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如何正確選擇循環(huán)水裝置的流量計(jì)、液位計(jì)等自動(dòng)化控制儀表
發(fā)表時(shí)間：2018-07-19 ??點(diǎn)擊次數(shù)：1142? 技術(shù)支持：1560-1403-222
應(yīng)用循環(huán)水系統(tǒng)是石化行業(yè)重要的公用工程，是工藝裝置安全運(yùn)行的保障，循環(huán)水裝置，循環(huán)水流量計(jì)等儀表選型在循環(huán)水自動(dòng)控制中有著非常重要的地位，因此包括循環(huán)水流量計(jì)在內(nèi)的各類自動(dòng)化控制儀表的安全、可靠性的運(yùn)行是非常必要的。近來年，伴隨循環(huán)水場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大與自動(dòng)化控制要求的提高，循環(huán)水自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能日趨完善，要求循環(huán)水流量計(jì)等相關(guān)的自動(dòng)儀表要做到合理選型、可靠安裝。我們知道，測(cè)量循環(huán)水的管道口徑都比較大，而絕大多數(shù)都在地下敷設(shè)，測(cè)量的介質(zhì)無非就是循環(huán)水、污水、脫鹽水等。本文通過對(duì)工藝流程、介質(zhì)特性及使用環(huán)境，在典型的溫度、壓力、流量、液位及控制閥五個(gè)方面進(jìn)行了闡述。分別介紹了循環(huán)水裝置常用的幾類檢測(cè)儀表，根據(jù)總結(jié)了儀表選型的要點(diǎn)、安裝應(yīng)用注意事項(xiàng)
1溫度檢測(cè)
循環(huán)給水和循環(huán)回水管道上的遠(yuǎn)傳溫度檢測(cè)一般選用熱電阻即可，安裝方式為法蘭連接或螺紋連接，壓力等級(jí)不低于管道壓力等級(jí)，插入深度在管徑的三分之一區(qū)域內(nèi)，保護(hù)套管的形式應(yīng)選用整體鉆孔錐形保護(hù)套管。當(dāng)溫度計(jì)保護(hù)套管的自然頻率和激勵(lì)頻率之比接近1時(shí)，會(huì)產(chǎn)生共振損壞套管，故需要在規(guī)格書中給出大流速，要求溫度計(jì)廠家根據(jù)流速進(jìn)行振動(dòng)強(qiáng)度的核算，以確保套管的安全性。通常情況下，循環(huán)水管道都是埋地敷設(shè)，所以溫度元件大多安裝在井內(nèi)，儀表的防護(hù)等級(jí)必須為 IP68，即便如此，很多國(guó)產(chǎn)儀表還是會(huì)因?yàn)榻輰?dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確等問題，可適當(dāng)延長(zhǎng)管段接頭長(zhǎng)度，或?qū)t100的延伸段延長(zhǎng)，把溫度元件的接線盒安裝在儀表井外，用角鋼保護(hù)。循環(huán)水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)的電機(jī)及軸承測(cè)溫一般都隨設(shè)備成套提供，選用 Pt100 熱電阻，泵上或風(fēng)機(jī)旁安裝接線盒，輸出信號(hào)為RTD信號(hào)，采用多芯電纜將信號(hào)引至控制室。大型的冷卻塔風(fēng)機(jī)減速機(jī)需要測(cè)量三維振動(dòng)、油溫4個(gè)參數(shù)，或者振動(dòng)、油溫、油位3個(gè)參數(shù)，多為成套設(shè)備配備的三參數(shù)組合探頭或四參數(shù)組合探頭，探頭長(zhǎng)度根據(jù)減速機(jī)內(nèi)油位的高度確定。探頭輸出信號(hào)為 3 路或 4 路 4-20m A 信號(hào)，需控制系統(tǒng)單獨(dú)提供電源。
2壓力檢測(cè)
