Топ 5 уровнемеров для измерения уровня в паровом котле

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:

1. Сигнализаторы – только сигнализируют о том, что достигнуто заданное значение уровня.
2. 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 индикаторы уровня ILL-BM	Непрерывная визуализация уровня	от -40 до +350 °C	до 40 бар	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
Байпасные уровнемеры ILL-BM	Непрерывное измерение уровня жидкости	от -40 до +350 °C	до 40 бар	ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением»
Уровнемерные колонки CLL	Для резервуаров, где не предусмотрена установка измерительных приборов непосредственно в корпус	от -70 до +350 °C	до 40 бар	–

Далее рассмотрим особенности и преимущества применения каждого из предлагаемых приборов.

1. Гидростатические врезные бесконтактные датчики уровня LMP 331

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.

2. Емкостные измерители уровня DLM-35

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).

Байпасные указатели уровня, уровнемеры и колонки

В ассортименте компании «РусАвтоматизация» представлены приборы собственного производства для индикации и измерения уровня жидких веществ. Основные модификации рассмотрены ниже:

Указатель ILL-BM изготовлен в виде байпасной колонки, которая устанавливается на боковой стороне резервуара. В основе его работы лежит принцип выравнивания уровня жидкости в двух сосудах, между которыми возможно ее свободное перетекание. Таким образом, уровень жидкости в колонке соответствует уровню среды в емкости. Под действием выталкивающей силы магнитный поплавок перемещается и вызывает поворот двухцветных роликов магнитной шкалы. Такое устройство позволяет вести только визуальный контроль уровня среды.

Байпасный уровнемер ILL-BM содержит в себе байпасный указатель уровня и магнитострикционный уровнемер, установленный снаружи на его камеру. Указатель, как и в первом случае, крепится на стенку сосуда и образует с ним сообщающиеся сосуды. Магнитострикционный уровнемер отслеживает положение поплавка и выдает соответствующий электрический сигнал, позволяющий определить численное значение уровня жидкости. Кроме того, возможна установка сигнализаторов для контроля предельных значений уровня.

Уровнемерные колонки CLL полезны в условиях невозможности или неудобства установки уровнемера внутри самой емкости. Колонка выполнена в виде стальной байпасной камеры с присоединительными элементами и (опционально) клапанами. Колонка может поставляться без уровнемера или с уровнемером одного из трех типов: магнитострикционный, рефлекс-радарный и емкостный. В отличие от серии ILL-BM, зонд уровнемера помещается непосредственно внутрь колонки.

Конструктивные особенности байпасных указателей уровня, уровнемеров и колонок

• Визуализация и мониторинг уровня выносятся за пределы резервуара, что упрощает измерение и позволяет не нарушать ход технологического процесса.
• Разнообразие исполнений байпасной камеры: различные конфигурации верха, низа, боковых отводов, возможность оснащения комплектом ответных фланцев, дренажными и отсечными клапанами и т. д.
• Устройства успешно прошли испытания на герметичность с помощью таких методов неразрушающего контроля, как ВИК, ЦД, ГИ и РК.

Преимущества

• При необходимости можно легко снять байпасную колонку и провести техническое обслуживание без слива жидкости из бака. Достаточно только перекрыть отсечные клапаны и опорожнить сам байпас.
• Материалы изготовления и особенности конструкции обуславливают работоспособность приборов даже при значительных тепловых и механических нагрузках:
  – максимальная температура среды – +350 °С;
  – максимальное давление процесса – 40 бар.
• Возможность проведения комплексного контроля за процессом на месте или удаленно, из удобного для оператора места.
• Изготовление элементов из коррозионно-стойких материалов, в частности, нержавеющей стали AISI 316, позволяет устройствам контактировать с кислотами, щелочами и другими агрессивными веществами.
• Большой эксплуатационный ресурс: отсутствует трение элементов конструкции друг о друга, поэтому их износ минимален.

Недостатки

• Сложность установки: для предотвращения протечек и попадания загрязнений в контролируемую жидкость необходима точная и герметичная установка байпаса с соблюдением требований, указанных в документации производителя.
• Более высокая стоимость по сравнению с другими типами индикаторов и уровнемеров, но есть возможность подобрать и бюджетную модель.

Байпасные устройства производства «РусАвтоматизации» – это оптимальное решение для различных технологических участков с гарантией качества и надежности.

Делаем выводы

При подборе датчика уровня под индивидуальные технические требования, в том числе для применения в паровых котлах, необходимо отталкиваться от условий:

• максимальные рабочее давление и температура;
• тип измеряемой среды (жидкость);
• 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».