Система вимірювання рівня води у барабані енергетичного котла гідростатичним методом
Власники патенту UA 2338161:
Винахід відноситься до вимірювальної техніки для дистанційного вимірювання рівня живильної води у парових барабанах енергетичних котлоагрегатів. Сутність: система складається з водоуравнительного судини постійного рівня, імпульсної трубки, з'єднаної з паровим простором барабана, імпульсної трубки, з'єднаної з водяним простором барабана, підключених до трубок дифманометра. Дифманометр має плюсову та мінусову камери, розділені мембраною. Мембрана за допомогою тяги з'єднана з тензоперетворювач, вихід якого пов'язаний з входом електронного перетворювача. Крім того, дифманометр вбудований додатковий контур вимірювання надлишкового тиску в барабані, також складається з мембрани, з'єднаної за допомогою тяги з другим тензоперетворювачем, вихід якого пов'язаний з другим входом електронного перетворювача. Технічний результат: забезпечується безперервний контроль, автоматичне регулювання та постійний захист котлоагрегатів за різних режимів їх роботи. 1 іл.
Винахід відноситься до вимірювальної техніки для дистанційного вимірювання рівня поживної води в парових барабанних енергетичних котлоагрегатах і призначене для безперервного контролю, автоматичного регулювання та технологічного захисту котлоагрегатів у режимі розпалювання та розхолодки.
Зазвичай замір рівня живильної води в барабані парового енергетичного котлоагрегату високих параметрів (тиск 100 кгс/см 2 і температура 500°С) здійснюється шляхом оснащення їх водоглядовими колонками прямої дії (не менше двох штук) і п'ятьма зниженими датчиками-перепадомірами з електронними вторинними приладами
Встановлюють у районі водооглядових колонок сельсиновий датчик зі зниженим вторинним приладом,встановленим на тепловому щиті керування котлоагрегату. Сельсиновим датчиком управляє весь період розпалювання та розхолодки машиніст-обхідник, а машиніст котлоагрегату, використовуючи показання вторинного приладу, управляє регулюючим клапаном для підтримки рівня в барабані котла.
При цьому неможливе повне автоматичне розпалювання котла, що переважає людський фактор (суб'єктивізм, неуважність).
Однак цей пристрій недостатньо надійний через наявність рухливих поплавців.
Як прототип до запропонованого рішення прийнята система вимірювання рівня води в барабані енергетичного котла гідростатичним методом (див. книгу В.П.Преображенський Теплотехнічні вимірювання та прилади. М.: Енергія. 1978, с.537, рис.19.2.5.) [ 2]. Система складається з водоуравнительного судини постійного рівня з імпульсною трубкою, з'єднаною з паровим простором барабана, імпульсної трубки, з'єднаної з водяним простором барабана, підключених до трубок дифманометра. Зазвичай використовуються дифманометри, що мають плюсову та мінусову камери, розділені мембраною, з'єднаною за допомогою тяги з тензоперетворювачем, вихід якого пов'язаний із входом електронного перетворювача.
Недоліком відомої системи є неможливість повної автоматизації вимірювань за різних режимів роботи парового котла. Завданням запропонованого рішення є створення всережимної системи вимірювання рівня води в барабані енергетичного казана.
Технічний результат - можливість постійного вимірювання реального рівня води в барабані енергетичного котла з автоматичною корекцією вимірюваного рівня тиску в барабані, що проводиться безпосередньо у вимірювальному приладі.
Цей технічний результат досягається тим, що в системі вимірювання рівня води вбарабані енергетичного котла, що складається з водоуравнительного судини постійного рівня з імпульсною трубкою, з'єднаної з паровим простором барабана, імпульсної трубки, з'єднаної з водяним простором барабана, підключеного до трубок дифманометра, що має плюсову і мінусову камери, розділені мембраною, вихід якого пов'язаний з входом електронного перетворювача, мінусову камеру дифманометра вбудований додатковий контур вимірювання надлишкового тиску в барабані, також складається з мембрани, з'єднаної за допомогою тяги з другим тензоперетворювачем, вихід якого пов'язаний з другим входом електронного перетворювача.
За допомогою додаткового контуру контролюють надлишковий тиск у барабані котла, який раніше не контролювався, вимірювався лише перепад тиску.
Пропонована система вимірювання рівня води у барабані енергетичного котла наведена на кресленні. Від барабана 1 енергетичного котла до водоуравнительному посудини 2 постійного рівня відведена імпульсна трубка 3, з'єднана з паровим простором барабана 1, імпульсна трубка 4 з'єднана з водяним простором барабана 1. Імпульсні трубки 3, 4 підключені до трубок 5 диф. , дифманометр САПФІР-22 (Технічний опис та інструкція з експлуатації 08906128 ТО «Перетворювач вимірювальний САПФІР-22, М., с.28). Дифманометр 6 має плюсову камеру 7 і мінусову камеру 8, розділені вимірювальною мембраною 9, яка за допомогою тяги через 10 гермоввод з'єднана з тензоперетворювачем 11, вихід якого пов'язаний з входом електронного перетворювача 12.
