ระดับน้ำในหม้อไอน้ำ

ระดับน้ำในหม้อไอน้ำต้องถูกควบคุมอย่างระมัดระวัง เพื่อให้แน่ใจว่าไอน้ำคุณภาพดีถูกผลิตอย่างปลอดภัย มีประสิทธิภาพ และที่แรงดันที่ถูกต้อง

ระดับน้ำในหม้อไอน้ำ

หน้าที่ของหม้อไอน้ำคือการจัดหาไอน้ำคุณภาพสูงในปริมาณที่ถูกต้อง: อย่างปลอดภัย มีประสิทธิภาพ และที่แรงดันที่ถูกต้อง ไอน้ำถูกผลิตจากความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงในเตาเผา หรือจากความร้อนเหลือทิ้งจากกระบวนการ ความร้อนถูกถ่ายโอนไปยังน้ำในเปลือกหม้อไอน้ำ ซึ่งจะระเหยกลายเป็นไอน้ำภายใต้แรงดัน จำเป็นต้องมีพื้นที่ผิวน้ำบางส่วนในหม้อไอน้ำเพื่อปล่อยไอน้ำ ควรเว้นความสูงที่เหมาะสมเหนือระดับทำงานปกติ เพื่อให้ระดับน้ำเพิ่มขึ้นตามภาระที่เพิ่มขึ้น แต่ยังมีพื้นที่เพียงพอที่จะปล่อยไอน้ำโดยไม่เกิดการพาอนุภาคของน้ำ ในหม้อไอน้ำเปลือกแนวนอน ระดับน้ำจะเพิ่มขึ้นตามภาระที่เพิ่มขึ้น (เนื่องจากมีไอน้ำอยู่ใต้ระดับน้ำในหม้อไอน้ำมากขึ้น) เมื่อเป็นเช่นนั้น พื้นที่ผิวน้ำ (พื้นที่ปล่อยไอน้ำ) จะลดลงเพราะเมื่อระดับน้ำอยู่เหนือเส้นกลางของหม้อไอน้ำ ด้านข้างของเปลือกจะเข้าหากัน ผู้ผลิตหม้อไอน้ำจะออกแบบให้แน่ใจว่าพื้นที่ของระดับน้ำปกติ (NWL) นั้นเหมาะสมเพียงพอที่ไอน้ำจะถูกปล่อยด้วยความเร็วที่ยอมรับได้ การออกแบบยังอนุญาตให้มีความสูงขั้นต่ำที่เฉพาะเจาะจงของท่อปล่อยไอน้ำเหนือ NWL เห็นได้ชัดว่าเมื่อผลิตไอน้ำ น้ำในหม้อไอน้ำจะระเหย และหม้อไอน้ำต้องรับน้ำเพื่อรักษาระดับ เนื่องจากปัจจัยที่ระบุข้างต้น น้ำต้องรักษาอยู่ในระดับที่ถูกต้อง ความปลอดภัยก็มีความสำคัญยิ่งเช่นกัน หากหม้อไอน้ำทำงานด้วยน้ำไม่เพียงพอ อาจเกิดความเสียหายรุนแรงและท้ายที่สุดเสี่ยงต่อการระเบิด ด้วยเหตุนี้ จึงจำเป็นต้องมีระบบควบคุมที่จะ:

• ตรวจสอบและควบคุมระดับน้ำ
• ตรวจจับว่าระดับน้ำถึงจุดต่ำ และดำเนินการที่เหมาะสม การดำเนินการนี้อาจรวมถึง: ส่งเสียงสัญญาณเตือน หยุดการจ่ายน้ำป้อน และหยุดหัวเผา สิ่งจำเป็นอย่างยิ่งคือการแสดงระดับน้ำจากภายนอก

