Aplikasi Transmitter Tingkat Ultrasonik dalam Proses Pengolahan Air: Dari Air Mentah ke Air Yang Diambil Kembali, Mengatasi Tantangan Pemantauan Seluruh Proses

Industri pengolahan air mencakup empat tahap utama: "pengambilan air mentah - pengolahan air bersih - pengolahan air limbah - penggunaan kembali air yang dikemas".Pemantauan tingkat di setiap tahap secara langsung mempengaruhi stabilitas proses, kualitas air limbah, dan biaya operasional.Perangkat pengukuran tingkat tradisional (seperti jenis terapung dan jenis submersible) sering gagal dalam skenario pengolahan air karena masalah seperti kontaminasi medium (sedimen, zat padat tersuspensi), gangguan lingkungan (buih, korosi), dan kebutuhan pemeliharaan yang sering.dan persyaratan pemeliharaan yang rendah, pemancar tingkat ultrasonik telah menjadi peralatan inti untuk pemantauan tingkat proses penuh dalam perawatan air.Aplikasi mereka membutuhkan desain yang disesuaikan berdasarkan karakteristik operasi dari setiap tahap.

I. Tahap Asupan Air mentah: Pemantauan Tingkat untuk Lingkungan Berkilau dan Ekstrim

Asupan air mentah menandai titik awal pengolahan air, dengan skenario umum termasuk waduk, sungai, dan titik asupan air tanah.Persyaratan utama pemantauan adalah untuk melacak penyimpanan air mentah secara real time untuk menghindari fluktuasi proses yang disebabkan oleh asupan air yang tidak cukup atau berlebihanDi bawah ini adalah titik nyeri operasi dari tahap ini dan solusi adaptasi untuk pemancar tingkat ultrasonik:

(I) Titik Sakit Operasi

Medium yang keruh: Air mentah mengandung sejumlah besar sedimen dan ganggang (misalnya, keruh sungai melebihi 500 NTU selama musim banjir).menyebabkan pergeseran pengukuran yang signifikan.
Interferensi Cuaca Ekstrim: Keadaan cuaca seperti hujan lebat dan topan menyebabkan naik dan turunnya permukaan air mentah secara tiba-tiba. Aliran air yang bergejolak juga menghasilkan gelombang, yang mempengaruhi stabilitas pengukuran.
Lingkungan Luar yang Kekerasan: Tempat pengambilan sebagian besar berada di luar ruangan, menghadapi variasi suhu dari -20°C sampai 40°C, kelembaban tinggi, dan risiko petir.Peralatan harus memiliki perlindungan tinggi dan kemampuan tahan petir.

(II) Solusi adaptasi teknis untuk pemancar tingkat ultrasonik

Pemilihan Hardware

Pilih model dengan rentang beban kosong 30% lebih tinggi dari kedalaman asupan air yang sebenarnya (misalnya,rentang 15 meter untuk titik pengambilan 10 meter) untuk cadangan redundansi untuk peredupan sinyal yang disebabkan oleh gelombang dan sedimen.
Menggunakan probe yang terbuat dari baja tahan karat 316L (tahan terhadap korosi luar) dengan peringkat perlindungan IP68.5 standar) untuk menahan gangguan petir.
Mengadopsi desain catu daya tegangan luas 24V DC untuk beradaptasi dengan fluktuasi tegangan dari generator luar ruangan atau sistem tenaga surya.

Optimasi Algoritma

Aktifkan "algoritma penyaringan gelombang": Fluktuasi tingkat yang halus yang disebabkan oleh gelombang dengan rata-rata 10 set data dalam waktu 10 detik, mengurangi rentang fluktuasi data dari ± 10 cm menjadi ± 2 cm.
Penyesuaian ambang dinamis: Sesuaikan ambang deteksi gema berdasarkan turbiditas air mentah (dihubungkan dengan meter turbiditas di tempat di titik asupan).Ambang secara otomatis meningkat ketika kekeruhan meningkat untuk menghindari kesalahan penilaian yang disebabkan oleh sinyal yang tersebar di sedimen.

