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霍尔开关在地热井水位监测中的应用

返回列表 来源:华芯霍尔元件 浏览:0 发布日期:2021-05-18 08:48:35【

地热井,指的是井深3500米左右的地热能或水温大于30℃的温泉水来进行发电的方法和装置,地热分高温、中温和低温三类。高于150℃,以蒸汽形式存在的,属高温地热;90℃~150℃,以水和蒸汽的混合物等形式存在的,属中温地热;高于25℃、低于90℃,以温水、温热水、热水等形式存在的,属低温地热。

根据2015年世界地热大会报告,世界范围的地热开发利用以每年7%左右的复合速率增长,地热资源的开发与应用具有十分广阔的前景。国内的地热开发以中低温为主,主要用于建筑供暖,地热井井深多为2000至3000米。地热井用于供暖需要下泵抽水、大排量产液和防砂防垢,对地热井的井身结构设计提出了新的要求。

地热井开采过程中存在出水量、水温、井口压力或静水位衰减快,沉砂严重,开采水层与表层水容易互窜,产能测试困难等问题,这些问题是当前地热井钻井完井的技术难题。地热井施工成本较高,地热供暖项目利润较低,已经成为制约地热产业规模扩大的瓶颈。为此,以河北、河南、山东、辽宁等地实际作业环境和地质条件为基础,开展了地热井钻井完井工艺技术研究,优化了各区域钻井完井工程设计,并开展现场实践验证了效果,形成了适合不同地区不同热储类型的钻井完井工艺技术,解决了地热井产能衰减、开采水层与表层水互窜和出砂等问题,保障了地热产业的规模快速发展。

市面上销售的水位计最大量程一般在200米左右,最高在300米以上,这种水位计很难在这么大的量程范围内满足高精度要求,一般在0.5%左右,折合误差为1.5米,对某些测量严格的条件下,误差过大。所以现有技术中的地热井水位监测方法存在以下缺陷:

  1. 地热井的位置较深,一般仪器无法在深井高温下工作,而且采集的信号无法传输上来。
  2. 现有仪器只能监测某一个距离段的水位信息,需要根据需要,定期调整期安装位置,操作比较麻烦。

霍尔输出有两种状态,即高电平和低电平。采用霍尔开关型号为HX6286。

霍尔开关采用半导体集成技术制造的磁敏电路,它是由电压调整期、霍尔电压发生器、差分放大器、施密特触发器和一个集电极开路的三极管组成的。当磁场作用在霍尔开关上时,根据霍尔效应,霍尔开关输出霍尔电压,该电压经过放大器放大后,送入施密特整形电路,当放大后的电压大于阈值电压时,施密特电路发生翻转,输出高电平,使半导体三极管导通。当磁场减弱时,霍尔输出的电压很小,放大后的电压小于阈值电压时,施密特电路由导通状态翻转为截止状态,输出为低电平,导致三极管截止。由于霍尔内部的集成电极开路,所以工作时必须外加上拉电阻。

利用漂浮在水位上的浮球的位置来判断水位的高度,将该装置竖直置于地热井中,当地热井中的水位发生变化时,对应的浮球也随之上升或下降,由此触发霍尔开关输出低电平,由于霍尔之间的距离已知,基础位置已知,通过ARM单片机采集处理霍尔开关输出的电平信号,即可得知水位的高度,最后可由显示模块显示当前水位高度,或者将水位信息传输至地面监测系统。

根据液位测量原理可知,霍尔开关之间的距离越小,则液位测量的分辨率就会越大;反之,分辨率会越小,当霍尔工作时,ARM单片机依据事先设计好的程序来判断哪个霍尔被感应。

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