Kính đo mức từ áp suất cao và nhiệt độ cao: Hướng dẫn 160-Bar, 450°C về áo hơi và bảo vệ chống đóng băng

Máy đo mức từ trường áp suất cao và nhiệt độ cao là một thiết bị đo mức trực quan không tiếp xúc được chế tạo xung quanh một buồng chịu áp — thường là ống thép không gỉ 316L hoặc hợp kim niken được kết nối với bình chứa qua mặt bích ASME B16.5 ở các cấp từ Class 150 đến Class 900 — chứa một phao kín bên trong có nam châm vĩnh cửu làm xoay một dãy cờ chỉ thị bên ngoài khi mức chất lỏng tăng và giảm. Không giống như máy đo mức từ trường tiêu chuẩn được thiết kế cho hoạt động áp suất khí quyển hoặc áp suất thấp, phiên bản áp suất cao/nhiệt độ cao được thiết kế cho áp suất thiết kế lên đến 16 MPa (160 bar) và nhiệt độ quá trình từ khoảng −40°C đến +450°C, với phao được đánh giá áp suất sụp đổ để lại biên an toàn xác định trên áp suất làm việc tối đa và buồng, mặt bích và gioăng được chứng nhận theo các tiêu chuẩn như ASME B16.5, EN 1092-1 hoặc GB/T. Các thiết bị này được chỉ định cho bao hơi, bao hơi tuabin, thiết bị chuyển hóa amoniac, lò phản ứng hóa học và hệ thống chất lỏng nhiệt, nơi kính quan sát thủy tinh thông thường là mối nguy hiểm và các kỹ sư vẫn cần chỉ thị trực quan cục bộ đáng tin cậy khi quá trình nóng, có áp suất hoặc tiếp xúc với điều kiện môi trường đóng băng.

Tại sao máy đo mức từ trường tiêu chuẩn hỏng ở áp suất cao và nhiệt độ cao

Máy đo mức từ trường tiêu chuẩn hỏng trong dịch vụ khắc nghiệt vì một vài lý do được ghi nhận rõ ràng, và hiểu chúng là bước đầu tiên trong việc xác định một thiết bị sẽ tồn tại một thập kỷ trong nhà lò hơi.

Hỏng mặt bích và gioăng. Ở áp suất trên khoảng 4–6 MPa, gioăng cao su hoặc PTFE thông thường chảy lạnh và bị đùn ra dưới tải trọng bu lông, và mặt bích nhẹ bị biến dạng. Kết quả là rò rỉ tại bề mặt mặt bích, xói mòn gioăng tiến triển, và cuối cùng là rò rỉ nước quá nhiệt hoặc hơi quá trình. Máy đo áp suất cao sử dụng mặt bích dày hơn, được gia cố (Class 600 trở lên), gioăng quấn xoắn ốc hoặc than chì, và bu lông neo được siết theo một mẫu xác định.

Sụp đổ phao. Phao là thành phần dễ hỏng nhất. Một phao rỗng được thiết kế cho 1 MPa có thể bị nghiền nát — sụp đổ và bị ngập bên trong — khi buồng được tạo áp suất lên đến 10 MPa. Một khi phao bị ngập, nó chìm, các cờ từ trường ngừng theo dõi bề mặt, và máy đo đọc sai hoặc không đọc được. Phao áp suất cao được gia công từ thanh đặc hoặc hàn từ ống thành dày, và áp suất sụp đổ của chúng được xác minh bằng thử nghiệm thủy tĩnh với biên ít nhất 1,5 lần áp suất làm việc tối đa.

Suy giảm nam châm. Trên khoảng 250–300°C, nam châm ferrite thông thường và nhiều nam châm AlNiCo mất một phần đáng kể từ thông của chúng. Nếu nam châm phao và nam châm chỉ thị không được đánh giá cho nhiệt độ hoạt động, theo dõi cờ trở nên chậm chạp và không đáng tin cậy — cờ có thể kẹt, xoay một phần, hoặc xoay ngược lại. Máy đo nhiệt độ cao sử dụng nam châm samarium-cobalt (SmCo) hoặc AlNiCo cấp cao với điểm Curie trên 450°C.

Giãn nở vi sai và chu kỳ nhiệt. Một buồng được làm nóng từ nhiệt độ môi trường lên 400°C tăng trưởng vài milimét về chiều dài. Nếu chân đế, giá đỡ và mặt bích không thể thích ứng với sự tăng trưởng đó, buồng bị biến dạng, phao bị kẹt vào thành, và máy đo hỏng về mặt cơ khí. Các thiết kế đúng đắn neo buồng ở một đầu và cho phép chuyển động trục tự do ở đầu kia.