Desain Instalasi

Menginstal probe di posisi titik asupan jauh dari dampak aliran air (misalnya, platform menara asupan),dan tambahkan perisai gelombang (dibuat dari logam atau PVC) di bawah untuk mengurangi dampak gangguan aliran air pada sinar gelombang suara.
Untuk titik masuk sumur yang dalam, gunakan kombinasi "sonde + tabung pembimbing gelombang". tabung pembimbing gelombang memiliki diameter dalam 100-150mm untuk menghindari pantulan dinding sumur dan gangguan aliran air,mengontrol kesalahan dalam ± 1 cm untuk kisaran 10 meter.

(III) Kasus Aplikasi: Pemantauan Tingkat di Titik Asupan Air Mentah Tangki

Kondisi Operasi: kedalaman masuknya reservoir adalah 8 meter, keruh mencapai 800 NTU selama musim banjir, dan suhu minimum di musim dingin adalah -15 °C.Transmitter tingkat terapung tradisional membutuhkan pembersihan dua kali sebulan karena keterikatan sedimen, dengan kesalahan pengukuran ± 15cm selama hujan lebat.
Solusi: Pilih pemancar tingkat ultrasonik dengan jangkauan 12 meter, perlindungan IP68, dan modul perlindungan petir, dikombinasikan dengan perisai gelombang dan algoritma penyaringan gelombang.
Hasil: Keakuratan pengukuran dipertahankan stabil pada ± 2 cm, dengan 18 bulan operasi bebas pemeliharaan.dan perangkat bekerja normal pada suhu rendah di musim dingin, mengurangi biaya perawatan sebesar 90%.

II. Tahap Pengolahan Air Bersih: Memastikan Kontrol Tingkat yang Tepat dari Tangki Sedimentasi dan Tangki Filter

Pengolahan air murni adalah tahap inti pemurnian air mentah ke dalam air keran. Skenario pemantauan utama termasuk tangki sedimentasi, tangki filter, dan tangki air jernih.Persyaratan inti adalah untuk memastikan efisiensi sedimentasi yang stabil, kinerja filtrasi, dan penyimpanan air jernih melalui kontrol tingkat yang akurat. Berikut adalah titik nyeri operasi dan solusi adaptasi untuk tahap ini:

(I) Skenario khas, titik nyeri operasi, dan masalah dengan peralatan tradisional

Skenario	Titik-titik Sakit Inti	Masalah dengan Peralatan Tradisional
Tangki Sedimentasi	Slaga terapung di permukaan cairan, deposisi sedimen di dasar tangki dan kebutuhan untuk kontrol tingkat yang stabil	Perangkat tipe terapung rentan terjerat oleh slag terapung; perangkat tipe submersible mudah diblokir oleh sedimen
Tangki Filter	Penurunan tingkat tiba-tiba selama backwashing, yang membutuhkan pemicu yang tepat dari proses backwashing	Peralatan tipe kontak mudah rusak akibat dampak aliran air pencucian balik
Tangki air bersih	Pemantauan tingkat waktu nyata yang diperlukan untuk menghindari pasokan air yang tidak cukup atau lebihan	Beberapa peralatan tidak memiliki akurasi yang cukup untuk memenuhi kebutuhan penjadwalan pasokan air

(II) Aplikasi yang disesuaikan dari pemancar tingkat ultrasonik

1. Pemantauan Tingkat Tangki Sedimentasi

Adaptasi Teknis: Use a 25kHz low-frequency probe (with strong penetration to pass through thin floating slag layers) and enable the "floating slag filtering algorithm" — automatically eliminate floating slag interference by identifying differences between floating slag echoes (weak amplitude, durasi panjang) dan gema permukaan cairan (amplitudo yang kuat, tepi yang naik curam).
Hasil Praktis: Setelah aplikasi dalam tangki sedimentasi 8 meter dari sebuah pabrik air, kesalahan pengukuran masih dikendalikan dalam ± 1 cm bahkan ketika ketebalan slag terapung mencapai 10 cm.Efek sedimentasi stabil, dan keruhnya limbah dikurangi dari 0,5 NTU menjadi 0,3 NTU.

