旱季用水

旱季用水

卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的水力专家在印尼爪哇岛的溶洞里建造了与水力发电厂结合的一个地下溢洪道。该电厂位于地面以下100米,在旱季时溶洞可供应充足的水。两个数据记录仪测量坝壁前后的水位,高水位最高可达15-20米,而当水流再次退出涡轮机时的低水位,最高可达2米。

爪哇岛南部海岸的岩溶区被称为Gunung Kidul,是印度尼西亚最贫穷的地区之一,土壤非常贫瘠,在旱季时河流都干枯了,不利于耕种和丰收。尽管雨季时水很快流失,但可汇聚到地下的洞穴系统里,这种天然水盆已被水电站所利用。事实上在旱季,每秒有千余升的水流过Bribin溶洞,是建造溢洪道的理想地方。代替复杂的涡轮机,给水泵的机械能的产生通过反向操作的回路泵来实现。五个平行的给水泵模块很便宜,在运行和维护成本方面要求不高。在一个名为Kaligoro-Reservoir的山间盆地,给水泵可推水至220米高处。随着第一次水收集试验的成功,该项目的关键问题已经得到了解决:溶洞可贮存水,贮存水的高度可达到15米。

该发电厂已在2010年3月被交付给印尼当局,现在80.000人民每人可使用多达70升的水。而在此之前,旱季时该地区的居民每天只能使用5 – 10升的水,用于牲口、洗涮、清洁和个人卫生。相比之下,每个德国公民使用大约120升水。

数据记录仪功能

 数据记录仪可测量坝壁前后的水位。通常水位可达15米,但在雨季可上升至20米。另一个探头可测量水下的水位,即水流出涡轮机时的水位,此种情况下最高水位可达2米。优势显现在由STS生产的数据记录仪上,由于其对三次测量范围的累计值的过量负载,最小特性偏差为0.1%,其测量的长期稳定性每年在总刻度的0.1%和0.5%之间。

液位记录仪提供从0 – 100毫巴到0 – 600毫巴之间的压力测量范围,因此允许测量从0 – 100 cmWS直至0 – 6000 mWS的水位。测量间隔可以设置为0.5秒到24小时之间。可存储多达150万读数的数据存储器和小探头,使这个设备更加出色。此外,有标准锂电池可轻松地用于现场替换。

可变的记录间隔,取决于压力或时间,允许进行灵活的测量。通过采用不同的材料,如不锈钢、钛、聚氨酯、聚乙烯或聚四氟乙烯电缆,并对各种不同的应用进行监控,可达到高度的兼容性。除了能记录地下水、泉水、井水、湖泊和河流的水位,记录器还适用于水管、天然气、管道施工、管道网络的渗漏测试,以及天然气、水和区域供热管网的压力测试。该记录器也可应用于天然气压力调控站,以决定持续供气的压力。

来源: 卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)–水与水供应开发学院(IWG)

海水的力量:来自大自然的可再生能源

海水的力量:来自大自然的可再生能源

利用海洋能源发电已经不是一个新想法了。主要的挑战是以低成本以及几乎不影响环境的前提下,开发高效率的能源转换系统。在意大利,有一个在海洋能源领域非常有前途的项目,它就是REWEC3。

共振波能转换器(REWEC3)是一种通过海上的波浪能产生电力的先进技术。这种类型技术的第一个实例已在奇维塔韦基亚港成功构建。其作用原理是基于振荡水柱(OWC)系统。

 OWCs作为对环境低影响的可再生能源其潜力巨大。当OWC内水位和周围的水位一起上升时,空气的位置通过水的流动在收集腔内部被替换,然后通过PTO系统来回驱动,把这个空气运动转换成能量。这些通换空气运动转化为电能的机型中,PTO系统需要一个双向涡轮机。这确保无论气流的方向在哪里,涡轮机总是往同一方向转动,从而提供了连续的能量。

 奇维塔韦基亚的REWEC3系统是来自位于雷焦卡拉布里亚,地中海大学的一个研究项目,并且现在由企业 Wavenergy.it 所经营。部署安装的核心部分是一个混凝土制成的钢筋沉箱。这个沉箱的向海浪面有一个竖井(1),通过一个开口连接(2)海水,在一侧,同样有一个更深地下沉式开口(4),连接另一侧的内室(3)。该内室有处于下方位置的海水(3a)和上层位置的气囊(3b)。空气风道(5)通过自整流涡轮连接气囊和外部环境空气(6)。波浪的作用力在入口处制造了压力变化并受力与垂直的竖井(2)。因此轴内的水会跟着内部结构上升和下降。通过这种方式,轴上端位置的空气袋会压缩或膨胀。风道内的气流(5)然后驱动自整流涡轮工作(6)。

