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如何正確選擇循環水裝置的流量計、液位計等自動化控制儀表
  應用循環水系統是石化行業重要的公用工程,是工藝裝置安全運行的保障,循環水裝置,循環水流量計等儀表選型在循環水自動控制中有著非常重要的地位,因此包括循環水流量計在內的各類自動化控制儀表的安全、可靠性的運行是非常必要的。近來年,伴隨循環水場規模的擴大與自動化控制要求的提高,循環水自動化控制系統的功能日趨完善,要求循環水流量計等相關的自動儀表要做到合理選型、可靠安裝。我們知道,測量循環水的管道口徑都比較大,而絕大多數都在地下敷設,測量的介質無非就是循環水、污水、脫鹽水等。本文通過對工藝流程、介質特性及使用環境,在典型的溫度、壓力、流量、液位及控制閥五個方面進行了闡述。分別介紹了循環水裝置常用的幾類檢測儀表,根據總結了儀表選型的要點、安裝應用注意事項
1溫度檢測
循環給水和循環回水管道上的遠傳溫度檢測一般選用熱電阻即可,安裝方式為法蘭連接或螺紋連接,壓力等級不低于管道壓力等級,插入深度在管徑的三分之一區域內,保護套管的形式應選用整體鉆孔錐形保護套管。當溫度計保護套管的自然頻率和激勵頻率之比接近1時,會產生共振損壞套管,故需要在規格書中給出大流速,要求溫度計廠家根據流速進行振動強度的核算,以確保套管的安全性。通常情況下,循環水管道都是埋地敷設,所以溫度元件大多安裝在井內,儀表的防護等級必須為 IP68,即便如此,很多國產儀表還是會因為浸泡導致測量不準確等問題,可適當延長管段接頭長度,或將Pt100的延伸段延長,把溫度元件的接線盒安裝在儀表井外,用角鋼保護。循環水泵和冷卻塔風機的電機及軸承測溫一般都隨設備成套提供,選用 Pt100 熱電阻,泵上或風機旁安裝接線盒,輸出信號為RTD信號,采用多芯電纜將信號引至控制室。大型的冷卻塔風機減速機需要測量三維振動、油溫4個參數,或者振動、油溫、油位3個參數,多為成套設備配備的三參數組合探頭或四參數組合探頭,探頭長度根據減速機內油位的高度確定。探頭輸出信號為 3 路或 4 路 4-20m A 信號,需控制系統單獨提供電源。
2壓力檢測
遠傳壓力檢測有智能壓力變送器和隔膜壓力變送器,對于埋地敷設的循環水管道,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,必須對引壓管進行保溫伴熱,而循環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維護不方便,造價也高。選用隔膜壓力變送器,通過毛細管導壓方式引至儀表井外,毛細管可用角鋼保護或儀表井內預埋DN200鍍鋅鋼管直通地面,將法蘭一端穿進鋼管至井內,變送器安裝在地面或保護箱內,可避免保溫伴熱帶來的問題。因此,在井內安裝的壓力檢測儀表采用隔膜壓力變送器是比較合理的,法蘭及膜片材質選用304SS或316SS,壓力等級不低于管線壓力等級。
在冬季寒冷地區,對于冷卻塔上水管線上安裝的現場壓力表,在投資允許的情況下,可采用電伴熱帶對壓力表進行伴熱。若規模較小或為節省投資,可在壓力表引壓管處安裝三通和排水閥,外部保溫。冬季需要現場看就地壓力時,打開根部閥,關閉排水閥,巡檢完后,關閉根部閥,打開排水閥,使引壓管內的水排出,防止結凍。
3 流量檢測
根據流量計的測量原理,目前常用的測量水管線的流量計有電磁流量計、超聲波流量計,考慮到投資和維護問題,大口徑循環水管道一般采用超聲波流量計,超聲波流量計分為管道式、插入式和捆綁式,由于管道式體積較大,價格也較高,所以選用插入式和捆綁式,這兩中流量計的造價基本上與管道口徑大小無關。
