С 1904 года Де-Мойн и Дамба Миссисипи №1 обеспечивают контоль за наводнениями и регулирование орошения вдоль реки Миссисипи около Александрии в штате Миссури посредством ряда спроектированных дамб, рвов и насосов. Они руководствуются Советом директоров из 5 представителей, а проектные услуги предоставляются Klingner & Associates Engineers (Куинси, Иллинойс).
С 2012 года Navionics Research с гордостью обслуживает этот Район как его Субподрядчик Систем Контоля. Локальное мониторинговое и усправляемое оборудование включает в себя приборы измерения уровня, два насоса 400 HP и взаимодействующие частотно-регулируемые приводы, измерители мощности, вольтметры и анализатор осадков. Через пользовательский интерфейс системы управления сотрудники Района могут отслеживать состояние и оперативные данные; а также они получают текстовые сообщения на сотовый телефон и оповещения по электронной почте о ключевых событиях, таких как включение / выключение насоса, регистрация высокого уровня воды или перебой в подаче электроэнергии.
Насосная станция. Дамба (центр), ров (справа), канал до реки (слева).
Залогом эффективной работы системы является точное и надежное измерение уровня воды как в рве, так и в реке. Уровень воды в рве важен, так как насосы включаются, когда ров достигает порога высокого уровня, и выключаются, когда ров достигает порога низкого уровня. Уровень воды в реке также важен, поскльку некоторые насосы ограничены узким диапазоном давления напора. И оба уровня в сочетании со скоростью насоса, кривой насосных характеристик и данными «расход- напор», могут использоваться для подсчета мощности потока и подведения итогов. Однако эта тема достойна отдельной статьи, поэтому не будет рассматриваться здесь. Существуют различные контрольно-измерительные приборы, позволяющие контролировать уровень воды. Тем не менее, в этой статье основное внимание будет уделено (Pneumatic Bubbler Transducer) пневматическому датчику. В нашей системе задействуются пневматический насос, воздушные измерительные линии, датчики, компоненты клапана и системы управления.
Метод с погруженным датчиком, который был первоначально установлен на Дамбе, но недавно заменен во время модернизации, имеет несколько недостатков. Во-первых, погруженные датчики обычно расположены на значительных расстояниях от Пункта Управления, поэтому они, как правило, более уязвимы для повреждений молниями и сеткам заземления. При этом любой электронный прибор, погруженный в воду, в конечном итоге может выйти из строя от попадания воды, даже если устройство классифицировано как IP68 и предназначено для этой цели. Кроме того, для использования погруженного датчика требуется квалифицированная монтажная организация, которая знает возможные опасности и как их избежать.
Метод Pneumatic Bubbler Transducer не требует датчика давления класса IP68, поскольку датчик установлен в сухой среде Пункта Управления. Кроме того, датчики давления устанавливаются в одном корпусе (или рядом) с главным постом управления, и поэтому риск повреждения молнией и сеток заземления уменьшается. Диаграмма ниже иллюстрирует работу Pneumatic Bubbler Transducer системы измерения уровня:
Определение уровня — на основе полиэтиленовых труб, обусловленных Системой Барботера
На следующих фотографиях изображен Пневматический Прибор, который был установлен в специальный корпус и подключен к главному пульту управления:
Пневматический насос, датчики, клапаны и система контроля.
Блок управления и телеметрии. Обратите внимание на относительную простоту подключения благодаря высокой степени сетевого, распределенного измерительного оборудования
Датчики давления: Keller ValueLine, 0…15 фт/кв. дюйм. Выходной сигнал: 4…20 мА
Фотографии установки…
Установка полиэтиленовых труб в защитную трубку на стороне рва. Джим Мимлиц, Navionics Research (слева), Хэнк Борренполь, Okawville Electric (справа).
Конец полиэтиленовой трубки утяжелен так, чтобы не подниматься на поверхность при наполнении воздухом.
Защитная трубка на стороне рва после установки труб.
Установка трубы со стороны реки. Хэнк Борренполь, Okawville Electric.
Измерительная труба со сторны реки, после установки. Обратите внимание на видимый поток от насосной трубы.
Индикатор телеметрической системы показывает данные измерений в реальном времени.
Диаграммы результата телеметрии. Результаты показаны через несколько дней после установки Pneumatic Bubbler Level Sensing.
Важно отметить, что эта методика измерения может применяться не только для контроля за дамбами, но и для питьевой воды. Например, водоотчистные установки, использующие воду надземных водоемов могут использовать эту систему для мониторинга уровня озера или реки при заборе сырой воды. Основательные водоотчистные установки могут использовать эту систему для контроля уровня грунтовых вод в скважинах. В любом случае, если измерительный уровень слишком низок, система управления запрограммирована на автоматическое выключение насоса (насосов), чтобы предотвратить кавитацию насоса. Другим потенциальным применением этой системы может быть контроль уровня жидкости в химических резервуарах на установках фильтрации / очистки.
Заметные улучшения, которые были сделаны после первоначальной установки:
- Добавлен приспособляемый регулятор давления для ограничения давления, исходящего от насоса компрессора.
- Добавлены амортизаторы давления для каждого датчика и измерительного прибора — тем самым стабилизируя показания при перекачке компрессора.
- Использование более прочных компрессионных фитингов, вместо быстроотсоединяющихся штуцеров, для погружных медных крепежей (утяжелителей) на концах полиэтиленовых труб.
- Добавлен поступающий воздушный фильтр для компрессора насоса.
