Kiểm soát mức nước lò hơi

Nồi hơi rất phổ biến trong công nghiệp, chủ yếu là do năng lượng hơi rất hữu ích. Các ứng dụng phổ biến của hơi nước trong công nghiệp bao gồm thực hiện công việc cơ khí (ví dụ như động cơ hơi nước di chuyển một số loại máy móc), sưởi ấm, sản xuất chân không (thông qua việc sử dụng "máy phun hơi nước"), và tăng cường các quá trình hóa học (ví dụ như chuyển hóa khí tự nhiên thành hydro và cạc-bon đi-ô-xít).

Quá trình chuyển hóa nước thành hơi khá đơn giản: đun nước cho đến khi sôi. Ai đã từng đun một nồi nước để nấu ăn đều biết quá trình này diễn ra như thế nào. Tuy nhiên, tạo hơi nước liên tục phức tạp hơn một chút. Một biến quan trọng để đo lường và kiểm soát trong lò hơi liên tục là mức nước trong “thùng hơi” (bình trên trong nồi hơi ống nước). Để tạo ra dòng hơi liên tục một cách an toàn và hiệu quả, chúng ta phải đảm bảo lồng hơi không bao giờ cạn nước hoặc quá cao. Nếu không có đủ nước trong trống, các ống nước có thể bị khô và cháy do sức nóng của ngọn lửa. Nếu có quá nhiều nước trong trống, nước lỏng có thể bị cuốn theo dòng hơi, gây ra các vấn đề ở hạ lưu.

Công cụ đầu tiên trong hệ thống điều khiển này là bộ truyền mức , hay còn gọi là “LT”. Mục đích của thiết bị này là cảm nhận mực nước trong trống hơi và báo cáo (“truyền”) phép đo đó tới bộ điều khiển dưới dạng tín hiệu. Trong trường hợp này, loại tín hiệu là khí nén: một áp suất không khí thay đổi được gửi qua các ống kim loại hoặc nhựa. Mực nước trong trống càng lớn thì áp suất không khí do bộ truyền mức tạo ra càng nhiều. Vì máy phát chạy bằng khí nén nên nó phải được cung cấp một nguồn khí nén sạch để hoạt động. Đây là ý nghĩa của ống “AS” (Cung cấp không khí) đi vào đầu máy phát.

Tín hiệu khí nén này được gửi đến thiết bị tiếp theo trong hệ thống điều khiển, bộ điều khiển chỉ thị mức, hoặc “LIC”. Mục đích của thiết bị này là so sánh tín hiệu của máy phát mức với giá trị điểm đặt do người vận hành nhập vào đại diện cho mức nước mong muốn trong trống hơi. Sau đó, bộ điều khiển tạo ra tín hiệu đầu ra thông báo cho van điều khiển đưa nước vào lò hơi nhiều hơn hoặc ít hơn để duy trì mức nước của thùng hơi ở điểm đặt. Cũng như máy phát, bộ điều khiển trong hệ thống này là khí nén, hoạt động hoàn toàn bằng khí nén. Điều này có nghĩa là đầu ra của bộ điều khiển cũng là một tín hiệu áp suất không khí thay đổi, giống như đầu ra tín hiệu của bộ truyền mức. Đương nhiên, bộ điều khiển yêu cầu một nguồn cung cấp khí nén sạch liên tục để chạy, điều này giải thích “AS

Thiết bị cuối cùng trong hệ thống điều khiển này là van điều khiển , hoạt động trực tiếp bằng tín hiệu áp suất không khí do bộ điều khiển đầu ra. Mục đích của nó là ảnh hưởng đến tốc độ dòng chảy của nước vào lò hơi, "điều tiết" lưu lượng nước nhiều hay ít do bộ điều khiển xác định. Loại van điều khiển đặc biệt này sử dụng một màng ngăn lớn và một lò xo lớn để di chuyển van mở thêm với áp suất tín hiệu nhiều hơn và đóng tiếp với áp suất tín hiệu ít hơn.

Khi bộ điều khiển được đặt ở chế độ “tự động”, nó sẽ di chuyển van điều khiển đến bất kỳ vị trí nào cần thiết để duy trì mực nước trống hơi không đổi. Cụm từ “bất kỳ vị trí nào cần thiết” gợi ý mối quan hệ giữa tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển, tín hiệu biến quá trình (PV) và điểm đặt (SP) là phức tạp. Nếu bộ điều khiển nhận thấy mực nước cao hơn điểm đặt, nó sẽ đóng van khi cần thiết để giảm mực nước xuống điểm đặt. Ngược lại, nếu bộ điều khiển cảm nhận mực nước dưới điểm đặt, nó sẽ mở van đến mức cần thiết để nâng mực nước lên đến điểm đặt.

