控制应用程序

控制液体水平，例如在过程罐中是一个重要的功能。一个例子将是一个热水罐，其中除去水，也许是为了洗涤，并且需要恢复水平，为下一个洗涤循环准备好。

对蒸汽锅炉的水位和警报进行了控制，专门排除在该模块之外，读者称为块3（锅炉房），这涉及深度的主题。

在工业中使用许多不同类型的水平控制系统，涵盖各种过程。一些过程将涉及除液体以外的介质，例如干粉和化学原料。介质范围如此之大，没有单一仪器是合适的夸大应用。

许多系统可用于提供这种广泛的应用程序。以下列表并非详尽无遗，但在大多数情况下，最终控制信号将用于操作适合应用的泵或阀门：

浮动操作类型- 根据液位的变化，浮动升起并落下，并且在该范围内的预定点处操作开关。

固体探针类型- 这些测量电导率或电容，并在以下页面中更详细地讨论。

钢绳电容类型- 柔性钢绳索悬浮在液体中，相对于水位的变化测量电容的变化。

超声波类型- 高频声脉冲从换能器指向被测量的介质表面，并且通过了解空气中的声音的温度和速度，脉冲对传感器的反弹需要的时间用于确定等级。

微波雷达类型- 原则上与超声波类型类似，但使用高频电磁能量而不是声能。

静水类型- 压力变送器用于测量传感器上方的液体孔静压压力与外部大气压之间的压力差。相对于头部差，压力的变化被转换为4-20 mA输出信号。

差压类型- 类似于静水压但除了静压之外，在测量施加的情况下使用的施用进行动态压力。它们能够在与输出信号范围内测量压力的小变化。典型的应用可能是测量锅炉蒸汽鼓中的水水平，或再沸器冷凝物口袋中的冷凝水平。

磁性类型- 浮子或锥形能够沿着测量的罐体中保持不锈钢探针升起和落下。浮子可以用磁气外部的开关磁性地交互，该开关向控制器发送回信息。

扭转类型- 移动浮动主轴产生扭转换能器的扭转变化。

重要的是，水平控制系统对应用是正确的，并且在选择前从制造商寻找专家建议。

它不在该模块的范围内，以讨论所有上述控制类型的专业和缺点以及潜在的应用，因为通常在蒸汽和冷凝水循环中使用的水平控制系统及其相关应用是浮法和固体探针类型。浮子类型的操作是相当不言自明的，但电导率和电容探针可能需要一些解释。因此，本节将主要关注电导率和电容探测器级别控制。

实现水平控制的方法

实现水平控制有三种主要方法：

• 不可调整的开/关电平控制。
• 可调开/关电平控制。
• 调制水平控制。

不可调整的开/关电平控制（图8.3.1）

最终控制元件可以是泵接通/断开或打开/关闭的阀门。

通常遇到两种主要类型的ON / OFF水平控制系统;使用电导率探针浮动操作类型和类型。浮动式电平控制依靠控制阀的直接移动，或者在电开关上由浮动移动在液体表面上的电气开关上。电导率探针（见图8.3.1）可能有几个探针提示;所在的控制点位于单独提示被切割到不同长度的位置。

可调开/关级控制（图8.3.2）

同样，最终控制元件可以是泵，其接通/断开或打开/关闭的阀门。用于调整控制点的一种方法是电容探测器的方法（参见图8.3.2）。探头将监控电平，控制点由控制器调整。电容探头不会切割成长度以实现所需的水平，当然，整个探头长度必须足以进行完整的控制范围。

调制水平控制（图8.3.2）

作为被监视电平的函数，最终控制元件可以是调整到完全打开和完全关闭之间的点的阀。使用电导率探针无法实现调制水平控制。电容探头非常适用于此目的（见图8.3.2）。

在这种类型的系统中，泵可以连续运行，阀门将允许适当的液体通过。或者，最终控制元件可以是泵上的可变速度驱动器。可以在所选范围内调整驱动的速度。

警报 - 通常需要警告：

• 一个高闹钟，罐的危险溢出和热液体被溢出，随着人员的伴侣危险。
• 一个低报警，罐水位的危险变得太低，有可能损坏从罐中汲取的泵，或者在该过程中耗尽液体。

在湍流条件下安装浮子和探针

在一些罐和血管中，可能存在湍流条件，这可能导致不稳定和不足的信号。如果存在这种情况（或已经）存在，建议将浮子或探针安装在保护管内。这些对被感测的水位具有阻尼效应。该模块的其余部分涉及探针而不是浮动级别控制应用程序。

不可调节的开/关级控制

描述
不可调节的开/关电平控制使用连接到电子控制器的电导率探针。探头通常具有三个或四个尖端，每个尖端在安装过程中切割到长度，以实现所需的开关或报警级别（参见图8.3.3）。

• 当探针的尖端浸入液体中时，它使用的水的相对高的电导率通​​过罐金属制品和控制器完成电路。
• 当水位下降到尖端以下时，电路电阻显着增加，表示控制器的控制器，使得尖端不浸入液体中。
• 在具有开/关级别控制的简单“泵送”系统的情况下：

- 当罐水位低于尖端的末端时，阀门打开。

- 当水位上升以接触另一个尖端时，阀门关闭。

- 其他提示可用于激活低电平或高警报。

优势：

一种简单但准确且相对便宜的水平控制方法。

应用程序：

该系统可用于液体，该液体具有1μs/ cm或更大的电导率，并且适用于冷凝水箱，给水罐和工艺VATS或血管。当电导率低于该级别的情况下，建议使用基于电容的电平控制。

