Общие сведения о паровом котле и условиях рабочей среды
Для многих технологических процессов на современных предприятиях одним из основных необходимых составляющих является получение насыщенного водяного пара. Он используется для обогрева промышленных помещений либо для вращения турбомашин, генерирующих электрическую энергию. Для получения водяного пара применяют специальные устройства – паровые котлы и промышленные парогенераторы.
Работа паровых котлов сопровождается высоким давлением и температурой нагрева, характеризуется влиянием агрессивных сред и повышенным парообразованием, что в свою очередь предъявляет высокие требования к устройствам измерения, контролирующим параметры функционирования данного котла.
Уровень воды в паровом котле является одним из основных технологических параметров, контроль которого необходимо производить в первую очередь. Это объясняется просто: малое количество жидкости приведет к перегреву водогрейных сосудов, а избыток (переполнение резервуара) к попаданию ее в перегреватель или турбину, что, в конечном счете, станет причиной выхода оборудования из строя или аварии.
|
|
Уровнемеры для паровых котлов
Довольно широкий спектр физических принципов измерения уровня жидкости в паровом котле позволяет подобрать наиболее подходящий тип датчиков уровня резервуара, которые будут применимы для использования в текущих условиях эксплуатации заказчика и отвечать заданным техническим требованиям как на общепромышленных объектах, так и во взрывоопасных зонах.
Рассмотрим наиболее часто применяемые датчики контроля уровня жидкости различных типов, их принцип действия и возможную область применения.
Начнем с того, что все датчики контроля уровня делятся на два основных типа по функционалу:
- Сигнализаторы – только сигнализируют о том, что достигнуто заданное значение уровня.
- Уровнемеры – производят непрерывное измерение и отличаются высокой точностью.
В этой статье наша задача рассмотреть 5 топовых уровнемеров из ассортимента ООО «Русавтоматизация», которые по своим характеристикам подходят для работы в паровых котлах различных мощностей и модификаций в условиях контролируемой среды: высокая температура, давление, абразивные свойства, взрывоопасность, вязкость, электрическая проводимость, химическая агрессивность и другие.
Основные характеристики описываемых уровнемеров приведены в таблице:
| Серия | Вид измерения | Температура измеряемой среды | Рабочее давление | Сертификаты |
Гидростатические врезные уровнемеры LMP 331 |
Непрерывное измерение уровня большинства жидких продуктов | -40…+125°C | до 100 бар | Свидетельство СИ, ТР ТС 012/2011 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» |
| Емкостные измерители уровня DLM-35  |
Постоянный замер высоты уровня жидких веществ | -40…+200°C | до 50 бар | ТР ТС 012/2011 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» |
| Байпасные уровнемеры ILL-BM  |
Непрерывное измерение уровня жидкости | от -70 до +350°C | ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» | |
Байпасные индикаторы уровня ILL-BM |
Непрерывная визуализация уровня | от -70 до +350°C | ТР ТС 012/2011 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах», ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением», Сертификат о типовом одобрении PMPC |
|
Уровнемерные колонки CLL |
от -60 до +350°C |
Далее рассмотрим особенности и преимущества применения каждого из предлагаемых приборов.
Данный датчик измерения уровня жидкости применяется для измерения уровня в промышленных емкостях и котлах.
Цена гидростатических указателей уровня воды котлов и других производственных резервуаров не высока, но при этом эти приборы довольно надежны, обладают прочной конструкцией, защитными функциями по короткому замыканию и перепадам напряжения.
Конструктивные особенности
- Высокотемпературное исполнение;
- Взрыво- и искробезопасное исполнение;
- Длина датчика в искробезопасном исполнении длиннее на 16 мм;
- Открытая мембрана;
- Подключение к процессу резьбовым соединением;
- Герметичное соединение;
- Защита от неправильного подключения, КЗ и перепадов напряжения;
- Различные виды электрических разъемов;
- Индивидуальная настройка диапазона измерений.
