Wskaźnik poziomu wody w pęcherzyku: Zasada pracy, Wymagania dotyczące instalacji

METRAVON Bubbler Water Level Gauge: Zasada działania, wymagania instalacyjne i zastosowania hydrologiczne

Wskaźnik poziomu wody bąbelkowej jest pośrednim systemem pomiaru poziomu hydrostatycznego powszechnie stosowanym w rzekach, zbiornikach, kanałach, systemach nawadniania, stawach i innych zastosowaniach hydrologicznych.

Czujnik ciśnienia i sprzęt elektroniczny mogą pozostać na brzegu lub wewnątrz stacji monitorującej, podczas gdy tylko rura gazowa i zanurzony otwór są narażone na działanie wody. Układ ten ułatwia ochronę, utrzymanie i wymianę głównych komponentów elektronicznych.

System dostarcza powietrze lub inny odpowiedni gaz do otworu przymocowanego do znanej wysokości poniżej powierzchni wody. Ciśnienie wymagane do odprowadzania gazu przez zanurzony otwór odpowiada ciśnieniu hydrostatycznemu powyżej otworu. Ciśnienie to przekształca się w głębokość wody, a następnie w powierzchnię wody.

1. Jak działa system poziomu wody Bubbler?

Dostawy gazu

Pompa, sprężone powietrze lub inne odpowiednie źródło gazu dostarcza gaz do linii.

Podmokły Olifice

Gaz przepływa przez przewód do otworu umieszczonego pod powierzchnią wody na znanej wysokości.

Pomiar ciśnienia

Im głębsza woda nad otoczeniem, tym wyższe ciśnienie potrzebne do wyładowania gazu.

Konwersja poziomu wody

Zmierzone ciśnienie przekształca się w głębokość wody i łączy się ze znaną wysokością otworu.

2. Jak przekształcić ciśnienie w głębokość wody?

W idealnych warunkach hydrostatycznych ciśnienie odpowiadające słupkowi wody powyżej kryzy można wyrazić następująco:

P = ρgh

gdzie:

• P= ciśnienie hydrostatyczne;

• ρ= gęstość wody;

• g= lokalne przyspieszenie grawitacyjne;

• h= głębokość wody powyżej otworu.

Dlatego też:

h = P / (ρg)

Jeśli stała wysokość otworu jestZ₀, wysokość powierzchni wody jest:

Z = Z₀ + h

W przypadku stosowania czujnika ciśnienia absolutnego należy również uwzględnić ciśnienie atmosferyczne. Parametr lub pomiar różnicowy może zapewnić ciśnienie kolumny wodnej względem atmosfery bardziej bezpośrednio.

Uwaga techniczna:Prawdziwe systemy bąbelkowe mogą obejmować niewielkie straty ciśnienia spowodowane przepływem gazu, tarcie rurki, i tworzenie bąbelków w otworze. Instalacje o wysokiej dokładności powinny być zgodne z instrumentem & # 39; s procedury kompensacji i weryfikacji w terenie zamiast zakładania, że ciśnienie w przewodzie jest zawsze dokładnie równe teoretycznemu ciśnieniu hydrostatycznym.

3. Co to jest Pęcherz Przepływowy?

Pęcherz stałego przepływu stale dostarcza gaz przy niskim i kontrolowanym natężeniu przepływu. W miarę jak zmienia się poziom wody, zmienia się ciśnienie hydrostatyczne w otworze, a ciśnienie gazu odpowiednio się dostosowuje.

Główne cechy obejmują:

• Ciągłe śledzenie poziomu wody;

• ciągły przepływ gazu zewnętrznego, który przyczynia się do zmniejszenia dostępu wody do rury;

• adekwatność dla stałych stacji hydrologicznych i długoterminowego monitorowania zbiornika lub rzeki;

• Potrzeba stabilnej kontroli przepływu i bezwyciekowego systemu gazowego.

4. Jak działa przerywany Bubbler?

Niektóre systemy bańki o niskiej mocy pozostają w stanie gotowości pomiędzy pomiarami. Gdy wymagany jest odczyt, pompka uruchamia, naciska i oczyszcza przewody rurowe, przywraca normalne rozładowanie gazu w zanurzonym otoczeniu, a następnie rejestruje ciśnienie po wymaganym okresie stabilizacji.