Kẹt và bám bẩn. Các môi trường nhớt, kết tinh hoặc polyme hóa có thể tích tụ bên trong buồng đo và trên phao. Trong dịch vụ nhiệt độ cao, sự sôi nhẹ trên bề mặt có thể gây cuốn bọt khí làm phao chuyển động lên xuống. Những vấn đề này được giải quyết bằng thiết kế buồng đo, bằng cách bọc hơi nước (thảo luận bên dưới) và bằng cách chỉ định kết nối quy trình chính xác.

Định mức Áp suất Thiết kế và Cấp Mặt bích cho Dịch vụ Áp suất Cao

Việc chỉ định kính đo mức từ cho dịch vụ áp suất cao về cơ bản là một bài tập định mức mặt bích và buồng đo. Áp suất và nhiệt độ thiết kế xác định cấp mặt bích, độ dày thành buồng đo và vật liệu đệm làm kín.

Thang định mức phổ biến cho kính đo mức từ áp suất cao WELK tuân theo cả dãy PN châu Âu và dãy cấp ANSI/ASME:

Lưu ý rằng định mức mặt bích bị giảm theo nhiệt độ. Mặt bích Cấp 900 được định mức khoảng 15.9 MPa ở 38°C, nhưng áp suất cho phép của nó giảm khi nhiệt độ tăng; ở 400°C cùng mặt bích đó chỉ chịu được giá trị thấp hơn, và độ dày thành buồng đo được tính toán tương ứng. Đây là lý do tại sao áp suất thiết kế và nhiệt độ thiết kế phải luôn được chỉ định cùng nhau — không bao giờ chỉ áp suất.

Đặc biệt đối với đo mức trống lò hơi, trống thường hoạt động ở khoảng 4 đến 12 MPa với nhiệt độ bão hòa từ 250°C đến 320°C, trong khi trống áp suất cao trong lò hơi tiện ích lớn có thể đạt 15–16 MPa. Buồng đo thường được làm từ ống liền mạch hoặc phôi rèn, chụp X-quang kiểm tra và thử thủy tĩnh ở 1.5× áp suất thiết kế. Bề mặt mặt bích nên được chỉ định theo tiêu chuẩn bề mặt (RF, RTJ cho các cấp cao nhất), và trình tự siết bu lông phải được xác định trong sách hướng dẫn lắp đặt. Van xả khí trên đỉnh và van xả đáy hoàn thiện ranh giới áp suất — cả hai nên được định mức theo áp suất thiết kế đầy đủ, vì chúng thường là các bộ phận đầu tiên bị rò rỉ nếu được chọn quá nhỏ.

Vật liệu Buồng đo và Phao cho Dịch vụ Nhiệt độ Cao

Việc lựa chọn vật liệu là yếu tố quyết định giữa một đồng hồ đo bền lâu và một đồng hồ bị ăn mòn, đóng cáu cặn hoặc hỏng chỉ sau vài tháng. Ở nhiệt độ cao, ba yếu tố chi phối sự lựa chọn: khả năng chống ăn mòn, khả năng chống rão và oxy hóa, và độ bền cơ học của phao.

Vật liệu buồng đo. Mặc định là thép không gỉ 316L, phù hợp với hầu hết các ứng dụng hơi nước, nước, chất tải nhiệt và hóa chất thông thường lên đến 450°C. Khi môi trường quá trình khắc nghiệt hơn — clorua, axit sulfuric hoặc hydrochloric, hơi nước có hàm lượng clorua cao — buồng đo nên được nâng cấp lên hợp kim cao hơn:

• 904L — khả năng chống clorua và axit khử tốt hơn.
• Duplex 2205 hoặc super-duplex 2507 — độ bền cao, khả năng chống nứt do ăn mòn ứng suất clorua tuyệt vời, phổ biến cho ứng dụng ngoài khơi và nước muối.
• Hastelloy C-276 hoặc Inconel 625 — cho clorua nóng, clo ẩm và môi trường oxy hóa.
• Monel 400 — cho ứng dụng florua nóng và axit hydrofluoric.

Độ dày thành buồng đo được tính toán theo mã thiết kế áp dụng, và đối với buồng hợp kim, nên yêu cầu hồ sơ chứng nhận quy trình hàn (WPQ). Độ nhẵn bề mặt bên trong cũng quan trọng: lỗ khoan mịn hơn (Ra ≤ 0,8 µm) giảm bám bẩn và lực cản phao, điều này quan trọng trong môi trường nóng có độ nhớt cao.

