Чем измерить уровень в луже

[Никита]

Собственно задача в названии. Уточнения: лужа представляет собой водосборник с карьера. Наполняется естественным путем (ручьями). Осушается насосом. Глубина- метра два-три. Четко очерченных берегов не имеет, все контуры размыты в буквальном смысле. В связи с тем, что эта лужа выполняет еще и функции пожарного запаса, полностью выкачивать ее нельзя. Зимой, естественно подмерзает.
Задача - соорудить систему управления насосом. С алгоритмом, по понятным причинам, вопросов нет, вопрос собственно с определением значения уровня.
Кто чего посоветует?

[Михайло]

Может посмотреть в сторону Эмерсона?

[Denis_39]

Была аналогичная задача. Использовали погружной датчик уровня (датчик гидростатического давления). В самой глубокой точке лужи закрепили датчик на кирпич + обернули датчик специальной сеткой (забыл как точно называется), чтобы отверстия в датчике песком и илом не забивались быстро. Место, где кабель погужного датчика может быть повреждено льдом защитили трубой. В данной ситуации выходной аналоговый сигнал конечно же избыточен, да и сам погружной датчик уровня стоит не мало, но по монтажу - проще простого.

[Vestrin]

Собственно задача в названии. Уточнения: лужа представляет собой водосборник с карьера. Наполняется естественным путем (ручьями). Осушается насосом. Глубина- метра два-три. Четко очерченных берегов не имеет, все контуры размыты в буквальном смысле. В связи с тем, что эта лужа выполняет еще и функции пожарного запаса, полностью выкачивать ее нельзя. Зимой, естественно подмерзает.
Задача - соорудить систему управления насосом. С алгоритмом, по понятным причинам, вопросов нет, вопрос собственно с определением значения уровня.
Кто чего посоветует?

Мало того, что у лужи берега размыты, так еще и дно неровное, то есть части лужи не сообщающиеся сосуды, а фильтрующиеся (конечно если материал не глина )
А посему можно измерять уровень вне в самой луже, а в углубленной выгородке при ней.

[Никита]

Выгородку хорошо продумывать надо, чтоб не заиливалась снизу и по весне не заносило сверху.
В принципе, вариант с якорем и погружным датчиком как раз и рассматриваем, только вот как кабель защитить трубой? В трубе-то тоже вода будет. И в кабеле датчика пневмотрубка компенсационная..
Погружными датчиками достаточно успешно мерили в свое время, назову своими именами, говно на КНС. Но оно не замерзало. А чтоб не заиливалось - ставили сразу с мембранным разделителем.
В данном случае задача упрощается (или усложняется, еще не сам понял) тем, что в самую глубокую точку уже опущена стальная труба от насоса, и ее место четко видно по воронке сверху. Ну и по наличию этой воронки можно предположить что дно относительно ровное.
Тут на форуме уже всплывала подобная тема, но чего-то сходу не нашел.
Попутно еще требование - карьер относится к горным предприятиям, нужны приборы с разрешением на применение.

[Denis_39]

В трубе-то тоже вода будет. И в кабеле датчика пневмотрубка компенсационная.

Дело было далеко на объекте и поэтому пользоваться пришлось строго подручными средствами. Трубу "законопатили" монтажной пеной + со стороны воды еще термоусадочной трубкой типа дополнительно "заизолировали". Монтажной пеной заливали осторожно - боялись что пережмет компенсационную трубку в кабеле, но в итоге обошлось. Технология конечно же стремная, но один сезон выдержала (дальше в луже необходимости не было).

Погружными датчиками достаточно успешно мерили в свое время, назову своими именами, говно на КНС. Но оно не замерзало.

Ну если ваЩе все своими именами называть, то не "говно", а коммунальные стоки. :) Интеллигентный и эффектный термин - применяя его на планерках/совещаниях можно легко дополнительные плюсы себе заработать :D Проверено! Рекомендую.

[Никита]

Не, тут надо чтоб дольше сезона продержалось. С учетом того, что нам же потом еще это эксплуатировать...
А про терминологию "коммунальные стоки" - обобщающие понятие. Там где работали, они состоят из собственно говна и ливневки. И считаются разными приборами/
Я вот еще, с учетом стальной трубы от дна лужи до всаса насоса подумываю про электроды, решение простое и дубовое, и главное, вся электроника будет наверху. Только вот как их поставить.. Авкваланг есть где взять и пользоваться умею, но не видно там ничего...