У мінусову камеру 8 дифманометра введений додатковий контур вимірювання надлишкового тиску в барабані 1, такожщо складається з мембрани 13, з'єднаної за допомогою тяги 14 через гермоввод з другим тензоперетворювачем 15, вихід якого пов'язаний з другим входом електронного перетворювача 12. Може бути використаний електронний перетворювач, наприклад, виконаний за блок-схемою, наведеною в джерелі [2], с. 49, рис.19. Електронний перетворювач містить плату аналого-цифрового перетворювача (АЦП), плату мікропроцесора. Плата АЦП містить АЦ перетворювач сигналу, що сприймає значення напруги та його перепадів залежно від перепадів тиску в котлі (значення напруг струму вихідних сигналів від тензоперетворювача 11). Пам'ять АЦП містить коефіцієнти корекції, інформацію про сенсор. Плата мікропроцесора включає мікроконтролер (лінеаризація, вимірювання діапазону, час усереднення, темперна корекція, корекція рівня тиску), пам'ять його містить: коефіцієнти корекції ЦАП, межі діапазону вимірювань, конфігурацію датчика, час усереднення, серійний номер, виробник, НАРТ модем, стабілізатор напруги , рідкокристалічний індикатор. На виході схеми встановлено фільтр радіоперешкод. В електронному перетворювачі закладено можливості: самодіагностики порушень, збоїв та несправностей, їх місце виникнення та причина, архівування вимірюваних параметрів, параметри налаштування дифманометра, архів проведених метрологічних перевірок.
Система вимірювання рівня води в барабані енергетичного казана працює наступним чином.
Її дія заснована на залежності перепаду тиску у водозрівняльному посудині постійного рівня між висотою стовпа H і h.
Рівень у барабані 1 визначається з рівняння:
де Δр - перепад тиску, що вимірюється дифманометром 6, кПа;
ρ - щільність рідини в трубці водозрівняльного, що обігрівається.судини 2, кг/м 3
g=9,8 м/с 2 - прискорення вільного падіння;
Н - рівень у водоуравнительном посудині 2 постійного рівня (м);
h - рівень води у барабані, м.
З (1) видно, що рівень води в барабані 1 h повністю залежить від перепаду тиску р і щільності води ρ. Т.к. вода в трубці водоуравнительного судини 2 має температуру, близьку до температури насичення, то з високою точністю щільність води можна визначити як функцію від надлишкового тиску в барабані 1 - р.
У контурі вимірювання перепаду тиску Δр різниця тисків в плюсовій і мінусової камерах 8 викликає прогин мембрани 9, який за допомогою тяги 10 і центрального штока передається на тензоперетворювач 11. Деформація тензоперетворювача 11 призводить до зміни його опору, при цьому змінюється значення напруги UΔp, яке передається електронний перетворювач 12, вихідний сигнал від тензоперетворювача 11 надходить на вхід електронного перетворювача 12.
У контурі вимірювання надлишкового тиску р зміна тиску в мінусової камері 8 викликає прогин мембрани 13, який за допомогою тяги 14 передається на другий тензоперетворювач 15. Деформація тензоперетворювача 15 призводить до зміни його опору, при цьому змінюється значення напруги Up, яке передається в електронний перетворювач 12 .
В електронному перетворювачі 12 проводиться розрахунок та корекція вихідного сигналу, який надходить у цифроаналоговий перетворювач. Струмовий сигнал, прямо пропорційний реальному рівню води в барабані енергетичного котла, що виходить з дифманометра 6, призначений для використання з типовими польовими мережами та технічними засобами контролю та автоматики, що використовують дискретний вхідний сигнал 4-20 мА.
Багаторазовепостійне порівняння між собою вихідних значень рівня дає змогу негайно виявити несправність.
Система вимірювання рівня води в барабані енергетичного котла гідростатичним методом, що складається з водоуравнительного судини постійного рівня, імпульсної трубки, з'єднаної з паровим простором барабана, імпульсної трубки, з'єднаної з водяним простором барабана, підключених до трубок дифманометра, що має плюсову та мінусову камер з'єднаної за допомогою тяги з тензоперетворювачем, вихід якого пов'язаний з входом електронного перетворювача, що відрізняється тим, що в мінусову камеру дифманометра вбудований додатковий контур вимірювання надлишкового тиску в барабані, що також складається з мембрани, з'єднаної за допомогою тяги з другим тензоперетворювачем, вихід якого пов'язаний з входом електронного перетворювача.