CN215261978U - 液面监测系统及具有其的地热水井 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液面监测系统及具有其的地热水井，其中，液面监测系统包括检测枪、液面检测仪和供气泵；检测枪适用于固定在地热水井的顶端，枪头朝下，内部设有发声单元和收声单元；发声单元能够朝下发射声波；收声单元能够接收反射声波；液面检测仪与收声单元连接；供气泵的输出端与发声单元连通。整体上，能够持续地监测较深的地热水井内的水位。受地热水井内水温影响较小，提高了测量精度。降低维护时长，省时省力。设备成本较低，不直接接触井内的其他零部件，损坏的可能性较小。

Description

液面监测系统及具有其的地热水井

技术领域

本实用新型涉及地热水井液面监测技术领域，尤其涉及一种液面监测系统及具有其的地热水井。

背景技术

地热水井内的水位需要持续进行监测，以防止潜水泵空转，影响潜水泵的使用寿命。同时，向地热水井内补充水量，以维持地下水储量的平衡时，监测的水位数据会作为重要的参考数据。通常，监测地热水井内水位的方式有以下几种：(1)采用水位专用测绳测量水位；(2)采用浮子式水位计测量水位；(3)采用井下压力计测试水位。

地热水井较深时，因地热水井内布线复杂，机械结构复杂，水位专用测绳极易被卡断而不再适用。浮子式水位计因其自身结构特点，浮子易被卡住，也不再适用。井下压力计面临被损坏的风险较大，其自身造价较高，也不再适用。因此，如何实现较深的地热水井内的水位的持续地监测成为本领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为解决较深的地热水井内的水位的持续地监测的问题，本实用新型提供一种液面监测系统及具有其的地热水井。

