книги / Теплотехнические измерения и приборы

где Я — нерабочий участок реохорда; тивление реохорда.

Для каждого значения напряжения £/у можно найти такое положение движка реохорда, при котором компенсирующее напря­ жение mt/p равно Uт Здесь т — 1ЛИ\ 1г — длина рабочего участка реохорда левее движка; I — полная рабочая длина реохорда. При

Рис. 19-2-9. Измерительная схема уровнемера с коррекцией по разности плот­ ностей воды и пара.

чение m = 0,5, в этом случае указатель вторичного прибора уста­ новится на отметке 0, что соответствует среднему (нормальному) уровню воды в барабане; при h = 0 значение m = 1 и вторичный прибор будет показывать (— 315) мм. Приведенные значения т, а вместе с тем и показания уровнемера не зависят от изменения давления пара в барабане.

Погрешность измерения уровня воды в барабане парогенера­ торов уровнемером с коррекцией по разности плотностей ( р'* — р")

Табл ица 19-2-1

Шкала вторичного прибора уровнемера с коррекцией по разности плотностей воды и пара

R ,, = #пр (1 —2Х) =2 Ом, а приведенные значения тока 1г соответствуют перепадам давления дифманометра Д М - 1: 15, 115, 215, 315, 415, 515, 615 и 630 кгс/ма. Шкала вторичного прибора равномерная.

19-3. Измерение уровня жидкостей в конденсаторах, подогревателях и баках с помощью днфманометров

Измерение уровня воды в конденсаторе паровых турбин* Измерение уровня конденсата (воды) в конденсаторе турбин имеет важное значение при их эксплуатации. Повышение уровня воды в конденсаторе приводит к затоплению нижних рядов охлаждающих труб, что вызывает переохлаждение конденсата. Значительное по­ нижение уровня конденсата ухудшает работу конденсатного насоса вследствие уменьшения подпора со стороны всасывающей трубы насоса.

Для большей надежности контроль уровня воды в конденсаторе турбин осуществляется по месту и дистанционно. Контроль уровня по месту производят с помощью водоуказательного стекла или показывающего уровнемера, устанавливаемого в первом случае непосредственно на конденсаторе, а во втором — вблизи него. Для дистанционного измерения уровня воды в конденсаторе применяют уровнемеры-дифманометры, снабженные преобразователем с выход­ ным электрическим сигналом. Вторичные показывающие приборы уровнемеров устанавливаются на щите управления турбины или блока. Показывающие приборы должны быть снабжены контактным устройством для сигнализации повышения и понижения уровня в конденсаторе.

Схема измерения уровня воды в конденсаторе турбины по раз­ ности давлений с помощью дифманометра (типа ДМ и др.) с исполь­ зованием однокамерного уравнительного сосуда приведена на рис. 19-3-1. Уравнительный сосуд 3 соединен посредством трубы 2 с паровым пространством конденсатора 1, а труба 6 присоединена ко всасывающей трубе конденсатного насоса. По трубе 4 через ограничительную диафрагму 5 непрерывно поступает в небольшом

Количестве конденсат из напорной линии конденсатного насоса. Благодаря этому уровень воды в сосуде 3 поддерживается постоян­ ным, так как подаваемый в него конденсат полностью восполняет убыль воды из сосуда вследствие испарения ее. Если окажется небольшой избыток конденсата, то он будет стекать в конденсатор по трубе 2.

Рассмотренный уравнительный сосуд применяют без покрытия его тепловой изоляцией, и температура конденсата в конденсаторе очень мало отличается от темпе­ ратуры воздуха, окружающего уравнительный сосуд.

Разность давлений Др , созда­ ваемая уравнительным сосудом и измеряемая дифманометром, пропорциональна уровню воды

вконденсаторе:

à p = [H pB- h p B- ( H - h ) Pn]g ,

или

Д р = (Я -Л )(р в-рп)£ , (19-3-1)

ляем разность давлений Др„, создаваемую уравнительным сосудом и измеряемую дифманометром при нижнем уровне воды в конден­ саторе h = 0:

При расчете шкалы вторичного прибора дифманометра разность давлений Арх, соответствующая отметкам шкалы его внутри вы­ бранного диапазона измерения, определяется по формуле (19-2-3).

