關(guān)于自來水流量計(jì)在制氧機(jī)組供水系統(tǒng)中的案例分析

本文概述：
流量測(cè)量工作是工業(yè)生產(chǎn)中一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性工作，流量計(jì)所測(cè)量與收集的相關(guān)數(shù)據(jù)直接關(guān)系到生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)行，是自動(dòng)化生產(chǎn)控制中重要的環(huán)節(jié)，自來水流量計(jì)是流量計(jì)領(lǐng)域中使用*為廣泛的一款產(chǎn)品，它的測(cè)量范圍度大，響應(yīng)快，計(jì)量數(shù)據(jù)正確，給操作工提供了操作依據(jù)。其優(yōu)越的性能和準(zhǔn)確的測(cè)量及便捷的安裝維護(hù)受到用戶的喜愛。本文針對(duì)于自來水流量計(jì)的基本原理、特點(diǎn)及其在在制氧機(jī)組供水系統(tǒng)中以及安裝使用的案例所作分析總結(jié)，
我公司服務(wù)的客戶生產(chǎn)過程中的制氧機(jī)組冷卻供水系統(tǒng)距離控制室較遠(yuǎn)，均為無人值守。原來一直采用的是孔板流量計(jì)進(jìn)行液位的測(cè)量與監(jiān)控，由于原檢測(cè)裝置的缺陷，測(cè)量的數(shù)據(jù)由于無法準(zhǔn)確地反映蓄水池的供水量，因此不能監(jiān)視蓄水池水滿溢和缺水的情況，只能依靠人工巡回檢查。經(jīng)常出現(xiàn)低水位和水滿溢的情況。所以導(dǎo)致不能及時(shí)補(bǔ)水或斷水，對(duì)生產(chǎn)很不利，也造成了水資源的浪費(fèi)。我們?cè)诠┧?jì)量檢測(cè)過程中，采用自來水流量計(jì)對(duì)原孔板、差壓測(cè)量系統(tǒng)裝置進(jìn)行了改造，克服了原孔板流量計(jì)的缺陷，解決了孔板測(cè)量范圍度小的難題，以及差壓傳感器正、負(fù)引壓管內(nèi)容易聚集氣泡所造成的計(jì)量誤差問題。同時(shí)將流量信號(hào)接到PKS自動(dòng)化生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)統(tǒng)上，為計(jì)量管理部門和操作工提供了準(zhǔn)確的計(jì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和正確的操作依據(jù)，較完善解決了原裝置測(cè)量數(shù)據(jù)長(zhǎng)期計(jì)量不準(zhǔn)的問題，同時(shí)也避免了水資源的浪費(fèi)。
一、自來水流量計(jì)的基本原理
自來水流量計(jì)的基本原理是以法拉*電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ)，即導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。該原理用于測(cè)量管道內(nèi)流動(dòng)的導(dǎo)電性流體。導(dǎo)電性液體在垂直于磁場(chǎng)的非磁性測(cè)量管道內(nèi)流動(dòng)，并且流體流動(dòng)的方向與磁場(chǎng)方向相垂直(見圖1)，

產(chǎn)生與流量成比例的感應(yīng)電勢(shì)，流體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)被位于管子徑向兩端的一對(duì)電*拾取，該信號(hào)電壓uE與磁場(chǎng)強(qiáng)度B、電*間距離D和平均流速穢成正比。磁場(chǎng)強(qiáng)度B和電*距離D是常數(shù)，所以信號(hào)電壓與平均流速口成正比。計(jì)算公式如下：

