کنترل سطح دیگ بخار یکی از مهمترین بخشهای ایمنی و عملکرد صحیح در سیستمهای تولید بخار به شمار میرود که وظیفه آن پایش مداوم ارتفاع سطح آب داخل بویلر و جلوگیری از کاهش یا افزایش غیرمجاز آن است.
نحوه تنظیم کنترل سطح دیگ بخار شامل تنظیم دقیق سنسورهای سطح، تعیین نقاط حد بالا و پایین، و اطمینان از هماهنگی کامل سیستم کنترلی با پمپ تغذیه و شیرهای ورودی است تا در تمامی شرایط کاری، سطح آب در محدوده ایمن و بهینه باقی بماند.
کنترل سطح دیگ بخار چیست؟
کنترل سطح دیگ بخار به مجموعهای از تجهیزات، حسگرها و مکانیزمهای کنترلی گفته میشود که وظیفه دارند سطح آب داخل دیگ بخار (بویلر) را بهصورت مداوم پایش کرده و آن را در یک محدوده مشخص و ایمن نگه دارند تا فرآیند تولید بخار بدون اختلال و با بالاترین بازدهی ممکن انجام شود.
در دیگهای بخار، وجود آب کافی برای خنک نگهداشتن لولهها و سطوح گرمایی حیاتی است؛ زیرا کاهش بیش از حد سطح آب میتواند منجر به خشکجوشی، دفرمه شدن فلزات، خرابی مبدل حرارتی و حتی انفجار شود. از طرف دیگر، افزایش بیش از حد سطح آب نیز باعث پدیده حمل آب (Carryover) به خطوط بخار شده و عملکرد تجهیزات مصرفکننده بخار را دچار اختلال میکند.
بنابراین، سیستم کنترل سطح با استفاده از لول سوئیچها، لول ترانسمیترها، کنترلرها و شیرهای برقی، بهصورت خودکار سطح آب را تنظیم کرده و در صورت نیاز، هشدار یا فرمانهای کنترلی مناسب را برای فعالسازی پمپ تغذیه یا قطع ورود آب صادر مینماید. این سیستم نقش کلیدی در ایمنی، راندمان، و دوام دیگ بخار دارد و در هر بویلر صنعتی یا نیمهصنعتی بهعنوان یکی از اجزای ضروری در نظر گرفته میشود.
ما در این مقاله به بررسی انواع کنترل سطح و لول کنترل پرداخته ایم.
نحوه تنظیم لول کنترل دیگ بخار
۱. بررسی نوع سیستم کنترل سطح دیگ بخار (Level Control System Type Identification)
قبل از هر اقدامی برای تنظیم یا اصلاح سیستم کنترل سطح، نخستین و مهمترین گام، شناسایی نوع سیستم کنترل سطح نصبشده روی بویلر است، زیرا طراحی، ساختار عملکرد، تنظیمات موردنیاز، و پاسخپذیری دینامیکی هر نوع سیستم کاملاً متفاوت از یکدیگر هستند. رایجترین انواع سیستمهای کنترل سطح عبارتاند از:
- سیستم مکانیکی (Mechanical Float Level Control): معمولاً مبتنی بر شناور (Float) و اهرمهای مکانیکی که با جابجایی فیزیکی، به یک میکرو سوئیچ یا ولو فرمان میدهد.
- سیستم هدایت الکتریکی یا پراب رسانا (Conductivity Probe): از پرابهای استیل یا برنجی با طولهای مختلف برای تشخیص سطح مایع بر اساس رسانایی الکتریکی آب استفاده میکند و مناسب آبهای نرمشده یا دئیونیزه نیست مگر با تصحیح تنظیمات.
- سیستم ترانسمیتر سطح (Level Transmitter): اغلب از تکنولوژیهای خازنی، مغناطیسی، راداری یا اختلاف فشار (DP) استفاده میکند و یک سیگنال آنالوگ (۴–۲۰ میلیآمپر) به کنترلر یا PLC ارسال میکند.
- کنترل سطح گسسته (On/Off): معمولاً دو یا سه نقطه سوئیچ دارد (Low Level, High Level, Alarm) که وضعیت سطح را بهصورت صفر و یک گزارش میدهد.
- کنترل سطح پیوسته (Modulating Control): سطح آب بهصورت مداوم پایش میشود و خروجی ترانسمیتر، مستقیماً میزان باز یا بسته بودن ولو یا نرخ پمپاژ را کنترل میکند.
شما می توانید برای مطالعه ی ترانسمیتر چیست؟ و انواع ترانسمیتر کدامند؟ به این مقاله مراجعه کنید.