要注意：

如果罐从非导电材料构造，则可以通过另一探针尖端实现电路。

可调节开/关电平控制

描述

可调节的开/关电平控制系统由控制器和电容探头组成（参见图8.3.4），并提供：

• 阀门打开/闭合控制加上一个警报点。
• 或者，两个警报 - 高低。

阀门操作的电平可以通过控制器功能进行调整。

优势：

可调节的开/关级控制允许更改级别设置而不会关闭此过程。

坏处：

比不可调节的开/关控制更昂贵。

应用程序：

可用于大多数液体，包括导电性低的液体。

要注意：

可以在液体表面是湍流的情况下使用，并且可以调节内置的电子设备以防止泵（或阀门）的快速开/关循环。

调制水平控制

描述

调制电平控制系统由电容探头和适当的控制器组成，该控制器提供调制输出信号，通常为4-20 mA。请参阅图8.3.5。该输出信号可用于影响各种设备，包括：

• 调制控制阀。
• 操作变速泵驱动器。

优势：

1. 因为探测器和控制器仅提供其他设备响应的信号，而不是提供操作设备的电源，所以应用程序的大小没有限制。
2. 稳定控制水箱内的水平。

坏处：

1. 比电导率探测系统更昂贵。
2. 比电导率探测系统更复杂。
3. 供应系统必须永久充电。
4. 不太适合“待机”操作。
5. 可能更大的电力消耗。

要注意：

为了保护供应泵免受泵送闭合调制阀时，提供重新循环或溢出线，以确保通过泵的最小流量（图8.3.5中都没有如图8.3.5所示）。

蒸汽流量控制应用

蒸汽流量的控制不如压力和温度控制，但它用于控制压力或温度的控制不可能或不适合实现过程目标。以下部分提供有关测量和控制蒸汽流量的更多信息。

流量控制系统

典型应用：

1. 锅炉厂上的前馈系统，其中锅炉的蒸汽流量将影响其他控制点，例如：给水化妆率和燃烧器射击率。
2. 再水解过程，其中将测量量的蒸汽（水）注入产品中，该产品已被干燥以运输或储存。该实例可以在烟草，咖啡和动物饲料行业中找到。
3. 批处理，其中从经验中已知测量的蒸汽量将产生所需的结果。

用于控制流量的组件的选择和应用需要仔细思考。

流量计（管道换能器）

流量计是管道换能器，转换流入可测量的信号。最常用的管道传感器可能会使流量与差压相关。该压力信号由另一个换能器（通常是标准DP（差压）发射器）转换为电信号的标准DP（差压）发射器）。一些管道换能器能够将流量直接转换为电信号，而无需DP发射器。

图8.3.6显示了一个可变区域流量计和标准DP发射器，其在流量计中测量的差压压差进入4-20 mA电信号。标准DP发射器被校准以在一定的上游压力下运行;如果此压力发生变化，则输出信号将不准确表示流量。克服该问题的一种方法是提供如果介质是饱和蒸汽的压力（或温度）信号，或者如果流体是过热的蒸汽，则压力和温度信号，如下部分所述。另一种方法是使用质量流DP发射器，其自动补偿压力变化。

可能需要计算机

如果蒸汽是管道中的流体，则可能需要其他温度和/或压力传感器来提供信号以补偿供应压力的变化，如图8.3.7所示。

多个输入意味着包含一组电子蒸汽表的附加流量计算机（或PLC）必须处理来自这些流动，压力和温度传感器中的每一个的信号，以便精确测量饱和或过热的蒸汽。

如果流动计算机不易获得以补偿上游压力的变化，则可能提供恒定的压力;也许通过使用上游控制阀，给出稳定和精确的压力控制（图8.3.7中未示出）。

该压力控制阀的目的是提供稳定的（而不是降低的）压力，但它将固有地将压力降到供应管道。

在任何蒸汽车辆站保护流量计从湿蒸汽保护流量计之前放置的分离器也将保护压力控制阀免受牵引。

使用质量流量DP发射器

通过使用质量流量DP发射器而不是标准DP发射器，不需要对计算机提供准确测量的需要，如图8.3.8所示。

这是因为质量流量发射器带有自己的一组蒸汽桌，并且可以补偿饱和蒸汽供应压力的任何变化。

然而，如果需要其他重要的流动仪化信息，例如，诸如最大值或最小负载的时间，或者需要在特定时间段内集成流量的情况，则仍然可以使用计算机。

如果要控制流量，则仍然需要控制器，无论使用哪种系统。

控制器

即使来自DP发射器或计算机的输出信号是控制阀执行器可以接受的类型，仍然需要控制器（对于任何其他类型的控制系统），出于以下原因：

1. 来自某些流量计/计算机的输出信号具有长时间的重复间隔（大约3秒），这将为图表记录器提供足够的信息来成功运行，但可能无法为控制阀提供足够的响应。这意味着，如果在较高速度下提供发射器信号的控制器或PLC，则该过程可能变得不稳定。
2. 没有控制器，PID功能不可用。
3. 没有控制器，不可能选择设置点。
4. 信号需要校准阀门行程 - 使用大型超大或虚线阀而无需校准的效果，很容易引起问题。

概括

通常更好地安装流量控制阀上游的流量计装置。较高的压力将使其尺寸最小化并使其更具成本效益。流量计也可能会受到更恒定的蒸汽压力（和密度），并且受到下游流量控制阀的湍流的影响。

在一些情况下，可能需要在恒定流量下控制。这意味着特征，例如高旋幕比率，并不重要，并且孔板流量计是合适的。

然而，如果流量差异是大量的，那么'topdown'将成为必须考虑的问题。

在框4中，在更大的深度中讨论流动计的主题。