Thread Content
Авторы: Ван Цянь, Чжэн Хунъянь, Чжан Инли (Завод энергетического оборудования компании Hebei Iron and Steel Group, Чжанцзякоу, провинция Хэбэй). При копировании этой статьи необходимо указать авторские права авторов. 【Резюме】На примере модернизации устройства для контроля уровня жидкости в тепловом колодце турбинного нагнетателя описывается применение магнитного уровнемера с магнитными поплавками в таких устройствах. Путем сравнения магнитного уровнемера с электрическим уровнемером объясняется принцип работы магнитного уровнемера, а также способ его измерения. Доказывается, что данная модернизация способствует стабильной работе производства. 1. Введение. Уровень жидкости в горячем колодце является одним из важных показателей, от которых зависит работа турбинного насоса. Уровень жидкости определяет стабильность системы водного циркуляции турбинного насоса и является ключевым параметром для стабильной работы турбины. Уровнемер с магнитными поплавками является одним из наиболее распространенных типов уровнемеров. На заводе по производству энергии компании Hebei Iron and Steel Group он используется в качестве устройства для измерения уровня жидкости в тепловых колодцах турбинных вентиляторов. В последние годы в новых вентиляторах моделей AV71 и AV80 также применяются уровнемеры с магнитными поплавками в сочетании с выключателями уровня для автоматического контроля уровня жидкости в тепловых колодцах. Это обеспечивает хороший эффект контроля и высокую точность данных измерений. 2. Предпосылки для разработки: В первых электростанциях для управления насосами модели 3650 использовались электроконтактные датчики уровня жидкости. Эффективность их работы была не очень высокой. Принцип работы электроконтактных датчиков заключается в том, что при контакте электродов с водой происходит их замыкание. При замыкании электродов на панели управления загорается зеленый свет, что указывает на текущий уровень жидкости. Электроконтактный уровнемер подходит для измерения уровня жидкости в средах с чистой водой. Однако при длительной работе турбинного оборудования вода в уровнемере становится мутной; взвеси оседают на электродах, что мешает их контакту с водой. Это, в свою очередь, влияет на проводимость электродов, из-за чего прибор не может правильно показывать уровень жидкости в бушинге. Способ устранения этой неисправности заключается в добавлении чистой воды в измерительную трубку; благодаря текучести воды происходит временное смывание загрязнений, прилипших к электродам, что обеспечивает их проводимость в краткосрочной перспективе. Этот метод требует частого добавления воды и может решить проблему лишь на короткое время; поэтому во время работы оборудования улучшение качества проводимости электродов остается незначительным ； К тому же при каждом доливе воды необходимо часто открывать и закрывать шаровой клапан, расположенный перед механизмом уровнемера с электрическим датчиком. Частое открытие и закрытие шарового клапана приводит к снижению его герметичности, что в свою очередь влияет на уровень вакуума в паровой турбине и создает угрозу для её безопасной работы. Для решения вышеуказанных проблем было произведено замена устройства контроля уровня жидкости в тепловых скважинах: вместо электроконтактного измерителя уровня был использован магнитный измеритель уровня с выходным сигналом, основанным на движении магнитного поплавка. Уровнемер с магнитным поплавком и выходом для передачи сигнала (магнитный уровнемер с поплавком) имеет дополнительную функцию отображения данных непосредственно на устройстве. Благодаря этому можно не только видеть уровень жидкости непосредственно на устройстве, но и передавать сигнал уровня на приборы управления, что позволяет персоналу контролировать уровень жидкости без необходимости находиться на месте. Самое важное — уровнемер с магнитными поплавками не зависит от качества воды в измерительной трубке при определении уровня жидкости. 3 Принцип работы и характеристики уровнемера с магнитными столбиками (уровнемера с магнитным поплавком) 3.1 Конструктивные особенности уровнемера с магнитными столбиками (уровнемера с магнитным поплавком) Уровнемер с магнитными столбиками (уровнемер с магнитным поплавком) состоит из базовой части, устройства для отображения уровня в реальном времени и устройства для дистанционной передачи данных об уровне. Основная форма была разработана на основе теоремы Архимеда о подъемной силе, создаваемой магнитным плавающим телом в жидкости, и свойства магнитов: одинаковые магниты отталкиваются, а противоположные — притягиваются. Согласно вышеуказанному принципу, изменения уровня жидкости передаются линейным образом с помощью магнитного поля к показателю на месте. Уровень жидкости указывается с помощью белого и красного цветов; точка раздела между этими цветами и является уровнем жидкости. Датчик уровня жидкости с помощью магнитного материала через безконтактный переключатель заставляет контакты реле действовать в соответствии с заданным уровнем жидкости. Устройство дистанционного измерения уровня жидкости преобразует изменения уровня жидкости с помощью магнитных материалов в сигнал тока постоянного тока 4–20 мА. Этот сигнал передается на вспомогательные приборы, что позволяет осуществлять дистанционное измерение, контроль и запись уровня жидкости. 