Измерение уровня сточных вод — это критически важный процесс контроля на всех этапах водоотведения: от канализационных колодцев и насосных станций (КНС) до отстойников, аэротенков и иловых площадок на очистных сооружениях. Точное измерение необходимо для автоматического управления насосами (включение/выключение по уровню), контроля технологических параметров очистки, предотвращения переливов и аварийных сбросов, а также для учета объема принятых стоков. Сложность задачи обусловлена агрессивным составом среды, содержащей твердые включения, жиры, ил, пену, химически активные вещества и абразивные частицы.
Принцип работы систем измерения уровня сточных вод
Принципы измерения должны быть устойчивы к тяжелым условиям эксплуатации: загрязнению чувствительного элемента, образованию отложений, химической коррозии и постоянной влажности. Используются как контактные, так и бесконтактные методы, причем последние часто предпочтительнее из-за минимального обслуживания. Ключевое требование — надежность и отказоустойчивость, так как выход датчика из строя может привести к затоплению или поломке насосного оборудования.
Способы и виды датчиков для сточных вод
1. Поплавковые сигнализаторы (типа NIVOFLOAT) Принцип работы: двухкамерный полипропиленовый поплавок объёмом 1000 см³ с установленным внутри микровыключателем изменяет своё угловое положение при колебаниях уровня жидкости. При достижении заданного уровня перемещение поплавка механически приводит в действие микровыключатель с переходным контактом, замыкая или размыкая электрическую цепь. При снижении уровня поплавок под собственным весом возвращается в исходное положение, микровыключатель переключается обратно. Постоянный гистерезис переключения составляет ~400 мм, что исключает ложные срабатывания при волнении жидкости. Энергонезависимость обеспечивается за счёт силы Архимеда и собственного веса поплавка без применения магнитов и герконов.
Преимущества: Полная герметичность двухкамерной конструкции с защитой IP68, отсутствие ртути и износа контактов (ресурс не менее 10 млн циклов), стойкость к химически агрессивным средам и налипанию загрязнений (корпус из полипропилена). Энергонезависимость и простота установки без дополнительных узлов. Недостатки: Точечный контроль одного уровня на один датчик, необходимость монтажа в стенку резервуара или технологический канал.
2. Гидростатические (погружные) датчики Датчик, установленный на дне резервуара или колодца, измеряет давление столба жидкости над собой. Современные модели имеют встроенную в кабель вентиляционную трубку для автоматической компенсации атмосферного давления. Датчик выдает аналоговый сигнал (4-20 мА), пропорциональный уровню. Преимущества: непрерывное и точное измерение, возможность интеграции в АСУ ТП, отсутствие движущихся частей. Недостатки: чувствительная мембрана может заиливаться или покрываться отложениями, что требует периодической очистки; необходимо использовать датчики с корпусами из нержавеющей стали AISI 316L или с тефлоновым покрытием для защиты от агрессивной среды.
3. Ультразвуковые бесконтактные датчики Датчик крепится над поверхностью жидкости (на кронштейне, мостике или крышке колодца) и измеряет расстояние до поверхности с помощью звуковых волн. Преимущества: полное отсутствие контакта с агрессивной средой, простота монтажа и обслуживания. Недостатки: критически чувствительны к образованию пены, паров и сильных испарений (сигнал поглощается), налипанию паутины и грязи на излучатель, а также к турбулентности на поверхности. Требуют установки в стабильных условиях, часто неприменимы в первичных отстойниках или там, где есть бурление.
4. Радарные уровнемеры Аналогичны ультразвуковым, но используют электромагнитные волны СВЧ-диапазона. Существуют два основных типа:
- Радар с частотной модуляцией (FMCW): Для открытых резервуаров, нечувствителен к пару, пыли, изменению состава среды.
- Радар с волноводом (TDR): Зонд опускается в среду, что фокусирует сигнал; хорошо работает при наличии пены или сильных испарений.
Преимущества: высочайшая надежность и точность, нечувствительность к большинству мешающих факторов (пар, пена, температура, давление). Недостатки: самая высокая стоимость среди перечисленных методов.
5. Емкостные датчики (сигнализаторы) Чувствительный зонд, устанавливаемый в резервуар, и его стенка образуют конденсатор. При изменении уровня меняется емкость. Преимущества: нет подвижных частей, подходят для вязких жидкостей, ила, шлама; возможен выбор зонда с тефлоновым или керамическим покрытием для химической стойкости. Недостатки: требуют калибровки и могут давать ложные срабатывания при сильном налипании отложений на зонд, изменяющих его диэлектрические свойства.
Организация системы управления на канализационной насосной станции (КНС)
Типовая схема включает многоуровневый контроль:
- Датчик уровня «включения» насоса: (например, поплавок или сигнал от гидростатического датчика). При достижении этого уровня запускается первый рабочий насос.
- Датчик уровня «выключения» насоса: Останавливает насос при откачке до заданной отметки.
- Датчик уровня «включения резервного насоса»: Срабатывает при дальнейшем подъеме уровня (если первый насос не справляется), включает второй насос.
- Датчик аварийного переполнения («перелив»): Устанавливается на максимально допустимом уровне. При его срабатывании подается звуковая и световая сигнализация диспетчеру о возможной аварии.
Что выбрать: практические рекомендации для разных объектов
- Для управления насосами в стандартной КНС: Оптимальный баланс цены и надежности — два-три независимых поплавковых выключателя из химически стойкого пластика, установленных на разных уровнях. Для более продвинутого управления — один погружной гидростатический датчик, подключенный к контроллеру, который программно задает все пороги.
- Для измерения уровня в открытом отстойнике или иловом резервуаре: Выбирайте бесконтактный радарный уровнемер (FMCW), если позволяет бюджет. Он не боится испарений, пены и налипаний. Альтернатива — ультразвуковой датчик, но только при отсутствии сильного парообразования и пены.
- Для контроля уровня в приемной камере с большим количеством мусора и жира: Используйте гидростатический датчик в корпусе из нержавеющей стали с гладкой мембраной или пневматическую систему. Поплавки здесь быстро выйдут из строя.
- Для измерения уровня сильноагрессивных промышленных стоков: Емкостной сигнализатор с тефлоновым покрытием зонда или радарный датчик с волноводом.
- Для простейшей сигнализации переполнения в колодце: Достаточно одного поплавкового выключателя в аварийном положении.
ООО “АНКОРН” — эксклюзивный дистрибьютор завода «NIVELCO» в России.
Уже более 10 лет поставляем контрольно-измерительные приборы ведущим промышленным предприятиям страны: «ЕвроХим», «Мираторг», «Русал», «Технониколь», «Henkel», «Bonolit» и др.
Наша техника — это гарант точности, безопасности и стабильности технологических процессов.
Если нужно найти решение под особенности вашей среды — инженеры АНКОРН всегда на связи: ☎️ 8 800 333-43-14 или ✉️ info@ankorn.ru
СамоРеклама. ООО «Анкорн», ИНН 2631036482. ERID: 2VtzqvVT3WK