۲. ایمنسازی اولیه سیستم پیش از تنظیم (System Lockout and Isolation)
با توجه به اینکه دیگ بخار تحت فشار کاری بالا، دمای بالا و احتمال بخار شدن ناگهانی آب کار میکند، پیش از انجام هرگونه تنظیمی بر روی لول کنترل، لازم است موارد زیر بهصورت کامل رعایت شود:
- قطع کامل برق تجهیزات کنترلی و مدارات فرمان از طریق قفل/برچسب ایمنی (Lockout/Tagout – LOTO)؛
- بستن شیر ورودی بخار، شیر Blowdown و شیرهای تغذیه جهت ایزولهکردن بویلر؛
- اطمینان از رسیدن فشار داخلی به صفر از طریق گیج فشار و اگزاست بخار؛
- بررسی کاهش دما به کمتر از ۶۰ درجه سانتیگراد برای ایمنی تماس با سطح دیگ؛
این مرحله برای تضمین ایمنی اپراتور الزامی است و تخطی از آن خطر مرگ یا انفجار خواهد داشت.
۳. تنظیم موقعیت پرابها یا فلوترها در دیگ بخار (Level Sensor Positioning)
در مرحله بعد، باید موقعیت سنسورها یا فلوترها دقیقاً با توجه به طراحی حرارتی و مکانیکی دیگ بخار تنظیم شود:
- پراب رسانا: طول فیزیکی پرابها باید مطابق با نقشه مکانیکی دیگ بخار باشد. ارتفاع هر پراب از کف دیگ باید با دقت میلیمتری تنظیم شود. برای مثال، پراب LL (Low Level) معمولاً در ۱۵ تا ۲۰ درصد ارتفاع دیگ نصب میشود و پراب HL (High Level) در حدود ۷۰ تا ۸۰ درصد.
- فلوتر مکانیکی: باید اطمینان حاصل شود که فلوتر بدون گیر یا اصطکاک حرکت میکند. اهرم یا بازوی انتقال نیرو باید روان و فاقد زنگزدگی باشد. محل قرارگیری سوئیچهای مکانیکی (Limit Switch) باید مطابق منحنی عملکرد تعیین شود.
- در سیستمهایی که دارای محفظه آرام (Stillwell یا Level Pot) هستند، پرابها یا فلوتر در داخل لوله جانبی نصب شدهاند. در این صورت، ارتفاع باید بهگونهای تنظیم شود که سطح در لوله جانبی دقیقاً همسطح با داخل بویلر باشد، با در نظر گرفتن تأثیر فشار استاتیک.
۴. کالیبراسیون دقیق لول ترانسمیتر (Transmitter Calibration)
در سیستمهای مدرن که از ترانسمیتر سطح استفاده میکنند، تنظیمات باید با دقت و بهصورت دیجیتال انجام شوند:
- ابتدا با استفاده از دستورالعمل سازنده، نقطه صفر (Zero) و نقطه اسپن (Span) تعریف میشود. بهعنوان مثال، اگر ارتفاع سطح آب در حالت نرمال ۱۰۰ سانتیمتر باشد، مقدار صفر در ۲۰ سانتیمتر و مقدار ماکزیمم در ۹۰ سانتیمتر تعریف میشود.
- با استفاده از HART Communicator یا نرمافزار مخصوص، مقدار 4mA باید متناظر با پایینترین سطح مجاز و مقدار 20mA متناظر با بالاترین سطح مجاز تعریف شود.
- در صورت استفاده از ترانسمیتر اختلاف فشار (DP Level Transmitter)، باید فاصله بین Tap High و Tap Low با دقت محاسبه شود و چگالی آب نیز در محاسبه ارتفاع معادل فشار لحاظ گردد (h = P/ρg).
- در محیطهایی با نویز الکترومغناطیسی یا دمای بالا، توصیه میشود از ترانسمیتر با خروجی ایزوله و فیلتر فرکانس پایین استفاده شود.
جهت آشنایی با نحوه کالیبراسیون ترانسمیتر کلیک کنید.
۵. تنظیم هماهنگی با پمپ تغذیه (Feed Pump Integration)
نحوه تنظیم لول کنترل بستگی به نوع پمپ تغذیه دارد:
- در سیستم On/Off: خروجی رله از پراب LL به کنتاکتور پمپ وصل میشود تا در سطح پایین، پمپ روشن شود. پراب HL نیز باعث توقف پمپ میشود. این سیستم ساده اما مستعد نوسان سطح است.
- در سیستم Modulating: سیگنال آنالوگ ترانسمیتر به اینورتر متصل میشود تا سرعت پمپ بهصورت تدریجی تغییر کند. این روش پایدارترین و کماستهلاکترین روش کنترلی است.
- باید اطمینان حاصل شود که شیر برگشت از پمپ دارای شیر یکطرفه و تنظیمکننده فشار باشد تا از پدیده هیدروهامر (Hydraulic Hammer) جلوگیری شود.
