УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ И ТОЛЩИНЫ СЛОЯ ПЕНЫ В ИСПАРИТЕЛЯХ

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно - к устройствам для определения уровня и толщины слоя пены над жидкостью, например, в испарителях.
Известен кондуктометрический сигнализатор, содержащий измерительные электроды с межэлектродным пространством, при этом один из электродов выполнен в виде сетки, а другой - в виде змеевика с внутренней полостью для циркуляции охладителя (SU, A1, №611144, G01N 27/02, опубл. 15.06.1978).
Наиболее близким техническим решением к полезной модели является кондуктометрический сигнализатор уровня пены в испарителях, содержащий измерительные электроды с межэлектродным пространством, в котором одним из электродов является корпус испарителя, а второй выполнен в виде горизонтально расположенной во внутреннем пространстве испарителя токопроводящей проволоки, прикрепленной концами к токопроводящим стержням, размещенным в электрических изоляторах, расположенных над уровнем воды в диаметрально противоположных точках корпуса испарителя, причем к электрическим изоляторам, примыкающим к стержням со стороны внутреннего пространства испарителя, подведены трубки по которым поступает конденсат испарителя (патент RU №115491 МКИ G01N 27/02, опубл. 27.04.2012).
Однако указанное устройство при установке в паровом пространстве испарителя над кипящей водой не может обеспечить достоверные показания изменяющегося с течением времени среднего уровня и толщины слоя пены на поверхности воды, а может только фиксировать момент достижения пеной лишь одного определенного предельно допустимого уровня, соответствующего месту расположения электрода кондуктометрического сигнализатора, выполненного в виде проволоки. Это снижает точность измерений и увеличивает эксплуатационные затраты.
Задачей полезной модели является снижение эксплуатационных затрат и повышение точности измерений.
Сущность полезной модели заключается в том, что устройство для определения уровня и толщины слоя пены в испарителях, содержащее измерительные электроды с межэлектродным пространством, в котором один из электродов выполнен в виде горизонтально расположенной во внутреннем пространстве испарителя токопроводящей проволоки, прикрепленной концами к токопроводящим стержням, размещенным в электрических изоляторах, расположенных над уровнем воды в диаметрально противоположных точках корпуса испарителя, причем к электрическим изоляторам, примыкающим к стержням со стороны внутреннего пространства испарителя, подведены трубки по которым поступает конденсат испарителя, при этом измерительный электрод, выполненный в виде горизонтально расположенной во внутреннем пространстве испарителя токопроводящей проволоки, установлен в количестве более одного, соответствующем числу точек измерения уровня пены в паровом пространстве испарителя и дополнительно установлен датчик для непрерывного измерения уровня испаряемой воды.
Техническим результатом является повышение точности измерений и снижение эксплуатационных затрат за счет того, что при помощи предложенного устройства одновременно определяются и уровень воды в испарителе и толщина слоя пены над поверхностью воды в пределах от минимального до максимально допустимого значения. Это позволяет при появлении пены на поверхности воды и увеличении толщины ее слоя оперативно реагировать на процесс пенообразования, плавно увеличивая продувку испарителя, уменьшающую солесодержание испаряемой воды, и интенсивность пенообразования, не дожидаясь достижения уровнем пены максимально допустимого (критического) значения. За счет этого значительно снижается вероятность уноса пены с паром при критических значениях толщины слоя пены, когда резкое увеличение продувки с целью уменьшения пенообразования не всегда может очень быстро предотвратить унос пены с паром. Таким образом, устройство для определения уровня и толщины слоя пены в испарителях позволяет повысить точность измерения уровня и толщины слоя пены на поверхности воды в испарителях и снизить эксплуатационные затраты.