ส่วนต่อไปนี้ในโมดูลนี้ให้ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับระบบควบคุมระดับอัตโนมัติและสัญญาณเตือนที่ใช้กับหม้อไอน้ำแบบเปลือกและท่อ ข้อมูลนี้ใช้ได้ทั่วไปกับ drum ไอน้ำของหม้อไอน้ำแบบท่อน้ำด้วย เพื่อความต่อเนื่อง ข้อมูลส่วนใหญ่ในโมดูลนี้อิงตามกฎหมายสหราชอาณาจักร ข้อบังคับระดับชาติอื่นๆ ต้องตรวจสอบเมื่อมีความเกี่ยวข้อง การแสดงระดับน้ำและระดับน้ำในหม้อไอน้ำ การแสดงระดับน้ำใช้กับหม้อไอน้ำที่สามารถตรวจจับระดับน้ำได้ รวมถึงหม้อไอน้ำส่วนใหญ่ ยกเว้นแบบ ‘once through’ หรือแบบขด ที่ไม่มี drum ไอน้ำ ในกรณีดังกล่าว อุณหภูมิทางออกของไอน้ำที่เกินค่าที่กำหนดจะถือว่าบ่งชี้การป้อนน้ำไม่เพียงพอ ในกรณีส่วนใหญ่ กระจกวัดน้ำแบบธรรมดาบน drum ไอน้ำ/น้ำหรือเปลือกหม้อไอน้ำถูกใช้เป็นเครื่องแสดง หลายมาตรฐานกำหนดให้มีกระจกวัดสองตัว จำเป็นต้องมีการจัดการเพื่อป้องกันไม่ให้การแตกหักทำอันตรายต่อผู้ปฏิบัติงาน รูปแบบการป้องกันที่พบมากที่สุดคือกระจกนิรภัยด้านหน้าและด้านข้างของกระจกวัดน้ำ กระจกวัดน้ำที่สร้างจากกระจกแบนหรือปริซึมอาจจำเป็นสำหรับหม้อไอน้ำแรงดันสูง กระจกวัดน้ำที่ผ่านการทดสอบมาอย่างยาวนานถูกใช้ในหม้อไอน้ำส่วนใหญ่และมักจัดให้แสดงช่วงระดับน้ำที่มองเห็นได้เหนือและใต้ระดับน้ำปกติ สิ่งจำเป็นคือต้องเข้าใจสิ่งที่เห็นในกระจกวัดน้ำของหม้อไอน้ำ ส่วนต่อไปนี้อธิบายปัจจัยบางอย่างที่จะมีอิทธิพลต่อระดับน้ำที่แสดงในกระจกวัด ไม่สามารถกำหนดระดับน้ำที่แน่นอนในหม้อไอน้ำที่กำลังผลิตไอน้ำได้ เนื่องจากผิวน้ำประกอบด้วยฟองอากาศจำนวนมากที่มีการไหลเวียนในแนวนอนแรง ดังนั้นจึงมีการเปลี่ยนแปลงระดับทั้งขวางและตามยาวของเปลือกหม้อไอน้ำ ในทางตรงกันข้าม กระจกวัดน้ำมีน้ำที่:

• ไม่ได้รับผลกระทบจากกระแสและการกวน
• ไม่มีฟองไอน้ำ
• เย็นกว่าน้ำในหม้อไอน้ำ ซึ่งหมายความว่าน้ำในกระจกวัด (และอุปกรณ์ภายนอกอื่นๆ) มีความหนาแน่นสูงกว่าน้ำภายในเปลือกหม้อไอน้ำ ซึ่งหมายความว่ากระจกวัดระดับจะแสดงระดับที่ต่ำกว่าระดับผิวน้ำเฉลี่ยในเปลือกหม้อไอน้ำ ความแตกต่างระหว่างระดับในกระจกวัดและระดับในเปลือกหม้อไอน้ำที่อัตราการผลิตไอน้ำสูง ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น:
• กำลังการผลิตไอน้ำของหม้อไอน้ำ
• ความสูงของการเชื่อมต่อน้ำในกระจกวัดเข้าหม้อไอน้ำ
• TDS และการวิเคราะห์ทางเคมีของน้ำในหม้อไอน้ำ
• ขนาดของเปลือกหม้อไอน้ำ การเปลี่ยนแปลงระดับเนื่องจากการไหลเวียนของหม้อไอน้ำ

เมื่อหม้อไอน้ำอยู่ในภาระสูง การไหลเวียนที่แรงของน้ำในหม้อไอน้ำจะทำให้ระดับน้ำเปลี่ยนแปลงตามความยาวของหม้อไอน้ำ กระแสอนุภาคเหล่านี้โดยทั่วไปถือว่าไหลขึ้นตามด้านหน้าและด้านหลังของหม้อไอน้ำ และไหลขึ้นตามแนวกลางเหนือเตาเผา

การไหลเวียนลงจึงต้องอยู่ด้านข้าง ในส่วนกลางของหม้อไอน้ำ อาจมี ‘ผลกระทบดูด’ จากท่อปล่อยไอน้ำที่จะยกน้ำขึ้นในท้องถิ่น

ในช่วงที่ภาระเปลี่ยนแปลงกะทันหัน อาจเกิดคลื่นในหม้อไอน้ำ ซึ่งมักเห็นได้ในกระจกวัดระดับ แต่ควรเพิกเฉยโดยระบบควบคุมระดับน้ำ

สรุปการเปลี่ยนแปลงระดับที่คาดหวังภายใต้สภาวะต่างๆ ของหม้อไอน้ำแสดงในรูปที่ 3.15.4