安装REWEC3的原则是利用在海上的波浪运动来发电。空气室中的空气被交替压缩(通过波峰)和减压(通过波谷),以便在导管内部形成交流气流并驱动自整涡轮。随后通过同轴发生器产生电能。

谈谈发电设备安装REWEC3的优势:

  • 它们不会影响自然景观的欣赏,因为从外面几乎看不到设备的存在。
  • 它们吸收海浪的作用力,并缓和风暴对海岸线的影响。
  • 由于提高了涡轮机的位置,所以不会危及到海洋动物。
  • 每安装一公里的长度,每年可生产8000兆瓦时的电量。

像REWEC3这样的系统显然需要可靠和敏捷的监控,去监测撞击所产生的波浪压力差。经过大量的测试后,地中海大学的研究人员最终选择了STS的高精度ATM.1ST/N液位传感器。影响这个决定至关重要的原因是,ATM.1ST/N 压力变送器的响应时间非常短,平均<1毫秒/10 …90%FS,以及可以非常好的长期稳定在很宽泛的温度范围之内。此外,还需要感谢STS测量仪器的模块化结构,可以很容易地适应不同的需求。甚至,安装 ATM.1ST/N 液位传感器后可以很容易地配合使用来自国家仪器的数据记录仪。

Image Source: Wavenergy.it

压阻式静水液位监测

压阻式静水液位监测

液体静压测量是监测载液罐液位最可靠、最简单的方法之一。下面,我们将介绍静态液位监测的工作原理和用户应考虑的事项。

在液体静压液位测量中,要测量容器内液体的灌装液位。在这种情况下,作用在安装容器底部的压力传感器上的重量被测量。在这种情况下,重量称为液柱。它与充液液位成比例增加,并在测量仪器上作为到静水压力。在流体静力液位监测中,必须始终考虑流体的比重。因此,填充高度的计算公式如下:

h = p/sg

在这个公式中,h为灌装高度,p为罐底静水压力,sg为液体比重。

在流体静态液位监测中,实际的流量并不起作用,只有充填高度才是决定性的。这意味着,只要液体和填充高度相同(例如3米),在一个向底部缩小的200升容器和一个包含150升液体的直边容器中,静水压力是相同的。

静水压力测量最简单的应用是当测量介质为水时,因为这里的比重可以完全忽略。当涉及一种非水的流体时,压力传感器必须相应地按比例缩放,以补偿该液体的比重。这样通过水箱底部的静水压力来确定填充液位。当不同的液体在一个容器中时,情况会变得更加复杂。在这种情况下,不仅要测量水箱底部的静水压力,同时还要测量各自流体的比重。在这一点上,我们将把后一种情况放在一边,而是考虑在封闭和开放的容器中测量流体静压。

开放和封闭罐体中的静水压力测量

对于开放式罐体,无论它们是在地面上还是在地下,只要它们有一个开口,为储罐内外提供平衡的空气压力就可以了。液体静压的测量不需要在罐底进行进一步的调整。如果不能在储罐底部测量,也可以用探头从上面用电缆送入罐体,从而用投入式探头确定充液液位

在密闭罐体中,气体压力通常高于罐体周围的大气压力。液体上方的气体层增加了对液体本身的压力。因此,液体可以更快地流动,由于蒸发会产生较少的损失。因此,在石油和化学工业中经常使用与周围空气隔绝的罐体。压在液体上的气层也间接作用于容器底部的压力传感器,因此必须考虑到以确定正确的灌装液位(一个比实际的灌装液位更高的液位将通过增加的压力指示)。

因此,在封闭的容器中,必须测量两个压力:气体压力和容器底部的压力。流体的静水压力是由测量到的气体压力和测量到的底部压力之间的差异造成的。然后,这个差值就可以转换成油箱的填充水平的指示。对于这种类型的应用,通常使用差压传感器。

综述

在罐体的静压液位监测中,必须考虑两个因素:介质和容器类型。最简单的应用是监测开放容器中的水位,因为不需要对此进行调整。然而,如果是一种不同的液体,那么也必须考虑这种液体的比重。此外,要选择一种能够承受有关介质性能的测量仪器。然而对于大多数液体,不锈钢作为外壳材料就足够了,高腐蚀性介质也可能需要不同的材料。

采用压阻式液位传感器的静水压力测量

采用压阻式液位传感器的静水压力测量

无论是作为生命的给予者、危机,还是仅仅是夏季的一缕馨香,水的元素在许多方面决定着地球上的日常生活。由于它的绝对重要性,对此进行可靠的监测变得至关重要。

不能测量的当然也不能进行有效地管理。从淡水供应、饮用水处理、储存和消耗检测,到废水处理和水文观测,没有正确的测量就不可能有效地进行工作和规划。现在有一系列的设备和程序可以用来获取当今复杂的水文基础设施信息。针对液位测量最为经典的无疑是液位计。它的精度必须达到+/- 1厘米,当然,它是完全模拟式的——必须进行目测,而且不需要进行电子数据传输。现在,更先进、更精确的仪器提供了测量数据的远程传输,包括用于地下水和地表水水位测量的压阻式压力传感器。

