Манометры, смотровые стекла и вакуумные прерыватели

Манометры с трубкой Бурдона часто выпускаются в жидкозаполненном исполнении. Пространство вокруг трубки Бурдона заполняется прозрачной жидкостью, обычно глицерином. Это защищает внутренний механизм от сильной вибрации, а также от воздействия агрессивной окружающей среды и конденсата. Кроме того, жидкость демпфирует колебания стрелки, делая манометр менее чувствительным к небольшим кратковременным колебаниям давления.

Поскольку трубка Бурдона может повреждаться при высокой температуре, в паровых системах манометр обычно устанавливают на конце сифонной трубки. Сифонная трубка заполняется водой, которая передает давление рабочей среды к трубке Бурдона и позволяет разместить манометр на некотором расстоянии от точки измерения. Две наиболее распространенные формы сифонной трубки - U-образная и кольцевая. Кольцевой сифон применяется на горизонтальных трубопроводах, где над трубой достаточно места, а U-образный тип - при установке манометра на вертикальном трубопроводе или на горизонтальном трубопроводе, где недостаточно места для кольцевого сифона.

Манометр типа Бурдона не подходит для работы с коррозионно-активными жидкостями или средами, содержащими взвешенные твердые частицы, так как эти частицы могут повредить внутренние элементы прибора. В таких случаях необходимо отделить рабочую среду от трубки Бурдона.

Это достигается установкой гибкой диафрагмы на входе в манометр. Чувствительный элемент манометра и пространство за диафрагмой образуют полностью герметичную систему, которая вакуумируется и затем заполняется подходящей передающей жидкостью; в случае пара это обычно масло. Давление системы прогибает диафрагму, и давление через заполняющую жидкость передается на трубку Бурдона. Разделительные мембраны также следует применять в системах clean steam, где недопустимы застойные зоны (dead space). Помимо манометра с трубкой Бурдона, доступны и другие типы приборов, включая мембранные манометры, пьезорезистивные манометры и термометры. Мембранные манометры Металлическая диафрагма зажимается между двумя фланцами и с одной стороны подвергается воздействию измеряемой среды. Давление среды вызывает упругий прогиб диафрагмы. Величина прогиба пропорциональна приложенному давлению и вызывает линейное перемещение тяги, присоединенной к внутренней стороне диафрагмы. Далее перемещение тяги через систему шестерен преобразуется в угловое перемещение стрелки прибора. Таким образом, движение стрелки пропорционально давлению, действующему на диафрагму. Диафрагма также изолирует среду от внутренних частей прибора; поэтому мембранные манометры подходят для большинства типов сред.

Пьезорезистивные манометры Эти манометры состоят из диафрагмы на керамической подложке; на диафрагму наклеены пьезорезистивные тензодатчики, а вместе с необходимой схемотехникой они интегрированы на кремниевом чипе. Диафрагма прогибается при изменении давления, вызывая изменение баланса тензометрического моста. Это преобразуется интегральным модулем в электронный сигнал, пропорциональный давлению. Выходной сигнал может отображаться на локальном цифровом индикаторе или дополнительно преобразовываться в сигнал 4-20 mA для дистанционной передачи. Эти приборы очень чувствительны и применяются там, где требуется точное измерение давления. Поскольку они формируют электрический выходной сигнал, их можно интегрировать в системы управления зданием. Термометры Хотя существует множество различных типов термометров, в паровых системах чаще всего встречаются пять основных типов: биметаллические, манометрические заполненные системы, термисторы, термопары и термометры сопротивления (RTD).

• Биметаллический термометр - Состоит из свернутого биметаллического элемента. Прибор основан на принципе биметаллической полосы, состоящей из двух металлических полос из разных материалов, соединенных между собой. Материалы подбираются так, чтобы иметь разные коэффициенты теплового расширения. При нагреве металлы расширяются на разную величину, и поскольку они не могут перемещаться относительно друг друга, биметаллическая полоса изгибается.

Когда температура свернутого элемента повышается, он стремится развернуться. Степень этого разворота соответствует температуре. Стрелка соединена со спиралью через систему рычагов, аналогично манометру Бурдона.