Сущность полезной модели поясняется чертежом. Основным элементом устройства является кондуктометрический датчик уровня пены, образованный измерительными электродами, в котором одним измерительным электродом является корпус испарителя 1, а другими -токопроводящие проволоки 2, 3, 4, 5, прикрепленные концами к токопроводящим стержням 6, 7, 8, 9, размещенным в электрических изоляторах 10, 11, 12, 13, расположенных в диаметрально противоположных точках корпуса испарителя 1. Соединения стержней 6, 7, 8, 9 с изоляторами 10, 11, 12, 13 и соединения изоляторов 10, 11, 12, 13 с корпусом 1 являются герметичными. К наружной поверхности электрических изоляторов 10, 11, 12, 13, расположенной в паровом объеме испарителя, подведены трубки 14, 15, 16, 17 для непрерывной промывки поверхности изоляторов 10, 11, 12, 13 конденсатом пара от отложения солей. Токопроводящие проволоки 2, 3, 4, 5 с токопроводящими стержнями 6, 7, 8, 9 и изоляторами 10, 11, 12, 13 расположены параллельно на разных расстояниях от поверхности испарения воды в паровом пространстве испарителя. Нижняя проволока 2 находится у поверхности испарения воды, а верхняя проволока 5 - на расстоянии максимально допустимого уровня пены над поверхностью испарения воды.
В испарителе установлен датчик для непрерывного измерения уровня испаряемой воды 18. Токопроводящие проволоки 2, 3, 4, 5 подключены к многоканальному измерительному прибору 19, выход которого подключен к микропроцессору 20. Датчик уровня испаряемой воды 18 подключен к измерительному прибору 21, выход которого подключен к микропроцессору 20.
6
Устройство для непрерывного определения уровня и толщины слоя пены в испарителе работает следующим образом. При нормальном режиме работы испарителя между поверхностью испаряемой воды и токопроводящей проволокой 2 существует паровое пространство. Благодаря наличию изоляторов 10 электрическая цепь между проволокой 2 и корпусом испарителя 1 имеет очень большое сопротивление (10 Ом и более). Конденсат пара, имеющий низкое солесодержание, поступающий по трубкам 14 при работе испарителя, омывает поверхность изоляторов 10 и препятствует отложению солей на ней, сохраняя высокое сопротивление электрической цепи от проволоки 2 к корпусу 1. При нарушении водного режима, связанного с повышением концентрации солей в испаряемой воде, на поверхности воды образуется пена, толщина слоя которой увеличивается со временем и в какой - то момент времени при уровне пены, превышающем допустимую величину, пена захватывается потоком пара, уходящем из испарителя в установленный за испарителем конденсатор пара. Содержание солей в пене во много раз больше, чем в паре, поэтому такой режим работы испарителя считается аварийным, так как солесодержание конденсата возрастает в тысячи раз. В момент контакта пены с токопроводящей проволокой 2, установленной у поверхности воды, электрическое сопротивление электрической цепи от проволоки 2 к корпусу испарителя 1 резко уменьшается в тысячи раз, так как вода, входящая в состав пены, имеет высокую электропроводность благодаря большому количеству ионов растворенных солей.
Толщина слоя пены H над поверхностью испаряемой воды определяется из соотношения:
1
где H - расстояние от уровня расположения первой по ходу пара проволоки 2 до точки начала отсчета уровней (до уровня днища испарителя);
0
H - расстояние от уровня испаряемой воды до точки начала отсчета уровней.
Если уровень пены достигает не только первой проволоки 2, но и другой любой проволоки, расположенной выше проволоки 2, то толщина слоя пены H в этом случае определяется из соотношения:
n
где H - расстояние от уровня расположения до точки начала отсчета уровней (n-ой) по ходу пара проволоки, которая в данный момент находится на самом высоком уровне, соответствующем наибольшему расстоянию от точки начала отсчета уровней;
0
H - расстояние от уровня испаряемой воды до точки начала отсчета уровней.
В ходе измерения сопротивления электрической цепи между расположенными одна над другой токопроводящими проволоками 2, 3, 4, 5 и корпусом испарителя 1 электрические сигналы в многоканальном измерительном приборе 19, каждый из каналов которого подключен к одной из проволок, соответствуют величине измеряемого сопротивления для каждой из проволок и поступают по выходным каналам прибора в микропроцессор 20, куда поступает и сигнал от прибора 21, непрерывно измеряющего уровень воды в испарителе при помощи датчика уровня 18. В микропроцессоре производится обработка получаемой информации и вычисление уровня воды, уровня и толщины слоя пены в испарителе. Результаты вычислений высвечиваются на дисплее показывающего прибора, установленного в корпусе прибора 19 и передаются на приборы системы, осуществляющей автоматическое регулирования уровня испаряемой воды и величины продувки испарителя.