۶. تست دینامیکی عملکرد لول کنترل (Functional Simulation & Testing)
پس از تنظیمات، تست سیستم باید با دقت انجام شود:
- با افزایش یا کاهش دستی سطح آب، واکنش سیستم بررسی میشود: آیا پمپ روشن یا خاموش میشود؟ آیا آلارم فعال میشود؟
- در صورت استفاده از PLC، تایمدیلی (Time Delay) برای جلوگیری از عملکرد کاذب پرابها در اثر موج سطح آب لحاظ شود (مثلاً ۳ ثانیه تاخیر).
- در سیستم پیوسته، تست پاسخ زمانی سیستم (Response Time) باید بررسی شود: آیا سیستم دچار overshoot یا lag میشود؟ در صورت بروز، باید PID کنترلر بازتنظیم شود.
۷. بررسی و تست آلارمها و اینترلاکهای ایمنی (Alarm & Interlock Validation)
در نهایت، سیستمهای هشدار و ایمنی باید بررسی و تست شوند:
- پراب Low-Low Level (LLL) باید در سطح بحرانی نصب شده و مستقیماً با رله ایمنی دیگ مرتبط باشد. در صورت پایینتر رفتن سطح از این نقطه، مشعل خاموش و پمپ قطع شود.
- آلارم صوتی (Buzzer) و تصویری (Indicator Lamp) باید در تابلوی کنترل فعال شود.
- اینترلاک مشعل باید با پرابهای سطح بهصورت سری بسته شود، تا در صورت اختلال در عملکرد کنترل سطح، از روشنشدن مشعل جلوگیری شود.
لول کنترل مغناطیسی دیگ بخارچیست؟
لول کنترل مغناطیسی دیگ بخار یکی از پرکاربردترین و قابلاعتمادترین تجهیزات اندازهگیری و کنترل سطح سیالات در بویلرهای بخار فشار پایین و متوسط به شمار میرود که عملکرد آن مبتنی بر خاصیت جفتشدگی مغناطیسی (Magnetic Coupling) میان شناور (Float) و سوئیچ مغناطیسی (Reed Switch یا Magnetically Coupled Switch) میباشد؛ بهعبارتی، این نوع لول کنترل قادر است بدون هیچگونه تماس الکتریکی مستقیم با سیال داغ یا بخار، موقعیت سطح آب درون دیگ را تشخیص داده و سیگنال لازم را جهت راهاندازی یا توقف پمپ تغذیه، صدور آلارم هشدار یا قطع ایمنی مشعل ارسال نماید.
تعمیر کله گاوی دیگ بخار
۱. ایمنسازی کامل و قطع انرژی بویلر
در آغاز عملیات تعمیراتی روی کلهگاوی، رعایت کامل اصول ایمنی حیاتی است. مراحل این بخش بهشدت فنی و ضروری هستند:
- خاموشسازی مشعل اصلی (Main Burner Shutdown): مشعل باید از طریق کنترل پنل خاموش شده و وضعیت آن در حالت OFF قفل شود تا از روشن شدن ناگهانی در حین تعمیر جلوگیری شود.
- قطع برق تجهیزات کنترلی و کلهگاوی: سیمکشی برق کلهگاوی، معمولاً شامل فاز و نول تغذیه و خطوط سیگنال به رله مشعل یا آلارم، باید بهطور کامل قطع شود. برای اطمینان از بیبرقی بودن، از تستر ولتاژ استفاده گردد.
- بستن شیر ورودی و خروجی کلهگاوی (Gate Valves): اغلب کلهگاویها دارای دو شیر اتصال به درام بویلر هستند (یکی در بالا و یکی در پایین). این شیرها باید بسته شوند تا جریان آب قطع شده و امکان جداسازی فراهم گردد.
- تخلیه فشار و آب داخلی: با استفاده از شیر Blowdown یا شیر درین، فشار و آب درون محفظه تخلیه شود. بخار باقیمانده باید تا رسیدن فشار به صفر کامل تخلیه شود. استفاده از مانومتر و نشانگر فشار برای اطمینان الزامی است.
۲. باز کردن محفظه کلهگاوی
پس از ایزولهسازی، عملیات باز کردن بدنه آغاز میشود:
- باز کردن پیچهای بدنه: معمولاً پیچهای ششگوش فولادی یا استنلساستیل با واشر مقاوم به حرارت روی بدنه کلهگاوی وجود دارند. باز کردن آنها باید با آچار مناسب، ترجیحاً آچار ترکدار، انجام شود تا از لهشدن یا هرز شدن رزوه جلوگیری شود.
