Дата последнего обновления: 11.07.2025
Для многих технологических процессов на современных предприятиях одним из основных необходимых составляющих является получение насыщенного водяного пара. Он используется для обогрева промышленных помещений либо для вращения турбомашин, генерирующих электрическую энергию. Для получения водяного пара применяют специальные устройства – паровые котлы и промышленные парогенераторы.
Общие сведения о паровом котле и условиях рабочей среды
Работа паровых котлов сопровождается высоким давлением и температурой нагрева, характеризуется влиянием агрессивных сред и повышенным парообразованием, что в свою очередь предъявляет высокие требования к устройствам измерения, контролирующим параметры функционирования данного котла.
Уровень воды в паровом котле является одним из основных технологических параметров, контроль которого необходимо производить в первую очередь. Это объясняется просто: малое количество жидкости приведет к перегреву водогрейных сосудов, а избыток (переполнение резервуара) к попаданию ее в перегреватель или турбину, что, в конечном счете, станет причиной выхода оборудования из строя или аварии.
Уровнемеры и сигнализаторы для паровых котлов
Довольно широкий спектр физических принципов измерения уровня жидкости в паровом котле позволяет подобрать наиболее подходящий тип датчиков уровня резервуара, которые будут применимы для использования в текущих условиях эксплуатации заказчика и отвечать заданным техническим требованиям как на общепромышленных объектах, так и во взрывоопасных зонах.
Рассмотрим наиболее часто применяемые датчики контроля уровня жидкости различных типов, их принцип действия и возможную область применения.
Начнем с того, что все датчики контроля уровня делятся на два основных типа по функционалу:
- Уровнемеры – производят непрерывное измерение и отличаются высокой точностью.
Следующим разделением является принцип действия. Одним из самых популярных методов является гидростатический. Однако для измерения уровня в котлах подойдут и другие технологии: емкостные, магнитострикционные, рефлексные микроволновые. Среди сигнализаторов самым распространенным решением для этой задачи являются магнитные поплавковые.
После подбора по типу и принципу действия следует подобрать технические характеристики модели. Они должны соответствовать условиям эксплуатации в котле.
В этой статье наша задача — рассмотреть 10 топовых уровнемеров и сигнализаторов из ассортимента «РусАвтоматизации», которые по своим характеристикам подходят для работы в паровых котлах различных мощностей и модификаций. Там предусмотрены контролируемые условия: высокая температура, давление, абразивные свойства, взрывоопасность, вязкость, электрическая проводимость, химическая агрессивность и другие.
Основные характеристики описываемых уровнемеров и сигнализаторов приведены в таблицах ниже:
Далее рассмотрим особенности и преимущества применения каждого из предлагаемых приборов.
1. Гидростатический врезной бесконтактный датчик уровня LMP 331
Данный датчик измерения уровня жидкости применяется для измерения уровня в промышленных емкостях и котлах.
Цена гидростатических указателей уровня воды котлов и других производственных резервуаров не высока, но при этом эти приборы довольно надежны, обладают прочной конструкцией, защитными функциями по короткому замыканию и перепадам напряжения.
Принцип функционирования гидростатического уровнемера основан на измерении гидростатического давления, которое создается жидкостью в объеме контролируемого резервуара жидкости. Величина этого давления зависит от высоты жидкостного столба над датчиком и плотности жидкостной среды. В совокупности соотношения данных величин и происходит расчет текущего уровня жидкости по нижеследующей формуле:
P = ρ*g*h, где
- P – гидростатическое давление жидкости, измеряемое гидростатическим датчиком уровня;
- g = 9,8 м/с2 – значение ускорения свободного падения (стандартизированная величина);
- ρ – плотность жидкости самой жидкости в резервуаре;
- h – искомая высота столба жидкости, которую и высчитывает датчик в результате вычислений.
Поскольку гидростатическое давление зависит от значения уровня жидкости и ее плотности, то точная величина измерения датчика возможна лишь для жидкостей с неизменной плотностью.
2. Емкостной измеритель уровня DLM-35
Уровнемер DLM-35 служит для непрерывного измерения значения уровня жидкостей в промышленных емкостях.
Большое разнообразие модификаций, отличающихся конструкцией, температурным диапазоном, типом исполнения и выходного сигнала, дают возможность подобрать датчик персонально под требуемое применение.