遠(yuǎn)傳壓力檢測(cè)有智能壓力變送器和隔膜壓力變送器，對(duì)于埋地敷設(shè)的循環(huán)水管道，若采用一般的智能壓力變送器，通過引壓管的方式取壓，變送器安裝在儀表井外的方式，在冬季寒冷地區(qū)，必須對(duì)引壓管進(jìn)行保溫伴熱，而循環(huán)水裝置的伴熱蒸汽線通常很少甚至沒有，電伴熱帶引至儀表井內(nèi)維護(hù)不方便，造價(jià)也高。選用隔膜壓力變送器，通過毛細(xì)管導(dǎo)壓方式引至儀表井外，毛細(xì)管可用角鋼保護(hù)或儀表井內(nèi)預(yù)埋DN200鍍鋅鋼管直通地面，將法蘭一端穿進(jìn)鋼管至井內(nèi)，變送器安裝在地面或保護(hù)箱內(nèi)，可避免保溫伴熱帶來的問題。因此，在井內(nèi)安裝的壓力檢測(cè)儀表采用隔膜壓力變送器是比較合理的，法蘭及膜片材質(zhì)選用304SS或316SS，壓力等級(jí)不低于管線壓力等級(jí)。
在冬季寒冷地區(qū)，對(duì)于冷卻塔上水管線上安裝的現(xiàn)場(chǎng)壓力表，在投資允許的情況下，可采用電伴熱帶對(duì)壓力表進(jìn)行伴熱。若規(guī)模較小或?yàn)楣?jié)省投資，可在壓力表引壓管處安裝三通和排水閥，外部保溫。冬季需要現(xiàn)場(chǎng)看就地壓力時(shí)，打開根部閥，關(guān)閉排水閥，巡檢完后，關(guān)閉根部閥，打開排水閥，使引壓管內(nèi)的水排出，防止結(jié)凍。
3 流量檢測(cè)
根據(jù)流量計(jì)的測(cè)量原理，目前常用的測(cè)量水管線的流量計(jì)有電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)，考慮到投資和維護(hù)問題，大口徑循環(huán)水管道一般采用超聲波流量計(jì)，超聲波流量計(jì)分為管道式、插入式和捆綁式，由于管道式體積較大，價(jià)格也較高，所以選用插入式和捆綁式，這兩中流量計(jì)的造價(jià)基本上與管道口徑大小無關(guān)。
插入式超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)是，測(cè)量精度高，但是安裝維修不便，需要現(xiàn)場(chǎng)在循環(huán)水管線上開孔，并且開孔位置一定要準(zhǔn)確，以保證測(cè)量精度?，F(xiàn)在有些廠家的插入式超聲波流量計(jì)已經(jīng)支持在線插拔，維修方便了許多。
捆綁式超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)是無需與介質(zhì)接觸，安裝維護(hù)方便，確定好測(cè)量位置后將探頭貼在管道上固定即可，但是測(cè)量精度相對(duì)低。選擇超聲波流量計(jì)的聲道數(shù)時(shí)，選擇雙聲道，兩個(gè)不同聲道的測(cè)量值取平均值，測(cè)量誤差相對(duì)較小。若其中一個(gè)聲道出現(xiàn)故障，可暫時(shí)使用另外一組聲道測(cè)量，維修時(shí)不影響流量計(jì)的工作。對(duì)于口徑小于DN300或DN400的水管線（脫鹽水除外），流速在0.3m/s~10m/s，電磁流量計(jì)精度相對(duì)高些，其應(yīng)用也更普遍些。而對(duì)于脫鹽水管線，介質(zhì)導(dǎo)電性能差，電磁流量計(jì)無法測(cè)量，可選用管道式或捆綁式超聲波流量計(jì)。
循環(huán)水裝置的流量計(jì)多安裝在儀表井內(nèi)，法蘭連接，壓力等級(jí)不低于管道壓力等級(jí)，材質(zhì)為304SS或316SS，根據(jù)統(tǒng)一規(guī)定要求即可。流量計(jì)的形式選擇分體式，測(cè)量部分在井內(nèi)，防護(hù)等級(jí)為 IP68，變送部分安裝在地面上或保護(hù)箱內(nèi)，流量計(jì)電源可選擇 24VDC，若流量計(jì)位置距離控制室較遠(yuǎn)，電源選擇220VAC為宜。對(duì)于需要外界提供工廠空氣和蒸汽的監(jiān)測(cè)換熱系統(tǒng)和自號(hào)引入渦街流量計(jì)，在流量計(jì)內(nèi)部進(jìn)行溫壓補(bǔ)償，此時(shí)，就需要從控制系統(tǒng)引出一路24VDC電源，將壓力變送器串到回路中。上述流量計(jì)均應(yīng)安裝于被測(cè)介質(zhì)完全充滿的管道上。安裝時(shí)均需要直管段要求，以保證測(cè)量精度。