Vật liệu phao và áp suất sụp đổ. Phao là bộ phận quan trọng. Đối với dịch vụ áp suất cao, nhiệt độ cao, phao được chế tạo từ ống có thành dày, hàn và chụp X-quang, hoặc gia công từ thanh đặc, để độ dày thành có thể lớn hơn nhiều so với phao tấm mỏng. Một phao được đánh giá cho dịch vụ 16 MPa thường sẽ có áp suất sụp đổ được kiểm tra trên 24 MPa (1,5× thiết kế). Vật liệu phao phải phù hợp với khả năng chống ăn mòn của buồng — 316L cho dịch vụ thông thường, Inconel hoặc Hastelloy cho môi trường ăn mòn mạnh, và titan khi quy trình yêu cầu.

Vì phao rỗng, mật độ của nó thấp hơn nhiều so với kim loại đặc, điều này cho phép nó nổi trên bề mặt chất lỏng. Mật độ phao càng thấp, nó càng theo dõi tốt chất lỏng có mật độ thấp, nhưng mật độ thấp hơn cũng có nghĩa là thành mỏng hơn — vì vậy luôn có sự đánh đổi giữa lực nổi và áp suất sụp đổ. Phao áp suất cao vốn dĩ đặc hơn, đó là lý do tại sao mức kế từ kiểu áp suất cao có thể có vùng chết lớn hơn một chút (khoảng cách giữa mức phát hiện cao nhất và thấp nhất) so với thiết bị áp suất thấp. Luôn kiểm tra áp suất sụp đổ của phao so với áp suất làm việc tối đa và mật độ chất lỏng so với mật độ hiệu dụng của phao.

Vòng đệm và miếng đệm. Đối với nhiệt độ cao, vòng đệm đàn hồi được thay thế bằng vòng đệm quấn xoắn ốc với chất độn than chì, hoặc vòng đệm than chì rắn, có thể chịu được 450°C và cao hơn. Đệm van trong van thông hơi và van xả nên là than chì hoặc PTFE với định mức nhiệt độ phù hợp. Vòng chữ O ở phía chỉ báo thường không nằm trong ranh giới áp suất, nhưng vỏ chỉ báo cờ vẫn nên được chỉ định cho các điều kiện môi trường mà nó sẽ phải đối mặt.

Áo hơi: Chúng hoạt động như thế nào và khi nào nên sử dụng

Mức kế từ kiểu có áo hơi là mức kế từ kiểu áp suất cao trong đó buồng mức được bao quanh bởi một áo ngoài thứ hai, qua đó hơi nước áp suất thấp lưu thông. Áo giữ cho chất lỏng quy trình bên trong buồng ở nhiệt độ ổn định, ngăn chất lỏng đóng băng, trở nên quá nhớt khiến phao ngừng di chuyển, hoặc kết tinh và bám vào thành buồng.

Cách áo hoạt động. Áo ngoài được hàn xung quanh buồng mức với một khe hở hình khuyên nhỏ (thường 10–20 mm). Hơi nước bão hòa ở 0,3–0,6 MPa (3–6 bar) — khoảng 145–165°C — được đưa vào ở kết nối dưới và thoát ra ở kết nối trên, để nước ngưng thoát ra ngoài bằng trọng lực và áo được lấp đầy hơi nước đều. Kết nối áo thường là G1/2" hoặc DN15, và nguồn cung cấp hơi thường được lấy từ đầu hơi áp suất thấp của nhà máy hoặc đầu dịch vụ theo dõi. Trên một số thiết kế, áo cũng được sử dụng để tuần hoàn nước nóng hoặc dầu nhiệt khi không có hơi nước.

Khi nào nên sử dụng áo hơi. Áo được sử dụng khi chất lỏng quy trình tự nó sẽ là vấn đề:

• Môi trường nhớt hoặc sáp — bitum, dầu nhiên liệu nặng, hắc ín, lưu huỳnh, naphtalen. Trên khoảng 5–20 cSt ở nhiệt độ môi trường, phao ngừng di chuyển đáng tin cậy. Áo gia nhiệt giữ chất lỏng ở nhiệt độ bơm của nó.
• Môi trường kết tinh — xút ăn da, muối natri, dung dịch urê, lưu huỳnh. Khi chất lỏng nguội xuống dưới điểm kết tinh của nó, chất rắn lắng đọng trên thành buồng và đóng băng phao.
• Môi trường không được phép đóng băng — dầu nhiệt, amoniac, xút, nước ở vùng khí hậu lạnh.

