Resumo do Artigo
- Dispositivos de interrupção de combustível por baixo nível de água (LWFCO).
- Dispositivos LWFCO do tipo boia e sonda.
- Componentes dos dispositivos LWFCO.
- Testes dos dispositivos LWFCO.
- Operação dos dispositivos LWFCO (como funcionam os dispositivos de interrupção de combustível por baixo nível de água).
- Vidros de nível de caldeira.
Introdução
Para caldeiras industriais, a medição precisa do nível de água do tambor de vapor da caldeira é vital para a operação segura da caldeira. Também é importante que o fornecimento de combustível para a caldeira possa ser interrompido automaticamente caso, se ocorrer o evento, o operador não perceba que o nível de água caiu abaixo de um nível crítico definido. Os dispositivos de interrupção de combustível por baixo nível de água (LWFCO) são usados para medir o nível de água em um tambor de caldeira e interromper o fornecimento de combustível caso o nível de água esteja muito baixo.
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Dispositivo de Interrupção de Combustível por Baixo Nível de Água (LWFCO)
Na maioria das caldeiras, a água que é aquecida pelos tubos da caldeira para criar vapor também é a água que resfria os tubos. A perda dessa água pode, portanto, causar o superaquecimento ou até mesmo o derretimento dos tubos, levando a paradas caras e prolongadas da planta.
O que é um dispositivo de interrupção de combustível?
É importante instalar dispositivos de interrupção de combustível que interrompam o fornecimento de combustível de uma caldeira para interromper o processo de aquecimento se ocorrer um cenário de emergência. Um dispositivo LWFCO interrompe o fornecimento de combustível se o nível de água no tambor de vapor estiver muito baixo, mas o fornecimento de combustível também pode ser interrompido se a pressão do vapor no tambor estiver muito alta, a temperatura do vapor no tambor estiver muito alta, em caso de perda de chama ou por outros motivos especificados pelo fabricante ou órgão regulador (ASME, BS etc.).
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Funções do Dispositivo de Interrupção de Combustível por Baixo Nível de Água
Um tambor de caldeira contém o reservatório de água que é circulado dentro de um gerador de vapor. Caldeiras de tubos de água têm um tambor de vapor acima dos tubos da caldeira, enquanto caldeiras de tubos de fogo têm tubos dentro do tambor da caldeira. Em ambos os designs de caldeira, a água aquecida pelas paredes dos tubos também está resfriando as paredes dos tubos; assim, um cenário de baixo nível de água levará ao superaquecimento dos tubos e potencial falha da caldeira.
Caldeiras de Tubos de Água e Tubos de Fogo
Para maximizar a eficiência em caldeiras de tubos de água, a combustão ocorre dentro de uma câmara cujas paredes são compostas por tubos que transportam água e/ou tubos localizados diretamente dentro da chama ou gases de combustão quentes. É vital que os tubos permaneçam cheios de água quando a caldeira está em operação; equipamentos precisos e confiáveis de medição do nível de água são instalados por essa razão.
Para caldeiras de tubos de fogo, a água dentro do tambor envolve os tubos e é o nível de água dentro deste tambor que é medido e conectado a um dispositivo de interrupção de combustível por baixo nível de água. Também é possível instalar dispositivos LWFCO em aquecedores de água, embora estes operem em pressões e temperaturas muito mais baixas.
Transferência de Calor em Caldeiras de Tubos de Água e Tubos de Fogo
O fenômeno de inchaço e encolhimento do tambor afeta principalmente caldeiras maiores, exigindo o uso de dispositivos avançados de medição de nível de água e interrupção de combustível. Este artigo aborda dispositivos de interrupção de combustível para unidades menores apenas.
É importante notar que os dispositivos de interrupção de combustível não são instalados apenas para isolar o fornecimento de combustível no caso de um nível de água criticamente baixo, mas também em caso de outros eventos que possam tornar a caldeira insegura ou arriscar danos maiores à planta (alta pressão de vapor, alta temperatura de vapor, perda de chama, pressão anormal na fornalha etc.).
