Датчик уровня воды в скважине

Многих владельцев загородных домов, у которых на участке имеется собственная система водоснабжения, интересует вопрос: что делать, если упал уровень воды в скважине во время продолжительной откачки.

Для нормальной работы системы водоснабжения и правильного выбора глубины расположения насоса необходимо как можно более точно знать, на какой отметке находится жидкость в стволе при различных режимах работы.

Основные аспекты скважины на воду

В этой статье будут описаны основные принципы появления воды в скважине, а также различные факторы, от которых зависит ее количество.

Кроме того здесь будет представлена инструкция с описанием того как подобрать правильную глубину расположения погружного насоса, а также советы и рекомендации которые помогут с максимальной эффективностью использовать систему водозабора. Также читателю будут предложены меры, которые следует предпринять для предупреждения работы насоса без жидкости, или другими словами как избежать сухого хода.

Статический уровень

Для определения дебита скважины, а соответственно, и ее производительности, необходимо знать два наиболее важных показателя: статический и динамический уровень жидкости внутри ее ствола.

Статическим называется положение зеркала водной поверхности, которое устанавливается внутри ствола после прекращения откачки жидкости. Его глубина выражается в расстоянии от верхнего уреза оголовка ствола до поверхности воды внутри ствола. Для точного определения этого значения измерение уровня воды в скважине производят после ее простоя на протяжении одного часа.

Статический уровень воды устанавливается при уравновешивании забойного давления (давление столба жидкости внутри ствола) и пластового давления подземного источника. Таким образом, он практически всегда расположен выше глубины залегания пласта, и чем больше разница между ними, тем выше производительность скважины или же ее дебит.

Для более точного представления можно привести следующие утверждения:

• Его высота зависит только от давления внутри пласта и никак не зависит от физических параметров, например глубины, диаметра, места расположения, и т.д.
• Эта величина непостоянная, потому что пластовое давление может меняться в зависимости от различных обстоятельств, например сезонные изменения, повышенный отбор воды из того же горизонта соседними скважинами, и т.д.

Динамический уровень

Динамическим принято считать такой уровень жидкости в стволе, который устанавливается на постоянной отметке в процессе ее откачивания. Его значение может изменяться в зависимости от производительности погружного насоса.

Его высота устанавливается на постоянной отметке в том случае, когда скорость поступления жидкости из водоносного пласта становится равной скорости ее откачки.

Для его определения необходимо установить в ствол погружной насос и произвести предварительную откачку воды на протяжении не менее получаса постоянно осуществляя контроль уровня воды в скважине и при необходимости опуская его до того момента пока урез воды не установится на постоянной отметке и она не перестанет убывать.

Для этой величины характерны следующие особенности:

• Его значение нужно определять отдельно для каждого насоса в зависимости от его производительности.
• В отличие от статического, высота динамического напрямую зависит от диаметра скважины, потому что скорость ее уменьшения во время откачки зависит от полного объема всей жидкости. Проще говоря, чем больше диаметр обсадной трубы, тем медленнее будет снижаться его отметка.
• Чем ниже опускается его отметка, тем медленнее происходит его дальнейшее снижение. Это связано с тем, что при его уменьшении снижается забойное давление, и под воздействием пластового давления вода с большей скоростью поступает в ствол.

Что такое дебит

Под понятием дебита скважины принято считать ее способность выдавать определенное количество воды за определенный промежуток времени, например 10 кубических метров в сутки, или 3 кубических метра в час.

Другими словами можно сказать, что чем меньше разница между отметками статического и динамического уровней в процессе откачки, тем выше дебит при использовании данного насоса.

При отсутствии забора жидкости дебит всегда равен нулю. Это объясняется тем, что забойное давление внутри ствола становится равным пластовому давлению, а при наступлении этих условий жидкость в ствол не поступает.

   Совет! Для контроля высоты столба воды внутри ствола и отключения двигателя насоса при его снижении до критической отметки при установке водозаборного оборудования рекомендуется устанавливать датчик уровня воды в скважине , который поможет избежать сухого хода двигателя.

Выбор погружного насоса

Погружные насосы могут быть разной конструкции и производителя, но главным образом они отличаются между собой по таким параметрам как потребляемая мощность, высота напора и производительность.

