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如何合理正确选择水位计的种类和选型

浏览量:215 浏览量: 发布时间:2021-10-22
水位计是能够自动测定并记录河流、湖泊和灌渠等水体的水位的仪器。在实际应用中,根据项目工程规模、形式的不同,发展需求的不同,应用位置的不同,水位计的选择也就不同。随着社会的发展,时代的进步,工程质量的精益求精,信号采集准确度的提高,产品实用性能的增强,投资少,占地少,施工便捷的水位计,会越来越多的被水利工程选择。选择主要考虑因素:


1、 测量对象,如被测介质的物理和化学性质,以及工作压力和温度、安装条件、液位变化的速度等。
2、 测量和控制要求,如测量范围、测量(或控制)精确度、与计算机的接口、安全防腐、可靠性及施工方便性。
雷达水位计、压力式水位计、气泡水位计、浮子水位计、超声波水位计、电子水尺为六种常用水位计,本文对水位计的选型做个总结。


一、雷达水位计

雷达水位计,又叫水位雷达,是一种利用电磁波探测目标的电子设备。研发出来主要用于进行水利监测、污水处理和防洪预警等。其主要测量原理是从雷达水位传感天线发射雷达脉冲,天线接收从水面反射回来的脉冲,并记录时间T,由于电磁波的传播速度C是个常数,从而得出到水面的距离D。


如下图所示,雷达水位计通过测量电磁波的发射和接收时间差Δt,计算出雷达水位计与液面之间的距离H2=c*Δt/2,输出的水位值h=H1-H2。H1为渠底至水位计的高度,简称雷达水位计安装高度。

 
适用范围及特点:
1、 测量精度高(毫米级),量程大(可达70米以上);
2、 只需要将探头安置至水位上方,大大减少土建投资;
3、 非接触式测量,不受限于水质环境,不破坏水流结构;
4、 不受温度、湿度、风速、降雨等环境因素影响,数据稳定可靠;
5、 信号输出方式:RS485、RS232、4~20mA模拟量。
6、 适用于水库、湖泊、河道、渠道等开放水体以及窨井、罐体等狭小空间内的的水位监测项目,并可应用在高温、高压和腐蚀性很强的安装环境。


 
劣势:
1、 寒冷环境下,天线容易出现结晶、结冰,数据会报错,需要不定时进行处理;
2、 安装环境避免有障碍物或者漂浮物,雷达波会将其误为水面,造成数据不准确;
3、 安装必须垂直于水面,并且雷达波全部覆盖到水面。


压力式水位计

压力式水位计采用静压测量原理,当水位计投入到被测液体中某一深度时,传感器迎液面受到的压力的同时,通过导气不锈钢将液体的压力引入到传感器的正压腔,再将液面上的大气压 Po 与传感器的负压腔相连,以抵消传感器背面的 Po ,使传感器测得压力为:ρ .g.H ,通过测取压力P ,可以得到液位深度。


适用范围及特点:
1、 测量精度高(毫米级),量程大(可达300m以上,可定制量程);
2、 差压式液位测量无机械磨损,工作可靠,质量稳定,寿命长;
3、 安装方便,直接将传感器放入水中,节省土建开支;
4、 输出信号:RS485、RS232、4-20ma模拟量;
5、 设备成本相对较低;
6、 广泛适用于地下水观测井、水源井、地热井、水池、渠道、水库、道路积水等监测场合。

劣势:
1、 温度和介质密度影响精度;
2、 压力探头会受泥沙及杂物堵塞,使精度受影响;
3、 浸入式测量,受水质影响,具有腐蚀性水质无法测量;
4、 压阻式有时飘、温飘,需要定时率定。


三、 气泡式水位计

气泡式水位计是我司自主研发并生产的新一代高精度智能型气泡式水位计,产品执行GB/T11828标准,具有安装方便、高精度、高可靠性及非接触式测量、兼容性高、多种通讯接口等显著优点。本产品适合我国水质水情,特别适合中小河流水位监测,发电厂调压井水位、大坝上下游水位的测量:海洋、地下水水位的测量:化工、煤矿、污水处理、自来水厂等处的水位及液位的监测:适用于不便建测井或建测井费用昂贵的地区。产品取得生产许可和计量许可。

