Kühltürme sind Wärmeaustauschsysteme, die Luft und Wasser in direkten Kontakt miteinander bringen, um die Temperatur des Wassers zu senken. Zu diesem Zweck wird Wasser kontinuierlich an die Spitze des Turms gepumpt, wo es über eine Reihe von Leitblechen fließt, sich mit Luft vermischt und entweder in einem Becken direkt unter dem Turm oder in einem Sumpf neben dem Turm gesammelt wird. Da Wärme und Wasser durch Verdunstung aus dem Turm entweichen, muss dem System regelmäßig zusätzliches Wasser zugeführt werden. Kühltürme gibt es in verschiedenen Größen, von Dachanlagen bis hin zu Anlagen in der Größe von Gebäuden oder sogar noch größer. Das typische Wasserbecken ist offen, maximal 1,20 m tief, aus Glasfaser, Metall oder Beton gefertigt und groß genug, um das gesamte Wasser des Systems aufzunehmen. Kühltürme verfügen über zwei grundlegende Steuerungssysteme: eines zum Nachfüllen von Flüssigkeit in das Becken und eines zum Ein- und Ausschalten des Wasserumwälzsystems. Die Hauptanforderung für diese Anwendung besteht darin, den Flüssigkeitsstand zu überwachen, das Becken automatisch nachzufüllen und ein Trockenlaufen des Systems zu verhindern.
Technologie
Eine kurze, hochfrequente Ultraschallwelle wird bis zu viermal pro Sekunde von der Oberfläche des Wandlers ausgesendet. Die Schallwelle wird von der Oberfläche der Flüssigkeit reflektiert und kehrt zum Wandler zurück. Der Füllstandsensor misst die Laufzeit zwischen der Erzeugung und dem Empfang des Schalls und wandelt diese in den Abstand zwischen der Oberfläche des Wandlers und der Flüssigkeitsoberfläche um. Der Abstand wird dann in einen Prozentsatz der gemessenen Spanne umgewandelt und als proportionales 4-20-mA-Signal ausgegeben.
Bewährte Verfahren
Kühltürme befinden sich im Freien ohne Umweltschutz. Außerdem regnet es ständig Wasser in sie hinein, was je nach Standort und Art der Installation des Füllstandssensors zur Bildung von Wassertropfen oder Eis auf dem Wandler führen kann, was die akustische Übertragung und den Empfang beeinträchtigen kann. Wählen Sie einen Füllstandssensor mit einer geeigneten wetterfesten Schutzart und einem größeren, leistungsstärkeren Messbereich. Tragen Sie dann eine sehr dünne Schicht wasserabweisende Vaseline auf die Wandlerfläche auf. Der installierte Füllstandsensor muss eine freie Sicht auf die Flüssigkeitsoberfläche haben. Das bedeutet, dass der Messraum unterhalb des Füllstandsensors frei von Hindernissen wie Rohren, Armaturen oder Wänden im Becken sein sollte. Der installierte Füllstandsensor muss sich über dem höchsten Flüssigkeitsstand befinden, damit er während des normalen Betriebs niemals unter Wasser steht, und wenn möglich, nicht in der Nähe von direkt fallendem Wasser.
Installation
Es gibt zwei Möglichkeiten, einen Füllstandsensor in dieser Anwendung zu montieren. Die bevorzugte Methode ist die Verwendung eines Standrohrs, da dieses Oberflächenbewegungen dämpft und den Wandler vom fallenden Wasser trennt. Die zweite Möglichkeit ist die Verwendung einer Halterung, die an der Seitenwand oder einer über das Becken ragenden Öffnung befestigt wird. Suchen Sie einen Montageort, an dem der Füllstandsensor während der gesamten Messdauer eine direkte Sicht auf die Flüssigkeit hat. Der Ort muss eben, senkrecht zur Flüssigkeit und zugänglich sein. Die folgenden Geräte können zur Installation des Sensors verwendet werden.
Steigrohr
Füllstandsensoren können in einem Steigrohr installiert werden, um Oberflächenschaum zu trennen, Turbulenzen zu dämpfen oder die akustische Signalstärke des Sensors zu maximieren. Das Standrohr muss aus einem durchgehenden Abschnitt eines glatten Rohrs ohne Unterbrechungen oder Übergänge bestehen. Der Innendurchmesser des Rohrs muss mindestens der Strahlbreite des Sensors für den Füllstand entsprechen, wobei Rohre mit größerem Durchmesser empfohlen werden. Für die Installation des Sensors montieren Sie eine flache Gewindekupplung oben auf dem Rohr. Bohren Sie direkt unter der Kupplung und innerhalb der Totzone des Füllstandssensors zwei 6-mm-Entlüftungslöcher auf gegenüberliegenden Seiten des Rohrs. Das Rohr sollte bis zum Boden des Tanks oder mindestens bis unter die Messspanne des Füllstandssensors reichen. Schneiden Sie einen 45°-Winkel an der Unterseite des Rohrs. Schließlich sollte der Füllstand über dem 45°-Schnitt gehalten werden, damit sich immer Flüssigkeit im Rohr befindet.