根據(jù)體積流量的計(jì)算公式表明，信號(hào)電壓uE與平均流速穢成線形正比。只要測(cè)得液體的流速，就可測(cè)得液體的流量，即：
在信號(hào)轉(zhuǎn)換器中該感應(yīng)信號(hào)電壓被變換成可編程的模擬和數(shù)字輸出信號(hào)送出。
二、自來水流量計(jì)產(chǎn)品特點(diǎn)及應(yīng)用
(1)由于測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)部無可動(dòng)元件和阻流體，幾乎沒有壓力損失，所以反應(yīng)十分靈敏。
(2)測(cè)量導(dǎo)涂層或襯里可解決腐蝕性介質(zhì)流量的測(cè)量，檢測(cè)過程中不受被測(cè)量介質(zhì)的溫度、壓力、密度、粘度以及流動(dòng)狀態(tài)等變化的影響，沒有測(cè)量滯后現(xiàn)象。
(3)測(cè)量范圍寬，*高可達(dá)100：1，一般為10：1，流速一般可達(dá)1～6m3／s。測(cè)量管徑范圍可從2mm到2400mm。
(4)測(cè)量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與流量成線性關(guān)系，流體的體積流量與介質(zhì)的物性(如溫度、壓力、密度、粘度等)流動(dòng)狀態(tài)無關(guān)。
自來水流量計(jì)也有其局限性不足之處，就是使用溫度和壓力不能太高，溫度一般不超過120'(2，壓力一般不要超過1．6MPa。應(yīng)用范圍有限，不能用來測(cè)量氣體等非導(dǎo)電流體的流量。
由于自來水流量計(jì)用于導(dǎo)電液體的流量測(cè)量有其優(yōu)越性，且線性好，穩(wěn)定、可靠，電信號(hào)適宜于遠(yuǎn)距離傳輸，且安裝維護(hù)方便，前景廣闊。
三、自來水流量計(jì)的設(shè)計(jì)選型及安裝
3．1設(shè)計(jì)選型
原計(jì)量檢測(cè)為節(jié)流式孔板、差壓檢測(cè)裝置，我們對(duì)其計(jì)量數(shù)據(jù)檢測(cè)不準(zhǔn)的情況進(jìn)行了分析，主要有兩個(gè)方面的因素造成，一是孔板的測(cè)量范圍度不夠?？装逶O(shè)計(jì)常用流量為15～20m3／h，實(shí)際使用中*小流量為7m3／h，*大流量50m3／h，在小流量和大流量時(shí)都會(huì)出現(xiàn)較大誤差；二是流體有氣泡。供水系統(tǒng)的供水管道為DNl00mm，*大流量可以達(dá)到240m3／h，出水口為敞放式排水，常常處于非滿管狀態(tài)，以及由于供水設(shè)備或管道安裝等方面的因素，存在不正常節(jié)流的現(xiàn)象，常常有氣泡聚集在傳感器的正、負(fù)壓室內(nèi)，造成測(cè)量數(shù)據(jù)嚴(yán)重偏差。
根據(jù)機(jī)組供水系統(tǒng)的情況和測(cè)量裝置的可適用性、可靠性以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等情況，我們選擇了DE43F一體型自來水流量計(jì)對(duì)原測(cè)量裝置進(jìn)行換型改造。自來水流量計(jì)的測(cè)量范圍寬，響應(yīng)快，不受溫度、壓力變化的影響，安裝方便，可滿足供水系統(tǒng)檢測(cè)計(jì)量的需要。
根據(jù)工藝方面提出的參數(shù)，供水量的常用流量在12。15m3／h之間，*小水流量7m3／h，*大水流量可達(dá)50m3／h，水壓力在0．2—0．3MPa之間(閥前壓力)，水溫度為常溫。在設(shè)計(jì)時(shí)，自來水流量計(jì)的管道口徑選擇了DN50mm的管道，*大流量為60m3／h，這樣既節(jié)約了成本，又滿足了日常供水計(jì)量的需要。
3．2安裝自來水流量計(jì)的正確安裝對(duì)其正常運(yùn)行*為重要，自來水流量計(jì)的安裝環(huán)境和安裝位置亦關(guān)系到計(jì)量的準(zhǔn)確，可靠。按照自來水流量計(jì)的安裝要求，安裝方向或水平或垂直、傾斜均可，不受限制。本裝置采用了水平安裝，并保證了流量計(jì)上游管道直管段大于5D(實(shí)際達(dá)12D)，下游管道直管段大于3D(實(shí)際達(dá)10D)要求。
傳感器安裝處應(yīng)具有一定背壓，否則傳感器出口直接排空易造成測(cè)量管內(nèi)液體非滿管，為不良的安裝位置，應(yīng)予以避免，因此在出水管道的安裝上考慮了一段向上傾斜的安裝位置見圖2，使自來水流量計(jì)的安裝位置始終位于出口管道下方，保證液體在任何時(shí)候都能夠充滿測(cè)量管道，避免了測(cè)量誤差，滿足了必要的安裝要求。管道采用了法蘭連接，便于安裝、檢修維護(hù)方便。

自來水流量計(jì)安裝在一根DN50mm的管道上，原供水管為95108mm，將其作為旁通用途。正常情況時(shí)，打開V1、V3閥，關(guān)閉V2閥，補(bǔ)充水通過自來水流量計(jì)計(jì)量后向蓄水池供水。當(dāng)自來水流量計(jì)故障或者檢修時(shí)，關(guān)閉v3閥，打開V1、V2閥向蓄水池供水，以保證生產(chǎn)不受影響，還可以方便自來水流量計(jì)的零點(diǎn)校驗(yàn)。安裝示意圖見圖3。

由于自來水流量計(jì)安裝在露天現(xiàn)場(chǎng)，考慮到現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境以及安全，自來水流量計(jì)的供電采用了DC·24V電源，由泵站儀表柜內(nèi)的穩(wěn)壓電源供給。電氣連接見原理框圖4。自來水流量計(jì)將拾取的流量信號(hào)，通過轉(zhuǎn)換和運(yùn)算處理，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)，送到泵站儀表柜的二次儀表(數(shù)顯控制儀WPS一80型)上顯示，同時(shí)將其數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C(jī)組控制室的Dcs—PKs系統(tǒng)上，通過監(jiān)視畫面可監(jiān)測(cè)供水量的瞬時(shí)流量和累計(jì)流量，操作工即可根據(jù)其顯示數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)供水量。

