Le torri di raffreddamento sono sistemi di scambio termico che mettono in contatto diretto l'aria e l'acqua al fine di ridurre la temperatura dell'acqua. A tal fine, l'acqua viene pompata in continuo nella parte superiore della torre, dove scorre a cascata su una serie di deflettori, si mescola con l'aria e viene raccolta in una vasca situata direttamente sotto la torre o in un pozzetto accanto alla torre. Poiché il calore e l'acqua fuoriescono dalla torre attraverso l'evaporazione, è necessario aggiungere periodicamente acqua al sistema. Le torri di raffreddamento sono disponibili in una varietà di dimensioni, dai sistemi da tetto a quelli delle dimensioni di un edificio o anche più grandi. Il bacino d'acqua tipico è aperto all'aria, profondo 4' o meno, costruito in fibra di vetro, metallo o cemento e di capacità sufficiente a contenere tutta l'acqua del sistema. Le torri di raffreddamento hanno due sistemi di controllo di base, uno per aggiungere liquido nel bacino e uno per attivare o disattivare il sistema di ricircolo dell'acqua. Il requisito principale per questa applicazione è monitorare il livello del liquido, riempire automaticamente il bacino e impedire che il sistema si asciughi.
Tecnologia
Un'onda sonora di ultrasuoni ad alta frequenza e di breve durata viene emessa fino a quattro volte al secondo dalla superficie del trasduttore. L'onda sonora rimbalza sulla superficie del liquido e ritorna al trasduttore. Il sensore di livello misura il tempo di volo tra la generazione e la ricezione del suono e lo traduce nella distanza tra la superficie del trasduttore e la superficie del liquido. La distanza viene quindi convertita in una percentuale dell'intervallo misurato e emessa come segnale proporzionale 4-20 mA.
Migliori pratiche
Le torri di raffreddamento sono situate all'aperto senza alcuna protezione ambientale. Inoltre, al loro interno scorre costantemente un flusso d'acqua che, a seconda della posizione del sensore di livello e del tipo di installazione, può causare la formazione di goccioline d'acqua o ghiaccio sul trasduttore, compromettendo la trasmissione e la ricezione acustica. Scegliere un sensore di livello con una custodia adeguata agli agenti atmosferici e un campo di misura più ampio e potente. Quindi applicare uno strato molto sottile di vaselina idrorepellente sulla superficie del trasduttore. Il sensore di livello installato deve avere una visione chiara della superficie del liquido. Ciò significa che lo spazio di misurazione sotto il sensore di livello deve essere libero da ostacoli quali tubi, raccordi o pareti all'interno del bacino. Il sensore di livello installato deve essere posizionato al di sopra del livello massimo del liquido in modo da non essere mai immerso durante il normale funzionamento e, se possibile, lontano dalla caduta diretta dell'acqua.
Installazione
Esistono due modi principali per montare un sensore di livello in questa applicazione. Il metodo preferibile è con un tubo di livello, poiché smorza l'agitazione della superficie e separa il trasduttore dalla caduta d'acqua. Il secondo è con una staffa di montaggio fissata alla parete laterale o un'apertura estesa sopra il bacino. Trovare una posizione di montaggio in cui il sensore di livello abbia una visione diretta del liquido per l'intero intervallo di misurazione. La posizione deve essere piana, perpendicolare al liquido e accessibile. Per installare il sensore è possibile utilizzare le seguenti attrezzature.
Tubo di livello
I sensori di livello possono essere installati in un tubo di livello per separare la schiuma superficiale, attenuare la turbolenza o massimizzare la potenza del segnale acustico del sensore di livello. Il tubo di livello deve essere un unico tratto continuo di tubo liscio senza interruzioni o transizioni. Il diametro interno del tubo deve essere uguale o superiore alla larghezza del fascio del sensore di livello; si consigliano tubi di diametro maggiore. Per installare il sensore di livello, montare un raccordo filettato a basso profilo sulla parte superiore del tubo. Appena sotto il giunto, e all'interno della banda morta dei sensori di livello, praticare due fori di sfiato da un quarto di pollice sui lati opposti del tubo. Il tubo deve estendersi fino al fondo del serbatoio, o almeno al di sotto dell'intervallo di misurazione del sensore di livello. Tagliare un angolo di 45º sul fondo del tubo. Infine, il livello deve essere mantenuto al di sopra del taglio a 45º, in modo che nel tubo sia sempre presente del liquido.
