книги / Теплотехнические измерения и приборы

в гл. 12. Измерение уровня жидкости указательными стеклами основано на принципе сообщающихся сосудов. Конструкция арма­ туры и материал указательных стекол зависят от давления и температуры жидкости, уровень которой необходимо контроли­ ровать.

Для дистанционного измерения уровня жидкостей, находящихся под атмосферным, вакуумметрическим или избыточным давлением, применяют метод измерения по разности давлений с помощью дифманометров. Во многих отраслях промышленности используют также метод контроля уровня жидкостей с помощью поплавка (или буйка).

В химической, нефтехимической и в ряде других отраслей промышленности кроме указанных выше методов измерения уровня жидкостей находят применение емкостные, ультразвуковые, аку­ стические и радиоизотопные уровнемеры. Для измерения уровня агрессивных кристаллизирующихся жидкостей и пульп в открытых емкостях применяют пьезометрические уровнемеры [75, 771.

19-2. Измерение уровня воды в барабане парогенераторов

Нормальная эксплуатация барабанных парогенераторов может осуществляться только при условии строгого поддержания уровня воды в барабане в некоторых допускаемых пределах. Поэтому измерение уровня воды в барабане, особенно современных мощных парогенераторов, имеющих весьма ограниченный запас воды, явля­ ется' важной и ответственной задачей при их эксплуатации.

Контроль уровня воды в барабане парогенераторов с малой паропроизводительностыо и низким давлением пара в барабане осу­ ществляется путем непосредственного наблюдения за уровнем по водомерному устройству, поставляемому совместно с парогене­ ратором. В ряде случаев для большей надежности дополнительно устанавливают непосредственно у парогенератора сниженный ука­ затель уровня воды в барабане. В этом случае применяют показы­ вающие дифманометры-уровнемеры или сниженный указатель уров­ ня «Игема» [34].

Парогенераторы производительностью 35 т/ч и выше наряду с водоуказательными устройствами на барабане, поставляемыми совместно с ними, оснащаются дополнительно дифманометрамиуровнемерами. Вторичные показывающие и самопишущие приборы уровнемеров устанавливаются на щите управления парогенератора или блока. Эти приборы обычно снабжены контактным устройством для сигнализации недопускаемого изменения уровня воды в бара­ бане парогенераторов.

На современных мощных парогенераторах ТЭС кроме уровне­ меров для измерения уровня воды в барабане устанавливают допол­ нительно дифманометры-уровнемеры со вторичными показываю­ щими приборами, снабженными контактным устройством. С помощью этих уровнемеров осуществляется технологическая защита при

перепитке парогенератора водой и при упуске уровня в его бара­ бане. При этом контакты вторичных приборов уровнемеров вклю­ чаются в устройство защиты по схеме «два из двух» или «два из трех» [78].

В качестве уровнемеров широко применяют дифманометры мем­ бранные типа ДМ (гл. 12) в комплекте со вторичными приборами дифференциально-трансформаторной системы (гл. 8) или дифмано- метры-уровнемеры типа ДМЭ с выходным сигналом постоянного тока, работающие совместно со вторичными приборами типа КСУ,

рабане при погружном дырчатом щите необходимо учитывать слой пара под щитом.

На рис. 19-2-1 показана схема измерения уровня воды в бара­ бане парогенератора дифманометром с использованием стандарт­ ного двухкамерного уравнительного сосуда (тепловая изоляция на внешней поверхности сосуда не показана). В широкой части сосуда 1, присоединенного к паровому пространству барабана, уровень воды (конденсата) поддерживается постоянным. В трубе 2, присоединенной к водяному пространству барабана, уровень воды меняется при изменении уровня воды в барабане. При установке запорного вентиля на трубе, соединяющей паровое пространство барабана с уравнительным сосудом, необходимо, чтобы шпиндель его находился в горизонтальном положении. В противном случае возможно образование водяной пробки, которая может вызвать неустойчивую работу дифманометра.