四、關(guān)于干擾與接地須知
自來水流量計(jì)是基于導(dǎo)電性流體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來推算流體流量的測(cè)量?jī)x表，其基本工作原理是電磁感應(yīng)定律。因此電磁耦合、靜電感應(yīng)是自來水流量計(jì)干擾噪聲的*要來源，在管線上存在雜散電壓干擾。為了保證液體與地同電位，避免液體與地有電位差以及因空間電磁干擾而造成的測(cè)量誤差，所以，對(duì)接地做了嚴(yán)格的要求。本裝置與管道為固定法蘭連接，固定法蘭和管道以及流量傳感器均用
2．5mm2的銅芯線作了良好的接地見圖5。經(jīng)檢測(cè)，該裝置的接地電阻為8．212，(安裝要求小于10012)，除了將傳感器接地外，還用銅線跨接在管道的兩法蘭上，保證了接地牢固、可靠，減少了電磁耦合、靜電感應(yīng)引起的干擾?？臻g電磁干擾一般經(jīng)過電纜引入，我們采用了單層屏蔽信號(hào)電纜予以保護(hù)，同時(shí)，由于該自來水流量計(jì)為一體型(其傳感器和轉(zhuǎn)換器組裝在一起)，縮短了信號(hào)線與激磁線的長(zhǎng)度并且隱蔽在儀表內(nèi)部，也減少了信號(hào)衰減和空間電磁波的噪聲侵人，保證了測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、可靠。實(shí)際使用運(yùn)行中，定期用萬用表檢查兩電*與地端的絕緣電阻。

五、自來水流量計(jì)的校驗(yàn)檢查
(1)系統(tǒng)零位檢查
當(dāng)系統(tǒng)安裝完成后，按照廠家要求做了系統(tǒng)零點(diǎn)校驗(yàn)。自來水流量計(jì)系統(tǒng)零點(diǎn)的校驗(yàn)可用手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式進(jìn)行。檢查時(shí)，流量傳感器的流體應(yīng)處于絕對(duì)靜止，同時(shí)保證流量傳感器測(cè)量管內(nèi)充滿液體，然后對(duì)system zeFo(系統(tǒng)零位)參數(shù)進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)零位調(diào)整，用“ENTER”鍵選擇參數(shù)，用ARROWA鍵選擇方式(手動(dòng)或自動(dòng))，這里選擇自動(dòng)(automatic)，按ENTER啟動(dòng)程序。在調(diào)整中，顯示器上從255至實(shí)際“0”值的倒計(jì)數(shù)，過程約20s完成，在實(shí)際操作中該過程進(jìn)行兩次。
(2)量程檢查根據(jù)該自來水流量計(jì)的生產(chǎn)廠家說明書說明，量程的校驗(yàn)在流量計(jì)出廠前有專門的稱重實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了校準(zhǔn)，我們?cè)谑褂弥兄粚?duì)其量程值進(jìn)行了確認(rèn)，以及對(duì)相關(guān)參數(shù)的設(shè)定作了檢查。
六、自來水流量計(jì)的可靠性及維護(hù)
提高自來水流量計(jì)的可靠性，就是盡可能的減少和消除故障。而實(shí)際上故障是多樣的，有的是儀表線路、電氣以及環(huán)境因素引起的；有的是系統(tǒng)中元件，元件／組件組合因素造成的；有的是安裝不規(guī)范造成的。還有流體介質(zhì)的導(dǎo)電性能、或水中帶有大量空氣等，均會(huì)影響測(cè)量計(jì)量的準(zhǔn)確可靠。有些故障通過調(diào)整可以解決，有些故障則需要在使用中通過有效的維護(hù)管理來解決。
與其它儀控設(shè)備一樣，為保證自來水流量計(jì)的可靠性，除了在規(guī)定的條件下運(yùn)行外，需要維護(hù)人員加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)的掌握，還需要加強(qiáng)初期的維護(hù)。大部分儀表設(shè)備的故障均在運(yùn)行初期較高，要勤觀察，勤巡、點(diǎn)檢，發(fā)現(xiàn)問題，**處理和報(bào)告。還應(yīng)作好其運(yùn)行數(shù)據(jù)的管理，作為一種新型儀表的應(yīng)用，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其進(jìn)行跟蹤，作好歷史記錄，便于對(duì)其掌握及推廣應(yīng)用。
七、本文結(jié)語
流量計(jì)量是企業(yè)能源消耗的計(jì)算工具，是企業(yè)生產(chǎn)過程中重要參數(shù)之一。流量計(jì)量?jī)x表得到了越來越多的應(yīng)用，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)高精度、高可靠性、高智能化儀表日益青睞。我公司選用的自來水流量計(jì)體現(xiàn)了安裝方便，測(cè)量數(shù)據(jù)直觀可靠，易于操作等特點(diǎn)，給計(jì)量部門提供了準(zhǔn)確真實(shí)的數(shù)據(jù)，為節(jié)約能源提供了依據(jù)，起到了良好的效果，有較好的推廣前景。

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