Alarmes, bem como desligamentos, geralmente estão conectados ao dispositivo LWFCO. Por exemplo, um alarme soará em um cenário de baixo nível de água e em um cenário de alto nível de água.
Construção
A imagem abaixo mostra um típico dispositivo de interrupção de combustível por baixo nível de água; o dispositivo mostrado é do tipo boia. Um vidro de nível de caldeira pode ser integrado ao LWFCO junto com torneiras de teste (pequenas válvulas vermelhas usadas para verificar o nível de água na coluna de água). O dispositivo LWFCO pode ser incorporado em uma coluna de água da caldeira dependendo do design da caldeira.
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Dispositivo de Interrupção de Combustível por Baixo Nível de Água (LWFCO)
O design de boia LWFCO acima possui:
- Uma grande boia conectada a um braço/alavanca, que então se conecta ao circuito elétrico.
- Três torneiras de teste para verificar o nível de água na coluna de água.
- Um vidro de nível de caldeira com uma válvula de vapor, água e purga.
Vidro de Nível de Caldeira Medindo o Nível de Água do Tambor da Caldeira
O dispositivo LWFCO possui conexões para o lado do vapor e da água da caldeira. A linha de vapor do dispositivo LWFCO conecta-se ao topo do tambor da caldeira. A linha de água do dispositivo LWFCO conecta-se ao tambor em um nível muito abaixo do nível normal de operação da água (NOWL) da caldeira.
LWFCO – Tipo Boia
Dispositivos LWFCO do tipo boia são conectados a um circuito elétrico que controla a operação do queimador e o fornecimento de combustível. À medida que as boias LWFCO se movem proporcionalmente com o nível de água do tambor da caldeira, qualquer cenário de baixo nível de água fará com que a boia desça e o(s) queimador(es) desligue(m).
Os dispositivos LWFCO também podem ser projetados para que, quando desligarem o queimador, também iniciem automaticamente a bomba de alimentação, monitorem o nível de água até que ele atinja novamente o nível normal de operação da água (NOWL), e então iniciem os queimadores assim que um nível de trabalho seguro for novamente alcançado.
Boia Controlando o Nível de Água da Caldeira
O vidro de nível de caldeira é instalado no mesmo nível que o dispositivo de interrupção de combustível, e assim qualquer redução no nível de água detectada pelo dispositivo de interrupção de combustível causará uma redução no nível de água mostrada pelo vidro. No momento em que o combustível é interrompido, o nível de água ainda deve ser visto na parte inferior do vidro de nível de caldeira.
LWFCO - Tipo Sonda
O dispositivo LWFCO do tipo sonda usa sondas de condutividade para detectar o nível de água, cortando o fornecimento de combustível se o nível de água cair abaixo do mínimo necessário. Dispositivos LWFCO do tipo sonda são geralmente robustos e requerem manutenção mínima. Dispositivos LWFCO do tipo sonda são alojados dentro de uma manga ou câmara para aumentar sua confiabilidade.
Medição do Nível de Água por Sonda de Condutividade em Caldeira
Teste de Interrupção de Combustível por Baixo Nível de Água do Tipo Boia
O design de boia LWFCO mostrado anteriormente é equipado com sua própria válvula de purga, que é mantida de acordo com as instruções do fabricante da caldeira e as normas aplicáveis. O dispositivo LWFCO é testado por meio da abertura da válvula de purga e observação se o queimador é desligado quando o nível de água na coluna de água cai abaixo do nível de água baixo definido; outro procedimento usado para comprovar o funcionamento do dispositivo LWFCO é o teste de evaporação.
Para ambos os tipos de dispositivos LWFCO (boia e sonda), é essencial que os testes de purga sejam realizados em intervalos regulares para garantir que os dispositivos estejam operando corretamente. Isso é especialmente importante em relação aos dispositivos do tipo sonda, que são mais propensos a incrustações por sedimentos e incrustações na água da caldeira.
Recursos Adicionais
https://www.stheatingservices.co.uk/industrial-boiler-systems-work
https://inspectapedia.com/heat/LWCO_Low_Water_Cutoff_Control.php