Измерение уровня воды в подогревателях. Контроль уровня воды (конденсата) в подогревателях высокого давления (ПВД), низкого давления (ПНД) и сетевых подогревателях паротурбинных установок имеет важное значение для обеспечения нормальной эксплуатации их. Для измерения уровня в подогревателях могут быть использованы днфманометры, снабженные преобразователями с выходным электрическим сигналом типа ДМ и др, (гл, 12). Вторич-

ные показывающие приборы к ним должны быть снабжены контакт­ ным устройством для сигнализации повышения уровня в ПВД, ПНД и сетевых подогревателях. Для контроля уровня в подогре­ вателях также могут быть использованы дифманометры, снабжен­ ные отсчетным и контактным устройствами.

Для присоединения дифманометров к подогревателям применяют обычно однокамерные уравнительные сосуды, которые по своему устройству аналогичны уравнительному сосуду, рассмотренному выше (рис. 19-2-3). В качестве примера на рис. 19-3-2 пока­ зана схема измерения уровня конденсата греющего пара в

ПВД.

Разность давлений Др, создаваемая уравнительным сосудом и измеряемая дифманометром, пропорциональна уровню конденсата греющего пара в ПВД:

Ар = [Ярв- hpK- ( H - h ) рп] g,

где рв, рк и рп — плотность воды столба Я, конденсата и пара соот­ ветственно. Остальные обозначения соответствуют принятым на рис. 19-3-2.

Расчет шкалы дифманометров-уровнемеров или их вторичных приборов производят на номинальные параметры подогревателей с учетом типа уравнительного сосуда. При измерении уровня в ПВД, ПНД и сетевых подогревателях с использованием однокамерных уравнительных сосудов необходимо иметь в виду, что отклонение

нием, в принципе аналогичен методу измерения уровня воды в бара­ бане парогенераторов. Для присоединения дифмаиометра к баку или к другому устройству применяют обычно однокамерный урав­ нительный сосуд (рис. 19-2-3) и реже— сосуды других типов. Если в этом случае необходимо применить разделительные сосуды, то их устанавливают дополнительно в линиях дифмаиометра на отметке нижнего уровня.

Если при измерении уровня жидкости плотность ее может из­ меняться в небольших пределах, то расчет шкалы дифмаиометра или его вторичного прибора целесообразно производить для сред­ него значения плотности этой жидкости.

19-4. Измерение уровня жидкостей с помощью поплавковых и буйковых уровнемеров

Простейшим техническим средством для измерения уровня жид­

уровнемеры с унифицированным выходным сигналом постоянного тока 0—5; 0—20 мА типа УБ-Э или пневматическим с давлением 0,2— 1 кгс/см2 (0,02—0,1 МПа) типа УБ-П.

Действие уровнемеров УБ-Э и УБ-П соответственно основано на принципе электросиловой или пневмосиловой компенсации усилия, развиваемого чувствительным элементом (буйком) измерительного блока уровнемера, погруженным в жидкость, уровень которой из­ меряется. В уровнемерах типа УБ-Э используется линейный преоб­ разователь с электросиловой компенсацией ПЛЭ (рис. 8-8-1), а в уровнемерах УБ-П — преобразователь с пневмосиловой ком­ пенсацией (рис. 8-10-1).

Буйковый уровнемер, присоединенный к объекту с помощью фланца 7, схематично показан на рис. 19-4-1. Он состоит из изме­ рительного блока ИБ и преобразователя 1 с электросиловой или

пневмосиловой компенсацией. Измерительный блок, представляю­ щий собой рычажную систему с чувствительным элементом в виде буйка 4, взаимозаменяемым для уровнемеров типов УБ-Э и УБ-П. Буек, соединенный со стержнем 5, подвешен к рычагу вывода 6 с помощью призмы. Выходящая часть рычага 6 из полости, находя­ щейся под рабочим давлением, уплотнена с помощью мембраны 8. В этих уровнемерах, так же как и в дифманометрах ДМ-Э и ДС-П (гл. 12), две упругие ленты (на рис. 19-4-1 не показаны) удерживают рычаг вывода от осевого перемещения при воздействии на мембрану рабочего давления. Такое устройство вывода обеспечивает возмож­ ность поворота рычага 6 относительно условной оси, образованной пересечением плоскостей, в которых расположены мембрана и упругие ленты. Это устройство позволяет также осуществлять регу­ лировку положения условной оси рычага вывода. Конец рычага вывода с помощью поводка и ленточной тяги 9 соединен с рыча­ гом 11 преобразователя 1.