3.2 Принцип работы. Базовая модель устанавливается на боковой стороне резервуара с помощью фланцев, соединяющих верхнюю и нижнюю части устройства. Согласно принципу равенства веса поплавка и веса жидкости, вытесненной им, поплавок, оснащенный постоянным магнитом, плавает в исследуемой среде и перемещается вверх и вниз в зависимости от изменения уровня или границы жидкости. Магнит внутри поплавка приводит в движение перекидную пластину: когда уровень жидкости повышается, пластина поворачивается так, что красная сторона оказывается снаружи; когда уровень жидкости снижается, пластина поворачивается так, что белая сторона оказывается снаружи. Расстояние между отдельными пластинами составляет 10 мм. Каждые 9 пластин имеют номер, который позволяет напрямую определить уровень жидкости. Сигнализатор состоит из выключателя сигнализации и преобразователя; он устанавливается снаружи поплавка и приводится в действие магнитом, находящимся внутри поплавка. Сигнализатор обладает функцией запоминания: сигнал продолжает подаваться до тех пор, пока не будет устранена причина аварии. Конвертер установлен в комнате управления; он питает сигнальные выключатели, а также преобразует сигналы их включения/выключения в сигналы для контактов реле (три контакта типа «открыто», три контакта типа «закрыто») в качестве выходных сигналов. Переключатель сигнализации работает без контактов, рабочее напряжение — 220 В постоянного тока. Когда уровень жидкости находится в допустимых пределах, безконтактный выключатель находится в разомкнутом состоянии. В этом случае ток, проходящий через безконтактный выключатель, составляет 1 мА. Транзистор BG в преобразователе находится в состоянии отключения, а реле J0 не срабатывает. Когда уровень жидкости превышает верхний (или нижний) контрольный уровень, безконтактный выключатель замыкается. В этом случае ток, проходящий через него, составляет 10 мА. При таком токе транзистор BG в преобразователе включается, катушка реле J0 получает питание, и реле срабатывает, что обеспечивает сигнализацию о уровне жидкости. Принцип работы сигнализатора показан на рисунке 1. http://www.huoyumi.com/d/file/zhishi/2016-10-09/ea17fc90af9f11870f5b79dc125dcbca.jpg Устройство дистанционной передачи состоит из двух частей: сенсорной и преобразовательной. Изменение уровня жидкости приводит к соответствующим изменениям значений сопротивления Rx в сенсорной части. Например: когда уровень жидкости находится на нулевом уровне, под действием магнитного поля внутри поплавка элемент JG1 притягивается, в результате чего значение Rx достигает максимума (выходной ток — 4 мА). По мере повышения уровня жидкости JG1 теряет свою магнитную способность и разъединяется, в то время как элемент JG2 приобретает магнитные свойства и притягивается. Тогда Rx = R_общий – R1. Вследствие этого поплавок поднимается, а сопротивление Rx снижается линейно по мере повышения уровня жидкости. На самом высоком уровне Rx = 0 (выходной ток — 20 мА) ； При снижении уровня жидкости происходит обратное. Схема преобразования обеспечивает источник постоянного тока 1H, который формирует линейное напряжение на выводе Rx; это напряжение затем поступает в схему преобразования, где преобразуется в сигнал силой 4–20 мА. Принцип работы показан на рисунке 2: http://www.huoyumi.com/d/file/zhishi/2016-10-09/f49095c5105a09ad8d8610041941f034.jpg4 Ключевые технологии и преимущества использования уровнемера с магнитным поплавком. Уровнемер с магнитным поплавком представляет собой измерительный прибор, в котором в качестве датчика используется магнитный поплавок; за счет магнитного взаимодействия этого поплавка с магнитными элементами, расположенными в индикаторной шкале, происходит определение уровня или границы жидкости. Уровнемер с магнитным поплавком (магнитный уровнемер) использует принцип сообщающейся трубки, обеспечивая равенство уровня жидкости в измеряемом резервуаре и в измерительной трубке. Когда поплавок в измерительной трубке изменяется в соответствии с уровнем жидкости, магнит в поплавке взаимодействует с магнитом в цветной шкале на дисплее, что приводит к повороту шкалы: белый цвет означает отсутствие жидкости, а красный — её наличие, что позволяет получать информацию об уровне жидкости непосредственно на месте. Выбор нулевой отметки уровнемера с магнитными поплавками: нулевая отметка, отображаемая непосредственно на уровнемере, должна совпадать с нулевой отметкой, передаваемой на выходе устройства. Кроме того, она должна совпадать с фактической нулевой отметкой уровня жидкости в резервуаре, чтобы обеспечить точность измерений. Уровнемер с магнитным поплавком, отображающий показатели непосредственно на месте, обладает такими преимуществами, как интуитивно понятное и четкое отображение данных, широкий угол обзора, компактная и рациональная конструкция, высокая надежность, отсутствие явлений утечек жидкости, минимальные требования к техническому обслуживанию и низкие затраты на ремонт. Кроме того, функция непосредственного отображения не требует дополнительного питания; даже в случае сбоя в электроснабжении измерение уровня жидкости не нарушается. Это идеальный прибор для измерения уровня жидкости. 5 Заключение. Благодаря модификациям достигается не только удобство технического обслуживания и сокращение объема работ по его проведению, но также облегчается контроль уровня жидкости в тепловом колодце со стороны персонала, что способствует стабильной работе системы циркуляции воды в турбинном вентиляторе. Что еще более важно, улучшается точность и своевременность измерения уровня жидкости. Не требуется частое открытие и закрытие клапанов, а также доливка воды в измерительные ёмкости, что снижает влияние на вакуум в вентиляторе и способствует его стабильной работе.