Вимірювання рівня рідини в барабані котла
"Вузьким місцем" в питаннях технологічного контролю і повної автоматизації пускових режимів енергетичних барабанних котлів (а так само подогревателях високого і низького тиску парових турбін) залишається вимір і підтримку нормі рівня води котла в барабані котла. Це ускладнення обумовлено зміною щільності води в процесі її нагрівання до робочих параметрів.
В даний час технологічний контроль здійснюється шляхом оснащення барабанів оглядовими колонками прямої дії і датчиками-перепадомерамі з електричною схемою дистанційної передачі показань на електронні прилади (реєстратор рівня, регулятори рівня (основний і резервний) і не менше двох приладів, що показують, задіяних в схемі технологічного захисту котлоагрегату ), розташованих на теплових щитах управління. Рівень в барабані енергетичного котла високого тиску в переважній більшості випадків вимірюється гидростатическим методом (вимір перепаду тиску в конденсаційному посудині):
де S - показання приладу, мм; # 63; p - перепад тиску в перетворювачі;
де с - щільність води; h - висота стовпа живильної води в барабані котла; Н - висота стовпа живильної води в конденсаційному посудині.
Щільність води при зміні її термодинамічної стану по межі лінії насичення визначається рівнянням формуляції, її зміна представлено в таблицях М.П. Вукаловіч "теплофізичних властивостей води і водяної пари).
З високим ступенем точності рівень живильної води в барабані буде визначатися за формулою
де Ь - коефіцієнт відносної щільності води, Ь = с * / с;
с - щільність води при нормальних умовах;
з * - то ж в перехідному стані.
Принципова схема вимірювання рівня представлена на рис.8.
Малюнок 8 - Принципова схема вимірювання рівня: 1 - зрівняльний посудину, з'єднаний з паровим простором барабана; 2 - імпульсна трубка; 3 - імпульсна трубка, поєднана з водяним простором барабана; 4 - перетворювач тиску
Для зменшення похибок вимірювання, викликаних охолодженням живильної води в зрівняльний посудині 1. застосовуються теплоізольовані обігріваються конденсаційні судини, показані на рис. 9.
Малюнок 9 - Теплоізоліруемие обігріваються конденсаційні судини
В даний час фахівці цеху ТАВ проводять лабораторну калібрування характеристик датчиків-перетворювачів перепаду тиску на робочі параметри живильної води (для котла ТП_230_2 щільність живильної води становить 671кг / м 3)
У перехідних режимах в міру того розпалювання (расхолодкі) котла гідростатичний метод вимірювання рівня не працює внаслідок великої похибки вимірювального комплекту (більше 30%). Пропонована система вимірювання рівня води в барабані енергетичного котла гидростатическим методом передбачає створення вимірювальної схеми з застосуванням багатопараметричного перетворювача тиску, оснащеного наступними електронними пристроями:
сенсором перепаду тиску;
сенсором абсолютного тиску в одній з камер;
електронним блоком вимірювання електричних імпульсів на виході сенсорів, їх перетворення в цифровий сигнал і подальшу корекцію сигналу перепаду тиску в конденсаційному посудині залежно від щільності живильної води за значенням надлишкового тиску в барабані котла (по лінії насичення), з формуванням стандартного струмового сигналу 4 - 20 мА або дискретного на виході.
За основу багатопараметричного перетворювача був прийнятий надійний і перевірений вітчизняний диференційний перетворювач тиску типу САПФІР_22МР_ДД, серійно випускається Рязанським приладобудівним заводом ВАТ "ТЕПЛОПРИБОР" (рис.10).
Додатковий контур вимірювання надлишкового тиск р складається з мембрани 16. з'єднаної тягою 15 з тензопреобразователь, який через герметичний введення 13 пов'язаний з електронним перетворювачем 1.
У контурі вимірювання перепаду тиску # 63; р (див. Мал.8) різниця тисків в плюсовій 7 і мінусовій 8 камерах викликає прогин мембрани 9. який через тягу 10 і центральний шток передається на тензопреобразователь 11. Деформація тензопреобразователя 11 призводить до зміни його опору, при цьому змінюється значення напруги U # 63; р. яке передається в електронний перетворювач 12. Таким чином, вихідний сигнал від тензопреобразователя 11 надходить на вхід електронного перетворювача 12.
Малюнок 10 - Принципова схема багатопараметричного преобразователеля тиску: 1 - електронний перетворювач; 2 - гермоввод; 3 - прокладки; 4 - тензопреобразователь вимірювання перепаду тиску; 5 - тяга; 6 - центральний шток; 7 - плюсова камера; 8 - мембрани; 9 - підстава; 10 - фланці; 11 - замкнута порожнина, заповнена кремнийорганической рідиною; 12 - мінусова камера; 13 - гермоввод; 14 - тензопреобразователь; 15 - тяга; 16 - мембрана
У контурі вимірювання надлишкового тиску р зміна тиску в мінусовій камері 8 викликає прогин мембрани 13. який за допомогою тяги 14 передається на другий тензопреобразователь 15. Деформація останнього призводить до зміни його опору, при цьому змінюється значення напруги Uр. яке передається в електронний перетворювач 12.
Електронний блок 1 складається з блоку індикатора і двох плат: клемной і плати мікропроцесора. На клемной платі встановлена клемная колодка для приєднання жил кабелів живлення і навантаження. На платі мікропроцесора розташований мікроконтролер, який оцифровує сигнал від вимірювального блоку, поступово в межах класу точності датчика коригує його, відображає на рідкокристалічному індикаторі (РКІ) і перетворює з цифрового формату в стандартний вихідний струмовий сигнал.
На верхній поверхні корпусу електронного блоку під відкидною кришкою розташовані чотири колодязя, в кожен з яких може бути введений маніпулятор ручного управління для контролю і програмування перетворювача.
На підсвічується РКІ можна відобразити параметри технологічних вимірювань:
диференціального та абсолютного тиску;
значення вихідного струмового сигналу;
температури власне електронного блоку.
Впливом магнітного маніпулятора вводяться (задаються) або коригуються дані верхніх меж діапазонів вимірювань, перепаду тисків, абсолютного тиску, час демпфірування, метрологічна інформації про даний датчику. Так само передбачається коригування значень рівня і вихідного сигналу, включення функції самотестування перетворювача.
Комбінований перетворювач САПФІР-22МР є багатограничні і може перенастроюватися на будь-який тип барабанів котла (з різним надлишковим тиском і відстанями між отворами для імпульсних відборів на посудину постійного рівня), також він може використовуватися для вимірювання рівня в пароводяних теплообмінниках (подогревателях високого і низького тиску турбогенераторів ).