مستويات الماء في غلايات البخار

يجب التحكم بعناية في مستوى الماء في غلاية البخار لضمان إنتاج بخار جودته عالية بشكل آمن وفعال وعند الضغط الصحيح.

مستويات الماء في غلايات البخار

مهمة أي غلاية بخار هي توفير الكمية المناسبة من البخار عالي الجودة: بشكل آمن وفعال وعند الضغط الصحيح. يُنتَج البخار عن طريق حرارة احتراق الوقود في فرن، أو عن طريق الحرارة الهائمة من عملية ما. تُنقل الحرارة إلى الماء في غلاف الغلاية، الذي يتبخر بعد ذلك لإنتاج بخار تحت الضغط. تُطلب مساحة معينة من سطح الماء في الغلاية لإطلاق البخار منها. يجب أيضًا السماح بارتفاع معين فوق المستوى التشغيلي العادي، للسماح لمستوى الماء بالارتفاع مع زيادة الحمل، مع السماح بما يكفي من المساحة لإطلاق البخار دون حدوث انتقال ماء. في غلايات الغلاف الأفقية، يرتفع مستوى الماء مع زيادة الحمل (بسبب وجود المزيد من البخار تحت مستوى الماء في الغلاية). ومع ذلك، ستقل مساحة سطح الماء (مساحة إطلاق البخار) لأن مستوى الماء يرتفع فوق الخط المركزي للغلاية، تتقاطع جوانب غلاف الغلاية. يصمم صانع الغلاية الغلاية لضمان أن مساحة المستوى المائي العادي (NWL) تكون بحيث يُطلَق البخار بسرعة مقبولة. يسمح التصميم أيضًا بارتفاع أدنى محدد لمنفذ البخار فوق المستوى المائي العادي. من الواضح، مع إنتاج البخار، يتبخر الماء في الغلاية، ويجب أن تتلقى الغلاية إمدادًا من الماء للحفاظ على المستوى. نظرًا للعوامل المُوضحة أعلاه، يجب الحفاظ على الماء عند المستوى الصحيح. السلامة أيضًا بالغة الأهمية. إذا عملت الغلاية بماء غير كافٍ، فقد يحدث ضرر جسيم وבסופו المخاطر انفجار. لهذا السبب، تُطلب تحكمات ت:

• تراقب وتحكم في مستوى الماء.
• تكتشف ما إذا تم الوصول إلى نقطة مستوى ماء منخفض، وتتخذ الإجراء المناسب. قد يشمل هذا الإجراء: إصدار إنذار، وإيقاف إمدادات المغذية وإيقاف الحارق (الحارقات). من الضروري أيضًا توفير مؤشر خارجي لمستوى الماء.

الأقسام التالية ضمن هذه الوحدة تُقدم معلومات أساسية عن تحكمات المستوى التلقائية والإنذارات كما تُطبَّق على غلايات الغلاف والأنابيب. هذه المعلومات تنطبق عمومًا أيضًا على طبل البخار لغلايات الأنبوب المائي. لأغراض الاستمرارية، الكثير من المعلومات في هذه الوحدة مبني على التشريعات البريطانية. يجب الرجوع إلى اللوائح الوطنية الأخرى عند الاقتضاء. مؤشر مستوى الماء ومستويات ماء الغلاية يشير مؤشر مستوى الماء إلى غلايات البخار حيث يمكن كشف مستوى الماء. يشمل معظم غلايات البخار، باستثناء تلك من نوع ‘المرور مرة واحدة’ أو اللفائف، حيث لا يوجد طبل بخار. في مثل هذه الحالات، تُؤخذ درجات حرارة خروج البخار التي تتجاوز القيمة المُحددة مسبقًا كمؤشر على عدم كفاية مدخل الماء. في معظم الحالات، يُستخدم مقياس الزجاج البسيط على طبل البخار/الماء أو غلاف الغلاية كمؤشر. العديد من المعايير تشترط توفير مقياسين زجاجيين. عادة ما تُطلب ترتيبات لمنع الكسر من التسبب في خطر على المُشغِّل. أكثر أشكال الحماية شيوعًا هو شاشة زجاجية مقواة في المقدمة والجوانب لمقياس مستوى الماء. قد يُطلب مقياس زجاجي مسطح أو مُنشوري للغلايات عالية الضغط. جهاز المقياس الزجاجي، الذي اجتاز اختبار الزمن، يُستخدم على الغالبية العظمى من الغلايات وعادة ما يُرتَّب لإعطاء نطاق مرئي لمستوى الماء فوق وتحت المستوى المائي العادي. من الضروري فهم ما يُرى في مقياس زجاج الغلاية. يوضح القسم التالي بعض العوامل التي تؤثر على مستوى الماء المُشار إليه في المقياس الزجاجي. لا يمكن تحديد مستوى الماء الدقيق في غلاية تُصدر بخارًا، لأن سطح الماء يتكون من كتلة من الفقاعات مع تداول أفقي قوي. لذلك توجد تغيرات في المستوى عبر وطول غلاف الغلاية. في المقابل، يحتوي المقياس الزجاجي على ماء:

• لا يخضع للتيار والاضطراب.
• لا يحتوي على فقاعات بخار.
• أبرد من الماء في الغلاية. هذا يعني أن الماء في المقياس الزجاجي (والتجهيزات الخارجية الأخرى) أكثر كثافة من الماء داخل غلاف الغلاية. هذا بدوره يعني أن مقياس المستوى الزجاجي سيُظهر مستوى أقل من متوسط مستوى سطح الماء في غلاف الغلاية. الفرق بين المستوى في المقياس الزجاجي والمستوى في غلاف الغلاية عند معدلات التبخر العالية يعتمد على عوامل مثل:
• تصنيف إنتاج البخار للغلاية.
• ارتفاع وصلة ماء المقياس الزجاجي إلى الغلاية.
• تحليل TDS والكيميائي لماء الغلاية.
• حجم غلاف الغلاية. تغيرات المستوى بسبب تداول الغلاية

مع غلاية تعمل بحمل عالٍ، سيُسبب التداول القوي لماء الغلاية تغيرًا في مستوى الماء على طول الغلاية. تُعتبر هذه التيارات عادةً صاعدة على طول الجدار الأمامي والخلفي للغلاية، وصادة على طول الخط المركزي فوق الفرن.

يجب أن يكون التداول الهابط على الجوانب، في القسم الأوسط للغلاية. قد يكون هناك أيضًا تأثير ‘سحب’ من وصلة منفذ البخار الذي يميل إلى رفع الماء محليًا.

أثناء التغيرات المفاجئة في الحمل هناك أيضًا احتمال تطور أمواج في الغلاية، يمكن رؤيتها غالبًا في مقياس مستوى الماء الزجاجي، لكن من الأفضل أن تتجاهلها تحكمات مستوى الماء.

ملخص تغيرات المستوى المُتوقعة تحت ظروف غلاية مختلفة مُوضحة في الشكل 3.15.4.