根據(jù)不同廠家各流量計(jì)不同的安裝要求，直管段長(zhǎng)度也不同。在循環(huán)水裝置，一般管道材質(zhì)為碳鋼，被測(cè)流體接地時(shí)，電磁流量計(jì)表體與工藝管道應(yīng)良好地連接并接地。此時(shí)，電磁流量計(jì)可不帶接地環(huán)。
4 液位檢測(cè)
循環(huán)水場(chǎng)測(cè)量液位的設(shè)備大多是吸水池、污水池、廢水池等地下水池，蓋板材質(zhì)多為水泥，只能用頂裝式儀表。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般選用雷達(dá)液位計(jì)或超聲波液位計(jì)，不需要與介質(zhì)接觸，且無需保溫伴熱，安裝維護(hù)方便。液位計(jì)安裝時(shí)，在蓋板預(yù)埋無縫鋼管，鋼管間隔池壁一定距離，并遠(yuǎn)離泵、進(jìn)水口等。根據(jù)水池深度選擇合適的液位計(jì)口徑，根據(jù)液位計(jì)的波束角確定液位計(jì)與池壁的距離，保證信號(hào)波束范圍內(nèi)無遮擋物體且避開液位劇烈波動(dòng)的部位。對(duì)于超聲波液位計(jì)，若被測(cè)液體溫度、成份變化比較顯著，應(yīng)考慮對(duì)聲波傳播速度的變化進(jìn)行補(bǔ)償。而雷達(dá)液位計(jì)不會(huì)有此類問題?，F(xiàn)在超聲波液位計(jì)和雷達(dá)液位計(jì)的價(jià)格相差不大，所以對(duì)于測(cè)量地下水池液位，雷達(dá)液位計(jì)是個(gè)不錯(cuò)的選擇。
5 控制閥
循環(huán)水裝置用到的控制閥門為調(diào)節(jié)閥和開關(guān)閥，按照循環(huán)水系統(tǒng)的工藝流程，循環(huán)水裝置中的控制回路不多，其中自動(dòng)加藥系統(tǒng)需要根據(jù)電導(dǎo)率變化來調(diào)節(jié)循環(huán)水系統(tǒng)排污量，在排污管線設(shè)置調(diào)節(jié)閥，根據(jù)介質(zhì)特點(diǎn)選用調(diào)節(jié)蝶閥即可，為使節(jié)閥的調(diào)節(jié)性能佳，計(jì)算閥門開度時(shí)，正常開度在40%~50%范圍內(nèi)，大開度控制在70%以下。循環(huán)水裝置內(nèi)若有凈化空氣，可選用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，若凈化空氣距離較遠(yuǎn)，可選電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。對(duì)于安裝在井內(nèi)的調(diào)節(jié)閥，防護(hù)等級(jí)要求IP68，即便如此，執(zhí)行機(jī)構(gòu)也不能長(zhǎng)期泡在水下。為了延長(zhǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用壽命，也為了操作維護(hù)方便，一般將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥桿延長(zhǎng)至地面上，將調(diào)節(jié)閥的膜頭伸出地面，大程度減小被水泡的時(shí)間。循環(huán)水管線的口徑較大，開關(guān)閥一般為電動(dòng)蝶閥，由給排水**負(fù)責(zé)。但是開關(guān)閥的信號(hào)還需要引入控制室。由于循環(huán)水場(chǎng)的規(guī)模和自動(dòng)化水平的不同，開關(guān)閥信號(hào)引至控制室的要求也不同。對(duì)大型循環(huán)水裝置，根據(jù)給排水**的操作要求，循環(huán)水泵出水管線開關(guān)閥有時(shí)不需要全部開啟，這種情況下，可令開關(guān)閥帶開度顯示并將信號(hào)引至控制室，在操作界面上便于觀察操作。
