Смотровое стекло или водомер — это тип датчика уровня , прозрачная трубка, через которую оператор резервуара или котла может наблюдать за уровнем жидкости, содержащейся внутри.
Простые смотровые стекла могут представлять собой пластиковую или стеклянную трубку, соединенную с дном резервуара с одного конца и с верхом резервуара с другого. Уровень жидкости в смотровом стекле будет таким же, как уровень жидкости в баке. Однако сегодня сложные поплавковые выключатели заменили смотровые стекла во многих подобных приложениях.
Если жидкость опасна или находится под давлением, необходимо принять более сложные меры. В случае котла давление воды внизу и пара вверху одинаково, поэтому любое изменение уровня воды будет видно на манометре. Прозрачная трубка (само «стекло») может быть заключена в металлический кожух или кожух из закаленного стекла, чтобы предотвратить ее повреждение в результате царапин или ударов и обеспечить защиту операторов в случае поломки. Обычно он имеет узорчатую заднюю панель, чтобы сделать увеличительный эффект воды в трубке более очевидным и облегчить чтение. В некоторых локомотивах, где котел работает при очень высоком давлении, сама труба изготавливается из закаленного стекла, армированного металлом. [1] Важно поддерживать уровень воды на указанном уровне, иначе верхняя часть топки будет обнажена, что создаст опасность перегрева и приведет к повреждению и, возможно, катастрофическому выходу из строя.
Чтобы проверить, что устройство показывает правильные показания и соединительные трубы к котлу не засорены накипью , необходимо «поднять» уровень воды, быстро открывая краны по очереди и пропуская непродолжительную струю воды через сливной кран. . [2]
Национальный совет инспекторов котлов и сосудов под давлением рекомендует проводить ежедневную процедуру проверки, описанную Американским национальным институтом стандартов, глава 2, часть I-204.3, датчик уровня воды. Хотя эта процедура и не является строго обязательной, она предназначена для того, чтобы позволить оператору безопасно проверить, что все части смотрового стекла работают правильно и имеют свободные соединения с котлом, необходимые для правильной работы.
Манометрическое стекло на котле необходимо периодически проверять и заменять, если видно, что оно изношено в районе сальниковых гаек , но сбой в работе все равно может произойти. Ожидается, что водители будут иметь с собой две или три стеклянные трубки, предварительно обрезанные до необходимой длины, вместе с пеньковыми или резиновыми уплотнителями, чтобы заменить трубки на дороге. [1] Знакомство с этим тревожным явлением считалось настолько важным, что стекло часто намеренно разбивалось, когда водитель-стажер находился на подножке, чтобы дать ему возможность попрактиковаться в установке новой трубки. [3] Хотя в креплениях установлены автоматические шаровые краны для ограничения выброса пара и кипящей воды, они могут выйти из строя из-за накопления известкового налета. Это была стандартная процедура: держать черпак для угля перед лицом, в то время как другая рука, держащая крышку для защиты, закрывала клапаны на обоих концах стакана.
Рефлекторный манометр более сложен по конструкции, но может дать более четкое различие между газом (паром) и жидкостью (водой). Вместо того, чтобы содержать среду в стеклянной трубке, манометр состоит из вертикально ориентированного металлического корпуса с прорезями и прочной стеклянной пластины, установленной на открытой стороне прорези, обращенной к оператору. Задняя часть стекла, контактирующая с носителем, имеет канавки, расположенные вертикально. Канавки образуют зигзагообразный узор с углами 90°. Падающий свет, попадающий на стекло, преломляется на задней поверхности, контактирующей с носителем. В области контакта с газом большая часть света отражается от поверхности одной канавки к другой и обратно к оператору, приобретая серебристо-белый цвет. В области, которая контактирует с жидкостью, большая часть света преломляется в жидкость, в результате чего эта область кажется оператору почти черной. Хорошо известными марками рефлекторных датчиков являются Clark-Reliance, IGEMA, TGI Ilmadur, Penberthy, Jerguson, Klinger, Cesare-Bonetti и Kenco. Из-за едкого характера средств для борьбы с накипью в котлах («умягчители воды») рефлекторные датчики имеют тенденцию относительно быстро вытравливаться водой и терять свою эффективность при отображении уровня жидкости. Поэтому для некоторых типов котлов, особенно работающих при давлении выше 60 бар, рекомендуются двухцветные манометры.
Двухцветный манометр обычно предпочтителен для едких сред, чтобы обеспечить защиту стекла. Прибор состоит из вертикально ориентированного металлического корпуса с прорезями и прочного простого стекла спереди и сзади. Передняя и задняя поверхности кузова находятся в непараллельных вертикальных плоскостях. За корпусом датчика расположены источники света с двумя совершенно разными длинами волн, обычно красными и зелеными. Из-за разного преломления красного и зеленого света область жидкости кажется оператору зеленой, а область газа — красной. В отличие от рефлекторного датчика, стекло имеет плоскую поверхность, которая не требует прямого контакта со средой и может быть защищена слоем стойкого к каустике прозрачного материала, такого как кремнезем. Известными производителями двухцветных уровнемеров высочайшего качества являются Clark-Reliance, Klinger, FPS-Aquarian, IGEMA и Quest-Tec.
В магнитном индикаторе поплавок на поверхности жидкости содержит постоянный магнит. Жидкость содержится в камере из прочного немагнитного материала, без использования стекла. Индикатор уровня состоит из нескольких поворотных магнитных лопастей, расположенных одна над другой и расположенных рядом с камерой, содержащей поплавок. Две поверхности лопастей окрашены в разный цвет. Когда магнит проходит вверх и вниз за лопастями, он заставляет их вращаться, отображая один цвет для области, содержащей жидкость, и другой цвет для области, содержащей газ. В литературе различных производителей указано, что магнитные индикаторы наиболее подходят для очень высокого давления и/или температуры, а также для агрессивных жидкостей.
Первый локомотив, оснащенный этим устройством, был построен в 1829 году Джоном Растриком на его заводе в Стоурбридже. [4]
Промышленные инструменты наблюдения изменились вместе с самой промышленностью. Более сложное по конструкции, чем водомер, современное смотровое стекло, также называемое смотровым окном или смотровым окном, можно найти на емкостях с рабочей средой на химических заводах и в других промышленных объектах, включая заводы по производству фармацевтических препаратов, продуктов питания, напитков и биогаза. [5] Смотровые стекла позволяют операторам визуально наблюдать за процессами внутри резервуаров, труб, реакторов и сосудов.
Современное промышленное смотровое стекло представляет собой стеклянный диск, удерживаемый между двумя металлическими рамами, которые крепятся болтами и прокладками, либо стеклянный диск приваривается к металлической раме при изготовлении. Для этой цели используется либо натриево-известковое стекло, либо боросиликатное стекло , а металл, обычно нержавеющая сталь, выбирается в зависимости от желаемых прочностных свойств. Боросиликатное стекло превосходит другие составы по стойкости к химической коррозии и температурной устойчивости, а также прозрачности. [6]
Сплавленные смотровые стекла также называют механически предварительно напряженным стеклом, поскольку стекло укрепляется за счет сжатия металлического кольца. К стеклянному диску и окружающему его стальному кольцу применяется тепло, вызывающее плавление материалов. [7] Когда сталь остывает, она сжимается, сжимая стекло и делая его устойчивым к растяжению. Поскольку стекло обычно ломается под напряжением, механически предварительно напряженное стекло вряд ли сломается и подвергнет опасности рабочих. Самые прочные смотровые стекла изготавливаются из боросиликатного стекла из-за большей разницы в его коэффициенте расширения.