Разность давлений (Па), создаваемая двухкамерным уравни­ тельным сосудом, которую измеряет дифманометр 3, определяется выражением

соответствует на шкале вторичного прибора дифманометра ниж­ нему пределу измерения + N (например, 4-315 мм). Значение Др„ при нижнем уровне воды в барабане (h = 0) соответствует на шкале прибора верхнему пределу измерения — N (например, — 315 мм).

Разность давлений ДрЛ., соответствующая отметкам шкалы вто­

Значение N x в миллиметрах берется со знаком плюс или минус. Измеряемый уровень воды в барабане выше нормального или сред­

уровнемера, работающего с двухкамерным уравнительным сосудом. Абсолютное давление пара в барабане парогенератора р = 100 кгс/сма (10 МПа). Шкала вто­ ричного прибора N = =Ь315мм. Измеряемая высотастолба воды в широком сосуде Н — 2 \N \ •10"а = 0,630 м. Заданы также значения g = 9,8155 м/с2 (для Москвы),

Следует иметь в виду, что вследствие охлаждения воды в двухкамерном урав­ нительномсосуде, которое происходит и при наличии тепловой изоляции, на внеш­ ней поверхности егодействительная средняя плотностьводы в сосуде рв несколько

больше, чем плотность воды в состоянии насыщения р', принимаемая при расчете шкалы прибора. Поэтому уровень, показываемый вторичным прибором дифманометра, будет занижен по сравнению с действительным.уровнем воды в барабане.

Как видно из (19-2-1), показания уровнемера зависят от разности плотностей воды и пара (р'—р"), которая значительно изменяется сдавлениемпара в барабане парогенератора. Вследствие этого дифманометры-уровнемеры с использованием двухкамерного уравнительного сосуда не могут обеспечить надежный контроль

Рис. 19-2-2. Изменение показаний уровнемера (рис. 19-2-1) при отклонении давления пара в барабане от номинального.

уровня воды в барабане парогенераторов высокого давления при работе его с дав­ лением пара ниже номинального, а также при пусках и остановах парогенерато­ ров. Изменения показаний уровнемера при изменении абсолютного давления пара в барабане парогенератора от 100 кгс/см^ (10 МПа), принятого при расчете шкалы вторичного прибора дифманометра, до 2 кгс/см2 (0,2 МПа) (без учета влияния охлаждения воды в сосуде) представлены на рис. 19-2-2.

Рассмотрим схему измерения уровня воды в барабане пароге­ нератора дифманометром с использованием однокамерного уравни­ тельного сосуда (рис. 19-2-3). Уравнительные сосуды этого типа применяют на парогенераторах с давлением пара в барабане

р160 кгс/см2 (16 МПа).

Как видно из рис. 19-2-3, в сосуде 1, присоединенном к паро­ вому пространству барабана, уровень воды (конденсата) поддержи­ вается постоянным. Этот сосуд и трубу 2 применяют без покрытия тепловой изоляцией. Труба 3 непосредственно присоединена к во­ дяному пространству барабана. Разность давлений (Па), создавае­

Рисунок 19-2-4 иллюстрирует возможные изменения (завышения) показаний уровнемера при изменении абсолютного давления пара в барабане от 160 кгс/сма (16 МПа), принятого при расчете шкалы прибора, до 2 кгс/см2 (0,2 МПа). Рассмот­ ренный способ измерения уровня воды в барабане парогенератора не обеспечивает необходимой точности при значительном изменении давления пара в барабане от номинального значения, а также при пусках и остановках парогенераторов.

Рис. 19-2-4. Изменение показаний уровнемера (рис. 19-2-3) при отклонении давления пара в барабане от номиналь­ ного.

При использовании однокамерного сосуда для присоединения дифманометра к барабану на парогенераторах с номинальным дав­ лением пара в барабане р ^ 40 кгс/см2 (4 МПа) возможные измене­ ния (завышения) показаний уровнемера находятся в допустимых пределах. На парогенераторах с давлением пара в барабане более 45 кгс/см2 (4,5 МПа) однокамерный уравнительный сосуд приме­ нять нецелесообразно.