6 結(jié)語
本文是根據(jù)多次循環(huán)水場(chǎng)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)施工安裝遇到的問題總結(jié)歸納的，雖然各循環(huán)水場(chǎng)流程規(guī)模各不相同，但介質(zhì)特性相近，可供參考。
上一條：磁翻板液位計(jì)在減頂真空泵液位控制系統(tǒng)改造中應(yīng)用說明
下一條：電磁流量計(jì)在冶金污水處理流量測(cè)量中的正確的選型與應(yīng)用
1溫度檢測(cè)
循環(huán)給水和循環(huán)回水管道上的遠(yuǎn)傳溫度檢測(cè)一般選用熱電阻即可，安裝方式為法蘭連接或螺紋連接，壓力等級(jí)不低于管道壓力等級(jí)，插入深度在管徑的三分之一區(qū)域內(nèi)，保護(hù)套管的形式應(yīng)選用整體鉆孔錐形保護(hù)套管。當(dāng)溫度計(jì)保護(hù)套管的自然頻率和激勵(lì)頻率之比接近1時(shí)，會(huì)產(chǎn)生共振損壞套管，故需要在規(guī)格書中給出大流速，要求溫度計(jì)廠家根據(jù)流速進(jìn)行振動(dòng)強(qiáng)度的核算，以確保套管的安全性。通常情況下，循環(huán)水管道都是埋地敷設(shè)，所以溫度元件大多安裝在井內(nèi)，儀表的防護(hù)等級(jí)必須為 IP68，即便如此，很多國(guó)產(chǎn)儀表還是會(huì)因?yàn)榻輰?dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確等問題，可適當(dāng)延長(zhǎng)管段接頭長(zhǎng)度，或?qū)t100的延伸段延長(zhǎng)，把溫度元件的接線盒安裝在儀表井外，用角鋼保護(hù)。循環(huán)水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)的電機(jī)及軸承測(cè)溫一般都隨設(shè)備成套提供，選用 Pt100 熱電阻，泵上或風(fēng)機(jī)旁安裝接線盒，輸出信號(hào)為RTD信號(hào)，采用多芯電纜將信號(hào)引至控制室。大型的冷卻塔風(fēng)機(jī)減速機(jī)需要測(cè)量三維振動(dòng)、油溫4個(gè)參數(shù)，或者振動(dòng)、油溫、油位3個(gè)參數(shù)，多為成套設(shè)備配備的三參數(shù)組合探頭或四參數(shù)組合探頭，探頭長(zhǎng)度根據(jù)減速機(jī)內(nèi)油位的高度確定。探頭輸出信號(hào)為 3 路或 4 路 4-20m A 信號(hào)，需控制系統(tǒng)單獨(dú)提供電源。
2壓力檢測(cè)
遠(yuǎn)傳壓力檢測(cè)有智能壓力變送器和隔膜壓力變送器，對(duì)于埋地敷設(shè)的循環(huán)水管道，若采用一般的智能壓力變送器，通過引壓管的方式取壓，變送器安裝在儀表井外的方式，在冬季寒冷地區(qū)，必須對(duì)引壓管進(jìn)行保溫伴熱，而循環(huán)水裝置的伴熱蒸汽線通常很少甚至沒有，電伴熱帶引至儀表井內(nèi)維護(hù)不方便，造價(jià)也高。選用隔膜壓力變送器，通過毛細(xì)管導(dǎo)壓方式引至儀表井外，毛細(xì)管可用角鋼保護(hù)或儀表井內(nèi)預(yù)埋DN200鍍鋅鋼管直通地面，將法蘭一端穿進(jìn)鋼管至井內(nèi)，變送器安裝在地面或保護(hù)箱內(nèi)，可避免保溫伴熱帶來的問題。因此，在井內(nèi)安裝的壓力檢測(cè)儀表采用隔膜壓力變送器是比較合理的，法蘭及膜片材質(zhì)選用304SS或316SS，壓力等級(jí)不低于管線壓力等級(jí)。