Theo nghĩa thực tế, điều này có nghĩa là tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển (tương đương với vị trí van) ở chế độ tự động cũng giống như một hàm của tải quá trình (tức là lượng hơi đang được sử dụng từ lò hơi) giống như một hàm của điểm đặt (tức là nơi chúng ta muốn mực nước). Hãy xem xét một tình huống mà nhu cầu hơi từ lò hơi rất thấp. Nếu không có nhiều hơi nước được hút ra khỏi lò hơi, điều này có nghĩa là sẽ có ít nước đun sôi thành hơi và do đó rất ít cần bơm thêm nước cấp vào lò hơi. Do đó, trong tình huống này, người ta sẽ mong đợi van điều khiển di chuyển đến gần vị trí đóng hoàn toàn, cho phép lượng nước vừa đủ vào lò hơi để giữ mực nước trống hơi ở điểm đặt. Tuy nhiên, nếu nhu cầu hơi từ lò hơi này cao, tốc độ bay hơi sẽ lớn hơn nhiều. Điều này có nghĩa là hệ thống điều khiển phải bổ sung nước cấp vào lò hơi với tốc độ dòng chảy lớn hơn nhiều để duy trì mực nước trong thùng hơi ở điểm đặt. Trong tình huống này, chúng ta sẽ thấy van điều khiển gần như được mở hoàn toàn vì hệ thống điều khiển “hoạt động mạnh hơn” để duy trì mực nước không đổi trong trống hơi. Như vậy, chúng ta thấy cách bộ điều khiển tự động định vị van điều khiển để phản ứng với các điều kiện vận hành lò hơi khác nhau ngay cả khi điểm đặt được cố định. Trong tình huống này, chúng ta sẽ thấy van điều khiển gần như được mở hoàn toàn vì hệ thống điều khiển “hoạt động mạnh hơn” để duy trì mực nước không đổi trong trống hơi. Như vậy, chúng ta thấy cách bộ điều khiển tự động định vị van điều khiển để phản ứng với các điều kiện vận hành lò hơi khác nhau ngay cả khi điểm đặt được cố định. Trong tình huống này, chúng ta sẽ thấy van điều khiển gần như được mở hoàn toàn vì hệ thống điều khiển “hoạt động mạnh hơn” để duy trì mực nước không đổi trong trống hơi. Như vậy, chúng ta thấy cách bộ điều khiển tự động định vị van điều khiển để phản ứng với các điều kiện vận hành lò hơi khác nhau ngay cả khi điểm đặt được cố định.

Nhân viên vận hành giám sát lò hơi này có tùy chọn đặt bộ điều khiển ở chế độ “thủ công”. Trong chế độ này, vị trí van điều khiển nằm dưới sự kiểm soát trực tiếp của người vận hành, với bộ điều khiển về cơ bản bỏ qua tín hiệu được gửi từ máy phát mực nước. Là một bộ điều khiển chỉ thị, mặt trên bộ điều khiển sẽ vẫn hiển thị lượng nước trong trống hơi, nhưng giờ đây, con người có trách nhiệm duy nhất là di chuyển van điều khiển đến vị trí thích hợp để giữ mực nước tại điểm đặt - ở chế độ thủ công, bộ điều khiển không có hành động sửa chữa của riêng mình. Chế độ thủ công rất hữu ích cho người vận hành trong các điều kiện khởi động và tắt máy. Nó cũng hữu ích cho các kỹ thuật viên thiết bị để khắc phục sự cố hệ thống điều khiển hoạt động sai. Đặt bộ điều khiển sang chế độ thủ công giống như việc ngắt điều khiển hành trình trong ô tô, chuyển quyền kiểm soát công suất động cơ từ máy tính của ô tô trở lại người lái xe. Có thể dễ dàng hình dung một thợ cơ khí ô tô cần phải điều chỉnh động cơ ô tô “bằng tay” (tức là tắt điều khiển hành trình) để chẩn đoán chính xác vấn đề của động cơ hoặc hệ thống truyền động. Điều này cũng đúng đối với các quy trình công nghiệp, nơi các kỹ thuật viên thiết bị có thể cần đặt bộ điều khiển vào chế độ thủ công để chẩn đoán chính xác các vấn đề của máy phát hoặc van điều khiển. với điều khiển hành trình bị tắt) để chẩn đoán chính xác sự cố động cơ hoặc hệ thống truyền động. Điều này cũng đúng đối với các quy trình công nghiệp, nơi mà các kỹ thuật viên thiết bị có thể cần đặt bộ điều khiển vào chế độ thủ công để chẩn đoán đúng các vấn đề của máy phát hoặc van điều khiển. với điều khiển hành trình bị tắt) để chẩn đoán chính xác sự cố động cơ hoặc hệ thống truyền động. Điều này cũng đúng đối với các quy trình công nghiệp, nơi các kỹ thuật viên thiết bị có thể cần đặt bộ điều khiển ở chế độ thủ công để chẩn đoán chính xác các vấn đề của máy phát hoặc van điều khiển.

Xem thêm: vải ceramic dày 3mm dùng trong lò hơi