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静水压力测量 Archives - Page 3 of 3 - STS China
液位记录仪监测着威尼斯的水位

液位记录仪监测着威尼斯的水位

意大利的威尼斯圣马可广场永远都不会被淹没,因为有来自STS的液位记录仪正持续不断的监测圣马可广场的地下水水位。这类传感器极其稳定,并且也适用于各类复杂多变对情况。

2003年,S.P.G. 公司在威尼斯的圣马可广场安装了整套地下水数据记录设备 。这些数据记录设备针对特殊场景和需求,有非常精细的定制化设计和制造工艺,能够满足并承受盐水水域中的长期浸泡的情况。因为在涨潮期间,圣马可广场常常被海水给淹。当地的运营与水管理机构努力保护威尼斯城区和泻湖免受洪水之灾。

由财团任命的威尼斯协会,在圣马可广场对面指定的码头位置,采用了这项创新的技术。为了实现这项创新技术,我们不得不面料更多的挑战,挑战包括监测地下水的流动,这一定程度上将指定的区域移位到建筑物背后的位置。根据客户的需求,安装成功后的STS的液位记录仪不断测量地下水的水平波动数据。

我们的地下水数据记录器允许地下水位统测,温度和电导率的范围在0…50 cmWS 至 0…250 mWC, -5 至 50 °C ,0.020…20 mS/cm。我们可以根据客户需求,在任何时间和阶段去改进每一个数据传输器。记录仪功能简单、操作友好。数据传输器可以扩展至150万条存储只读信息,同时探针直径的规格为24mm和10mm。

我们插件式的单位部件,同时也支持电缆扩展的额外需求。另外,软件系统可以自动更新至最新版本,给客户带来更多新的功能,免去由于软件问题或者新功能需求所带来的各类不便。锂电池可以在应用现场随时更换。数据传输格式主要是ASCII 和 XML,让客户在后期可以使用Excel等直接做数据处理。另外,根据压力或时间所变化的数据存储间隔,也可以支持广泛的测量。

我们的解决方案中,通过使用各种材料,包括不锈钢,钛,PUR,PE或铁氟龙电缆,和极其优质的误差率,让我们的传感设备可以应用与广泛与多样的使用场景,如垃圾填埋场,污染的场所,泵试验,高水位警报和记录由于雨水溢出所导致河水流域的排放/溢出。

Original publication: Konstruktion magazine

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)

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。

一般水和其他液体的电导率测量

一般水和其他液体的电导率测量

由于测试液体的特性,在测电导率的时候要考虑到各种因素。尤其是温度。

电导率以微母为单位,表示物质的导电能力。电阻和电导成反比,以欧姆为单位。即电导越高,电阻越低。

一般水的电导率

纯水实际上是不导电的(0.055 µS/cm,饮用水在500 µS/cm)。它只有通过溶解的物质,如氯化物,硫酸盐和其他物质才能导电。因此,水体的纯度可以通过电导率测量来确定,在这种情况下,水的导电性越高,在水中溶解的物质就越多。典型的电导率测量应用包括,用于检测地下水污染的垃圾填埋场,以及对地下水资源的监测。这使得导电性成为监测环境技术任务中的一个重要因素,从中得出可能包含的杂质。尽管导电率只是污染的一个指标,但进入水中的物质的成分必须经过化学分析。此外,并不是所有能溶解在水中的物质都是导电的(比如激素或杀菌剂)。

另一个常见的应用是确认流向和流速。为了达到这个目的,在水中添加盐,其导电性也相应增加。流速和方向可以通过测量特定点的电导来确定。

正如前面提到的,物质的导电性是跟温度密切相关的。在不同的温度下,同样的物质可以产生不同的电导值。如果没有温度补偿,两种物质没办法在相同温度下进行检测比较。出于此,导电率测量和温度测量是密切相关的。也因此,通常情况下,电导率和温度的测量都是通过单一电导率测量来实现的。然后用温度补偿来计算参考温度下的电导,通常参考温度为25摄氏度。

所测介质决定温度补偿

确定参考温度下的电导率的温度补偿方式完全取决于所测液体。对于一般水,根据水质标准DIN EN 27888采用非线性功能。

非线性用于盐溶液,酸和碱。为了计算电导率K在温度变化∆T下的变化,我们采用以下公式:

α = (∆K(T)/∆T)/K(25°C)*100

K(T) = 选定的温度范围内的电导率变化
T = 选定的温度范围内的温度变化
K(25°C)= 25°C下的电导率

最后,以计算快速除垢器的导电性为例。为了获得必要的计算数据,必须进行三次测量:

122.37 mS/cm at 20°C
133.10 mS/cm at 25°C
135.20 mS/cm at 26°C

K(T) = 135.20 mS/cm -122.37 mS/cm = 12.83 mS/cm
T = 26°C – 20°C = 6°C
K(25°C)= 133.10 mS/cm

α = ((135.20 – 122.37)/(26 – 20))/133.10*100 = 1.60 %/°C

液位传感器接地保护避免浪涌冲击

液位传感器接地保护避免浪涌冲击

当监控填充水位时,务必确保液位传感器充分接地避免遭受严重损害。如果接地不充分或着完全不接地,可能会导致以下三种严重后果。

  1. 由于导电介质中如水的潜在平衡不足,可能会发生腐蚀。这是一个逐步的过程,能够在长期应用中观察到。传感器和周围液体之间的电压差导致了电解腐蚀。金属外壳逐渐被穿透,液体渗入到壳体内部。将会造成对电子设备的损坏的严重后果。这一过程既可以在开阔水域中观察,也可以在罐体内的填充液位监测中观察到,在罐体中,液位传感器、介质和管壁之间的电位差会导致电解腐蚀。
  2. 液位传感器通过电缆或插件连接到控制系统。通过这些连接,大气压中的电压能够传导到传感器。会导致传感器电路部分过压。
  3. 如果液位探头附近发生雷击,那么在较短的时间内就会出现高压。水中增加的电压会通过液位传感器寻找到地面的捷径。

液位传感器的接地和防雷电保护

为避免液位传感器受到以上因素的影响,因此要配备防雷电保护。出于此,液位探头集成瞬态过电压保护,它将对快速上升的电压差做出反应。如果突然出现电压浪涌,避雷器将会电路短路,从而将过压传导至地面。这种浪涌保护通常安装在非导电区域,但它确实会发生电压瞬变,这样它们就能在不造成任何损害的情况下传导到地面。然而,应该注意的是,对液位探头的雷击,即使是过压保护也无法防止损坏。

另外,与大地连接的阻值需小于100欧姆。对于用金属或塑料制成的液罐进行液位监测,必须注意所有的金属部件都要接地。在开阔水域的工况中,一般要求接地的电阻值要尽量的小。出于此,在这些应用中通常在地面按装接地网。

一般建议用户根据各自应用来跟制造商讨论接地形式。