插入式超聲波流量計的特點是,測量精度高,但是安裝維修不便,需要現場在循環水管線上開孔,并且開孔位置一定要準確,以保證測量精度。現在有些廠家的插入式超聲波流量計已經支持在線插拔,維修方便了許多。
捆綁式超聲波流量計的特點是無需與介質接觸,安裝維護方便,確定好測量位置后將探頭貼在管道上固定即可,但是測量精度相對低。選擇超聲波流量計的聲道數時,選擇雙聲道,兩個不同聲道的測量值取平均值,測量誤差相對較小。若其中一個聲道出現故障,可暫時使用另外一組聲道測量,維修時不影響流量計的工作。對于口徑小于DN300或DN400的水管線(脫鹽水除外),流速在0.3m/s~10m/s,電磁流量計精度相對高些,其應用也更普遍些。而對于脫鹽水管線,介質導電性能差,電磁流量計無法測量,可選用管道式或捆綁式超聲波流量計。
循環水裝置的流量計多安裝在儀表井內,法蘭連接,壓力等級不低于管道壓力等級,材質為304SS或316SS,根據統一規定要求即可。流量計的形式選擇分體式,測量部分在井內,防護等級為 IP68,變送部分安裝在地面上或保護箱內,流量計電源可選擇 24VDC,若流量計位置距離控制室較遠,電源選擇220VAC為宜。對于需要外界提供工廠空氣和蒸汽的監測換熱系統和自號引入渦街流量計,在流量計內部進行溫壓補償,此時,就需要從控制系統引出一路24VDC電源,將壓力變送器串到回路中。上述流量計均應安裝于被測介質完全充滿的管道上。安裝時均需要直管段要求,以保證測量精度。
根據不同廠家各流量計不同的安裝要求,直管段長度也不同。在循環水裝置,一般管道材質為碳鋼,被測流體接地時,電磁流量計表體與工藝管道應良好地連接并接地。此時,電磁流量計可不帶接地環。
4  液位檢測
循環水場測量液位的設備大多是吸水池、污水池、廢水池等地下水池,蓋板材質多為水泥,只能用頂裝式儀表。根據經驗,一般選用雷達液位計或超聲波液位計,不需要與介質接觸,且無需保溫伴熱,安裝維護方便。液位計安裝時,在蓋板預埋無縫鋼管,鋼管間隔池壁一定距離,并遠離泵、進水口等。根據水池深度選擇合適的液位計口徑,根據液位計的波束角確定液位計與池壁的距離,保證信號波束范圍內無遮擋物體且避開液位劇烈波動的部位。對于超聲波液位計,若被測液體溫度、成份變化比較顯著,應考慮對聲波傳播速度的變化進行補償。而雷達液位計不會有此類問題。現在超聲波液位計和雷達液位計的價格相差不大,所以對于測量地下水池液位,雷達液位計是個不錯的選擇。
5 控制閥
循環水裝置用到的控制閥門為調節閥和開關閥,按照循環水系統的工藝流程,循環水裝置中的控制回路不多,其中自動加藥系統需要根據電導率變化來調節循環水系統排污量,在排污管線設置調節閥,根據介質特點選用調節蝶閥即可,為使節閥的調節性能佳,計算閥門開度時,正常開度在40%~50%范圍內,大開度控制在70%以下。循環水裝置內若有凈化空氣,可選用氣動調節閥,若凈化空氣距離較遠,可選電動調節閥。對于安裝在井內的調節閥,防護等級要求IP68,即便如此,執行機構也不能長期泡在水下。為了延長執行機構的使用壽命,也為了操作維護方便,一般將執行機構的閥桿延長至地面上,將調節閥的膜頭伸出地面,大程度減小被水泡的時間。循環水管線的口徑較大,開關閥一般為電動蝶閥,由給排水專業負責。但是開關閥的信號還需要引入控制室。由于循環水場的規模和自動化水平的不同,開關閥信號引至控制室的要求也不同。對大型循環水裝置,根據給排水專業的操作要求,循環水泵出水管線開關閥有時不需要全部開啟,這種情況下,可令開關閥帶開度顯示并將信號引至控制室,在操作界面上便于觀察操作。
6 結語
本文是根據多次循環水場工程設計經驗及現場施工安裝遇到的問題總結歸納的,雖然各循環水場流程規模各不相同,但介質特性相近,可供參考。
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