Градирни представляют собой теплообменные системы, которые приводят воздух и воду в непосредственный контакт друг с другом для снижения температуры воды. Для этого вода непрерывно закачивается на верхнюю часть градирни, где она каскадом стекает по ряду перегородок, смешивается с воздухом и собирается либо в бассейне, расположенном непосредственно под градирней, либо в приямке рядом с ней. Поскольку тепло и вода покидают градирню в процессе испарения, необходимо периодически добавлять воду в систему.
Градирни бывают разных размеров: от систем, устанавливаемых на крыше, до градирен размером со здание или даже больше. Типичный бассейн для воды открыт, глубиной 4 фута (1,2 м) или меньше, изготовлен из стеклопластика, металла или бетона и имеет достаточную емкость, чтобы вместить всю воду в системе. Градирни имеют две основные системы управления: одну для добавления жидкости в бассейн и одну для включения и выключения системы рециркуляции воды. Основным требованием для данного применения является контроль уровня жидкости, автоматическое пополнение бассейна и предотвращение работы системы всухую.
Короткий высокочастотный ультразвуковой импульс излучается до четырех раз в секунду с поверхности преобразователя. Звуковая волна отражается от поверхности жидкости и возвращается к преобразователю. Датчик уровня измеряет время прохождения сигнала между генерацией звука и его приемом и преобразует его в расстояние между поверхностью преобразователя и поверхностью жидкости. Затем расстояние преобразуется в процент от измеряемого диапазона и выдается в виде пропорционального сигнала 4-20 мА.
Градирни располагаются на открытом воздухе без какой-либо защиты от окружающей среды. Внутри них также происходит постоянный поток падающей воды, что, в зависимости от местоположения датчика уровня и типа установки, может привести к образованию капель воды или льда на преобразователе, которые могут повлиять на передачу и прием акустического сигнала. Для начала надо выбрать датчик уровня с соответствующим классом защиты от атмосферных воздействий и более длинным, более мощным диапазоном измерения. Затем наносится очень тонкий слой водоотталкивающего вазелина на поверхность преобразователя. Установленный датчик уровня должен иметь четкий обзор поверхности жидкости. Это означает, что пространство для измерения под датчиком уровня должно быть свободно от каких-либо препятствий, таких как трубы, фитинги или стенки внутри бассейна. Установленный датчик уровня должен располагаться выше максимального уровня жидкости, чтобы он никогда не был погружен в воду во время нормальной работы, и, если возможно, вдали от непосредственно падающей воды.
Существует два основных способа установки датчика уровня в данном применении. Предпочтительным методом является установка в обсадной трубе, поскольку это гасит поверхностные колебания и отделяет преобразователь от падающей воды. Второй способ - крепление с помощью кронштейна, прикрепленного к боковой стенке или к отверстию, выходящему в бассейн. Найдите место для монтажа, где датчик уровня имеет прямой обзор жидкости по всему диапазону измерения. Место должно быть ровным, перпендикулярным поверхности жидкости и доступным. Для установки датчика можно использовать следующее оборудование:
Обсадная труба
Датчики уровня можно устанавливать в обсадной трубе, чтобы отделить поверхностную пену, ослабить турбулентность или максимизировать силу акустического сигнала датчика уровня. Обсадная труба должна быть цельной, гладкой, без разрывов и переходов. Внутренний диаметр трубы должен быть равен или больше ширины луча датчика уровня, рекомендуется использовать трубы большего диаметра. Для установки датчика уровня установите низкопрофильную резьбовую муфту на верхнюю часть трубы. Чуть ниже муфты, в пределах мертвой зоны датчика уровня, просверлите два вентиляционных отверстия диаметром четверть дюйма на противоположных сторонах трубы. Труба должна доходить до дна резервуара или, по крайней мере, ниже диапазона измерения датчика уровня. Сделайте срез под углом 45º на нижнем конце трубы. Наконец, уровень жидкости должен поддерживаться выше среза под углом 45º, чтобы в трубе всегда была жидкость.
Кронштейн для бокового монтажа
Кронштейн для бокового монтажа можно использовать для установки датчика уровня на боковую стенку бассейна или на отверстие, выходящее в бассейн.
Адаптер для резервуара
Адаптеры для резервуаров рекомендуются в тех случаях, когда место установки резервуара находится на ровной поверхности, а не на наклонной. Адаптер используется для резервуара с гладкой внутренней поверхностью и резьбой, следует избегать адаптеров с резьбой с обеих сторон. Не стоит использовать адаптеры для резервуаров в перевернутом виде.
Муфта
Предпочтительнее использовать короткую полумуфту, чем более высокую полную муфту. Необходимо использовать муфту с гладкой внутренней поверхностью и резьбой и избегать муфт с резьбой с обеих сторон.
Электрические подключения
Градирни часто оснащены большими насосами, двигателями или преобразователями частоты, которые могут генерировать значительные электромагнитные или радиочастотные помехи. Убедитесь, что такие устройства заземлены, а затем заземлите датчик уровня и связанное с ним электрическое оборудование на ту же землю, что и эти устройства. Некоторые районы могут подвергаться частым ударам молнии или иметь ненадежное электроснабжение. В таких случаях рекомендуется использовать соответствующую защиту от перенапряжений и фильтры.
Датчик уровня выдает токовый сигнал 4-20 мА, пропорциональный диапазону измерения в бассейне градирни. Пользователи обычно устанавливают 4 мА на пустой или самый низкий измеряемый уровень, а 20 мА на полный или самый высокий измеряемый уровень. Избегайте размещения уставок диапазона 4 мА или 20 мА на уровнях или вблизи уровней, где могут срабатывать насосы, клапаны или сигнализация.
Токовый сигнал датчиков уровня 4-20 мА обычно подключается к локальному контроллеру или централизованной системе управления. Эти устройства могут включать PLC, SCADA, DSC или автономный контроллер уровня. Любое устройство управления подходит, если оно принимает токовый сигнал 4-20 мА. Рабочий диапазон контроллера должен быть запрограммирован таким образом, чтобы соответствовать диапазону измерения датчика уровня, и учитывать, что уставка датчика 4 мА обычно находится выше состояния пустого резервуара. После того как рабочий диапазон контроллера настроен на нужные уровни и инженерные единицы, применяются уставки реле для автоматизации насоса, клапана или сигнализации. Помните, что основное управление в данном случае заключается в заполнении резервуара до того, как он опустеет из-за испарения, что позволяет избежать остановки процесса из-за отсутствия воды. Обычно это делается с помощью клапана. Процесс заполнения должен начинаться при низкоуровневой уставке открытия клапана и прекращаться при высокоуровневой уставке закрытия клапана. Под уставкой открытия клапана должна располагаться низкоуровневая сигнализация или уставка отключения. В дополнение к основной системе всегда следует использовать независимую высокоуровневую сигнализацию или систему защитного отключения, а для защиты процесса рекомендуется использовать независимую низкоуровневую сигнализацию или систему защитного отключения.