno METRAVON per la selezione dei bollenti?

A: Si prega di fornire livello minimo e massimo dell'acqua, variazione totale, posizione proposta orifizio, velocità del fiume, condizioni di sedimenti, lunghezza del tubo, temperatura ambiente minima, alimentazione, intervallo di campionamento, interfaccia di comunicazione e requisiti di protezione dell'alluvione.

Conclusioni

Un indicatore di livello dell'acqua bollente misura la pressione del gas necessaria per superare la pressione idrostatica in un orifizio di riferimento sommerso. Tale pressione viene convertita in profondità d'acqua e combinata con l'elevazione orifizio nota per determinare il livello dell'acqua.

L'accuratezza a lungo termine dipende non solo dal sensore di pressione, ma anche dalstabile elevazione orifizio, condizioni di pressione statica, guarnizione della linea di gas, continuo pendio di tubazione verso il basso, controllo dei sedimenti, protezione da congelamento e installazione resistente alle inondazioni.

I sistemi di bolla METRAVON possono essere configurati in base all'intervallo di livello dell'acqua, alla lunghezza del tubo, all'alimentazione elettrica, alla frequenza di campionamento e ai requisiti di comunicazione. L'installazione corretta di orifizi e l'integrità del gas a lungo termine sono essenziali per un monitoraggio idrologico affidabile.