Quy tắc chính là nhiệt độ áo gia nhiệt phải được kiểm soát, không chỉ được cung cấp. Cung cấp quá nhiều hơi nước cho áo gia nhiệt trên môi trường nhạy cảm với nhiệt có thể làm quá nhiệt hoặc sôi sản phẩm; sử dụng bẫy hơi nhiệt tĩnh và, nếu cần, van giảm áp trên nguồn hơi để giữ áo gia nhiệt ở áp suất đặt. Bẫy hơi là một phần của hệ thống, không phải phụ kiện — bẫy không được kiểm tra cho phép áo gia nhiệt ngập nước ngưng và mất hầu hết hiệu quả gia nhiệt.

Cách nhiệt. Áo gia nhiệt hơi nước không được cách nhiệt làm mất phần lớn mục đích của nó trong điều kiện đóng băng. Cách nhiệt bông khoáng hoặc bông đá, dày 50–80 mm với lớp bọc chống thời tiết, nên được lắp trên áo gia nhiệt. Nếu áo gia nhiệt chỉ cần để giữ chất lỏng trên điểm chảy của nó, kết hợp áo gia nhiệt cộng cách nhiệt là gói tiêu chuẩn — đồng hồ đo mức từ kiểu áo gia nhiệt hơi nước của WELK được cung cấp với áo gia nhiệt như một phần không thể tách rời của cụm buồng, do đó ranh giới áp suất và vỏ bọc gia nhiệt được thiết kế và thử nghiệm như một đơn vị thay vì bắt vít tại hiện trường.

Bảo vệ chống băng giá và Sưởi ấm bằng điện trở cho Lắp đặt ngoài trời

Trong khi áo gia nhiệt hơi nước là về việc giữ chất lỏng quy trình nóng, bảo vệ chống băng giá là về việc giữ đồng hồ đo hoạt động trong điều kiện lạnh giá. Các lắp đặt ngoài trời — trạm bồn chứa, nhà máy hóa chất, nhà máy lọc dầu, bến LNG và amoniac, khu vực lò hơi ở vùng khí hậu lạnh — thường xuyên có nhiệt độ môi trường dưới −20°C và trong điều kiện thiết kế xuống tới −40°C. Nước và nước ngưng bên trong buồng sẽ đóng băng, giãn nở và làm nứt buồng hoặc phao; ngay cả khi chất lỏng quá trình không đóng băng, bộ chỉ thị và chất lỏng bên trong buồng có thể ngưng tụ và đóng băng.

Có ba biện pháp bổ sung:

1. Gia nhiệt bằng điện trở. Phương pháp phổ biến nhất là gia nhiệt bằng điện trở — cáp sưởi tự điều chỉnh chạy dọc theo buồng và quấn quanh mặt bích và vùng di chuyển của phao, được bảo vệ bởi lớp cách nhiệt và vỏ bọc. Cáp tự điều chỉnh (thường 15–30 W/m) được ưa chuộng hơn cáp công suất không đổi vì nó tự điều chỉnh công suất theo nhiệt độ cục bộ, không thể làm quá nhiệt quá trình và có thể cắt theo chiều dài tại hiện trường. Bộ gia nhiệt được điều khiển bởi bộ điều nhiệt hoặc bộ điều khiển nhiệt độ môi trường và phải được đặt tiếp xúc hoàn toàn với bề mặt buồng — một bộ gia nhiệt lơ lửng trong lớp cách nhiệt chỉ làm nóng không khí.

2. Cách nhiệt và vỏ bọc. Lớp cách nhiệt giữ nhiệt, dù từ bộ gia nhiệt hay từ chính quá trình. Đối với đồng hồ đo chống sương giá, cách nhiệt 50–100 mm với vỏ bọc có thể tháo rời hoặc hộp có bản lề là điển hình. Vỏ bọc phải có thể tháo rời quanh mặt bích và bộ chỉ thị để việc kiểm tra và bảo trì không bị ảnh hưởng.

3. Gia nhiệt bằng hơi nước hoặc áo hơi. Khi có hơi nước tại hiện trường, áo hơi áp suất thấp ở 0,3–0,6 MPa cung cấp sự bảo vệ tương tự như gia nhiệt điện mà không cần nguồn điện và an toàn chống cháy nổ tuyệt đối. Đối với nhiệm vụ rất lạnh, áo hơi thường được kết hợp với cách nhiệt; áo hơi giữ chất lỏng ấm trong khi lớp cách nhiệt giảm tổn thất nhiệt.