Преимущества
- Высокая точность измерений;
- Большой выбор рабочих диапазонов давления;
- Возможность применения в вязких веществах;
- Компенсация погрешностей, вызванных влиянием температур
- Применим для воды и других жидкостей не агрессивных к нержавеющей стали;
- Долговременная стабильность калибровочных характеристик;
- Оптимальное соотношение цены и качества;
- Надежность и долговечность конструкции;
- Универсальность использования датчика в различных условиях.
Недостатки
- Относительно невысокая рабочая температура измеряемой среды (до +125°C);
- Невозможность использования в агрессивных средах;
- Отсутствие дисплея.
Принцип функционирования гидростатического уровнемера основан на измерении гидростатического давления, которое создается жидкостью в объеме контролируемого резервуара жидкости. Величина этого давления зависит от высоты жидкостного столба над датчиком и плотности жидкостной среды. В совокупности соотношения данных величин и происходит расчет текущего уровня жидкости по нижеследующей формуле:
P = ρ*g*h, где
- P – гидростатическое давление жидкости, измеряемое гидростатическим датчиком уровня;
- g = 9,8 м/с2 – значение ускорения свободного падения (стандартизированная величина);
- ρ – плотность жидкости самой жидкости в резервуаре;
- h – искомая высота столба жидкости, которую и высчитывает датчик в результате вычислений.
Поскольку гидростатическое давление зависит от значения уровня жидкости и ее плотности, то точная величина измерения датчика возможна лишь для жидкостей с неизменной плотностью.
Уровнемер DLM-35 служит для непрерывного измерения значения уровня жидкостей в промышленных емкостях.
Большое разнообразие модификаций, отличающихся конструкцией, температурным диапазоном, типом исполнения и выходного сигнала, дают возможность подобрать датчик персонально под требуемое применение.
Конструктивные особенности
- 9 вариантов конструкции электрода;
- Разные способы подключения к процессу;
- Высокотемпературное исполнение;
- Искро-, взрывозащищенное исполнение;
- Исполнения для чистых и загрязненных веществ;
- Возможность установки в емкости любой формы;
- Настройка производится магнитной ручкой;
- Контроль состояния датчика через светодиодные индикаторы.
Преимущества
- Обширная сфера применения;
- Высокая точность измерения;
- Долговечность;
- Не требует особого технического обслуживания.
Недостатки
- Возможность образования на электродах непроводящей пленки;
- Чувствителен к колебаниям электрических параметров жидкости.
Принцип действия датчиков емкостного типа основывается на соотношении электрических свойств среды измерения и воздушного пространства над ней. Электрод датчика устанавливается в измеряемую среду для определения ее емкости, вторичный преобразователь находится снаружи и производит аналогичные измерения. По результатам данных измерений вычисляется уровень жидкостного столба и выводится датчиком в качестве выходного аналогового сигнала (4…20 мА/0…10В).
Уровнемер ILL-BM представляет собой байпасную колонку, которая монтируется на боковой стороне емкости. Работает по принципу сообщающихся сосудов. Таким образом, уровень жидкости в колонке соответствует объему среды в емкости.
Конструктивные особенности
- полностью выносная конструкция, вместе с контролируемой емкостью образующая сообщающийся сосуд;
- установка разных контрольно-измерительных приборов:
– магнитострикционного уровнемера для непрерывного контроля уровня 4-20 мА,
– сигнализатора для контроля промежуточных и предельных значений,
– роликовой шкалы для визуальной индикации; - широкий выбор конфигураций байпасной камеры с возможностью установки отсечных клапанов, ответных фланцев, воздушных и дренажных клапанов и пробок;
- герметичность корпуса подтверждается посредством ВИК, ЦД, ГИ, РК.
