Il divario nella misurazione del livello
Molti serbatoi di processo di piccole e medie dimensioni non dispongono di strumentazione di livello dedicata. Gli operatori determinano visivamente il livello del liquido-guardando nel serbatoio, osservando un vetro spia o tramite il rumore della pompa di circolazione. Questi metodi sono adeguati per il funzionamento manuale ma non forniscono una protezione automatica di basso livello-per lo scambiatore di calore. Un calo del livello del liquido che espone i tubi del riscaldatore all'aria mentre scorre il vapore può danneggiare lo scambiatore di calore e creare un pericolo per la sicurezza.
L'installazione di uno strumento di livello separato richiede una penetrazione nel serbatoio, una staffa di montaggio, cavi o tubazioni e l'integrazione con il sistema di controllo. Per i serbatoi esistenti, l'aggiunta di una penetrazione potrebbe non essere fattibile-il materiale del serbatoio potrebbe non consentire la saldatura o il punto di penetrazione potrebbe essere inaccessibile.
Uno scambiatore di calore in PTFE con tubi di rilevamento del livello-integrati risolve questo problema. I tubi in PTFE di piccolo-diametro integrati nel telaio di supporto dello scambiatore di calore fungono da tubi gorgogliatori pneumatici o sonde di conducibilità. Forniscono la misurazione del livello a uno o più setpoint senza richiedere ulteriori modifiche al serbatoio.
Il design del gorgogliatore pneumatico
Il sistema di rilevamento del livello utilizza il principio del gorgogliatore pneumatico. Un tubo in PTFE di piccolo-diametro (ID 4-6 mm) corre verticalmente lungo il telaio di supporto dello scambiatore di calore. L'estremità aperta del tubo è posizionata nel punto di allarme di livello basso- desiderato, in genere 50-75 mm sopra la parte superiore dei tubi di riscaldamento più alti. L'altra estremità del tubo esce dal serbatoio attraverso il collettore dello scambiatore di calore o la penetrazione del telaio di supporto e si collega a un piccolo rotametro di spurgo dell'aria e a un trasmettitore o manometro di pressione.
Un flusso basso e costante di aria compressa (0,5-2,0 L/min) viene fatto gorgogliare attraverso il tubo. Quando l'uscita del tubo è sommersa, la contropressione è uguale al battente del liquido sopra l'uscita. Quando il livello del liquido scende al di sotto dell'uscita del tubo, la contropressione scende quasi a zero. Il trasmettitore di pressione rileva la caduta di pressione e segnala un allarme di livello basso-. Il segnale può essere utilizzato per interrompere l'alimentazione di vapore allo scambiatore di calore, fornendo una protezione automatica dal fuoco secco.
Più tubi gorgogliatori a diverse altitudini forniscono-rilevamento del livello a più punti-un allarme basso, un allarme basso-basso e un allarme alto se lo si desidera. Tutti i tubi sono integrati nel gruppo dello scambiatore di calore ed escono attraverso una penetrazione comune.
| Parametro di rilevamento del livello | Specifica |
|---|---|
| Materiale del tubo del gorgogliatore | PTFE (come i tubi dello scambiatore di calore) |
| ID del tubo del gorgogliatore | 4-6 mm |
| Numero di punti di rilevamento | 1-4 (dipendente dall'applicazione) |
| Principio di rilevamento | Contropressione pneumatica |
| Portata dello spurgo dell'aria | 0,5-2,0 L/min per tubo |
| Gamma del trasmettitore di pressione | 0-500 mm H₂O (tipico) |
| Setpoint di allarme/intervento | Allarme minimo a 75 mm sopra i tubi; basso-corsa bassa a 25 mm sopra i tubi |
| Integrazione con il sistema di controllo | 4-20 mA dal trasmettitore di pressione; uscita relè per arresto vapore |
| Sono necessarie ulteriori penetrazioni nel serbatoio | Nessuno (i tubi escono attraverso la penetrazione del collettore dello scambiatore di calore) |
Il design alternativo della sonda di conducibilità
Per i serbatoi con soluzioni elettricamente conduttive, un design alternativo utilizza sonde di conducibilità incapsulate in PTFE- anziché gorgogliatori pneumatici. Due piccoli elettrodi (titanio o acciaio inossidabile) sono montati in un alloggiamento in PTFE nel punto di rilevamento desiderato. Quando gli elettrodi sono immersi nel fluido di processo conduttivo, tra loro scorre una piccola corrente. Quando il livello del liquido scende al di sotto degli elettrodi, il circuito si apre. La variazione di conduttività attiva il segnale di livello.
Il design della sonda di conducibilità è più semplice-non è richiesta l'alimentazione di aria compressa-ed è preferito per le applicazioni in cui l'aria compressa non è disponibile o dove non è auspicabile che si formino bolle d'aria nel processo. L'alloggiamento della sonda è integrato nel telaio di supporto dello scambiatore di calore allo stesso modo dei tubi del gorgogliatore.
La sicurezza e i vantaggi operativi
Il rilevamento del livello-incorporato fornisce protezione automatica-da incendi a secco per lo scambiatore di calore in PTFE. Se il livello del liquido scende a causa di una valvola di scarico lasciata aperta, di una perdita del serbatoio o di un errore dell'operatore durante il riempimento del serbatoio, il sistema di rilevamento del livello interrompe l'erogazione di vapore prima che i tubi di riscaldamento siano esposti. Ciò protegge lo scambiatore di calore e impedisce un potenziale incidente di sicurezza derivante dalla fuoriuscita di vapore surriscaldato in un serbatoio vuoto o parzialmente pieno.
Il rilevamento del livello supporta anche il riempimento automatizzato del serbatoio e l'elaborazione batch. Il punto di rilevamento di livello- alto può segnalare la chiusura di una valvola di riempimento. Il punto di livello- basso può attivare un ciclo di ricarica. L'integrazione del riscaldamento e del controllo del livello in un unico gruppo semplifica la progettazione complessiva del sistema di controllo.
Riepilogo
Gli scambiatori di calore in PTFE con tubi di rilevamento del livello integrati-forniscono la misurazione del livello dei liquidi e la protezione dal fuoco-secco senza ulteriori penetrazioni nel serbatoio. I tubi gorgogliatori pneumatici o le sonde di conducibilità, integrati nel telaio di supporto dello scambiatore di calore, rilevano il livello del liquido a uno o più setpoint. I segnali di livello si interfacciano con il sistema di controllo per l'arresto automatico del vapore e possono supportare il riempimento automatizzato del serbatoio. Il gruppo combinato di riscaldamento e rilevamento del livello semplifica l'installazione, riduce le modifiche al serbatoio e migliora la sicurezza operativa.
Il supporto tecnico per le specifiche dello scambiatore di calore in PTFE con rilevamento del livello integrato è disponibile previa presentazione delle dimensioni del serbatoio, della conduttività del fluido di processo, dei setpoint di livello desiderati e dei requisiti dell'interfaccia del sistema di controllo.