Điều kiện thiết kế cho bảo vệ chống sương giá là nhiệt độ môi trường tối thiểu — đối với hầu hết các thông số kỹ thuật của Trung Quốc và bán cầu Bắc, đây là −20°C, với −40°C được sử dụng cho các vùng lạnh khắc nghiệt. Đây cũng là lý do tại sao phao và bộ chỉ thị phải được đánh giá cho môi trường nhiệt độ thấp: ở −40°C, vật liệu không được trở nên giòn và vỏ bộ chỉ thị phải được bịt kín chống lại sự xâm nhập của băng. Đồng hồ đo mức từ cách nhiệt chống sương giá của WELK được chế tạo đặc biệt cho nhiệm vụ này, với lớp cách nhiệt, vỏ bọc và bộ gia nhiệt (hoặc áo hơi) được tích hợp thành một gói kỹ thuật duy nhất thay vì lắp ráp tại hiện trường.

Ngưng tụ và Độ tin cậy của Cờ chỉ thị

Bộ chỉ thị cờ là phần của đồng hồ đo mà người vận hành thực sự đọc và cũng là phần có khả năng hỏng hóc cao nhất trong môi trường ẩm ướt, lạnh giá hoặc ngoài trời. Ngưng tụ hình thành bên trong vỏ bộ chỉ thị khi không khí ẩm ấm đi vào vỏ và sau đó nguội đi — một chế độ hỏng hóc thường gặp trên đồng hồ đo ngoài trời vào mùa xuân và mùa thu, và trên đồng hồ đo gần rò rỉ hơi nước. Ngưng tụ làm mờ cửa sổ, ăn mòn lò xo và trục ghim của bộ chỉ thị và có thể đóng băng vào mùa đông, khóa các cờ ở vị trí.

Ba đặc điểm thiết kế giúp chỉ thị hoạt động đáng tin cậy:

• Vỏ chỉ thị kín hoặc được nạp khí. Vỏ chỉ thị có gioăng đúng cách, đạt IP65–IP66, ngăn không khí ẩm xâm nhập ngay từ đầu. Khi làm việc ngoài trời lạnh, một số thiết kế thêm hộp hút ẩm nhỏ hoặc bộ thở silica-gel.
• Các bộ phận bên trong không từ tính, chống ăn mòn. Trục cờ và lò xo phải bằng thép không gỉ hoặc hợp kim chống ăn mòn, không phải thép carbon, để hơi nước ngưng tụ nhẹ không làm kẹt cơ cấu.
• Nam châm chỉ thị có lực kháng từ cao. Các lá cờ được lật bởi nam châm của phao xuyên qua thành buồng. Nam châm phải đủ mạnh để hoạt động xuyên qua thành buồng dày hơn, áp suất cao, và phải được định mức cho nhiệt độ để theo dõi chính xác — cờ lật một phần là chỉ thị sai.

Nam châm chỉ thị và nam châm phao cũng phải được định cỡ sao cho lực ghép đủ trong toàn dải nhiệt độ. Khi nhiệt độ của nam châm phao tăng, từ thông của nó giảm; một đồng hồ được chỉ định cho dịch vụ 350°C sẽ có nam châm lớn hơn hoặc vật liệu cấp cao hơn so với cùng loại đồng hồ chỉ định cho 100°C. Đối với đo mức bao hơi quan trọng, nơi đồng hồ là một trong nhiều thiết bị dự phòng, người vận hành nên kiểm tra theo dõi cờ trong quá trình chạy thử ở nhiệt độ vận hành — cờ phải lật sạch sẽ, không có vị trí nửa chừng.

Trang bị thêm bộ truyền phát từ giảo cho đầu ra 4–20 mA từ xa

Chỉ thị cờ trực quan là kiểm tra chính của người vận hành, nhưng điều khiển DCS và PLC hiện đại yêu cầu tín hiệu analog từ xa. Trên đồng hồ mức từ kiểu buồng áp suất cao, trang bị thêm tiêu chuẩn là bộ truyền phát mức từ giảo: một đầu dò sóng dẫn hướng — một ống hoặc thanh mảnh — được đưa vào buồng từ trên hoặc bên cạnh, và phao mang một vòng từ mà bộ truyền phát theo dõi bằng từ giảo.

Nguyên lý đơn giản và chắc chắn. Một xung dòng điện được phóng xuống dây từ giảo, tạo ra sóng biến dạng xoắn tại vị trí vòng từ của phao; bộ truyền phát đo thời gian bay và chuyển đổi thành mức chính xác. Vì phép đo là thời gian bay kỹ thuật số, nó rất lặp lại — thường ±1 mm — và không bị ảnh hưởng bởi áp suất, nhiệt độ, bọt hoặc thay đổi hằng số điện môi. Đầu ra là tín hiệu HART 4–20 mA hai dây tiêu chuẩn, kết nối trực tiếp với bất kỳ đầu vào PLC, DCS hoặc SCADA nào.