压力传感器的液位测量

用于液位测量的压力传感器安装在水域底部进行监测。与液位计相比,它必须浸入水底才能读数。这也不是必须的,因为压阻式传感器是为了满足当今过程自动化和控制的需求而开发的。毫无疑问,在没有人为干涉的情况下,水位是可以测量的,这使得在难以接近的地点进行持续监测成为可能。

流体液位传感器测量水体底部的静水压力,静水压力与液柱高度成正比。此外,它也取决于液体密度和重力。根据帕斯卡定律得到以下公式:

p(h) = ρ * g * h + p0

p(h) = 静水压力
ρ = 液体密度
g = 重力
h =液柱高度

可靠的液位监测需考虑的重要事项:

因为压阻式液位传感器通常安装在水域底部,因此它们免于收到地表影响。泡沫和漂浮物现在都影响不到测量。当然,它们必须适应预期的水下环境。比如盐水应用中,需选择钛材质壳体的液位传感器。如需要电偶腐蚀效应,则PVDF 材质的测量设备是最好的选择。在大多数的淡水中,高质的不锈钢就足够了。最后,液位传感器要充分的接地,以避免雷击造成损害。

例如 (更多示例请点击这里).

现代液位传感器:一台设备提供所有数据

压阻式液位传感器可用于湖泊、地下水等开放水域的水位监测,也可用于封闭的罐体。开放水域宜采用相对压力传感器。利用这些装置,气压补偿由压力传感器电缆内的毛管提供。差压传感器通常用于罐体,因为附在液体上的气体覆盖层也必须考虑在内。 (了解更多请点击这里 )。

压阻式液位传感器可用于湖泊、地下水等开放水域的水位监测,也可用于封闭的罐体。开放水域宜采用相对压力传感器。利用这些装置,气压补偿由压力传感器电缆内的毛管提供。差压传感器通常用于罐体,因为附在液体上的气体覆盖层也必须考虑在内。

Figure 1: Examples of level sensors for hydrostatic pressure measurement

除了几乎没有深度限制这一方面之外,这些现代的测量仪器也极为万能。毕竟我们关注的不仅仅是水体的液位,水质对于地下水的监测也起着很重要的作用。比如地下水库的水的纯净度也由它的电导率来决定,电导率越低,水质越纯净。(了解更多电导率)。除了电导率传感器,液位探头现在也有集成的温度测量。压阻式液位传感器提供了广泛的监测任务,在大多数情况下毫无疑问比液位计更可取。

雨水和污水罐体内泵控液位监测

雨水和污水罐体内泵控液位监测

供水和废水处理因各地情况而异。在比利时的建筑中,许多地窖比污水系统还要深。因此,这里的废水处理必须通过泵来调节。

比利时的泵业公司Pumptech为业主和管理员提供强大的工业水泵,通过这种水泵,建筑物内的水循环会受到相应的监管。这在比利时的各个地区都是常见的,因为建筑内的地窖通常位于污水系统的下方。

由于废水不会直接流入污水系统,因此只能暂时储存在废水池中。这些建筑也会经常收集雨水,用于卫生设施。屋顶的雨水被注入地下储罐,可以继续使用。而废水,它最终流入单独的废水池,从而流入污水系统。

无论是在废水罐还是雨水罐体中,液位的监测对于水泵的日常运行都是至关重要的。因此,Pumptech使用投入式液位传感器 ATM.ECO/N已经15年了。最初是通过浮球开关来监测液位。随着时间的推移,发现这一方法不尽如人意——尤其是在废水罐方面。与投入式液位传感器相比,浮球开关的最大缺点是受到浮在污水面上的杂质影响,从而不能正常工作。这可能会产生深远的影响,因为水泵本身是通过测量罐装高度来控制的。当超过预定液位值时,第一个泵开始工作,同时第二个泵在下一个固定水位进行接入。如果达到限定高度,也会引发警报。

投入式液位传感器通常安装在罐体底部不易受到水中杂质污染。Pumptech测试了不同的供应商的产品,他们的选择最终了STS模拟量液位传感器ATM.ECO/N。因为与竞争对手相比,这些产品在长期稳定性方面最符合它们的要求。长期以来,这些泵控装置一直在正常工作,没有发生事故。

ATM.ECO/N投入式液位传感器采用高质不锈钢制的全密封膜片。压力连接电缆上的防潮过滤器还可以防止水或其他污染物进入其测量芯体。另一个优势是,与之前的浮球开关相比,它的反应迅速,现在用户可以立即看到罐体内部情况。

点击 这里可下载ATM.ECO/N电子版资料。