От этих качеств по большому счету зависит его цена и то, насколько он будет удовлетворять потребности загородного дома, поэтому при его выборе и монтаже необходимо учитывать следующие моменты:

• Его двигатель предназначен для работы под нагрузкой, поэтому не допускается его использование без погружения в рабочую жидкость.
• Для предупреждения его работы в режиме сухого хода в блоке управления насоса необходимо смонтировать реле уровня воды в скважине, которое отключит его при снижении отметки уреза воды ниже допустимого значения.


• Выбирая высоту напора, следует учитывать глубину его погружения, максимальную отметку наивысшей точки в доме и необходимое рабочее давление в водопроводной системе.
• Что касается максимальной производительности, она должна составлять не более 80-85% от дебита скважины. Другими словами максимальная разница между высотой статического и динамического уровня жидкости в стволе не должна превышать 1 метр.

   Совет! При обустройстве скважины и монтаже водозаборного оборудования своими руками наиболее оптимальным рабочим положением насоса в стволе считается его установка на отметке от -1 до  -2 метров ниже динамического уровня жидкости.

Заключение

Как видно из всего написанного, способность водозаборной системы работать в нормальном режиме на протяжении длительного времени зависит от многих факторов. Поэтому для обеспечения ее работоспособности необходим комплексный подход к решению этого вопроса.

Если по какой либо причине упал уровень воды в скважине для начала необходимо выяснить, почему это произошло, а затем последовательно приступать к разрешению проблемы. Дополнительную информацию по этому вопросу можно получить, посмотрев видео в этой статье или почитав другие материалы этой тематики на нашем сайте.

Источник: kolodec.guru

Дача. Колодец c насосом + накопительный бак. Если лень включать насос, то нужна автоматическая включалка. Задача состоит в следующем: необходимо включать насос в колодце, когда в накопительной ёмкости (например, бочке) вода опускается ниже определённого уровня, и выключать насос, когда вода наберётся.
Накопительные ёмкости бывают разные по объёму. Колодцы тоже разные бывают. Можно ненароком осушить колодец, если вовремя не выключить насос. Да и самому насосу работать без воды тоже не привычно.
Поэтому нужно ещё уметь выключить временно насос в колодце, если уровень понизился и разрешать ему включаться, если уровень в норме.

В Сети есть много электронных схем, следящих за верхним и нижним уровнями воды. От простых (пару транзисторов) до микропроцессорных. Мы их рассматривать не будем. В качестве датчика уровня воды очень часто используют принцип электропроводности воды. Т.е. это, как правило, электроды, имеющие непосредственный контакт с водой. Минус их в том, что они имеют тенденцию окисляться, терять контакт с проводами и другие прелести нахождения «железки под потенциалом» в воде.

В данной статье рассмотрена реализация бесконтактного датчика из подручных материалов.
После того как мой насос в очередной раз не включился, я решил сделать в качестве датчика что-то более оригинальное, нежели три железяки в воде.

Для изготовления одного такого датчика понадобятся:
– Труба полипропиленовая для воды с внутренним диаметром 25мм. Труба из металлопласта не желательна, т.к. её можно ненароком довольно легко деформировать, но если аккуратно, то можно и её.
– Пара датчиков на открытие двери (из них извлекаем два геркона и магнит)

– Пробковая пробка от бутылки (винная или другая подходящая). Содержимое бутылки не так важно, главное чтобы оно не помешало дальнейшей работе.
– Провод нужной длинны, термоусадочная трубка, пара нейлоновых стяжек, верёвочка и изолента.

В общем, ничего дефицитного, всё нашлось в сарае.

Первое, что нужно сделать, это в торце пробки просверлить (проковырять) отверстие, чтобы вставить внутрь магнит.
После того как магнит вставлен, нужно проверить, что пробка свободно пролетает внутри трубы. Скорее всего, этого не так. Поэтому методом трения пробки об напильник или наждачку уменьшаем диаметр пробки.
Должно получиться что-то типа такого:

Для лучшего скольжения внутри трубы пробку можно покрыть лаком (например, яхтным) методом окунания.
Т.к. лак добавит некоторую толщину к пробке, нужно подгонять диаметр пробки с запасом. У меня диаметр пробки вместе с лаковым покрытием меньше внутреннего диаметра трубы примерно на 3 мм.

