Hoogtemperatuurstoomdruktransmitter voor steenkoolketel.

Een stadsverwarmingscentrale in Harbin, China, exploiteert drie stoomketels op kolen van 35 ton/uur die processtoom leveren aan een nabijgelegen textielindustriegebied en stadsverwarming aan 20.000 wooneenheden. De keteldrumdruk werkt op 25 bar(g) met een oververhitte stoomtemperatuur van 380°C. De jaarlijkse stoomproductie bedraagt meer dan 400.000 ton. Het ketelhuis is een semi-afgesloten industriële omgeving met omgevingskolenstof, trillingen van trekventilatoren en temperatuurschommelingen van -30°C (winter) tot +35°C (zomer).

De oorspronkelijke ketelregeling was gebaseerd op mechanische Bourdon-buis drukmeter op de drum en stoomleiding met drukmeters met impulsleiding voor veiligheidssperring. De operationele problemen omvatten:

• Stoomcondensatiefouten in impulsleidingen:Tijdens de -30°C winters van Harbin zouden impulsleidingen gevuld met condensaat bevriezen ondanks warmte tracing, waardoor de drukmetingen volledig verloren gingen gedurende 2–4 uur tijdens koude starts. Operators moesten handmatig de vlamconditie controleren — een aanzienlijk veiligheidsrisico.
• Koppeling drumniveau-druk:Onnauwkeurige drukmetingen veroorzaakten cascadefouten in de drievoudige drumniveau-regellus. De vertraging in de drukmeting resulteerde in ±25 mm drumniveau-oscillatie, wat het risico op overdracht (waterdruppels die de stoomleiding binnendringen en de textielapparatuur stroomafwaarts beschadigen) vergrootte.
• Door trillingen veroorzaakte mechanische slijtage:De ID-ventilator trillingen (typisch 4–8 mm/s) die door de ketelstructuur werden overgedragen, veroorzaakten dat de Bourdon-buis koppeling binnen 8 maanden versleet, waardoor de meter twee keer per stookseizoen moest worden vervangen.

Een hogetemperatuur druksensor met stoomspecifieke configuratie werd ingezet:

• Meetprincipe: Piezosilicium rekstrook met een extern membraanafdichtingssysteem met siliconenolie voor hoge temperaturen (geschikt voor 400°C) als vulvloeistof. Het capillaire systeem isoleert de elektronica van de proceswarmte.
• Gekozen model: Hogetemperatuur druksensor met externe afdichting, 0,1% FS nauwkeurigheid, 4–20 mA + HART.
• Nat gemaakte materialen: 316L roestvrijstalen membraanafdichtingslichaam met een roestvrijstalen capillair, versterkt met roestvrijstalen vlechtwerk; sensorbehuizing met IP66/IP67 classificatie.
• Montage:Direct gemonteerde membraanafdichting op de stoomdrum met een 2" flensaansluiting via een condensatiepot (syphonbuis) om het membraan te beschermen tegen directe stoomimpact bij 380°C.
• Strategie voor koude start:De transmitterelektronica, geïsoleerd door de capillair, blijft op veilige bedrijfstemperatuur, zelfs tijdens stoomcondensatie en bevriezingsomstandigheden. De elektronica behuizing bevat een geïntegreerde verwarming voor werking bij -30°C.

De meting van de stoomdrumdruk van de ketel op 25 bar(g) en 380°C brengt extreme thermische en mechanische uitdagingen met zich mee. De externe membraanafdichting met siliconenolie voor hoge temperaturen (geschikt voor 400°C) is de enige haalbare configuratie — deze transporteert hydraulisch de druk van de hete procesaansluiting naar de gekoelde transmitterelektronica via een roestvrijstalen versterkte capillair, waardoor de sensor volledig van de proceswarmte wordt geïsoleerd. De condensatiepot (syphonbuis) biedt een extra thermische barrière, waardoor de membraantemperatuur van 380°C wordt teruggebracht tot ongeveer 190°C. Voor de -30°C winters van Harbin voorkomt de geïntegreerde behuizingsverwarming dat de capillaire vulvloeistof viskeus wordt, wat zorgt voor een betrouwbare drukoverdracht tijdens koude starts wanneer de veiligheid van de ketel het meest kritiek is. De eliminatie van impulsleidingen verwijdert ook het vriespunt — een belangrijk voordeel ten opzichte van de oude Bourdon-buis + impulsleiding opstelling die 2–4 uur faalde tijdens elke koude start. De 0,1% FS nauwkeurigheid en HART digitale uitgang maken nauwkeurige drievoudige drumniveau-regeling mogelijk, wat de verbrandingsefficiëntie direct verbetert.

De transmitter werd geïnstalleerd op de bovenste poort van de keteldrum en de uitlaat van de hoofd stoomleiding. De membraanafdichting werd gemonteerd met behulp van een syphonlus gevuld met condensaat om een thermische barrière te creëren, waardoor de procestemperatuur bij het membraan van 380°C werd teruggebracht tot ongeveer 190°C. De elektronica behuizing werd op een externe beugel 1,5 meter van de warmtebron gemonteerd om blootstelling aan omgevingswarmte te minimaliseren.

• Nul storingen in de drukmeting bij koude start — het externe afdichtingssysteem elimineerde bevriezingsgerelateerd dataverlies volledig, zelfs tijdens een koudegolf van -35°C in januari.
• Stabiliteit van de drumniveau-regeling verbeterd:Niveau-oscillatie verminderd van ±25 mm tot ±5 mm, waardoor klachten over overdracht van textielklanten stroomafwaarts werden geëlimineerd.
• Onderhoud geëlimineerd:Geen vervanging van mechanische componenten vereist gedurende 24 maanden, ter vervanging van het eerdere patroon van halfjaarlijkse metervervanging.
• Winst in ketelrendement:Verbeterde verbrandingsregeling via betrouwbare drukgegevens droeg bij aan een gemeten reductie van 1,8% in kolenverbruik — ongeveer 320 ton kolen bespaard per jaar.