Seitliche Halterung
Mit der seitlichen Halterung kann der Füllstandsensor an der Seitenwand des Beckens oder an einer über das Becken hinausragenden Öffnung installiert werden.
Tankadapter
Tankadapter werden empfohlen, wenn die Montage des Tanks auf ebenem Untergrund und nicht an einem Hang erfolgt. Verwenden Sie einen Tankadapter mit Steck- und Gewindeanschluss und vermeiden Sie Adapter mit Gewindeanschluss. Verwenden Sie keine Tankadapter, die verkehrt herum montiert sind.
Kupplung
Eine kürzere Halbkupplung ist einer längeren Vollkupplung vorzuziehen. Verwenden Sie eine Kupplung mit Steck- und Gewindeanschluss und vermeiden Sie Kupplungen mit Gewindeanschluss.
Elektrik
Kühltürme verfügen häufig über große Pumpen, Motoren oder Frequenzumrichter, die erhebliche EMI- oder RFI-Störungen verursachen können. Stellen Sie sicher, dass solche Geräte geerdet sind, und erden Sie dann den Sensor und die zugehörigen elektrischen Geräte an derselben Erdung wie diese Geräte. In einigen Gebieten kann es zu häufigen Blitzeinschlägen kommen oder die Stromversorgung kann unzuverlässig sein. In solchen Fällen wird ein geeigneter Überspannungsschutz und eine Filterung empfohlen.
Spanne
Der Füllstandsensor hat Ausgänge mit einem 4-20-mA-Stromsignal, das proportional zur Messspanne innerhalb des Kühlturmbeckens ist. Benutzer stellen in der Regel 4 mA auf leer oder den niedrigsten gemessenen Füllstand und 20 mA auf voll oder den höchsten gemessenen Füllstand ein. Vermeiden Sie es, die 4-mA- oder 20-mA-Spanne-Sollwerte auf oder nahe den Füllständen einzustellen, bei denen Pumpen, Ventile oder Alarmkontakte ausgelöst werden können.
Schnittstelle
Das 4-20-mA-Stromsignal des Füllstandssensors wird normalerweise an einen lokalen Controller oder ein zentrales Steuerungssystem angeschlossen. Bei diesen Geräten kann es sich um eine SPS, SCADA, DSC oder einen eigenständigen Füllstandscontroller handeln. Beide Steuergeräte sind geeignet, solange sie ein 4-20-mA-Stromsignal akzeptieren. Der Messbereich des Reglers muss dann so programmiert werden, dass er dem Messbereich des Füllstandssensors entspricht, wobei zu berücksichtigen ist, dass der 4-mA-Sollwert des Sensors normalerweise über dem Zustand eines leeren Tanks liegt. Sobald der Messbereich des Reglers auf die richtigen Werte und technischen Einheiten konfiguriert wurde, werden die Relaissollwerte für die Automatisierung von Pumpen, Ventilen oder Alarmkontakten angewendet. Beachten Sie, dass die primäre Steuerung für diese Anwendung das Befüllen des Beckens vor dessen Entleerung durch Verdunstung umfasst, um eine Unterbrechung des Prozesses aufgrund mangelnder Spannungsversorgung zu vermeiden. Dies geschieht in der Regel mit einem Ventil. Der Füllvorgang sollte bei einem niedrigen Ventilöffnungs-Sollwert beginnen und bei einem hohen Ventilschließungs-Sollwert enden. Ein Alarm- oder Abschalt-Sollwert für einen niedrigen Füllstand sollte unterhalb des Ventilöffnungs-Sollwerts liegen. Zusätzlich zum primären System sollte immer ein unabhängiges Hochalarm- oder Sicherheitsabschaltsystem verwendet werden, und für den Prozessschutz wird ein unabhängiges Niedrigalarm- oder Sicherheitsabschaltsystem empfohlen.
Dieses Material wurde mit Genehmigung von Flowline, Inc. erneut veröffentlicht.
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