[Ryzhij]

Тут вот всякое предлагают
http://www.kntp.ru/produkty/oborudovani ... -vody.html
http://www.wexon.ru/producers/Muller/Muller-ADLM/
Но лично я голосую за применение барботажного уровнемера. Там воздух пробулькивается через шланг или трубочку. Измеряя избыточное давление воздуха (наверху, естесс-но) определяют слой жидкости над погруженным концом шланга.
Не забивается, не заиливается, не замерзает, Расход воздуха небольшой.
http://www.lekoplast.ru/articles/33-level_gauge

[Никита]

Что это такое я знаю. Это был бы идеальный вариант, но где ж я на дне карьера воздух возьму? А компрессор ставить, с учетом открытой всем погодам площадки весьма недешево. Плюс за пузырьками присматривать надо, в режиме постоянной бульбуляции вранье будет, и совсем без нее тоже. А пузырьки посреди лужи с берега и в хорошую погоду не особо разглядишь, да и смотреть некому.
Большая часть решений с поплавками, эхом и т.п. отпадает ввиду того, что это все элементарно не к чему прикрепить. Ну не сваю же в середине лужи вбивать...
Да и вообще я тут задумался, а есть ли там в радиусе 50 метров питание 220В.. :(

Denis_39 , а собственно технология опускания датчика с кирпичом в середину лужи какова? Понятно, что принцип описан еще Тургеневым, но там лодка была :)

[Ryzhij]

Плюс за пузырьками присматривать надо...

У готовых серьёзных решений ротаметр уже встроен. И автоматика подачи тоже. А воздуху там надо не больше, чем в аквариум. Так что и встроенный компрессор у приличных приборов уже есть.

Вот насчёт лодки и 220 В, это действительно проблема.

[Никита]

У готовых серьёзных решений ротаметр уже встроен. И автоматика подачи тоже. А воздуху там надо не больше, чем в аквариум. Так что и встроенный компрессор у приличных приборов уже есть.
Вот насчёт лодки и 220 В, это действительно проблема.

А сцылкой не кинете в серьезный прибор с уличным IP, диапазоном температур от минус 40 до хотя бы +40, и встроенными компрессором и ротаметром, имеющим разрешение ростехнадзора?

[Denis_39]

Denis_39 , а собственно технология опускания датчика с кирпичом в середину лужи какова? Понятно, что принцип описан еще Тургеневым, но там лодка была :)

Ну мы от тургеневского принципа решили далеко не отступать - зачем изобретать велосипед. Лодки конечно же не было, но "сертифицированный" самодельный плотик имели в своем распоряжении. Смастерили из проволоки что-то типа корзины (для удобства), поместили во внутрь кирпич с головкой датчика и закрепили там. Дальше, два отчаянных инженера на самом опасном в мире плав. средстве отчалили от берега и аккуратненько опустили на загадочное дно неведомого водоема вышеописанную конструкцию. :D

[Ryzhij]

А сцылкой не кинете в серьезный прибор с уличным IP, диапазоном температур от минус 40 до хотя бы +40, и встроенными компрессором и ротаметром, имеющим разрешение ростехнадзора?

Все из известных мне таких приборов монтируются в шкафах, а "на улицу" выходит только трубка(-ки) и кабели.
Например, для уже упомянутого Müller ADLM-P
http://www.mueller-ie.com/operating_man ... p-m_en.pdf
http://www.mueller-ie.com/data_sheet/en/adlm-p_en.pdf

IP 65
Ambient conditions
Operating temperature: -10...+60°C
Storing temperature: -20...+70°C
Note:
Maximum distance to point of bubbling-through: 50 m

PS Диафрагменному компрессору ротаметр не нужен ;)

PPS Аналогичный прибор без своего компрессора, с подводом сжатого воздуха извне Müller ADLM-PV
http://www.mueller-24.com/en/2013-01-28 ... pv-en.html

[Никита]

Итак, пообщался с клиентом. Выяснилось, что ручьи текут в том числе и из подземных водоотливов и температура их всегда положительная, лужа никогда не перемерзает по всей площади, только края. Собственно из-за этого она и стала пожарным водоемом, потому и затеяли всю эту историю.
Попутно имел интересную переписку с БД сенсорс. Их гидростатические датчики LMK358 у заказчика работают давно, по словам эксплуатации, на зумпфах с пульпой показали себя нормально. Так вот, у бд сенсорс есть вариант исполнения датчиков со стальной гофрой, защищающей кабель датчика и предотвращающей прямой контакт кабеля с лужей. По словам их представителя, конструкция полностью герметичная, сообщение с окружающей средой только на "верхнем" конце кабеля. То есть, даже при полном перемерзании, шансы что передавит стальную гофру намного меньше, чем шансы передавливания ПВХ-капилляра. Цена у такого исполнения, правда, чуть не вдвое выше обычного варианта с ПВХ, но в общем масштабе это не так заметно. Пожалуй, на этом варианте и остановимся.
Осталось решить вопрос с технологией опускания его в середину лужи, пойду в библиотеку за "Му-му", буду перечитывать :)
Всем спасибо за идеи и советы.