Принцип действия датчиков емкостного типа основывается на соотношении электрических свойств среды измерения и воздушного пространства над ней. Электрод датчика устанавливается в измеряемую среду для определения ее емкости, вторичный преобразователь находится снаружи и производит аналогичные измерения. По результатам данных измерений вычисляется уровень жидкостного столба и выводится датчиком в качестве выходного аналогового сигнала (4…20 мА/0…10В).
3. Магнитный (магнитострикционный) уровнемер NivoTrack
Уровнемер NivoTrack применяется для контроля уровня жидкостных сред в резервуарах и емкостях различного типа. Используется для измерений уровня с точностью до долей миллиметра при пониженных температурах, в агрессивных средах, имеет обычное и взрывобезопасное исполнение. В качестве выходного сигнала, помимо аналогового, имеет в своем функционале HART-протокол.
Магнитострикционный поплавковый уровнемер работает следующим образом:
Магнитный поплавок датчика в зависимости от текущего уровня жидкости перемещается вдоль измерительной трубки, в который установлен магнитострикционный проводник. По проводнику посылаются токовые импульсы, которые способствуют возникновению магнитного поля. В результате этого создается магнитный момент вращения, возвращающийся по проводнику в обратном направлении. По времени возврата сигнала датчик определяет текущий жидкостный уровень.
4. Визуальный (байпасный показывающий) датчик уровня NivoFlip+NivoTrack
Указатель уровня воды NivoFlip устанавливают для паровых котлов на производственных объектах, где необходимо визуальное наблюдение уровня жидкости.
Байпасный измеритель NivoFlip работает по принципу сообщающихся сосудов, т.е. уровень жидкости в поплавковой камере пропорционален уровню в измеряемом резервуаре. Благодаря простоте функционирования он надежен в использовании, но может применяться только в жидкостных средах плотностью не выше 0,6 кг/дм3. На NivoFlip устанавливается магнитострикционный датчик NivoTrack, значительно расширяя функциональные возможности байпасного уровнемера. При работе в паре с NivoTrack визуальный датчик уровня способен передавать аналоговый сигнал.
5. Емкостной уровнемер широкого применения NivoCap
Данный преобразователь подойдет для большого спектра продуктов, одинаково работоспособен в стандартных и высокотемпературных условиях. Является довольно экономичным вариантом датчика уровня воды котла, ведь цена его невысока по сравнению с промышленными аналогами схожей функциональности.
Емкостные уровнемеры NivoCap имеют высокую степень чувствительности и широкий диапазон измерений. Конструктив уровнемера NivoCap не имеет излишеств, что позволяет ему быть недорогим и надежным датчиком измерения уровня.
Работа емкостного уровнемера основана на методе измерения по соотношению электрической емкости датчика. Уровнемер подходит ввиде оптимального решения задач по измерению уровня проводящих и непроводящих жидкостей.
6. Поплавковый магнитный датчик SLL-FS
Сигнализатор SLL-FS – бесперебойный способ фиксации уровня в различных промышленных емкостях. Исполнение гарантирует износостойкость и механический ресурс более чем на 50000 циклов нагружения.
Действие основано на воздействии магнита на переключатель при перемещении поплавка. При этом его ход от нижнего положения до момента срабатывания составляет всего 118 мм. Это позволяет точно установить сигнализатор на требуемый уровень.
Поплавок изготовлен из нержавеющей стали, и для его перемещения требуется жидкость с плотностью не ниже 700 кг/м3. Это стоит учитывать при подборе.
Одним из преимуществ серии является опциональность. Можно выбрать фланцевый или резьбовой тип присоединения.
7. Байпасный магнитный уровнемер ILL-BM
Уровнемер ILL-BM представляет собой байпасную колонку, которая монтируется на боковой стороне емкости. Работает по принципу сообщающихся сосудов. Таким образом, уровень жидкости в колонке соответствует объему среды в емкости.
Продуманная конструкция обеспечивает комплексный контроль:
● локальный – с помощью цветной роликовой магнитной шкалы;
● дистанционный – сигнализатором или магнитострикционным уровнемером.
Байпас упрощает обслуживание. Любой датчик можно заменить, не выводя резервуар из техпроцесса. Для этого нужно перекрыть колонну с помощью отсечных вентилей, которые являются удобной опцией.