为实现本实用新型目的提供的一种液面监测系统，包括检测枪、液面检测仪和供气泵；

检测枪适用于固定在地热水井的顶端，枪头朝下，内部设有发声单元和收声单元；发声单元能够朝下发射声波；收声单元能够接收反射声波；

液面检测仪与收声单元连接；

供气泵的输出端与发声单元连通。

在其中一个具体实施例中，发声单元包括集气瓶和喷气管；

集气瓶固定于检测枪内，轴线竖直设置，顶端开设有进气口，通过进气口与供气泵的输出端连通；

喷气管也固定于检测枪内，轴线竖直设置，顶端与集气瓶的底端固定连接，且连通，底端朝向检测枪的枪头。

在其中一个具体实施例中，喷气管上设有高压电磁阀，内部设有压力传感器。

在其中一个具体实施例中，收声单元包括微音器和集音管；

微音器固定于检测枪内，与液面检测仪连接；

集音管竖直设置，顶端与微音器连接，且连通，底端朝向检测枪的枪头。

在其中一个具体实施例中，还包括抽水单元；

抽水单元包括潜水泵和抽水管；

潜水泵设于地热水井内；

抽水管也设于地热水井内，轴线竖直设置，底端与潜水泵连接，且连通，顶端开口。

在其中一个具体实施例中，抽水管包括管段；

管段为多个，从上至下依次设置；相邻两管段的端部通过接箍固定连接。

在其中一个具体实施例中，每个管段的轴向长度为8-10m。

在其中一个具体实施例中，液面检测仪包括显示器和处理器；

处理器分别与发声单元、收声单元、供气泵、显示器连接。

基于同一构思的一种具有液面监测系统的地热水井，包括井体和上述任一具体实施例提供的液面监测系统；

监测系统的检测枪固定于井体的顶端，枪头朝向井体的底部。

在其中一个具体实施例中，井体的顶端盖设有井盖；

井盖上还开设有第一通孔；第一通孔的孔壁与检测枪的枪头的外壁固定连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型的液面监测系统通过设置检测枪，检测枪内的发生单元能够朝向地热水井的底部发射声波。声波沿地热水井的轴向在空气介质中传播。声波在经过地热水井的顶端时，会产生井口波。收声单元能够接收井口波，并将井口波转换为第一电信号传输给液面检测单元进行显示。声波向地热水井的底部传播过程中，遭遇接箍会产生接箍波。收声单元能够接收接箍波，并将接箍波转换为第二电信号传输给液面检测单元进行显示。声波在抵至气液临界面会产生液面波。收声单元能够接收液面波，并将液面波转换为第三电信号传输给液面检测单元进行显示。供气泵能够向发声单元提供压缩气体，发声单元瞬时释放压缩气体能够使井体顶端的内部的空气瞬时膨胀产生声波。整体上，能够持续地监测较深的地热水井内的水位。受地热水井内水温影响较小，提高了测量精度。降低维护时长，省时省力。设备成本较低，不直接接触井内的其他零部件，损坏可能性较小。

附图说明

图1是本实用新型一种具有液面监测系统的地热水井一具体实施例的剖视图；

图2是图1中A区域的局部放大图；

图3是本实用新型一种液面监测系统的测试结果示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴线”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型或简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“衔接”、“铰接”等术语应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1和图2，液面监测系统包括检测枪120、液面检测仪130和供气泵140。其中，检测枪120固定于地热水井的顶端，枪头朝下，即，枪头朝向地热水井的底部，内部设有发声单元121和收声单元122。其中，发声单元121能够朝下发射声波，即，发生单元121能够向地热水井的底部发射声波，收声单元122能够接收反射声波。液面检测仪130与收声单元122连接，供气泵140的输出端与发声单元121连通。

在此实施例中，检测枪120内的发声单元121能够朝向地热水井的底部发射声波。声波沿地热水井的轴向在空气介质中传播。声波在经过地热水井的顶端(井口)时，会产生第一反射声波(井口波)。收声单元122能够接收第一反射声波，并将第一反射声波转换为第一电信号传输给液面检测单元进行显示。此处，需要说明的是，地热水井内设有抽水管152，抽水管152包括多个管段，多个管段沿地热水井的轴向均匀分布，上一管段和下一管段通过接箍固定连接。声波向井底传播过程中，遭遇接箍会产生第二反射声波(接箍波)。收声单元122能够接收第二反射声波，并将第二反射声波转换为第二电信号传输给液面检测单元进行显示。声波在抵至气液临界面会产生第三反射声波(液面波)。收声单元122能够接收第三反射声波，并将第三反射声波转换为第三电信号传输给液面检测单元进行显示。其中，供气泵140能够向发声单元121提供压缩气体，发声单元121瞬时释放压缩气体能够使地热水井顶端的内部的空气瞬时膨胀产生膨胀冲击波(声波)。根据H＝V·Δt/2可计算得到地热水井内液面深度。其中，H为地热水井内液面深度，V为反射声波在空气中的传播速度，Δt为液面波和井口波的间隔时长。整体上，能够持续地监测较深的地热水井(深度大于1000m)内的水位。相对采用水位专用测绳测量水位的形式，不会出现卡线的情形，而且，受地热水井内水温影响较小，提高了测量精度。相对采用浮子式水位计测量水位的形式，不会出现浮子被漂浮物卡出的现象。降低维护时长，省时省力。相对采用井下压力计测试水位的形式，设备成本较低，不直接接触井内的其他零部件，损坏可能性较小。