Преимущества
- удобная эксплуатация: колонку в любой момент времени можно забрать на обслуживание без опорожнения бака;
- эксплуатационные характеристики:
– предельная температура – +350 °С,
– предельное давление – 40 бар; - организация комплексного контроля локально и удаленно;
- элементы колонки изготовлены из коррозионностойких материалов: можно работать с кислотными, щелочными и солевыми растворами и другими химикатами;
- огромный эксплуатационный ресурс: все измерительные средства основаны на магнитном принципе действия, поэтому износ элементов минимален.
Недостатки
- сложность установки: необходимо четко и герметично монтировать на контролируемом резервуаре;
- высокая стоимость в сравнении с более простыми устройствами, однако имеются бюджетные модификации.
Продуманная конструкция байпасных уровнемеров обеспечивает комплексный контроль:
- локальный – с помощью цветной роликовой магнитной шкалы;
- дистанционный – сигнализатором или магнитострикционным уровнемером.
Байпас упрощает обслуживание. Любой датчик можно заменить, не выводя резервуар из техпроцесса. Для этого нужно перекрыть колонну с помощью отсечных вентилей, которые являются удобной опцией.
Для контакта с агрессивными средами при повышенной температуре байпас может быть выполнен из соответствующих материалов:
- байпасная камера – нержавеющая сталь AISI 316/321;
- уплотнительные элементы – терморасширенный графит;
- роликовая шкала – керамика.
Серия ILL-BM – это комплексное решение для ответственных технологических участков.
Индикатор уровня ILL-BM представляет собой байпасную колонку, которая монтируется на боковой стороне емкости. Работает по принципу сообщающихся сосудов. Таким образом, уровень жидкости в колонке соответствует объему среды в емкости.
Конструктивные особенности
- полностью выносная конструкция, вместе с контролируемой емкостью образующая сообщающийся сосуд;
- широкий выбор конфигураций байпасной камеры с возможностью установки отсечных клапанов, ответных фланцев, воздушных и дренажных клапанов и пробок;
- герметичность корпуса подтверждается посредством ВИК, ЦД, ГИ, РК.
Преимущества
- удобная эксплуатация: колонку в любой момент времени можно забрать на обслуживание без опорожнения бака;
- эксплуатационные характеристики:
– предельная температура – +350 °С,
– предельное давление – 40 бар; - организация комплексного контроля локально и удаленно;
- элементы колонки изготовлены из коррозионностойких материалов: можно работать с кислотными, щелочными и солевыми растворами и другими химикатами;
- огромный эксплуатационный ресурс: все измерительные средства основаны на магнитном принципе действия, поэтому износ элементов минимален.
Недостатки
- сложность установки: необходимо четко и герметично монтировать на контролируемом резервуаре;
- высокая стоимость в сравнении с более простыми устройствами, однако имеются бюджетные модификации.
Уровнемерные колонки CLL производства РусАвтоматизация сделаны в России.
Конструктивные особенности
- полностью выносная конструкция;
- герметичность корпуса подтверждается посредством ВИК, ЦД, ГИ, РК.
Преимущества
- удобная эксплуатация: колонку в любой момент времени можно забрать на обслуживание без опорожнения бака;
- эксплуатационные характеристики:
– предельная температура – +350 °С,
– предельное давление – 20 бар; - элементы колонки изготовлены из коррозионностойких материалов: можно работать с кислотными, щелочными и солевыми растворами и другими химикатами.
Недостатки
- сложность установки: необходимо четко и герметично монтировать на контролируемом резервуаре.
Делаем выводы
При подборе датчика уровня под индивидуальные технические требования, в том числе для применения в паровых котлах, необходимо отталкиваться от условий:
- максимальное рабочее давление и температура;
- тип измеряемой среды (жидкость, сыпучие материалы);
- необходимость взрывобезопасного исполнения;
- требуемый тип выходного сигнала (аналоговый, цифровой протокол, либо просто индикатор);
- агрессивность измеряемой среды и ее влияние на материал исполнения датчика;
- глубина и форма измерительной емкости.
Купить датчики и вспомогательные приборы для измерения уровня жидкости в паровых котлах вы можете в компании ООО «РусАвтоматизация».
Скачать статью в формате PDF