Przyrząd może następnie powrócić do stanu gotowości, aby zmniejszyć średnie zużycie energii na stacjach bateryjnych lub solarnych.

Dlatego bardziej dokładne jest opisanie tego procesu jakoprzerywane ciśnienie, czyszczenie, stabilizacja i pomiarzamiast po prostu "zatrzymać pompę i czekać aż wszystkie bąbelki ustały."

5. Dlaczego pozycja Olifice 'a jest krytyczna?

Okolica zanurzona jest fizycznym punktem odniesienia systemu. Każda zmiana wysokości powoduje odpowiedni błąd poziomu wody.

Okrywa powinna zatem:

• być zabezpieczone przed prądem, pływającymi szczątkami i powodziami;

• posiadać znaną i udokumentowaną wysokość;

• zwykle pozostają poniżej oczekiwanego minimalnego poziomu wody;

• Należy unikać miejsc, w których dochodzi do poważnego pochówku osadów;

• W miarę możliwości należy unikać bezpośredniego narażenia na przepływ o dużej prędkości.

6. Dlaczego szybka rzeka przepływowa wymaga specjalnej uwagi?

System bąbelkowy jest przeznaczony do pomiarustatyczne ciśnienie hydrostatyczne. Jeżeli szybko poruszająca się woda działa bezpośrednio na odsłonięty otwór, ciśnienie dynamiczne może spowodować błąd pomiaru.

Stable- Flow Lokalizacja

Wybrać reprezentatywną lokalizację ze stosunkowo stabilnym poziomem wody i w miarę możliwości zmniejszyć zakłócenia przepływu.

Układ ciśnienia statycznego

Kanały o dużej prędkości mogą wymagać odpowiedniej konfiguracji otworu statycznego.

Unikać dynamicznego ciśnienia Bias

Wyeksponowany otwór skierowany lub przeciwny do przepływu może powodować pozytywne lub negatywne błędy ciśnienia.

7. Dlaczego linia gazowa powinna być nieruchoma w kierunku rzeki Olifice?

Rury gazowe powinny, tam gdzie jest to praktyczne, utrzymywać ciągłe nachylenie w dół od stacji przyrządu w kierunku zanurzonej kryzy. Celem jest przede wszystkim uniknięcie niskich punktów, w których kondensat lub woda mogą się gromadzić.

Woda kumulowana może:

• zwiększenie utraty ciśnienia;

• Spowoduj niestabilne lub wysokie odczyty;

• Zamrożenie i zablokowanie linii w zimnej pogodzie;

• ograniczenie przepływu gazu;

• Zwiększyć obciążenie pompy.

Trasa powinna zatem unikać zbędnych odcinków w górę i w dół.

8. Czy rurka gazowa i łącznik ochronny to to samo?

Nie.

W związku z tym nie jest właściwe stwierdzenie, że sama rura pomiarowa musi być zawsze ocynkowana lub odbarwiona ze stali. Rurka gazowa i jej przewód ochronny są często oddzielnymi elementami.

9. Czy linia gazowa może być pochowana?

Tak. W zależności od warunków, linia może być zakopany, przekierowany przez przewody, lub zamocowany wzdłuż stabilnej struktury.

Ważne względy obejmują:

• Unikanie uziemienia, które ciągnie lub kruszy rurkę;

• zapobieganie długotrwałej wodzie stojącej wewnątrz przewodu ochronnego;

• Unikanie ostrych zakrętów i płaskich przewodów rurowych;

• utrzymywanie dostępu do inspekcji lub wymiany;

• Ochrona drogi od pojazdów, prac budowlanych i zwierząt.

10. Jak zapobiegać blokowaniu osadów?

Rzeka i zbiorniki mogą zawierać błoto, glony, wzrost biologiczny i drobne osady. Jeśli zanurzony otwór zostanie zablokowany, ciśnienie w linii może wzrosnąć i spowodować nieprawidłowe odczyty poziomu.