在本实用新型一具体实施例中，发声单元121包括集气瓶1211和喷气管1212。其中，集气瓶1211固定于检测枪120内，轴线竖直设置，顶端开设有进气口，通过进气口与供气泵140的输出端连通。供气泵140能够向集气瓶1211输送压缩空气。集气瓶1211能够暂时储存压缩空气。其中，喷气管1212也固定于检测枪120内，轴线竖直设置，顶端与集气瓶1211的底端固定连接，且连通，底端朝向检测枪120的枪头。在喷气管1212上设有高压电磁阀，内部设有压力传感器。液面检测仪130的处理器分别与高压电磁阀、压力传感器电连接。由处理器控制高压电磁阀的启闭。高压电磁阀瞬间开启时，集气瓶1211内的压缩空气得以瞬间释放。压力传感器能够采集喷气管1212内的压力数值，并将采集到的压力数值传递给处理器。如此，可有效地提高系统工作时的安全性。收声单元122包括微音器1221和集音管1222。其中，微音器1221固定于检测枪120内，与液面检测仪130电连接，其能够接收反射声波，并将反射声波转换为电信号传递给液面检测仪130。集音管1222竖直设置，顶端与微音器1221连接，且连通，底端朝向检测枪120的枪头。集音管1222能够收集传播至井口的反射声波。整体上，结构简单，大大降低了液面监测系统的成本。

在本实用新型一具体实施例中，还包括抽水单元150，抽水单元150能够抽取地热水井内的热水，并将热水排出地热水井。具体地，抽水单元150包括潜水泵151和抽水管152。其中，潜水泵151设于地热水井内。抽水管152设于地热水井内，轴线竖直设置，底端与潜水泵151连接，且连通，顶端与地热水井的顶端齐平。地热水井内的水在潜水泵151的驱动下从抽水管152的底端流入抽水管152内，然后，再从抽水管152的顶端排出。抽水管152包括多个管段，相对一体式的抽水管，降低了抽水管152的架设难度，提高了抽水管152的架设效率。多个管段从上至下依次设置，相邻两管段的端部通过接箍固定连接。接箍能够有效地提高相邻两管段连接的稳固性。而且，每个管段的轴向长度为8-10m。抽水管152完成架设后，轴线较长的管段降低了第二反射声波(接箍波)出现的频率，易于实现采用检测枪120、液面检测仪130和供气泵140相配合的形式监测地热水井内的水位的目的。轴线较短的管段有利于抽水管152的架设。另外，地热水井包括多个井段，相对一体式的井体，降低了地热水井的构建难度，提高了地热水井的构建效率。相邻两井段的端部固定连接。

在本实用新型一具体实施例中，液面检测仪130包括显示器和处理器。处理器分别与发声单元121、收声单元122、供气泵140、显示器连接。具体地，处理器分别与发声单元121的高压电磁阀、发声单元121的压力传感器、收声单元122的微音器1221、供气泵140、显示器电连接。由处理器为发声单元121的高压电磁阀、发声单元121的压力传感器、收声单元122的微音器1221、供气泵140、显示器供电。微音器1221能够将电信号传递给处理器，显示器能够显示电信号。处理器还能够控制供气泵140的开启和关闭。

图3为液面监测系统的测试结果。其中，B区域为井口波，C区域为接箍波，D区域为液面波。

参照图1，本实用新型还提供一种具有液面监测系统的地热水井，包括井体110和上述任一具体实施例提供的液面监测系统。其中，监测系统的检测枪120固定于井体110的顶端，枪头朝向井体110的底部。检测枪120内的发声单元121能够朝向井体110的底部发射声波。声波沿井体110的轴向在空气介质中传播。声波在经过井体110的顶端(井口)时，会产生第一反射声波(井口波)。收声单元122能够接收第一反射声波，并将第一反射声波转换为第一电信号传输给液面检测单元进行显示。声波向井底传播过程中，遭遇接箍会产生第二反射声波(接箍波)。收声单元122能够接收第二反射声波，并将第二反射声波转换为第二电信号传输给液面检测单元进行显示。声波在抵至气液临界面会产生第三反射声波(液面波)。收声单元122能够接收第三反射声波，并将第三反射声波转换为第三电信号传输给液面检测单元进行显示。整体上，能够持续地监测较深的井体110(深度大于1000m)内的水位。相对采用水位专用测绳测量水位的形式，不会出现卡线的情形，而且，受井体110内水温影响较小，提高了测量精度。相对采用浮子式水位计测量水位的形式，不会出现浮子被漂浮物卡出的现象。降低维护时长，省时省力。相对采用井下压力计测试水位的形式，设备成本较低，不直接接触井内的其他零部件，损坏可能性较小。