Việc trang bị thêm đặc biệt hấp dẫn trên đồng hồ áp suất cao vì nó thêm tín hiệu điện tử liên tục mà không cần cắt vòi phun mới vào bình hoặc phá vỡ ranh giới áp suất nhiều hơn mức cần thiết. Đầu dò đi qua mặt bích và một lỗ mở nhỏ của buồng, và toàn bộ cụm được định mức cho cùng áp suất thiết kế như đồng hồ. Đối với bao hơi và dịch vụ amoniac, điểm chèn đầu dò nên được chọn sao cho hành trình phao không bị cản trở, và vỏ bộ truyền phát nên được định mức cho điều kiện môi trường xung quanh — vỏ chống nổ có sẵn cho khu vực nguy hiểm.

WELK cung cấp đồng hồ áp suất cao với bộ truyền phát từ giảo tích hợp, hoặc dạng tổ hợp công tắc đồng hồ mức từ kiểu truyền phát, kết hợp chỉ thị trực quan, lên đến vài công tắc giới hạn (dùng cho báo động và khóa liên động bơm tại các điểm cao/cao-thấp/thấp), và bộ truyền phát 4–20 mA liên tục trong một thiết bị duy nhất. Điều này cung cấp cho người vận hành chỉ thị trực quan, các tiếp điểm cắt, và tín hiệu analog từ một thiết bị hiện trường, tất cả được đánh giá cho cùng áp suất thiết kế.

Lắp đặt, Thông hơi và Hiệu chuẩn

Việc lắp đặt đúng quyết định liệu đồng hồ có hoạt động theo bảng dữ liệu của nó hay không. Các điểm quan trọng là kết nối quy trình, thông hơi, và căn chỉnh.

Kết nối quy trình. Đối với đồng hồ áp suất cao lắp bên hông, buồng đo được kết nối với bình chứa qua hai mặt bích hoặc đầu nối ren, với van cách ly trên mỗi kết nối để có thể cách ly và tháo đồng hồ ra bảo trì mà không cần xả bình. Đối với phiên bản lắp trên đỉnh, đầu dò được đưa qua đầu nối trên đỉnh. Buồng đo phải được lắp gần như thẳng đứng — độ nghiêng hơn một hoặc hai độ tạo ra độ lệch giữa mức thực và mức hiển thị, và trên buồng đo dài, sai số tích lũy là đáng kể. Trên nồi hơi và bao hơi, các kết nối mức nước phải được lấy từ các điểm kết nối mức chuyên dụng của bao hơi, và đồng hồ được lắp sao cho kết nối dưới nhìn thấy không gian nước thực và kết nối trên nhìn thấy không gian hơi.

Thông hơi. Buồng đo phải được thông hơi tại kết nối trên. Nếu buồng đo không được thông hơi, không khí hoặc hơi nước bị kẹt tích tụ ở phía trên, bề mặt chất lỏng bên trong buồng đo nằm cao hơn bề mặt bình chứa, và đồng hồ đọc cao hơn — một sai số nguy hiểm tiềm tàng trên bao hơi nồi hơi. Van thông hơi cũng được sử dụng để xả khí trong quá trình chạy thử. Trên dịch vụ hơi nước, đồng hồ phải được vận hành với kết nối phía hơi thoát nước ngưng đúng cách, nếu không buồng đo sẽ đầy nước ngưng và đọc sai.

Hiệu chuẩn. Đồng hồ mức từ được hiệu chuẩn theo hình học: điểm không tương ứng với điểm lấy mẫu dưới, tầm đo tương ứng với khoảng cách giữa các điểm lấy mẫu. Trên bao hơi nồi hơi, điểm không/tầm đo phải được hiệu chỉnh cho khoảng cách điểm lấy mẫu thực tế của bao hơi và cho mật độ cột nước ở nhiệt độ và áp suất vận hành — đây là hiệu chỉnh "hiệu chuẩn nguội so với hiệu chuẩn nóng" mà người vận hành nồi hơi quen thuộc. Với bộ truyền phát từ giảo, các điểm không và tầm đo được đặt điện tử sau khi lắp đặt và nên được xác minh so với các cờ trực quan tại một mức giữa đã biết trước khi bình chứa được tạo áp, và kiểm tra lại ở nhiệt độ vận hành.

Đối với đồng hồ lắp bên hông, lưu ý rằng tầm đo là khoảng cách giữa hai tâm điểm lấy mẫu, không phải chiều dài toàn bộ buồng đo. Vùng chết của phao có nghĩa là các điểm đo thấp nhất và cao nhất nằm hơi bên trong các điểm lấy mẫu, và thang đo chỉ thị nên được đánh dấu tương ứng.