Możliwe środki obejmują:

• Unikanie oczywistych stref osadnictwa;

• Zastosowanie odpowiedniego układu otworu lub komory bąbelkowej;

• Regularne kontrolowanie otworu;

• korzystanie z funkcji oczyszczania wysokoprzepływowego lub wysokociśnieniowego tam, gdzie jest obsługiwane;

• Przemieszczenie otworu w przypadku długotrwałego pochówku osadu.

11. Co należy uwzględnić w warunkach zamrażania?

Instalacje chłodnicze powinny uwzględniać nie tylko lód powierzchniowy, ale także skroplony mróz wewnątrz rury gazowej.

Lód wewnątrz linii może spowodować:

• zablokowanie rur;

• nienormalnie wysokie ciśnienie w przewodzie;

• Zwiększone obciążenie pompy;

• Brak normalnego wydzielania pęcherzyków.

W związku z tym należy rozważyć nachylenie linii, suchość gazu, położenie otworu i ochronę przed zamarznięciem w miejscach o niskiej temperaturze.

12. Jak system powinien być chroniony podczas powodzi?

Główny sprzęt elektroniczny może być umieszczony powyżej oczekiwanego poziomu powodzi lub w inny sposób chroniony, ale podwodne rury, otwór, i konstrukcja mocowania pozostają narażone na wysoką prędkość, szczątki, osad i erozja banku.

Instalacja powinna rozważyć:

• zlokalizowanie stacji nad konstrukcyjnym poziomem powodzi lub zapewnienie równoważnej ochrony;

• Ochrona mechaniczna w przypadku krytycznych tras rurowych;

• Mocne mocowanie zanurzonej kryzy;

• unikanie niestabilności lub łatwej erozji banków;

• Sprawdzenie poziomu odniesienia i wysokości otworu w razie potrzeby po istotnych przypadkach powodziowych.

13. Czy system Bubbler wymaga kompensacji ciśnienia atmosferycznego?

To zależy od metody pomiaru ciśnienia. Czujnik ciśnienia wskazuje lokalne ciśnienie atmosferyczne bezpośrednio.

Jeżeli stosuje się czujnik ciśnienia absolutnego, ciśnienie atmosferyczne musi być normalnie mierzone lub wyrównane tak, aby można było określić rzeczywiste ciśnienie kolumny wodnej.

Niektóre systemy bąbelkowe mierzą ciśnienie atmosferyczne i ciśnienie w linii bąbelkowej i obliczają różnicę.

14. Jakie są główne zalety pomiaru poziomu pęcherzyka?

Elektronika Pozostać suche

Czujnik ciśnienia, pompa i logger mogą pozostać na stacji, a nie pod wodą.

Wygodne utrzymanie

Główne podzespoły elektroniczne mogą być obsługiwane bez odzyskiwania zanurzonego czujnika elektronicznego.

Nadaje się do hydrologii długoterminowej

Systemy Bubbler mogą integrować się z loggerami, RTU i telemetrią dla stałych stacji monitorujących.

Proste podwodne sprzęty

Część zanurzona może pozostać mechanicznie prosta i może być utrzymywana przez czyszczenie.

15. Jakie są ograniczenia systemów Bubbler?

• Wymagane jest źródło pompy lub sprężonego gazu;

• wycieki gazu mogą powodować błędy w pomiarach;

• Kondensat, zamrożenie lub zablokowanie może mieć wpływ na wydajność;

• Przemieszczenie otworu powoduje bezpośredni błąd poziomu;

• Ciśnienie dynamiczne przepływu fast- flow może wpływać na odsłonięte otwory;

• Może być wymagana okresowa kontrola i czyszczenie.

W przypadku dostępnych powierzchni wód otwartych można również ocenić pomiar poziomu radaru lub podwodne przetworniki hydrostatyczne w zależności od warunków w miejscu.

16. W jaki sposób system Bubbler jest zintegrowany z zdalnym monitorowaniem?

W zależności od systemu wspólne interfejsy obejmują:

• 4- 20 mA;

• RS485 / Modbus RTU;

• SDI- 12;

• Inne interfejsy danych hydrologicznych.

Logger danych lub RTU może następnie przesyłać dane poziomu wody poprzez 4G, LoRaWAN, Ethernet lub inną sieć telemetryczną do SCADA, platformy hydrologicznej lub bazy danych użytkownika.