在本实用新型一具体实施例中，井体110的顶端盖设有井盖111。井盖111能够有效地防止杂物落入井体110内。井盖111的中部中空形成第二通孔，第二通孔的孔壁与抽水管152的顶端的外壁固定连接。具体地，在抽水管152的顶端的外壁和第二通孔的孔壁均设有螺纹，通过螺纹螺接抽水管152的顶端的外壁和第二通孔的孔壁。井盖111上还开设有第一通孔，第一通孔的孔壁与检测枪120的枪头的外壁固定连接。具体地，在检测枪120的枪头的外壁和第一通孔的孔壁上也均设有螺纹，通过螺纹螺接检测枪120的枪头的外壁和第一通孔的孔壁。另外，在井盖111上还开设有排气孔。地热水井的顶端高于地表预设高度，以便于在井盖111上安装检测枪120。井体110的下部的截面直径小于上部的截面直径，降低施工难度，降低地热水井所用管材的损耗，节省地热水井的制造成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、“一个具体实施例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型的构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液面监测系统，其特征在于，包括：

检测枪、液面检测仪和供气泵；

所述检测枪适用于固定在地热水井的顶端，枪头朝下，内部设有发声单元和收声单元；所述发声单元能够朝下发射声波；所述收声单元能够接收反射声波；

所述液面检测仪与所述收声单元连接；

所述供气泵的输出端与所述发声单元连通。

2.根据权利要求1所述的液面监测系统，其特征在于，所述发声单元包括集气瓶和喷气管；

所述集气瓶固定于所述检测枪内，轴线竖直设置，顶端开设有进气口，通过所述进气口与所述供气泵的输出端连通；

所述喷气管也固定于所述检测枪内，轴线竖直设置，顶端与所述集气瓶的底端固定连接，且连通，底端朝向所述检测枪的枪头。

3.根据权利要求2所述的液面监测系统，其特征在于，所述喷气管上设有高压电磁阀，内部设有压力传感器。

4.根据权利要求1所述的液面监测系统，其特征在于，所述收声单元包括微音器和集音管；

所述微音器固定于所述检测枪内，与所述液面检测仪连接；

所述集音管竖直设置，顶端与所述微音器连接，且连通，底端朝向所述检测枪的枪头。

5.根据权利要求1至4任一项所述的液面监测系统，其特征在于，还包括抽水单元；

所述抽水单元包括潜水泵和抽水管；

所述潜水泵设于所述地热水井内；

所述抽水管也设于所述地热水井内，轴线竖直设置，底端与所述潜水泵连接，且连通，顶端开口。

6.根据权利要求5所述的液面监测系统，其特征在于，所述抽水管包括管段；

所述管段为多个，从上至下依次设置；相邻两所述管段的端部通过接箍固定连接。

7.根据权利要求6所述的液面监测系统，其特征在于，每个所述管段的轴向长度为8-10m。

8.根据权利要求1至4任一项所述的液面监测系统，其特征在于，液面检测仪包括显示器和处理器；

所述处理器分别与所述发声单元、所述收声单元、所述供气泵、所述显示器连接。

9.一种具有液面监测系统的地热水井，其特征在于，包括井体和权利要求1至8任一项所述的液面监测系统；

所述监测系统的检测枪固定于所述井体的顶端，枪头朝向所述井体的底部。

10.根据权利要求9所述的具有液面监测系统的地热水井，其特征在于，所述井体的顶端盖设有井盖；

所述井盖上还开设有第一通孔；所述第一通孔的孔壁与所述检测枪的枪头的外壁固定连接。

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