- جدا کردن درپوش بالایی: درپوش معمولاً محل عبور مکانیزم شناور به داخل بدنه است. بهآرامی برداشته شود تا به شناور آسیب نرسد.
- بررسی نشتی یا خوردگی اطراف فلنجها: درزها و سطوح آببندی را از نظر نشتیهای قبلی یا خوردگی بررسی کنید.
۳. بررسی و آزمایش شناور
شناور یا توپ شناور مهمترین بخش مکانیکی کلهگاوی است:
- خارجسازی شناور: شناور معمولاً از جنس استنلساستیل ضدزنگ یا برنجی ساخته شده و به اهرم متصل است. با دقت از بدنه خارج شود.
- بررسی وجود نشتی در شناور: شناور را در یک ظرف پر از آب قرار دهید. اگر هوا از آن خارج شود یا غوطهوری آن ناقص باشد، نشانگر وجود نشتی داخلی و ورود آب به آن است.
- بررسی خوردگی یا پوستهپوسته شدن: سطح خارجی شناور باید کاملاً صاف باشد. وجود خوردگی یا جرم زیاد، نشاندهنده پایان عمر قطعه است.
- در صورت نقص، تعویض الزامی است؛ تعمیر شناور توصیه نمیشود.
۴. بازرسی مکانیزم اهرمبندی داخلی
سیستم اهرم مکانیکی نقش انتقال حرکت شناور به سوئیچ را دارد:
- بررسی شل بودن پیچها و اتصالات مفصلی: همه اتصالات باید کاملاً محکم باشند اما آزادانه حرکت کنند.
- محورهای چرخان و نقاط لولا (Pivot Points): این نقاط نباید زنگزده، خشک یا گیرپاژ باشند. در غیر این صورت، عملکرد مکانیکی دچار تأخیر یا خطا میشود.
- روغنکاری اتصالات مفصلی: از گریس یا روغن صنعتی با تحمل دمای بالا استفاده شود تا حرکت نرم و بدون اصطکاک اطمینان حاصل شود.
- تست دستی عملکرد: اهرم را بهصورت دستی حرکت دهید و بررسی کنید که با حرکت بالا/پایین، سوئیچ تحریک میشود یا نه.
۵. بررسی سوئیچها و رلههای الکتریکی
یکی از حیاتیترین بخشها بررسی عملکرد صحیح کلید الکتریکی یا رله مغناطیسی در کلهگاوی است:
- تست اتصال NO/NC: با استفاده از مولتیمتر، اتصالات باز و بسته را در حالت بالا و پایین بودن شناور تست نمایید. مقاومت صفر بهمعنای اتصال صحیح است.
- بررسی سوختگی یا فرسودگی تیغهها: در صورت مشاهده جرقهزدگی، سوختگی یا تغییر رنگ شدید، کنتاکتها باید تعویض شوند.
- بررسی سیمکشی داخلی از نظر شل شدن، زنگزدگی یا قطعی: از اهممتر برای بررسی پیوستگی مسیرها استفاده شود.
- تست با بار واقعی (Load Test): پس از مونتاژ، تست عملی با روشن/خاموش شدن مشعل یا پمپ انجام گیرد تا عملکرد رله در شرایط واقعی ارزیابی شود.
۶. پاکسازی و رسوبزدایی کامل
رسوب و زنگزدگی مهمترین دلایل عملکرد نامطلوب کلهگاوی هستند:
- استفاده از برس فلزی نرم: برای تمیزکاری مکانیکی داخل محفظه و شناور.
- شستشوی بدنه با آب گرم و مواد شوینده صنعتی: در صورت وجود لایههای نازک سیلیس یا اکسید فلزی.
- استفاده از محلولهای رسوبزدا (Descaler): مانند اسید سولفامیک یا اسید فسفریک رقیق، با رعایت کامل دستورالعمل ایمنی، جهت حذف رسوبات سخت.
- ضدعفونی نهایی با بخار یا محلول ضدخوردگی در صورت توصیه سازنده.
۷. مونتاژ مجدد و راهاندازی آزمایشی
پس از انجام تعمیرات:
- قرار دادن شناور جدید یا سرویسشده در محل مناسب
- بستن فلنجها با گسکت مقاوم به حرارت و فشار (Graphite یا PTFE)
- باز کردن تدریجی شیرهای بایپس و پر کردن کلهگاوی با آب
- بررسی نشتی، صدای غیرعادی یا ناهماهنگی در حرکت شناور
- تست عملکرد با شبیهسازی حالت سطح بالا/پایین (Simulated Test)
- راهاندازی کامل سیستم و فعالسازی مشعل تحت نظارت
مشاوره قبل از خرید
برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با خرید محصولات میتوانید با شماره تلفنهای زیر تماس بگیرید: