锅炉屋

检测蒸汽锅炉水位的方法

在蒸汽升高锅炉上有三种清晰的级别监控设备应用：

• 液位控制——确保在适当的时间向锅炉添加适量的水。
• 低水警报 - 为了安全锅炉操作，低水位报警确保燃料燃烧不会继续，如果锅炉中的水位已经下降到或低于预定水平。对于自动控制的蒸汽锅炉，国家标准通常要求两个独立的低级警报，以确保安全。在英国，两个警报的较低者将“锁定”燃烧器，并且需要手动重置以使锅炉返回。
• 高水警报 - 如果水位升高过高，警报运行，通知锅炉操作员关闭供给水供应。虽然通常不是强制性的，但使用高水平警报是明智的，因为它们会减少蒸汽分配系统中的水箱和水麦克马特的可能性。

自动电平检测方法

本模块中的以下部分讨论了适合于蒸汽锅炉的主要类型的液位检测装置。

基本电气理论

电力流动可以与液体进行比较的方式。液体以与电力流过导线的类似方式流过管道（参见图3.16.2）。

导体是一种材料，如金属线，它能使电流自由流动。(与导体相反的是能抵抗电流的绝缘体，如玻璃或塑料)。电流是由叫做电子或离子的微小粒子携带的电荷流动。电荷是以库仑为单位测量的。6.24 x 1018个电子加在一起具有1库仑的电荷，用国际单位制(SI)基单位表示相当于1安培秒。

当使电子或离子移动时，电流在每秒的库仑中以每秒的电子或离子或离子测量。然而，术语“安培”（或a）给出了测量电流的装置。

• 1 a =每秒6.24×1018电子的流动。
• 1a = 1库仑每秒。

使电流流动的力称为电动势或EMF。电池、自行车发电机或电站发电机(在其他例子中)可以提供它。

电池具有正端子和负端子。如果在终端之间连接电线，则电流将流动。电池用作水系统中的泵的压力源。在伏特中测量EMF源的端子之间的电位差，电流（压力）越高，电流（流量）越高。电流流通过电阻呈现电阻（类似于水系统中的管道和阀门所呈现的电阻）。

电阻单位是欧姆（鉴于符号）和欧姆的定律相关，电流，电压和电阻，见等式3.16.1：

在哪里：

我=当前（安培）

v =电压（伏）

r =电阻（欧姆）

另一个重要的电气概念是“电容”。在将其电位的电量升高一伏所需的电荷方面，它测量两根导体之间的电荷（大致类似于容器的体积）。

如果它们需要大量的电荷以使它们之间的电压提高一个伏特，则一对导体具有大的电容，就像大容器需要大量气体以将其填充到一定压力。

电容单位是每伏的一个库仑，其被称为一个前。

电导率探针

考虑一个开着的水箱，里面有一些水。一个探针(金属棒)悬挂在罐内(见图3.16.3)。如果施加了电压，而电路中有电流表，电流表将显示:

• 当探头浸入水中时，电流将流过电路。
• 如果探头抬出水，则电流不会流过电路。

这是电导率探针的基础。电导率原理用于提供点测量。当水位接触探头尖端时，它会通过相关控制器触发动作。

这个动作可能是:

• 开始或停止泵。
• 打开或关闭阀门。
• 就会发出警报。
• 打开或关闭继电器。

但单个提示只能提供单个或点动作。因此，使用电导率探针需要两个尖端，以便在预定水平下切换泵和关闭泵（图3.16.4）。当水位下降并在点A下暴露尖端时，泵将开始运行。水位升高，直到它在B点触摸第二尖端，并且泵将关闭。

探头可以安装在密闭容器中，例如锅炉。图3.16.5为封闭的顶部金属罐-注意;探头穿过罐顶的地方需要安装绝缘体。

再次:

• 浸没探头，电流将流动。
• 随着探头脱离水，电流流动停止。

注意：交流电流用于避免探针在探针处的偏振和电解（水分裂成氢气和氧气）。必须使用标准电导率探针在锅炉中提供低水警报。

根据英国的规定，这必须每天进行检测。

对于一个简单的探测，存在潜在的问题- 如果污垢是在绝缘体上积聚，则在探针之间会产生导电路径，并且即使探针的尖端从水中脱离水，金属罐和电流也会继续流动。这可以通过设计和制造电导率探针来克服，使得绝缘体长，并且对于大多数其长度具有平滑的绝缘材料，例如PTFE /Teflon®。这将最大限度地减少绝缘体周围污垢的风险，请参见图3.16.6。

问题已经通过以下方式解决:

• 在蒸汽空间中使用绝缘体。
• 使用长滑的PTFE护套作为绝缘体，几乎沿着金属探头的整个长度。
• 控制器处可调节灵敏度。

特殊电导率探头可用于低级别警报，并且被称为“自我监控”。包括几种自检功能，包括：

• 一种比较器针尖，通过绝缘和探头针尖连续地测量和比较对地电阻。
• 检查探头与绝缘之间的电流泄漏。
• 其他自检惯例。

根据英国法规，使用这些特殊系统允许每周测试而不是每日一次。这是由于其设计中固有的安全性更高。

电导率探头的尖端必须切成正确的长度，以便它能准确地表示所需的开关点。

电导探针的总结

电导探针:

• 通常垂直安装。
• 使用ON / OFF水平控制适合的位置。
• 虽然其他配置可用，但通常以三个或四组安装在三个或四组上。
• 安装在安装上。

由于探头使用电导率来操作，因此使用非常纯水的应用（电导率小于5μsiemens/ cm）。

电容探头

通过插入电介质材料（一种物质，在导电材料的两个平行板之间插入电介质材料（具有很少或没有导电性或空气或PTFE）的物质（图3.16.8），可以制造简单的电容器。

可以通过将两个平行的导电板浸入介电液体中来构造基本电容器（图3.16.9）。如果测量电容作为板逐渐浸没，则可以看出，电容与将板浸入电介质液体中的深度比例地变化。

随着更多板面积浸入液体中，电容增加（图3.16.10）。可以通过插入电介质材料（一种物质，该物质具有很少或没有导电性的物质，例如空气），在导电材料的两个平行板之间（图3.16.8）。

在浸入导电液体的盘子如锅炉中的盘子中的情况下，情况有所不同，因为液体不再用作电介质，而是延伸板。

因此，电容水平探针由导电圆柱探针组成，其用作第一电容器板。该探针由合适的介电材料覆盖，通常是PTFE。第二电容器板由腔室壁（在锅炉，锅炉壳）的情况下与包含在腔室中的水一起形成。因此，通过改变水位，第二电容器板的面积变化，这影响了系统的总电容（参见公式3.16.2）。

因此，系统的总电容有两个组件（图3.16.12中所示）：

• CA，液面上方的电容 - 电容在腔室壁和探针之间发展。电介质包括探针和腔室壁之间的空气，以及PTFE盖。
• CB，液体表面以下的电容-电容在与探头接触的水面和唯一的介质是聚四氟乙烯盖之间产生。

由于水面上方的两个电容板（腔室壁和探头）之间的距离大，因此电容CA小（见等式3.16.2）。相反，水面下方板之间的距离（探针和水本身）小，因此，与CA相比，电容CB将大。净结果是水位的任何升高都会导致可以通过合适的设备测量的电容增加。

然而，电容的变化小（通常在Pico Farads中测量，例如，10-12法拉德），因此探针与放大器电路结合使用。然后将电容的放大变化用信号通知给合适的控制器。

在电容探针中用于例如饲料，（图3.16.13），可以用电容探针连续监测液位。可以设置相关的控制器以调制控制阀，和/或提供诸如高级警报点或低级警报的点功能。

还可以设置控制器以提供开/关控制。这里，“开”和“关闭”切换点包含在单个探测器内，并通过控制器设置，从而删除任何切割探头的需要。由于电容探头必须完全被封装在绝缘材料中，因此不能切割到长度。

浮动控制

这是一种简单的水平测量形式。用浮子的水平控制的日常例子是盥洗室中的蓄水器。当盥洗室冲洗时，水位下降在蓄水池中，浮子沿着水位沿着水位下来并打开入口水阀。最终，蓄水池在淡水中闭合，水位增加，浮子上升并逐渐关闭入口水阀，直到达到所需的水平。

蒸汽锅炉中使用的系统非常相似。浮动安装在锅炉中。这可以是外部室，或直接在锅炉壳内。随着锅炉的水位变化，浮子将上下移动。下一个阶段是监视此移动并使用它来控制：

• FeedPump（开/关级控制系统）

或者

• 一种给水控制阀(一种调节液位控制系统)制造技术

由于它的浮力，浮子沿着水位上下遵循。

• 在浮杆的另一端是一个磁铁，它在一个不锈钢帽内移动。因为这个帽是不锈钢的，它(实际上)是无磁性的，可以让磁性线通过它。

在最简单的形式下，磁力对磁性开关的作用如下:

• 底部开关将切换到FeedPump。
• 顶部开关将关闭FeedPump。

但是，在实践中，单个开关通常会提供开/关泵控制，使第二开关留出警报。

同样的安排也可以用来提供电平警报。

更复杂的系统提供调节控制将使用一个线圈缠绕在一个枷锁里。随着磁铁上下运动,线圈的电感会改变,这是用来提供一个模拟信号控制器,然后给水控制阀。

浮动控制应用程序

垂直或水平安装的，电平信号输出通常通过磁操作开关（汞型或'漏洞'型）;或者由于磁体的移动到浮子的移动而来自电感线圈的调制信号。在两种情况下，磁铁通过非磁性不锈钢管作用。

差压细胞

差压电池在一侧安装有恒定的水头。另一边布置成具有随锅炉水位而变化的头部。

可变电容、应变计或电感技术被用来测量膜片的偏转，并由此产生一个电子电平信号。

在以下应用中使用差压单元是常见的：

• 高压水管锅炉，使用高品质的脱盐水。
• 使用纯净水的地方，可能是在制药过程中。

在这些应用中，水的电导率非常低，这可能意味着电导率和电容探头不会可靠地运行。