Далее добытые герконы припаиваем к проводам, помещаем в термоусадку и обсаживаем её. Расстояние между герконами соответствует разнице между нижним уровнем воды в колодце (когда нужно аварийно отключить насос) и верхним уровнем, когда его разрешается снова включить.

Чтобы вода не проникла внутрь, верхний край термоусадки должен зайти на провод и прочно обхватить его. Поэтому провод лучше использовать круглого сечения.

Термоусадка должна идти от подходящего к датчику провода поверх обоих герконов и заканчиваться примерно через 5 см после нижнего геркона.
Нижний край термоусадки делаем больше примерно на 5см, чем нужно и после усадки загибаем хвостик вверх, фиксируя в таком положении, например, ещё одним кусочком термоусадки.

Собираем. Герконы в термоусадке прикрепляются вдоль трубки любым удобным методом (нейлоновые стяжки или изолента). В случае применения стяжек нужно учесть, что в холодной воде они могут сжаться и либо сами лопнут, либо что-то повредят. Поэтому не стоит их сильно затягивать.

Далее в трубу помещаем нашу пробку с магнитом. Чтобы она не вывалилась снизу, делаем элементарный ограничитель: два отверстия в трубе, на против друг друга со вставленной нейлоновой стяжкой.

Сверху точно такой же ограничитель, чтобы пробка не всплыла из трубы. Ограничители нужно ставить с таким расчётом, чтобы упёршись в них, пробка оказалась напротив геркона.
Примерно так:

Собранную конструкцию нужно привязать к верёвочке и можно пользоваться.
Получается вот так:

Перед опусканием в колодец подключаем всё к устройству управления насосом и проверяем работоспособность методом перевёртывания трубы.
Пробка должна перемещаться свободно и при достижении герконов отключать/включать насос.

Опускаем трубу в колодец до конца (нижний геркон чуть ниже уровня насоса). Включаем насос и пытаемся высосать колодец. Как только насос начинает хватать воздух, поднимаем трубку до момента, когда пробка опустится до нижнего геркона и отключит насос.

Приподнимаем немного выше, чтобы насос отключался чуть ранее, чем закончится вода и так фиксируем. Соответственно, когда воды в колодце наберётся достаточно, пробка включит верхний геркон, который разрешает насосу вновь работать.

Аналогичное устройство установлено и на накопительной ёмкости. Оно включает насос, когда вода в ёмкости заканчивается и отключает, когда вода наберётся.

Правда это устройство имеет некоторые технологические особенности:
– Устройство находится не внутри ёмкости, а снаружи и работает по методу сообщающихся сосудов.
– Верхний ограничитель при этом можно не ставить, достаточно чтобы труба была чуть выше верхнего края ёмкости
– В качестве нижнего ограничителя не удастся использовать две дырочки и стяжку (водичка вытечет). Поэтому нижним ограничителем является изгиб трубы.

К сожалению, реальную конструкцию, установленную на накопителе, сфотографировать не удалось. Поэтому схематично покажу:

Данная конструкция радует своей работой второй год без нареканий.

Спасибо за внимание!

Источник: datagor.ru

Основные виды приборов для скважины

На рынке наибольшей популярностью пользуются две разновидности уровнемеров. К ним относятся тросовый и гидростатический варианты. При выборе необходимо отталкиваться от цели покупки.

Тросовый уровнемер обладает простой конструкцией. Она состоит из катушки с намотанным измерительным кабелем. Обычно устройство используют, чтобы установить глубину залегания подземных вод. Работа устройства включает опускание его в колодец, пока он не достигнет воды. Затем по отметкам на тросе определяют глубину скважины. Чаще всего используют кабельные и электроконтактные приборы.

Преимущества электроконтактных уровнемеров:

• Доступная стоимость;
• Простой уход и эксплуатация;
• Можно работать с глубинными скважинами;
• Гарантируют точные замеры;
• Универсальные, можно совмещать с измерителями температуры.

Гидростатические уровнемеры имеют более сложную конструкцию и более высокую стоимость. Их рабата обеспечивается благодаря определению давления в соотношении с высотой столба жидкости в скважине.

Создание устройства своими руками

Примитивный датчик уровня воды можно сделать своими руками. Особых знаний и умений не требуется. Главное — выполнять предписания инструкции.

