Лабораторная работа № 6
Измерение уровня жидких сред в теплоэнергетике.
Цель работы: 1. Ознакомление с принципом работы измерителей уровня (уровнемеров).
2. Приобретение практических навыков с работы с гидростатическими уровнемерами.
Контроль по уровню заполнения различных аппаратов жидкостью или твердым сыпучим веществом имеет большое значение в технике, особенно в агрегатах с непрерывным подачей и отбором вещества. К таким объектам в энергетике относятся барабанные паровые котлы, деаэраторы, конденсаторы турбин и другие теплообменники. Уровень воды в таких аппаратах должен поддерживаться в заданных пределах, а нарушение баланса между приходом и расходом контролируемого вещества (воды и пара) приводит к отклонению уровня за допустимые пределы в течение очень короткого времени.
Важное значение имеет также определение предельно допустимых положений уровня (высшего и низшего) для подачи сигнала или приведения в действие устройств технологической защиты. По предельным уровням, без измерения промежуточных значений, автоматизируется откачка воды из дренажных баков или приямков насосных и других помещений, не имеющих постоянного дежурного персонала.
В практике эксплуатации необходимо также следить за заполнением топливных бункеров, что производится путем контроля положения уровня топлива в емкости. На контроле уровня в бункерах основана автоматизация работы топливоподающих устройств электростанций.
По принципу действия уровнемеры можно разделить: 1. Бесконтактные - радарные уровнемеры
2. Контактные уровнемеры:
• гидростатические уровнемеры
• поплавковые (буйковые) уровнемеры
• качающиеся бачки
• пневматические измерители уровня
• электродные уровнемеры
В основу работы радарных уровнемеров положен принцип бесконтактного радиолокационного измерения расстояния до уровня раздела сред: воздушная среда – контролируемая среда (вода, мазут и т.д.). Принцип измерений (см. рис.1), реализованный в данном типе уровнемерах, основан на методе линейного частотно-модулированного
непрерывного излучения (FMCW), который сейчас широко используется в высокоточных радиолокационных уровнемерах, предназначенных для применения в системах коммерческого учета. Излученная антенной радиоволна f1 отражается от поверхности контролируемой среды f0 и через определенное время, зависящее от скорости распространения и расстояния до поверхности, вновь попадает в антенну.
Рис. 1 Рис. 2
Происходит преобразование излученного и принятого сигнала (см. рис.2). В результате на выходе образуется сигнал Δf, частота которого равна разности частот принятого f1 и излученного сигнала f0. По разности частот определяется расстояние L до контролируемой среды, а затем вычисляется уровень наполнения резервуара. Используемая радарная технология позволяет применить к обработке сигнала средства спектрального анализа, обеспечивающие высокоэффективное подавление паразитных отражений, а также помех, связанных с волнением поверхности измеряемого продукта и загрязнениями антенны датчика уровня. Таким образом, можно с высокой точностью вычислить расстояние до контролируемой среды и уровень в резервуаре.
Гидростатические уровнемеры работают по принципу - “измерения разности давлений столбов воды”. Этот способ имеет преимущественное распространение при измерении уровня в барабанах котлов и других аппаратах, работающих под высоким давлением, а также под вакуумом.
Схема измерения уровня в “классическом виде” показана на рис.3. С паровым пространством соединен сосуд 1, заполненный водой. Излишек воды, образующийся при конденсации пара в верхней части сосуда сливается через соединительный штуцер в барабан. Сосуд 1 соединен трубкой 2 с дифференциальным манометром 3, показанным на рисунке в виде U-образной трубки, заполненной замыкающей жидкостью с удельным весом γж. Второй конец дифманометра соединен
трубкой 4
с водяным пространством барабана. Давление на замыкающую жидкость в сече- нии I -
IIодинаково
в обоих плечах. Это условие выражается уравнением ( 1 )
(1)
где: Н, Н1, Н2 и h — высоты столбов жидкости и пара, показанных на схеме (рис.3); γв, γп ,γж— удельные веса воды, пара и замыкающей жидкости.
Из схемы видно (формула 2), что
(2)
Совместное решение обоих уравнений дает слеРис. 3 Схема ги- дующую зависимость между уровнем h в барабане дростатического спо- (формула 3), отсчитанным от верхнего штуцера соба измерения уровня.
γж −γв
h = H . (3) γ γв − п
измерительного устройства, и показаниями прибора. При измерении уровня в барабане котла приходится считаться с погрешностью, вносимой за счет различных удельных весов воды, имеющей неодинаковую температуру в разных участках соединительных трубок.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.