Для контакта с агрессивными средами при повышенной температуре байпас может быть выполнен из соответствующих материалов:
- байпасная камера – нержавеющая сталь AISI 316/321;
- уплотнительные элементы – терморасширенный графит;
- роликовая шкала – керамика.
Серия ILL-BM – это комплексное решение для ответственных технологических участков.
8. Датчик поплавковый NivoMAG
Сигнализаторы NivoMAG представлены в разном исполнении:
- вертикальной и горизонтальной установкой;
- с прямым или изогнутым штоком;
- с постоянным или регулируемым гистерезисом,
- с резьбовым или фланцевым технологическим присоединением.
Такое разнообразие позволяет подобрать оптимальную модификацию под конкретную задачу, будь то обычная емкость, паровой котел или сложный технологический смеситель. Контактная часть выполнена из нержавеющей стали. Это позволяет использовать устройство как с пищевыми, так и с химически агрессивными материалами.
В модельном ряде NivoMAG есть датчики с взрывозащитой Ga/Gb Ex d e mb IIC T6...T2 X для обеспечения максимальной безопасности на опасных объектах промышленности: химических предприятиях, мазутных терминалах, нефтеперерабатывающих заводах.
Сигнализатор имеет минимум подвижных частей, подлежащих износу. Связь между рычагом с поплавком и переключателем осуществляется посредством магнита. Это гарантирует долгий и безотказный период работоспособности даже при интенсивном использовании.
9. Микроволновый уровнемер GRLM-70
Датчик уровня с волноводом серии GRLM-70 – это надежное и точное средство измерения. В основе его работы лежит принцип отражения импульса от поверхности среды. Для этого электрод погружается в емкость. Через равные промежутки времени генерируется электроимпульс, который двигается по электроду вниз. При достижении рабочего вещества импульс частично отражается и возвращается к приемнику. Весь процесс занимает доли секунд. Учитывая время, которое требуется волне для прохождения от генератора до среды и обратно, и длину электрода, прибор вычисляет степень наполнения резервуара в процентах.
Такой принцип действия и коррозионностойкое исполнение позволяют работать с разными средами:
- водой;
- маслами;
- нефтепродуктами;
- газированными и алкогольными напитками;
- зерновыми культурами;
- цементом и другими сыпучими веществами.
Доступны модификации прибора для разных задач:
- Xi и XiT – в потенциально взрывоопасной среде;
- с коротким электродом – в барабанах розлива напитков;
- полностью из нержавейки – на пищевых и фармацевтических предприятиях;
- высокотемпературное исполнение – в процессах с температурой до +300 °С.
GRLM-70 подойдет для многих видов промышленных направлений: от сельского хозяйства до химической промышленности.
10. Рефлексный микроволновый уровнемер MicroTREK
Волноводный датчик уровня серии MicroTREK – это износостойкий и отказоустойчивый прибор для контроля емкостного оборудования в сложных условиях. Устройство прибора рассчитано на сильное давление и контакт с агрессивными материалами. Поэтому датчики серии подойдут для промышленных направлений:
- химии;
- газовой отрасли;
- нефтехимии;
- топливных предприятий;
- пищевой промышленности;
- фармацевтики и многих других.
Прибор фиксирует время, необходимое для прохождения импульса от генератора до границы среды и обратно. Такой метод практически нечувствителен к параметрам контролируемых веществ: степени нагрева и парообразования, уровню давления, диэлектрической проницаемости.
Уровнемер прост в установке и настройке. Запрограммировать датчик под конкретные условия можно локально – через дисплей и кнопки, или удаленно – через HART-протокол.
Датчик доступен в взрывозащищенном и высокотемпературном исполнении. Для установки на улице предусмотрен специальный термочехол. В нем прибор способен работать при морозе до –70 °С.
Делаем выводы
При подборе датчика уровня под индивидуальные технические требования, в том числе для применения в паровых котлах, необходимо отталкиваться от условий:
- максимальное рабочее давление и температура;
- тип измеряемой среды (жидкость, сыпучие материалы);
- необходимость взрывобезопасного исполнения;
- требуемый тип выходного сигнала (аналоговый, цифровой протокол, либо просто индикатор);
- агрессивность измеряемой среды и ее влияние на материал исполнения датчика;
- глубина и форма измерительной емкости.
🔻Оставьте онлайн заявку на обратный звонок, и наш инженер свяжется с вами. Поможем подобрать оборудование для автоматизации вашего производства.
🔻Тел. 8 (800) 775-09-57.