在冬季寒冷地區(qū)，對(duì)于冷卻塔上水管線上安裝的現(xiàn)場(chǎng)壓力表，在投資允許的情況下，可采用電伴熱帶對(duì)壓力表進(jìn)行伴熱。若規(guī)模較小或?yàn)楣?jié)省投資，可在壓力表引壓管處安裝三通和排水閥，外部保溫。冬季需要現(xiàn)場(chǎng)看就地壓力時(shí)，打開根部閥，關(guān)閉排水閥，巡檢完后，關(guān)閉根部閥，打開排水閥，使引壓管內(nèi)的水排出，防止結(jié)凍。
3 流量檢測(cè)
根據(jù)流量計(jì)的測(cè)量原理，目前常用的測(cè)量水管線的流量計(jì)有電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)，考慮到投資和維護(hù)問題，大口徑循環(huán)水管道一般采用超聲波流量計(jì)，超聲波流量計(jì)分為管道式、插入式和捆綁式，由于管道式體積較大，價(jià)格也較高，所以選用插入式和捆綁式，這兩中流量計(jì)的造價(jià)基本上與管道口徑大小無關(guān)。
插入式超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)是，測(cè)量精度高，但是安裝維修不便，需要現(xiàn)場(chǎng)在循環(huán)水管線上開孔，并且開孔位置一定要準(zhǔn)確，以保證測(cè)量精度?，F(xiàn)在有些廠家的插入式超聲波流量計(jì)已經(jīng)支持在線插拔，維修方便了許多。
捆綁式超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)是無需與介質(zhì)接觸，安裝維護(hù)方便，確定好測(cè)量位置后將探頭貼在管道上固定即可，但是測(cè)量精度相對(duì)低。選擇超聲波流量計(jì)的聲道數(shù)時(shí)，選擇雙聲道，兩個(gè)不同聲道的測(cè)量值取平均值，測(cè)量誤差相對(duì)較小。若其中一個(gè)聲道出現(xiàn)故障，可暫時(shí)使用另外一組聲道測(cè)量，維修時(shí)不影響流量計(jì)的工作。對(duì)于口徑小于DN300或DN400的水管線（脫鹽水除外），流速在0.3m/s~10m/s，電磁流量計(jì)精度相對(duì)高些，其應(yīng)用也更普遍些。而對(duì)于脫鹽水管線，介質(zhì)導(dǎo)電性能差，電磁流量計(jì)無法測(cè)量，可選用管道式或捆綁式超聲波流量計(jì)。
循環(huán)水裝置的流量計(jì)多安裝在儀表井內(nèi)，法蘭連接，壓力等級(jí)不低于管道壓力等級(jí)，材質(zhì)為304SS或316SS，根據(jù)統(tǒng)一規(guī)定要求即可。流量計(jì)的形式選擇分體式，測(cè)量部分在井內(nèi)，防護(hù)等級(jí)為 IP68，變送部分安裝在地面上或保護(hù)箱內(nèi)，流量計(jì)電源可選擇 24VDC，若流量計(jì)位置距離控制室較遠(yuǎn)，電源選擇220VAC為宜。對(duì)于需要外界提供工廠空氣和蒸汽的監(jiān)測(cè)換熱系統(tǒng)和自號(hào)引入渦街流量計(jì)，在流量計(jì)內(nèi)部進(jìn)行溫壓補(bǔ)償，此時(shí)，就需要從控制系統(tǒng)引出一路24VDC電源，將壓力變送器串到回路中。上述流量計(jì)均應(yīng)安裝于被測(cè)介質(zhì)完全充滿的管道上。安裝時(shí)均需要直管段要求，以保證測(cè)量精度。
根據(jù)不同廠家各流量計(jì)不同的安裝要求，直管段長(zhǎng)度也不同。在循環(huán)水裝置，一般管道材質(zhì)為碳鋼，被測(cè)流體接地時(shí)，電磁流量計(jì)表體與工藝管道應(yīng)良好地連接并接地。此時(shí)，電磁流量計(jì)可不帶接地環(huán)。
4 液位檢測(cè)