[dimagoreev]

Если нет возможности монтировать компрессор лучше всего подойдет ульразвуковой уровнемер, например 3107 (его используют для измерения расхода в открытых каналах). Но как уже было сказано выше другими колегами все измерения будут с определенной погрешностью.

У Эмерсон есть беспроводной волноводный 3108, но я боюсь зимой от льда будет помеха. Хотя теоретически помеху можно отфильтровать. Опяь же учитывая неправильную форму озера все будет с определенной погрешностью.

[doza]

Никита при вашем взгляде в сторону LMK358 меня только одно смущает заиливание дна вашей лужи, одно дело утопить му-му на гальку с песочком, другое дело замуровать в иле - глине.

[Ryzhij]

Никита, а почему нельзя просто поставить поплавки? Дешево сердито и надежно.

"Поплавки" в смысле "поплавковые датчики"?
Так крепить не на чем.

"Поплавки" в смысле "индикаторные буйки"?
А какая разница - "Герасим" в лодке с лотом или "Герасим" с биноклем на берегу? Тогда уж старые добрые водомерные вешки воткнуть а-ля "Марк-Твен", раз уж всё одно "Герасима" содержать...

[Никита]

Никита при вашем взгляде в сторону LMK358 меня только одно смущает заиливание дна вашей лужи, одно дело утопить му-му на гальку с песочком, другое дело замуровать в иле - глине.

Глины там нет, органики - тем более. Суровая северная природа. Собственно вот объект:

20130520_095139.jpg

Можем, конечно, поиметь вранье из за осадка снизу и большей плотности, но лужу эту, кстати, еще и периодически чистят экскаватором...

[Никита]

Не, задача состоит в том, чтобы в соответствии с требованиями, обеспечить сигнализацию оператору о снижении пожарного запаса ниже допустимого...
Основная проблема даже не померить, а обеспечить канал связи, но это уже другой вопрос.
Возможно ли вообще управлять насосом - отдельный вопрос, насос на 6кВ, открыть уличную ячейку и посмотреть что там без оперативного персонала не позволили...
С поплавками есть вопрос по прокладке, от центра лужи до берега кабель от них придется по пенопластовым буйкам класть. И на большом буйке коробку ставить..

[Никита]

Трех дискретов (два нижних и верхний) вполне достаточно. Но чисто физически проще утопить один аналоговый датчик чем три дискретных.

[Никита]

Тогда надо топить один датчик давления)))

Ну так и решили сделать :)

[Kofas]

Никита при вашем взгляде в сторону LMK358 меня только одно смущает заиливание дна вашей лужи, одно дело утопить му-му на гальку с песочком, другое дело замуровать в иле - глине.

Глины там нет, органики - тем более. Суровая северная природа. Собственно вот объект:
Можем, конечно, поиметь вранье из за осадка снизу и большей плотности, но лужу эту, кстати, еще и периодически чистят экскаватором...

насколько существенной может быть ошибка давления из-за того, что напорный столб не водяной, а минеральный (суспензия, раствор и т.д.)?

[Ryzhij]

Ошибки в измерении давления не будет.
Возможна ошибка в оценке высоты гидростатического столба при вычислениях из-за неточностей в определении плотности среды.

[Никита]

насколько существенной может быть ошибка давления из-за того, что напорный столб не водяной, а минеральный (суспензия, раствор и т.д.)?

Давление в нижней точке определяется произведением высоты столба, плотности и ускорения свободного падения. Датчик, как Ryzhij заметил, измеряет именно давление. Стало быть погрешность в определении высоты столба (пренебрегая отличием ускорения в конкретной точке планеты от справочных 9,82) будет пропорциональна отличию плотности субстанции в луже от плотности воды. В простейшем случае, плотность определяется взвешиванием ведра с субстанцией безменом. В сложном - надо учитывать градиент плотности. В реальном - при монтаже датчика надо воткнуть в дно палку с отметками и откалибровать показания по фактическим значениям уровня:)

[Kofas]

мелкой мукообразной (а в мокром состоянии глиноподобной) фракции много, на дальнем берегу даже отвал густой пульпы виден.