Последовательные этапы создания устройства:

1. Для начала следует взять выпрямительные диоды. Верхнюю колбу при этом аккуратно спиливают, чтобы сделать трубчатое соединение.
2. В корпусе выполняют отверстие для вывода элемента размером 1,5 мм.
3. Затем тоненькая проволока продевается через специальную трубочку. Ее изготавливают из фторопласта.
4. В готовое отверстие, которое заранее сделали в диоде, вдевают подготовленную проволоку.
5. Верхний конец кабеля необходимо запаять. Нижний при этом запаивается в петлю и закрепляется с помощью клея.
6. Затем элемент соединяется со схемой системы. Дальше устанавливается реле сигнального индикатора.
7. Чтобы повысить надежность системы, следует изготовить несколько элементов и подключить к реле давления.
8. Сделать прибор лучше поможет стрелочный циферблат или монитор.

Готовый датчик можно использовать для определения уровня жидкости в скважине, бачке или насосе. Но при желании можно просто приобрести готовый прибор. Разнообразие уровнемеров широкое, подобрать оптимальный вариант не составит труда.

Тросовые и ультразвуковые варианты

Скважинный уровнемер может быть представлен разными вариантами. Чаще всего используют тросовые приборы. На рынке можно встретить несколько видов таких датчиков:

1. Лотовый. Конструкция напоминает лебедку, но на конце троса размещена лот-хлопушка. При соприкосновении детали с зеркалом воды подается характерный звук. Именно это является сигналом для снятия показаний. Строение лотовых приборов простое, при этом нет необходимости в использовании сети питания. Но сделать точные измерения могут помешать посторонние шумы, особенно если большая глубина скважины. Оптимальная глубина источника для измерения лотовым агрегатом должна составлять до 100 м.
2. Электроконтактный. Ролик устройства оборудован специальными зацепами для фиксации в верхней части колонны. Он используется для защиты троса от возможных повреждений. Чтобы обеспечить подачу электроэнергии, контакт соприкасается с трубой с помощью шнура и зажима. Труба при этом – проводник. Трос не должен контактировать с краем обсадной колонны. Для работы агрегат держат за ручку и включают рычаг тормоза. Затем электрод с утяжелителем опускается в скважину. Когда прибор соприкасается с водой, то раздается характерный звук, а на катушке загорается лампочка. За разметкой на тросе можно снять показания.
3. Электроконтактный с термометром. Такое устройство устанавливает не только глубину скважины, но и температуру воды. В барабане находится дисплей, где указана температура.

В продаже можно найти комбинированные приборы. С их помощью определяют глубину гидротехнических скважин с трубами из полипропилена. Трос при этом имеет двойную жилу, хоть и относится к электроконтактным устройствам.

Наиболее дорогим измерителем является ультразвуковой прибор. Для получения данных агрегат подключается к компьютеру или специальному аналогу, который прилаживается к устройству. Использовать ультразвуковой уровнемер разрешено только после специального обучения. Кроме основной функции, прибор может находить повреждения трубы и определять их сложность.

Благодаря расширенному функционалу ультразвуковые устройства широко используют при расконсервации гидротехнических строений. Также приборы незаменимы при обустройстве артезианских скважин.

Такие приборы не нуждаются в погружении в жидкость. Датчик устанавливают на устье скважины, и он посылает сигналы вниз, а затем данные отображаются на мониторе. Можно найти и агрегаты, которые обладают только функцией определения расстояния до воды.

Способы определения глубины

Для определения глубины скважины существуют разные способы. Для этого понадобится самодельный уровнемер. Обычно такие устройства используют для неглубокого колодца. Именно такой вариант чаще всего встречается на дачном участке. Но жидкость не выходит самотеком, поэтому требуется определять уровень. В покупке дорогого оборудования нет смысла, ведь такие скважины делают в целях экономии.

Создание простого уровнемера:

1. К обычной бечевке следует прицепить груз;
2. Конец веревки необходимо опустить в скважину до дна;
3. Затем извлекают веревку и по мокрому следу определяют интервал до воды.

Точностью данный способ не отличается. Он обладает разными недостатками. Но для получения приблизительных результатов такого устройства будет достаточно.