Биметаллические термометры обычно недороги, прочны и просты в монтаже. Их используют там, где требуется простая и быстрая визуальная индикация температуры.

• Другие методы измерения температуры -

рассматриваются в Module 6.7, Controllers and Sensors. Эти типы датчиков температуры используются там, где требуется более высокая точность измерения или где измерение должно быть автоматизировано либо включено в систему управления зданием. При установке на оборудование температурный щуп обычно помещают в защитную гильзу. Это позволяет извлекать датчик из трубопровода или аппарата без нарушения герметичности системы. Для хорошей теплопередачи в гильзе используется теплопроводная паста. Одна из важных задач при установке устройства измерения температуры - обеспечить получение репрезентативного значения. Часто, особенно в сосудах с жидкостью, возникает температурная стратификация, и измерение температуры на разных уровнях может давать разные результаты. Типичные области применения температурных измерительных устройств включают питательные баки котлов, контроль температуры продукта и измерение температуры пара после десуперподогрева.

Некоторые смотровые стекла могут оснащаться подсветкой; это полезно при установке в местах с низкой освещенностью либо там, где приходится использовать смотровое стекло с одним окном, например на баках. Sight check Sight check (см. Figure 12.6.7) представляет собой комбинацию смотрового стекла и обратного клапана. Шарик в верхней части проточной трубки приподнимается потоком среды с седла и перемещается через цилиндрическое окно к выходному патрубку. При обратном потоке шарик прижимается обратно к седлу на входе. Движение шарика делает поток хорошо видимым и одновременно обеспечивает отсечение при обратном потоке. Как и смотровые стекла, sight check используется для наблюдения за сбросом конденсата из конденсатоотводчиков. В sight check положение шарикового обратного клапана показывает, идет ли поток конденсата. Если после конденсатоотводчика конденсат поднимается вверх, sight check устраняет необходимость в отдельном обратном клапане и тем самым упрощает монтаж. Sight check особенно полезен при пусконаладке конденсатоотводчиков, оснащенных устройством steam lock release (SLR).

Вакуумный прерыватель состоит из сферического шарика из нержавеющей стали, который в нормальных рабочих условиях лежит на седле. При возникновении вакуума клапан поднимается с седла, и в систему засасывается воздух.

В некоторых случаях клапан может быть подпружинен, что означает, что вакуум будет разрушаться только при дальнейшем падении давления. Это помогает обеспечить плотное перекрытие без утечки пузырьков в условиях, близких к вакууму.

Одно из наиболее распространенных применений вакуумного прерывателя - технологическое оборудование, например варочные котлы с рубашкой и теплообменники. После отключения в таком оборудовании остается некоторое количество пара. По мере охлаждения аппарата пар конденсируется, а так как конденсат занимает значительно меньший объем, чем пар, возникает вакуум. Вакуум может повредить оборудование, поэтому на входе пара в такой аппарат или на самом корпусе необходимо устанавливать вакуумный прерыватель. Такая же ситуация может возникать на паропроводах и котлах. Вакуумные прерыватели часто применяются на теплообменниках с регулированием температуры, которые подвержены stall (см. Block 13). На небольших теплообменниках с дренажом в атмосферу stall можно предотвратить, установив вакуумный прерыватель на входе пара в теплообменник. Когда в паровом пространстве возникает вакуум, вакуумный прерыватель открывается и позволяет конденсату стекать к конденсатоотводчику.

В целом подавать воздух в паровое пространство нежелательно, так как он образует барьер для теплопередачи и снижает эффективную температуру пара (см. Module 2.4). Это становится проблемой на более крупных теплообменниках, где использовать вакуумный прерыватель для устранения stall не рекомендуется. Кроме того, если после конденсатоотводчика конденсат поднимается, например в приподнятую возвратную магистраль конденсата, вакуумный прерыватель не сможет помочь дренажу. В обоих случаях необходимо применять активный способ удаления конденсата, например pump-trap (см. Module 13.8).