Погружные датчики уровня

Рациональное водопользование со временем приобретает все большую актуальность. Водные ресурсы постепенно истощаются из-за их активного использования в различных сферах народного хозяйства: промышленности, энергетике, сельском хозяйстве и т.д. В связи с этим контроль над их потреблением – важная задача государственных органов надзора. Для непрерывного учета водопотребления используются разные методы и приборы, среди которых устойчивым спросом пользуются погружные датчики уровня.

По своей сущности гидростатические датчики представляют собой особые зонды, которые опускают вглубь резервуара или скважины. Их отличает невысокая погрешность (не более ± 0,15%) и широкий диапазон измерений (до 600 м водного столба). Данные приборы могут работать при избыточном давлении ≤10 МПа и температуре от -40 до +150°С. Несложный монтаж и эксплуатация в сочетании с относительно невысокой ценой делают эти приборы популярными у многих пользователей.

Назначение и сертификация

Погружные датчики уровня решают следующе задачи:

• контроль уровня воды в открытых водоемах, колодцах, скважинах, резервуарах, включая замер температуры (при наличии такой дополнительной функции);
• измерение уровня жидкости в местах с ограниченной доступностью (узкие трубы и т.п.) благодаря компактным размерам;
• измерение глубин естественных и искусственных водоемов;
• защита насосного оборудования от работы на холостом ходу;
• контроль уровня сточных вод;
• проверка положения и осадки судна.

Погружные гидростатические уровнемеры в общепромышленном исполнении, соответствующие техническим регламентам, занесены в госреестр средств измерений. Наличие сертификатов для приборов особого назначения, работающих в агрессивных средах и взрывоопасных зонах, обязательно.

Принцип действия

Работа датчика основана на определении гидростатического давления столба жидкости на разделительную мембрану, которая связана с чувствительным элементом – пьезоэлектрическим сенсором (его еще называют преобразователем давления). На выходе передаваемый сенсором импульс преобразуется в аналоговый сигнал, отражающий измеряемый уровень жидкости. При этом объем и форма резервуара не оказывают влияния на гидростатическое давление – оно реагирует только на изменение высоты столба и плотность жидкой среды.

Зонд погружного датчика погружают в резервуар на глубину, соответствующую нижнему пределу уровня жидкости. Давление в этой области складывается из гидростатического и атмосферного давления. Чтобы компенсировать атмосферное давление, к датчику подводится специальная трубка, оснащенная водонепроницаемым фильтром. При замере двоения в открытом колодце (скважине) гидростатический уровнемер показывает давление, образуемое непосредственно над ним столбом жидкости.

Сфера применения

Благодаря относительной простоте конструкции, надежности и низкой погрешности измерений гидростатические погружные датчики нашли широкое применение во многих отраслях, среди которых:

• Горнодобывающая, нефтегазовая и металлургическая промышленность – наблюдение за уровнем грунтовых вод в скважинах и открытых резервуарах, обследование узких трубопроводов.
• Охрана природных ресурсов – наблюдение за состоянием водного горизонта в артезианских скважинах.
• Экологический контроль – определение степени заполнения накопительных емкостей с питьевой и технической водой на производственных предприятиях и в населенных пунктах.
• Пищевая и фармацевтическая промышленность.
• Коммунальное хозяйство – регулярные замеры уровня воды в напорных и безнапорных резервуарах, скважинах и колодцах; контроль заполняемости септиков.
• Сельское хозяйство – проверка работы оросительных систем.

Эти приборы относятся к классу многофункциональных устройств, способных работать с различными жидкими средами – водой, нефтью, маслами спиртами, кислотами и др. С их помощью проводят не только контрольно-измерительные работы, но и количественную оценку жидкостей.

Преимущества погружных датчиков уровня

К их достоинствам относятся:

• широкий диапазон и невысокая погрешность измерений;
• простота монтажа и техобслуживания, включая очистку фильтров;
• наличие (у некоторых моделей) дополнительных функций, дающих возможность одновременно контролировать отдельные параметры жидкости;
• качественные комплектующие (герметичный стальной корпус с классом защиты IP68, мембрана из нержавеющей стали);
• возможность выбрать длину и материал кабеля в соответствии с характером измеряемой среды (вид жидкости, ее плотность, загрязненность, агрессивность, температура и др.);
• возможность использовать прибор на больших глубинах и в сложных условиях;
• небольшая стоимость в сравнении с аналогичными измерительными устройствами.

Вышеупомянутые свойства и технические возможности погружных гидростатических уровнемеров обусловили их популярность и востребованность среди контрольно-измерительных приборов.

Недостатки и методы их устранения

У погружных гидростатических датчиков, как и у всех измерительных приборов, имеются слабые стороны, к которым относятся:

• Необходимость уравновешивать (нейтрализовать) атмосферное давление воздуха. Проблема решается путем создания атмосферного давления через предусмотренную конструкцией подводящую воздушную трубку.
• Боковое отклонение зонда. Недостаток решается путем размещения датчика на максимальном удалении от движущихся потоков жидкости или установки направляющей трубки.
• Засорение мембраны содержащимися в жидкости взвешенными частицами. Это можно поправить путем размещения датчика на некотором расстоянии от дна водоема или резервуара. Чем больше донных отложений, тем дальше от дна следует поднять зонд.