Некоторое оборудование для бурения обладает встроенными уровнемерами. Такие установки стоят немало. Они активно применяются для обустройства промышленных скважин.

Простые способы с примитивными устройствами актуальны для бытового использования. Профессиональные бурильщики используют более точные покупные аппараты. Но даже наличие такого устройства не гарантирует точный результат без профессионализма.

Измерители уровня воды бывают разными. Это могут быть простые датчики или варианты с расширенным функционалом. Индикатор работает по простому принципу. Некоторые приборы следует углубить в источник до соприкосновения с водой. Другие работают за счет ультразвука и не требуют погружения. Простые устройства можно сделать своими руками.

Источник: kanaliza.ru

Конструкция и принцип действия

Конструктивное исполнение измерительных устройств данного типа определяется следующими параметрами:

• Функциональностью, в зависимости от этого устройства принято делить на сигнализаторы и уровнемеры. Первые отслеживают конкретную точку заполнения резервуара (минимальную или максимальную), вторые осуществляют беспрерывный мониторинг уровня.
• Принципом действия, в его основу может быть положены: гидростатика, электропроводность, магнетизм, оптика, акустика и т.д. Собственно, это основной параметр, определяющий сферу применения.
• Методом измерения (контактный или бесконтактный).

Помимо этого, особенности конструкции определяет характер технологической среды. Одно дело – измерять высоту питьевой воды в баке, другое – проверять наполнение резервуаров для промышленных стоков. В последнем случае необходима соответствующая защита.

Виды датчиков уровня

В зависимости от принципа действия, сигнализаторы принято делить на следующие виды:

• поплавочного типа;
• использующие ультразвуковые волны;
• устройства с емкостным принципом определения уровня;
• электродные;
• радарного типа;
• работающие по гидростатическому принципу.

Поскольку эти типы наиболее распространены, рассмотрим каждый из них в отдельности.

Поплавковый

Это наиболее простой, но, тем не менее, действенный и надежный способ измерения жидкости в баке или другой емкости. С примером реализации можно ознакомиться на рисунке 2.

Конструкция состоит из поплавка с магнитом и двух герконов, установленных в контрольных точках. Кратко опишем принцип действия:

• Емкость опустошается до критического минимума (А на рис. 2), при этом поплавок опускается до уровня, где расположен геркон 2, он включает реле, подающее питание на насос, закачивающий воду из скважины.
• Вода доходит до максимальной отметки, поплавок поднимается до места расположения геркона 1, он срабатывает и реле отключается, соответственно, двигатель насоса прекращает работать.

Такой герконовый сигнализатор сделать самостоятельно довольно просто, а его настройка сводится к установке уровней включения-выключения.

Заметим, что если правильно выбрать материал для поплавка, датчик уровня воды будет работать, даже при наличии слоя пены в резервуаре.

Ультразвуковой

Этот тип измерителей может использоваться как для жидкой, так и сухой среды, при этом у него может быть аналоговый или дискретный выход. То есть, датчик может ограничивать заполнение по достижению определенной точки или отслеживать его постоянно. Устройство включает в себя ультразвуковой излучатель, приемник и контроллер обработки сигнала. Принцип работы сигнализатора продемонстрирован на рисунке 3.

Работает система следующим образом:

• излучается ультразвуковой импульс;
• принимается отраженный сигнал;
• анализируется длительность затухания сигнала. Если бак полный, она будет короткой (А рис. 3), а по мере опустошения начнет увеличиваться (В рис. 3).

Ультразвуковой сигнализатор бесконтактный и беспроводной, поэтому он может использоваться даже в агрессивных и взрывоопасных средах. После первичной настройки, такой датчик не требует никакого специализированного обслуживания, а отсутствие подвижных частей существенно продлевает срок эксплуатации.

Электродный

Электродные (кондуктометрические) сигнализаторы позволяют контролировать один или несколько уровней электропроводящей среды (то есть, для измерения наполнения бака дистиллированной водой они не подходят). Пример использования устройства приведен на рисунке 4.

В приведенном примере задействован трехуровневый сигнализатор, в котором два электрода контролируют заполнение емкости, а третий является аварийным, для включения режима интенсивной откачки.