Преобразователи уровнемеров в отличие от преобразователей, рассмотренных в гл. 8, имеют дополнительный рычаг 2, на котором расположены грузы 3. Деталь 10 этого рычага соединена с повод­ ком рычага вывода двумя упругими лентами (на рис. 19-4-1 не по­ казаны). Начальная сила тяжести буйка уравновешена грузом 3. Таксе положение буйка соответствует нижнему уровню жидкости

Уровнемеры УБ-Э могут работать в комплекте с миллиампер­ метрами КСУ2 и других типов, а также совместно с автоматическими регуляторами уровня и с информационно-вычислительными и уп­ равляющими машинами. Уровнемеры типа УБ-П применяют с лю­ быми вторичными показывающими или самопишущими приборами, имеющими диапазон измерения 0,2—1 кгс/см2 (0,02—0,1 МПа), а также с пневматическими регуляторами уровня.

Уровнемеры типа УБ-Э и УБ-П могут быть использованы для измерения уровня в объектах с температурой жидкости не выше 400°С. Они выпускаются на предельно допускаемое рабочее избы­ точное давление 64 и 100 кгс/см2 (6,4 и 10 МПа). Эти уровнемеры, имеющие класс точности 1 и 1,5, изготовляют с различными раз­ мерами (диаметром и длиной) буйка, позволяющими выполнять их с диапазонами измерения, лежащими в пределах от 0—0,04 до 0—16 м.

Уровнемеры буйковые электрические типа УБ-Э выпускают также во взрывозащищеином исполнении для измерения уровня в объектах при температуре жид­ ких сред (в томчисле азотоводородных и аммиачных) от —40до +200°G (с радиа­ тором) и от —40 до +100°С (без радиатора). Эти модели уровнемеров, имеющие класс точности 1, изготовляют с диапазонами измерений, лежащими в пределах от 0—0,4 до 0—6 м lü8].

Кроме рассмотренных уровнемеров УБ-Э и УБ-П применяют и другие типы буйковых измерителей уровня с пневматическим выходным сигналом и индикато­ ры уровня с дифференциально-трансформаторным преобразователем класса точ­ ности 5 [75].

Поплавковые уровнемеры с дополнительным устройством находят применение для дистанционного измерения уровня воды в открытых водоемах, напора, созда­ ваемого разностью уровней верхнего и нижнего бьефов, и положения различного рода затворов. В уровнемерах этого типа и во вторичных приборах к ним в качестве измерительных преобразователей используются сельсины [75].

Для сигнализации предельных значений уровня жидкости в резервуарах или баках применяют поплавковые сигнализаторы уровня различных типов [75].

19-5. Емкостные уровнемеры

Общие сведения. Емкостные уровнемеры широко применяют для сигнализации и дистанционного измерения уровня однородных жидкостей в различных объектах в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Емкостные уровнемеры могут быть использованы для измерения уровня жидкостей, находящихся под давлением до 25—60 кгс/см2 (2,5—6,0 МПа) и имеющих тем­ пературу от —40 до 200°С. Эти ограничения обусловлены надеж­ ностью применяемой изоляции для изготовления общепромышлен­ ных первичных преобразователей емкостных уровнемеров.

Емкостные уровнемеры не могут быть использованы для изме­ рения уровня вязких (более 0,980 Па-с), пленкообразующих, кри­ сталлизующихся и выпадающих в осадок жидкостей, а также взры­ воопасных сред.

Действие рассматриваемых уровнемеров основано на измерении электрической емкости первичного преобразователя, изменяющейся пропорционально изменению контролируемого уровня жидкости в резервуаре. Первичный преобразователь, преобразующий измене­ ние уровня жидкости в пропорциональное изменение емкости, пред­ ставляет собой, например, цилиндрический конденсатор, электроды которого расположены коаксиально. Для каждого значения уровня жидкости в резервуаре емкость первичного преобразователя опре­ деляется как емкость двух параллельно соединенных конденсато­ ров, один из которых образован частью электродов преобразователя и жидкостью, уровень которой измеряется, а второй — остальной частью электродов преобразователя и воздухом или парами жид­ кости.

При применении емкостных уровнемеров необходимо иметь в виду, что измеряемый уровень жидкости функционально связан с диэлектрической проницаемостью веществ. Поэтому при измере­ нии уровня жидкости емкостным уровнемером следует учитывать, что значение диэлектрической проницаемости жидкости изменяется

сизменением температуры ее.

Взависимости от электрических характеристик жидкости, уро­ вень которых измеряют емкостным методом, разделяют на неэлектро­ проводные и электропроводные. Такое деление жидких диэлектри­ ков имеет некоторую условность, но является практически целесо-