2. Pengendalian Tingkat untuk Pencucian Balik Tangki Filter

Adaptasi Teknis: Mengadopsi mode "penyebab tingkat dua titik" hentikan pencucian saat tingkat naik menjadi 3 meter setelah pencucian selesai. Seluruh proses yang real-time diberi makan kembali oleh pemancar tingkat ultrasonik.
Hasil Praktis: Setelah aplikasi di tangki filter di pabrik pemurnian air, waktu respons pemicu pencucian balik dikurangi dari 10 detik menjadi 1 detik, konsumsi air pencucian balik berkurang sebesar 15%,dan masa pakai media filter diperpanjang 2 tahun.

3Pemantauan Tingkat Tangki Air Bersih

Adaptasi Teknis: Pilih model presisi tinggi (keakuratan ± 0,2% FS) yang mendukung komunikasi Modbus-RTU untuk integrasi ke dalam sistem penjadwalan pasokan air.Data tingkat real-time ditransmisikan ke link dengan pompa air, memungkinkan kontrol otomatis "pengisian air pada tingkat rendah dan mati pompa pada tingkat tinggi".
Hasil Praktis: Setelah aplikasi di tangki air bersih 15 meter dari sebuah kabupaten, fluktuasi tekanan pasokan air berkurang dari ± 0,2MPa menjadi ± 0,05MPa,Meningkatkan pengalaman penggunaan air penduduk secara signifikan, dan tingkat kecelakaan banjir berkurang dari 3 kali per tahun menjadi nol.

III. Tahap Pengolahan Air Limbah: Mengatasi Tantangan Pemantauan Buang, Korosi, dan Padatan Tergantung

Pengolahan limbah adalah tahap kunci dalam siklus air. Skenario pemantauan inti termasuk tangki pemerataan, tangki aerasi, tangki sedimentasi sekunder, dan tangki penebalan lumpur.Kondisi operasi yang kompleks dan keras, yang membutuhkan kemampuan anti polusi, anti korosi, dan anti interferensi yang tinggi dari pemancar tingkat.

(I) Terobosan Teknis dalam Skenario Inti

1. Mengatasi Interferensi busa di tangki aerasi

Titik Sakit: lapisan busa stabil 20-30cm terbentuk pada permukaan cairan selama aerasi. pemancar tingkat tradisional secara keliru mengidentifikasi permukaan busa sebagai permukaan cairan yang sebenarnya,menghasilkan kesalahan ± 15cm.
Solusi:
- Perangkat keras: Gunakan probe pemancar bertenaga tinggi 15W (untuk meningkatkan penetrasi gelombang suara), dengan permukaan probe dilapisi dengan politetrafluoroetilen (PTFE) untuk mencegah adhesi busa.
- Algoritma: Aktifkan "mode penyaringan busa yang ditingkatkan" memperpanjang waktu deteksi gema menjadi 100ms untuk menangkap gema permukaan cairan yang sebenarnya di bawah busa,dan mengoreksi kecepatan suara melalui kompensasi suhu (suhu tangki aerasi berfluktuasi 5-10°C).
Hasil: Setelah diterapkan ke dalam tangki aerasi 10 meter di pabrik pengolahan air limbah taman industri kimia, kesalahan pengukuran dikurangi dari ± 15 cm menjadi ± 2 cm,sepenuhnya memenuhi persyaratan kontrol proses ± 5 cm.