循環(huán)水場(chǎng)測(cè)量液位的設(shè)備大多是吸水池、污水池、廢水池等地下水池，蓋板材質(zhì)多為水泥，只能用頂裝式儀表。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般選用雷達(dá)液位計(jì)或超聲波液位計(jì)，不需要與介質(zhì)接觸，且無需保溫伴熱，安裝維護(hù)方便。液位計(jì)安裝時(shí)，在蓋板預(yù)埋無縫鋼管，鋼管間隔池壁一定距離，并遠(yuǎn)離泵、進(jìn)水口等。根據(jù)水池深度選擇合適的液位計(jì)口徑，根據(jù)液位計(jì)的波束角確定液位計(jì)與池壁的距離，保證信號(hào)波束范圍內(nèi)無遮擋物體且避開液位劇烈波動(dòng)的部位。對(duì)于超聲波液位計(jì)，若被測(cè)液體溫度、成份變化比較顯著，應(yīng)考慮對(duì)聲波傳播速度的變化進(jìn)行補(bǔ)償。而雷達(dá)液位計(jì)不會(huì)有此類問題?，F(xiàn)在超聲波液位計(jì)和雷達(dá)液位計(jì)的價(jià)格相差不大，所以對(duì)于測(cè)量地下水池液位，雷達(dá)液位計(jì)是個(gè)不錯(cuò)的選擇。
5 控制閥
循環(huán)水裝置用到的控制閥門為調(diào)節(jié)閥和開關(guān)閥，按照循環(huán)水系統(tǒng)的工藝流程，循環(huán)水裝置中的控制回路不多，其中自動(dòng)加藥系統(tǒng)需要根據(jù)電導(dǎo)率變化來調(diào)節(jié)循環(huán)水系統(tǒng)排污量，在排污管線設(shè)置調(diào)節(jié)閥，根據(jù)介質(zhì)特點(diǎn)選用調(diào)節(jié)蝶閥即可，為使節(jié)閥的調(diào)節(jié)性能佳，計(jì)算閥門開度時(shí)，正常開度在40%~50%范圍內(nèi)，大開度控制在70%以下。循環(huán)水裝置內(nèi)若有凈化空氣，可選用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，若凈化空氣距離較遠(yuǎn)，可選電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。對(duì)于安裝在井內(nèi)的調(diào)節(jié)閥，防護(hù)等級(jí)要求IP68，即便如此，執(zhí)行機(jī)構(gòu)也不能長(zhǎng)期泡在水下。為了延長(zhǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用壽命，也為了操作維護(hù)方便，一般將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥桿延長(zhǎng)至地面上，將調(diào)節(jié)閥的膜頭伸出地面，大程度減小被水泡的時(shí)間。循環(huán)水管線的口徑較大，開關(guān)閥一般為電動(dòng)蝶閥，由給排水**負(fù)責(zé)。但是開關(guān)閥的信號(hào)還需要引入控制室。由于循環(huán)水場(chǎng)的規(guī)模和自動(dòng)化水平的不同，開關(guān)閥信號(hào)引至控制室的要求也不同。對(duì)大型循環(huán)水裝置，根據(jù)給排水**的操作要求，循環(huán)水泵出水管線開關(guān)閥有時(shí)不需要全部開啟，這種情況下，可令開關(guān)閥帶開度顯示并將信號(hào)引至控制室，在操作界面上便于觀察操作。
6 結(jié)語
本文是根據(jù)多次循環(huán)水場(chǎng)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)施工安裝遇到的問題總結(jié)歸納的，雖然各循環(huán)水場(chǎng)流程規(guī)模各不相同，但介質(zhì)特性相近，可供參考。
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