17. Typowe parametry techniczne

Poniższe wartości to aogólne odniesienie do wyboru przemysłowego i hydrologicznegoi nie stanowią uniwersalnej specyfikacji dla każdego modelu METRAVON.

FAQ: Pomiar poziomu wody pęcherzykowej

P1: Czy przyrząd mierzy bezpośrednio ciśnienie lub poziom wody?

A: Czujnik ciśnienia mierzy bezpośrednio ciśnienie w przewodzie gazowym. Następnie instrument przekształca to ciśnienie w głębokość wody i poziom wody.

P2: Czy ciśnienie w linii zawsze jest równe teoretycznemu ciśnieniu hydrostatycznemu?

A: Nie idealnie. Tarcie rurowe, przepływ gazu i tworzenie bąbelków mogą tworzyć niewielkie dodatkowe elementy ciśnieniowe.

P3: Dlaczego system przepływu ciągłego produkuje bąbelki?

A: Kontrolowany przepływ gazu zewnętrznego pozwala na wyśledzenie głowicy hydrostatycznej poprzez ciśnienie w przewodzie wodnym, a jednocześnie zapobiega przedostawaniu się wody do rur.

P4: Czy bubbler przerywany po prostu czekać aż bubbling przestanie całkowicie?

A: Niekoniecznie. Typowe systemy naciskają i oczyszczają linię, a następnie mierzą w określonym stanie stabilnym zgodnie z logiką sterowania przyrządem.

P5: Dlaczego rurka powinna być nachylona w dół?

O: Głównie w celu zapobiegania gromadzeniu się kondensatu w niskich punktach i tworzenia dodatkowego ciśnienia lub blokady.

P6: Co należy zrobić, jeśli osad blokuje otwór?

A: Może być wymagane czyszczenie, czyszczenie lub przeniesienie. Utrzymujące się osuszanie oznacza konieczność ponownej oceny lokalizacji instalacji.

P7: Czy prędkość rzeki może wpływać na pomiar?

A: Tak. Wysoki przepływ działający bezpośrednio na otwór może spowodować błąd ciśnienia dynamicznego. Należy zastosować lokalizację lub strukturę, która reprezentuje ciśnienie statyczne.

P8: Czy bąbel nadaje się do stacji solarnych?

A: Tak, ale panel słoneczny i akumulator muszą być wielkości dla prądu rozruchowego pompy, przerwy próbkowania, rejestratora danych i sprzętu komunikacyjnego.

P9: Jaka jest różnica między bąbelkiem a podwodnym transmiterem poziomu ciśnienia?

A: Czujnik zanurzeniowy umieszcza czujnik ciśnienia pod wodą. Bubbler utrzymuje czujnik ciśnienia i elektronikę na brzegu i mierzy poziom wody pośrednio przez linię gazową.

P10: Jakie informacje METRAVON potrzebuje do wyboru bąbelków?

O: Proszę podać minimalny i maksymalny poziom wody, całkowitą zmienność, proponowaną lokalizację kryzy, prędkość rzeki, warunki osadów, długość przewodów rurowych, minimalną temperaturę otoczenia, zasilanie, przedział próbkowania, interfejs komunikacyjny oraz wymagania dotyczące ochrony przed zanieczyszczeniami.

Wniosek

Wskaźnik poziomu wody w bąbelkach mierzy ciśnienie gazu wymagane do pokonania ciśnienia hydrostatycznego w zanurzonej krypcie odniesienia. Ciśnienie to przekształca się w głębokość wody i łączy się ze znaną wysokością otworu w celu określenia poziomu wody.

Dokładność długoterminowa zależy nie tylko od czujnika ciśnienia, ale także odstabilna wysokość otworu, warunki statyczno-ciśnieniowe, uszczelnienie przewodu gazowego, nachylenie rury w dół, kontrola osadów, ochrona przed zamarznięciem i instalacja odporna na zatapianie.

Systemy bąbelkowe METRAVON mogą być konfigurowane zgodnie z zakresem poziomu wody, długością przewodów, zasilaniem, częstotliwością próbkowania i wymaganiami komunikacyjnymi. Prawidłowa instalacja otworów oraz długotrwała integralność ścieżki gazowej są niezbędne dla niezawodnego monitorowania hydrologicznego.