Bảo trì và Kiểm tra: Sụp đổ Phao và Thay thế Gioăng

Bảo trì phòng ngừa trên đồng hồ mức từ áp suất cao là đơn giản, nhưng phải được lên lịch — các thiết bị này liên quan đến an toàn trên nồi hơi và lò phản ứng.

Kiểm tra phao. Phao là bộ phận mài mòn. Mỗi lần cách ly đồng hồ, phao phải được tháo ra, làm khô và cân so với trọng lượng rỗng đã đánh dấu. Một phao bị thấm chất lỏng — qua lỗ hàn kim, vết nứt trên mối hàn hoặc đầu bị bẹp — sẽ nặng hơn và nổi thấp hơn, tạo ra chỉ số mức thấp sai. Bất kỳ phao nào có tăng trọng lượng phải được thay thế. Phao cũng cần được kiểm tra độ bẹp: trên đồng hồ áp suất cao, phao bị bẹp thường được phát hiện đầu tiên qua sự mất lực nổi đột ngột và đồng hồ chỉ "đầy" bất kể mức thực tế. Nếu có bất kỳ nghi ngờ nào về tình trạng của phao, hãy thử áp suất trong buồng hoặc gửi về nhà máy để kiểm định lại thủy tĩnh.

Thay thế gioăng. Gioăng mặt bích trên dịch vụ áp suất cao nên được thay thế theo lịch trình xác định hoặc bất cứ khi nào tháo mặt bích. Gioăng xoắn ốc chỉ dùng một lần: sau khi mở mối nối, lắp gioăng mới, siết đai ốc theo trình tự quy định và đến giá trị quy định, đồng thời ghi lại mô-men xoắn. Gioăng than chì không bao giờ được tái sử dụng. Kiểm tra bề mặt mặt bích xem có hư hỏng, ăn mòn hoặc "vỏ cam" — bề mặt bị hư sẽ rò rỉ dù gioăng có tốt đến đâu.

Mô-men xoắn bu lông. Van xả và van xả đáy, cùng các đai ốc buồng-mặt bích, nên được siết lại sau chu kỳ nhiệt đầu tiên, vì tải trọng ngồi của gioăng giãn ra khi mối nối nóng lên và nguội đi. Đối với Class 600 trở lên, cần cờ lê thủy lực hoặc cờ lê lực — thanh kéo tay không thể tạo ra 300–800 N·m mà đai ốc Class 900 cần.

Kiểm tra định kỳ. Tại mỗi khoảng thời gian bảo trì: xác minh theo dõi cờ bằng cách di chuyển phao qua phạm vi của nó, kiểm tra đầu ra của bộ truyền tín hiệu so với mức đã biết, xác nhận bộ gia nhiệt hoặc áo hơi đang hoạt động (buồng lạnh trong mùa đông −40°C là triệu chứng đầu tiên của bộ gia nhiệt hỏng) và kiểm tra lớp vỏ cách nhiệt xem có nước xâm nhập không — lớp cách nhiệt ướt dẫn nhiệt ra ngoài và ăn mòn buồng bên dưới.

Chọn Cấu Hình Phù Hợp: Điều Kiện Dịch Vụ so với Đồng Hồ Được Khuyến Nghị

Nếu bạn đang cân nhắc đồng hồ từ với các công nghệ khác cho nhiệm vụ cụ thể của mình, so sánh trong hướng dẫn công nghệ đo mức là điểm khởi đầu hữu ích.

Câu hỏi thường gặp

Áp suất định mức tối đa của đồng hồ đo mức từ áp suất cao là bao nhiêu?

Đồng hồ đo mức từ áp suất cao thường được định mức đến áp suất thiết kế 16 MPa (160 bar), tương ứng với mặt bích PN160 hoặc ASME Class 900. Đối với bao hơi lò hơi và bao hơi hơi nước, dịch vụ điển hình là 4–12 MPa, trong khi bao hơi lò hơi tiện ích áp suất cao có thể đạt 15–16 MPa. Buồng, mặt bích, phao và van xả/thông hơi phải được định mức cùng áp suất thiết kế, và áp suất sụp đổ của phao phải ít nhất 1,5 lần áp suất làm việc tối đa.

Định mức nhiệt độ tối đa cho đồng hồ đo mức từ là bao nhiêu?