2Perlindungan Korosi untuk Tangki Air Limbah Industri

Titik Sakit: Air limbah industri (misalnya, air limbah galvanisasi, air limbah acar) mengandung asam dan alkali yang kuat (pH=1-13) dan ion logam berat.Probe logam tradisional mengorosi dalam waktu 3-6 bulan.
Solusi:
- Bahan Probe: Gunakan probe yang dilapisi sepenuhnya dengan PTFE (termasuk casing dan antarmuka kabel) dengan ketahanan korosi yang sesuai dengan standar ISO 10289, mampu menahan kondisi ekstrim pH = 1-14.
- Desain Buktinya Ledakan: Untuk persyaratan tahan ledakan di taman industri kimia, pilih pemancar tingkat ultrasonik dengan peringkat tahan ledakan Ex d IIC T6 untuk mencegah kecelakaan keamanan yang disebabkan oleh campuran minyak-gas.
Hasil: Setelah diterapkan di tangki air limbah pickling 5 meter di pabrik galvanisasi, probe bekerja selama 24 bulan tanpa kerusakan korosi.Masa pakai 4 kali lebih lama dari peralatan tradisional, dan biaya pemeliharaan berkurang sebesar 80%.

3Mengatasi gangguan padat yang ditangguhkan di tangki penebalan lumpur

Titik Sakit: Konsentrasi lumpur melebihi 10.000mg/L, dan zat padat yang tersuspensi dengan mudah menyebarkan gelombang suara, menghasilkan sinyal gema yang lemah dan kegagalan pengukuran.
Solusi:
- Bantuan Tabung Pemandu Gelombang: Pasang tabung pembimbing gelombang baja tahan karat 316L (diameter dalam 120mm) di bawah probe.
- Pengaturan Daya Dinamis: Secara otomatis meningkatkan daya transmisi berdasarkan konsentrasi lumpur (dihubungkan dengan meter konsentrasi di lokasi).semakin besar daya (hingga 20W) untuk memastikan kekuatan sinyal gema.
Hasil: Setelah aplikasi dalam tangki pengental lumpur 8 meter dari pabrik pengolahan air limbah kota, tingkat pengukuran efektif meningkat dari 60% menjadi 99,8%, kesalahan dikontrol dalam ±3cm,dan efisiensi penguras air lumpur meningkat sebesar 10%.

(II) Kasus Aplikasi: Pemantauan Proses Lengkap di Pabrik Pengolahan Air Limbah Taman Industri

Skenario yang Diulas: Tangki penyeimbang 5 meter, tangki aerasi 10 meter, tangki sedimentasi sekunder 8 meter, tangki penebal lumpur 6 meter.
Solusi Bersama: Menggunakan pemancar tingkat ultrasonik dari merek yang sama, terintegrasi ke dalam sistem SCADA taman melalui protokol Modbus-RTU untuk mencapai visualisasi data tingkat proses penuh dan kontrol terkait.
Hasil yang Komprehensif:
- Keakuratan pengukuran dari setiap tahap adalah ≤ ± 2 cm, dan stabilitas proses ditingkatkan sebesar 30%.
- Rata-rata waktu rata-rata antara kegagalan (MTBF) peralatan mencapai 18 bulan, dan biaya pemeliharaan dikurangi sebesar 92%.
- Dengan menghubungkan dengan aliran air, aerasi, dan sistem drainase, kapasitas pengolahan air limbah ditingkatkan sebesar 20%, dan tingkat kepatuhan limbah ditingkatkan dari 95% menjadi 100%.

IV. Tahap Penggunaan Ulang Air yang Diambil Kembali: Mencapai Manajemen Tingkat Cerdas untuk Penyimpanan dan Penyediaan Air

Penggunaan kembali air daur ulang adalah langkah penting untuk konservasi air dan pengurangan emisi.Skenario pemantauan inti termasuk tangki air daur ulang dan tangki pasokan air daur ulang.Keperluan ini adalah untuk memastikan penyimpanan air daur ulang yang cukup dan pasokan sesuai permintaan melalui pemantauan tingkat yang akurat., menghindari limbah atau pasokan air yang tidak cukup.