Staffa di montaggio laterale
La staffa di montaggio laterale può essere utilizzata per installare il sensore di livello contro la parete laterale del bacino o un'apertura estesa sopra il bacino.
Adattatore per serbatoio
Gli adattatori per serbatoio sono consigliati dove la posizione di montaggio del serbatoio è in piano e non in pendenza. Utilizzare un adattatore per serbatoio con attacco a innesto e filettatura ed evitare adattatori con attacco filettato. Non utilizzare adattatori per serbatoio montati capovolti.
Giunto
È preferibile un giunto corto piuttosto che uno lungo. Utilizzare un giunto con attacco a innesto e filettatura ed evitare giunti con attacco filettato.
Impianto elettrico
Le torri di raffreddamento sono spesso dotate di pompe, motori o azionamenti a frequenza variabile di grandi dimensioni che possono generare notevoli disturbi EMI o RFI. Assicurarsi che tali dispositivi siano collegati a terra, quindi collegare il sensore di livello e le apparecchiature elettriche associate alla stessa messa a terra di questi dispositivi. Alcune aree possono essere soggette a frequenti fulmini o avere un'alimentazione elettrica inaffidabile. In tal caso, si raccomanda di utilizzare un'adeguata protezione contro le sovratensioni e un filtro.
Intervallo
Il sensore di livello emette un segnale di corrente da 4-20 mA proporzionale all'intervallo di misurazione all'interno del bacino della torre di raffreddamento. Gli utenti in genere impostano 4 mA come livello vuoto o livello minimo misurato e 20 mA come livello pieno o livello massimo misurato. Evitare di impostare i setpoint di intervallo 4 mA o 20 mA a livelli o in prossimità di livelli dove potrebbero attivarsi pompe, valvole o allarmi.
Interfaccia
Il segnale di corrente 4-20 mA dei sensori di livello è normalmente collegato a un controller locale o a un sistema di controllo centralizzato. Questi dispositivi possono includere un PLC, SCADA, DSC o un controller di livello autonomo. Qualsiasi dispositivo di controllo è adatto, purché accetti un segnale di corrente 4-20 mA. L'intervallo operativo del controller deve quindi essere programmato in modo da corrispondere all'intervallo di misurazione del sensore di livello, tenendo conto che il setpoint 4 mA dei sensori è normalmente posizionato al di sopra della condizione di serbatoio vuoto. Una volta che l'intervallo operativo del controller è stato configurato con i livelli e le unità di misura corretti, i setpoint dei relè vengono applicati per l'automazione di pompe, valvole o allarmi. Ricordare che il controllo primario per questa applicazione prevede il riempimento del bacino prima che si svuoti a causa dell'evaporazione, evitando così l'interruzione del processo a causa della mancanza di acqua. Questo viene tipicamente fatto con una valvola. Il processo di riempimento dovrebbe iniziare con un setpoint di apertura della valvola a basso livello e terminare con un setpoint di chiusura della valvola ad alto livello. Un allarme di basso livello o un setpoint di spegnimento dovrebbe essere posizionato al di sotto del setpoint di apertura della valvola. Oltre al sistema primario, è necessario utilizzare sempre un allarme di livello alto indipendente o un sistema di arresto di sicurezza, mentre per la protezione del processo si consiglia un allarme di livello basso indipendente o un sistema di arresto di sicurezza.
Questo materiale è stato ripubblicato con il permesso di Flowline, Inc.
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