将一根上端装有压力传感器和气源的管子插入水中,以恒定流向管子里通入少量空气或惰性气体,压力传感器即可测出管内气体压力,此值与管子末端以上水头成正比,通过记录系统转换成水位。


适用范围及特点:
1、 测量精度高(毫米级 ),量程大(可达70m以上),免维护,抗振动,寿命长;
2、 具有安装简单,操作、组网灵活,该仪器只需要将导气管和气容放入水中,可不建测井,节省土建投资;
3、 设备与被测水体完全没有“电气”上的联系,只有一根气管进入水中,从而可以避免很多干扰、影响,构成了它自己的使用特点,数据稳定可靠;
4、 信号输出方式:RS485、RS232、4-20ma;
5、 特别适用于流动水体、大中小河流、水库、或者水体污染严重和腐蚀性强的工业废水等场合。

劣势:
1、 底部淤泥和杂物会堵塞产品探头,影响其精度;
2、 由于功耗较小,气泵的泵气力量不足,无法在环境较差的地方使用(多泥沙,多杂物等)。


四、 浮子水位计

浮子式水位传感器是集机、电技术于一体的数字化传感器。通过输出轴的角度位移量转换成相应的数字量,可以高精度测量被测液位高度,能确认位置。具有断电记忆功能。 其工作原理就是:水位传感器测轮安装在编码器输入轴上,钢丝绳一端连接浮子、另一端连接重锤,钢丝绳绕在测轮上。当液位发生变化时浮子随液位的变化而升降,钢丝绳带动测轮转动,编码器输出相应的实时水位值。 该传感器结构合理,抗干扰能力强,分辨率高,量程大, 寿命长 ,有掉电后信号记忆功能。它能够长期用于液位测量并能保证性能的稳定可靠。 广泛适用于对江河湖泊、水库、船闸、水库、水电站、水文站、水厂、以及石油化工等地表水或地下水的水位测量。

利用浮子感应水位,在水位不变的情况下,浮子与平衡锤两边的力是平衡的。当水位上升时,浮子产生向上浮力,使平衡锤拉动悬索带动水位轮作顺时针方向旋转,水位编码器的显示读数增加;水位下降时,则浮子下沉,并拉动悬索带动水位轮逆时针方向旋转,水位编码器的显示器读数减小。



适用范围及特点:
1、 原理比较简单,误差相对比较小;
2、 厘米级精度,可达40m以上量程;
3、 输出信号:4-20mA/RS485;
4、 适合岸坡稳定、河床充淤不大的低含沙水库、湖泊、河道、渠道等。

劣势:
1、 必须要安装在水位井内;
2、 测井管道保持在一条直线上不予许弯曲,设备安装施工难度大。


五、 超声波水位计

超声波液位计的工作原理是由换能器(探头)发出高频超声波脉冲,遇到被测介质表面被反射回来,部分反射回波被同一换能器接收,转换成电信号。


适用范围及特点:
1、 非接触式测量,不需要直接接触介质;
2、 测量精度高(毫米级),量程大(30m以上);
3、 测量范围较大,液体、块状、粉末物位都能测量;
4、 安装简单、方便、并且不需要安全防护;
5、 输出信号:4-20mA/RS485/RS232;
6、 适用于江河、湖泊、水库、渠道、船闸及各种水工建筑物的水位测量。
劣势:
1、 精度较低,测量有盲区;
2、 不能用于雾气或粉尘很大的测量现场;
3、 测量精度容易受温度、湿度、风浪的影响;
4、 若有气泡的情况下测量值会与实际的液位有较大的偏差。


六、 电子水尺

电子水尺是新一代数字式传感器,是利用水的微弱导电性原理测量电极的水位获取数据,误差不会受环境因素影响,只取决于电极间距。可长期连续自动检测水位,适用于江河、湖泊、水库、水电站、灌区及输水等水利工程,以及自来水、城市污水处理、城市道路积水等市政工程中水位的监测。

 
测量原理
利用水的微弱导电性原理, 水淹到水尺某一位置时,相应的电路扫描到与水接触的最高触点位置,即可判断出水位。

适用范围及特点:
1、 不受环境因素影响;
2、 测量精度高,稳定可靠,使用方便;
3、 输出信号:RS485/4-20ma;
4、 常用于自来水、城市污水处理、城市道路积水等市政工程中的液位监测。

劣势:
1、 量程较小;
2、 不适用于较深的水库、湖泊,有较大局限性。