На рис. 19-2-5 представлена схема измерения уровня дифманометром с использованием комбинированного двухкамерного уравни­ тельного сосуда (тепловая изоляция на внешней поверхности сосуда не показана). Этот уравнительный сосуд применяют на парогене­ раторах с давлением пара в барабане р ^ 250 кгс/см2 (25 МПа). Комбинированный уравнительный сосуд отличается от двухкамер­ ного сосуда (см. рис. 19-2-1) тем, что нижняя часть столба воды Я высотою hx находится в холодном состоянии, так как труба 1 не

тельных сосудов и другие их варианты, например с паровым обо­ гревом, а также уровнемеры с коррекцией по давлению, темпера­ туре и разности плотностей воды и пара [79, 80].

Все типы уравнительных сосудов, применяемых для измерения уровня воды в барабане парогенераторов с помощью дифманометра, позволяют обеспечить надежный контроль его в широком диапазоне

ления пара от номинального зна­ чения в широких пределах, а также при пусках и остановах пароге­

нераторов. Для такого уровнемера на Литовской ГРЭС был разра­ ботан специальный сдвоенный двухкамерный уравнительный сосуд (схема которого показана на рис. 19-2-7), позволяющий присоединять два дифманометра: один для измерения уровня воды в барабане, а второй (корректирующий) для измерения разности плотностей воды и пара р' ■— р". Передающие преобразователи дифманометров вклю­ чаются в измерительную схему вторичного прибора, выполненного на базе прибора ДСР, у которого вместо дифференциально-тран­ сформаторного преобразователя установлен реохорд и изменена

измерительная схема. Такая измерительная схема требует индиви­ дуальной регулировки и градуировки комплекта.

Более рационально для уровнемера с коррекцией по р' — р" использовать взаимозаменяемые днфманометры типа ДМЭ с выход­ ным сигналом постоянного тока 0— 5 мА (гл. 12).

Рассмотрим более подробно схему измерения уровня воды в ба­ рабане парогенератора с использованием сдвоенного двухкамерного уравнительного сосуда (рис. 19-2-7). К нижней части уравнитель­ ного сосуда присоединен дифманометр Д М - 1 , который измеряет уровень воды в барабане. К верхней части сосуда присоединен дифманометр Д М - 2 , измеряющий разность плотностей воды и пара (р '— р"). Оба дифманометра подключают к вторичному прибору, устанавливаемому на щите парогенератора или блока.

Разность давлений, создаваемая нижней частью уравнительного

Разность давлений Ар.г, создаваемая верхней частью сосуда и измеряемая дифманометром Д М - 2 , пропорциональна разности плот­ ностей воды и пара р' — р":

В уравнениях (19-2-12) и (19-2-13) обозначения соответствуют принятым на рис. 19-2-7. Для рассматриваемого уравнительного сосуда значение Я 2= Н г.

Для уменьшения влияния на показания уровнемера охлаждения воды в сдвоенном двухкамерном уравнительном сосуде его пол­ ностью покрывают тепловой изоляцией, а поддержание постоянства высот столбов воды H i и Я 2 обеспечивается конденсацией пара в дополнительной трубе-конденсаторе, не покрытой тепловой изо­ ляцией. Однако и при наличии тепловой изоляции происходит охла­ ждение воды в нижней половине уравнительного сосуда, что будет вызывать изменения показаний дифманометра Д М - 1 , а следова­ тельно, и уровнемера.

Для устранения этого недостатка, приводящего к снижению точности измерения уровня воды в барабане парогенераторов, можно осуществить вместо тепловой изоляции паровой обогрев уравнительного сосуда или использовать внутрибарабанный урав­ нительный сосуд 181]. Схема измерения уровня с использованием внутрибарабанного сосуда показана на рис. 19-2-8. Разность давле­ ний, создаваемая этим сосудом и измеряемая дифманометром Д М - 1 , определяется выражением (19-2-12). В этом случае внешний двух­ камерный сосуд, покрытый тепловой изоляцией, служит только для измерения разности плотностей воды и пара с помощью дифмано­ метра Д М - 2 . Значения Н х = Я 2выбирают в зависимости от диапа­ зона измерения уровня воды в барабане парогенераторов.