Đồng hồ đo mức từ tiêu chuẩn thường được định mức đến 150–200°C. Thiết kế nhiệt độ cao mở rộng đến 400–450°C bằng cách sử dụng hợp kim buồng phù hợp, miếng đệm than chì hoặc quấn xoắn ốc, và nam châm nhiệt độ cao như samarium-cobalt. Trên 450°C, việc lựa chọn vật liệu nam châm và miếng đệm trở nên quan trọng, và đồng hồ nên được chỉ định cẩn thận với nhà sản xuất cho từng ứng dụng.

Khi nào tôi cần áo hơi trên kính đo mức từ?

Cần áo hơi khi chất lỏng quá trình nếu không sẽ đóng băng, trở nên quá nhớt để phao di chuyển, hoặc kết tinh và bám vào thành buồng đo — thường gặp với bitum, dầu nhiên liệu nặng, lưu huỳnh, xút và dầu tải nhiệt. Áo hơi áp suất thấp hoạt động ở 0,3–0,6 MPa (3–6 bar) tuần hoàn hơi bão hòa quanh buồng đo để giữ chất lỏng ở nhiệt độ. Trong trường hợp mối quan tâm là nhiệt độ môi trường lạnh thay vì bản thân chất lỏng quá trình, kính đo được cách nhiệt và gia nhiệt là giải pháp phù hợp hơn.

Sự khác biệt giữa kính đo có áo hơi và kính đo chống sương giá (cách nhiệt) là gì?

Kính đo có áo hơi có áo gia nhiệt quanh buồng đo để giữ chất lỏng quá trình nóng và chảy tự do. Kính đo chống sương giá được cách nhiệt và gia nhiệt (bằng điện hoặc hơi) để ngăn kính đo tự đóng băng trong điều kiện môi trường lạnh, thường được thiết kế cho nhiệt độ môi trường tối thiểu từ −20°C đến −40°C. Một kính đo có thể kết hợp cả hai tính năng, nhưng chúng giải quyết các vấn đề khác nhau và nên được chỉ định theo các điều kiện khác nhau.

Kính đo mức từ áp suất cao có thể cung cấp tín hiệu 4–20 mA từ xa không?

Có. Bộ truyền phát từ giảo có thể được lắp thêm vào kính đo mức từ áp suất cao, sử dụng phao hiện có làm mục tiêu từ. Bộ truyền phát xuất ra tín hiệu 4–20 mA HART tiêu chuẩn với độ lặp lại ±1 mm và được đánh giá ở cùng áp suất thiết kế với kính đo. WELK có thể cung cấp kính đo áp suất cao với chỉ thị trực quan, công tắc giới hạn và bộ truyền phát liên tục được tích hợp thành một gói công tắc và bộ truyền phát.

Chỉ định kính đo của bạn theo điều kiện vận hành thực tế

Kính đo mức từ áp suất cao chỉ tốt khi được chỉ định theo các điều kiện thiết kế thực tế. Đánh giá áp suất và nhiệt độ có liên quan với nhau — mặt bích Class 900 không phải là mặt bích 16 MPa ở 400°C — và áp suất sụp đổ của phao, vật liệu đệm, cấp nam châm, áp suất áo hơi và công suất gia nhiệt đều phụ thuộc vào nhiệm vụ thực tế của bạn. Chỉ định sai có nghĩa là kính đo bị rò rỉ, đọc sai, hoặc hỏng vào đêm lạnh đầu tiên hoặc chuyến vận hành đầu tiên.

Khi bạn sẵn sàng đưa ra thông số kỹ thuật, WELK yêu cầu ba con số và hai câu hỏi: áp suất thiết kế (MPa hoặc bar), nhiệt độ thiết kế (°C), và nhiệt độ môi trường tối thiểu (°C) tại vị trí lắp đặt — cùng với chất lỏng quy trình và việc lắp đặt trong nhà hay ngoài trời. Với năm thông số đầu vào đó, chúng tôi có thể đề xuất cấp mặt bích, vật liệu buồng đo, định mức chịu sụt áp của phao, và liệu bạn có cần áo hơi, gia nhiệt bằng điện trở, hay cả hai. Các kỹ sư của chúng tôi làm việc trên các bao hơi lò hơi, nhà máy amoniac, lò phản ứng hóa học và hệ thống chất tải nhiệt — xem trang ứng dụng nồi hơi và bình chứa quy trình để biết các lắp đặt điển hình — và mọi đồng hồ đo đều được thử nghiệm thủy tĩnh trước khi xuất xưởng.

Liên hệ WELK ngay hôm nay với điều kiện áp suất và nhiệt độ thiết kế của bạn, và chúng tôi sẽ xác định kích thước cho đồng hồ đo mức từ kiểu áp suất cao — có áo hơi, bảo vệ chống băng giá, hoặc cả hai — được đánh giá để chịu được quy trình của bạn.