Емкостной

При помощи этих сигнализаторов можно определять максимальное заполнение емкости, причем, в качестве технологической среды могут выступать как жидкость, так и сыпучие вещества смешанного состава (см. рис. 5).

Принцип работы сигнализатора такой же, как у конденсатора: проводится измерение емкости между пластинами чувствительного элемента. Когда она достигнет порогового значения, подается сигнал на контроллер. В некоторых случаях задействовано исполнение «сухой контакт», то есть уровнемер работает через стенку бака в изоляции от технологической среды.

Данные устройства могут функционировать в широком температурном диапазоне, на них не влияют электромагнитные поля, а срабатывание возможно на большом расстоянии. Такие характеристики существенно расширяют сферу применения вплоть до тяжелых условий эксплуатации.

Радарный

Этот вид сигнализаторов можно действительно назвать универсальным, поскольку он может работать с любой технологической средой, включая агрессивную и взрывоопасную, причем, давление и температура не будут влиять на показания. Пример работы устройства приведен на рисунке ниже.

Устройство излучает радиоволны в узком диапазоне (несколько гигагерц), приемник ловит отраженный сигнал и по времени его задержки определяет наполняемость емкости. На измеряющий датчик не влияет давление, температура или характер технологической среды. Запыленность также не отражается на показаниях, чего не скажешь о лазерных сигнализаторах. Также необходимо отметить высокую точность приборов данного типа, их погрешность составляет не более одного миллиметра.

Гидростатический

Эти сигнализаторы могут измерять как предельное, так и текущее заполнение резервуаров. Их принцип действия продемонстрирован на рисунке 7.

Устройство построено по принципу измерения уровня давления, произведенного столбом жидкости. Приемлемая точность и небольшая стоимость сделали данный вид довольно популярным.

В рамках статьи мы не можем осмотреть все типы сигнализаторов, например, ротационно-флажковых, для определения сыпучих веществ (идет сигнал, когда лепесток вентилятора застрянет в сыпучей среде, предварительно вырыв приямок). Так же нет смысла рассматривать принцип действия радиоизотопных измерителей, тем более рекомендовать их для проверки уровня питьевой воды.

Как выбрать?

Выбор датчика уровня воды в резервуаре зависит от многих факторов, основные из них:

• Состав жидкости. В зависимости от содержания в воде посторонних примесей может меняться плотность и электропроводность раствора, что с большой вероятностью отразится на показаниях.
• Объем резервуара и материал, из которого он изготовлен.
• Функциональное назначение емкости для накопления жидкости.
• Необходимость контролировать минимальный и максимальный уровень, или требуется мониторинг текущего состояния.
• Допустимость интеграции в систему автоматизированного управления.
• Коммутационные возможности устройства.

Это далеко не полный список для выбора измерительных приборов данного типа. Естественно, что для бытового назначения можно существенно сократить критерии отбора, ограничив их объемом резервуара, типом срабатывания и схемой управления. Существенное сокращение требований делает возможным самостоятельное изготовление подобного устройства.

Делаем датчик уровня воды в резервуаре своими руками

Допустим, есть задача автоматизировать работу погружного насоса для водоснабжения дачи. Как правило, вода поступает в накопительную емкость, следовательно, нам необходимо сделать так, чтобы насос автоматически выключался при ее заполнении. Совсем не обязательно для этой цели покупать лазерный или радиолокационный сигнализатор уровня, собственно, никакой приобретать не нужно. Несложная задача требует простого решения, оно показано на рисунке 8.

Для решения задачи понадобится магнитный пускатель с катушкой на 220 вольт и два геркона: минимального уровня – на замыкание, максимального – на размыкание. Схема подключения насоса проста и, что немаловажно, безопасна. Принцип работы был описан выше, но повторим его:

• По мере набора воды поплавок с магнитом постепенно поднимается, пока не дойдет до геркона максимального уровня.
• Магнитное поле размыкает геркон, отключая катушку пускателя, что приводит к обесточиванию двигателя.
• По мере расхода воды, поплавок опускается, пока не достигнет минимальной отметки напротив нижнего геркона, его контакты замыкаются, и поступает напряжение на катушку пускателя, подающего напряжение на насос. Такой датчик уровня воды в резервуаре может работать десятилетиями, в отличие от электронной системы управления.

Источник: www.asutpp.ru