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电磁流量计

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电磁流量计等各自动化仪表在有色冶炼循环水系统中的选型应用 *

来源:作者:发表时间:2017-09-14 09:48:57

 摘 要:简述了循环水系统的仪表选型基本原则,总结了循环水系统中常遇到的几种仪表的设计选择,比较了它们的工作原理、仪表性能和安装方式。

 
        在现代工业生产中,每一个生产过程总是与相应的仪表及自控技术密不可分的。仪表能连续检测各工艺参数,根据这些参数的数据进行手动或自动控制,从而协调各部门、各系统和供需之间的关系,以便使各种设备得到充分、合理的使用。同时,由于检测仪表测定的数值与设定值可连续进行比较,发生偏差时,立即进行调整,从而保证生产工艺过程的顺利进行。在循环水中,根据仪表测量的参数,能进一步自动调节和控制补给供水量,保证水泵的正常运行,使管理更加科学化,达到经济运行的目的。由于仪表具有连续检测、越线报警的功能,便于及时处理事故,仪表是实现计算机控制的前提条件,在现代工业有色金属冶炼过程中自动化仪表具有非常重要的作用。
 
        虽然循环水系统在整个有色金属冶炼项目中的投资比例并不大,但是作用却是很大。在冶炼过程中,需要大量的水对设备进行冷却,这其中包括高压水、中压水及除尘系统用水。其中高压水、中压水冷却后流回蓄水池,属内部循环水,是生产过程中用量最大、最重要的冷却水。因此通过仪表对循环水系统进行有效、准确的检测及控制非常必要的。
 
1 循环水系统常用仪表分类及选型要求
 
        循环水系统所用仪表一般可分为两大类:一类属于检测循环水生产过程基本物理参数的仪表,如温度、压力、液位、流量等。另一类属于检测循环水质的分析仪表,如在硫酸循环水中检测水的 pH 值等。检测仪表的好坏直接关系到循环水自动化的效果。在工程设计过程中,一般从仪表的性能、质量、价格、备件情况、售后服务等方面进行反复比较,采用进口仪表和国产仪表相结合的方式,在选型时需要考虑以下几个方面:
 
        (1)精确度:是指在正常使用条件下,仪表测量结果的准确程度,误差越小,精确度越高。一般生产过程物理检测仪表的精确度为 ±1%,水质分析仪表的精确度为 ±2%。
        (2)响应时间:当对被测量对象进行测量时,仪表指示值总要经过一段时间才能显示出来,这段时间即为仪表的响应时间。一只仪表能不能尽快反应出参数变化的情况,是很重要的指标。
        (3)仪表的防护等级应满足所在环境的要求,一般应不低于 IP65。
        (4)四线制的仪表电源多为220 VAC、50 Hz,两线制的仪表电源为 24 VDC。
        (5)检测仪表为了方便现场巡视,一般选用数显仪。
        (6)仪表的工作电源应独立,不应和计算机共用电源,以保证发生故障和检修时电源互不干扰,使各自都能稳定可靠地运行。
        (7)应选择能够提供可靠服务和有丰富经验的仪表生产厂商。
 
2 循环水系统的常用仪表
2.1 温度类仪表
        温度检测仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。在工业循环水系统中,水温不高。当前均采用接触式温度计,比较简单、测量精度也较高。温度测量仪表按设备的集成方式可以分为一体化和分体式两类。循环水处理系统中一般使用一体化温度计,分为热电阻和热电偶型两种类型。这两种温度计具有结构简单,节省引线,输出信号大,抗干扰能力强,线性好,显示仪表简单,固体模块抗振防潮,有反接保护和限流保护,工作可靠等优点。在工业循环水系统中,温度检测多选用可靠的铠装热电阻,保护套管材质根据介质不同进行选择,采用法兰或螺纹方式连接。
 
2.2 压力类仪表
        在循环水系统中,压力表设于循环给水、回水总管、水泵出水管以及过滤器、换热器等设备的进出水管上。压力表主要由测压元件传感器、模块电路、显示表头、表壳和过程连接件等组成。它能将接收的液体等压力信号转变成标准的电流电压信号,以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。在一般情况下,选用智能压力变送器,采用直接安装方式。
 
2.3 流量类仪表
        流量检测参与构成控制,以达到提高生产自动化水平、改善生产工艺条件、提高产品质量和产量的目的。流量分为瞬时流量和累积流量两种,在水循环系统中,常需要检测在一定时间内流过管道某一界面的水的总量,因而在选型时常选用带累计(积算)功能的流量计,使用比较多的有电磁流量计和超声波流量计。
 
2. 3. 1 电磁流量计
        电磁流量计的工作原理是应用法拉第电磁感应定律,由传感器和转换器组成。在测量中,液体本身为导体,磁场通过安装在管路中的两个线圈产生。线圈由交流或直流电源励磁,磁场作用于管道内流动的液体,在管道中产生一个与被测流体平均流速V 相对应的电压,且该电压与流体的流速分布无关。与管道绝缘的两个电极监测液体的感应电压。磁场方向、流体流向及两个检测电极的相对位置三者互相垂直。
 
        电磁流量计的优点有:(1)测量不受被测液体的温度、压力或粘度的影响。(2)能连续测量,测量精确度高。(3)口径范围和测量范围大,测量范围连续可调。(4)稳定性好,输出为标准化信号,可方便地进入自控系统。(5)变送器导管内壁有衬里材料,具备良好的耐腐、耐磨性。(6)转换器体积小,消耗功率小,抗干扰性能强,便于现场观察。安装电磁流量计时应注意远离外界的电磁场源,以免影响传感器的工作磁场及流量信号。变送器应安装在符合其防护等级要求的场所,在满足安装环境、使用要求的前提下,变送器与传感器之间的距离和连接电缆越短越好,以节约投资,减少可能产生的强电信号的干扰。
 
2. 3. 2 超声波流量计
        超声波流量计的工作原理是在测量管道上安装两个换能器,因顺流与逆流流速差别的影响,测量从发射到接收而产生的时间差,据此测出流速。
        超声波流量计的主要优点:(1)安装维护方便。随着夹装式传感器的广泛使用,在安装和维护超声波流量计时不需在管道上打孔或切断流量,就可在已存在的应用场合很方便地进行安装,尤其适用于大口径管道检测系统。(2)口径范围大,且价格不受管径影响。(3)测量可靠性高。(5)不受流体参数影响。(6)输出标准化直流信号,可方便地进入自控系统。
 
        选用超声波流量计要特别注意传感器的安装误差、管道内壁结垢、防腐层均匀与否,这些因素对测量结果影响很大。另据超声波流量计的测量原理,只有流速分布均匀时才能保证测量的精确度,所以在流量计的上下游要有足够的直管段,参考各种资料及流量计的使用手册,要求上游最少不小于 10D,下游大于 5 D。
 
        循环水系统在流量计选型时需要综合水质、管径、仪表安装环境、价格等因素考虑。如软化水循环水的电导率极低,应采用超声波流量计。当管径较小时,超声波流量计的价格比电磁流量计高,安装的直管段比电磁流量计长,因而常选用电磁流量计。而大口径管道上因流量计拆装比较困难,且电磁流量计的前后须安装检修切断阀门,大口径管道通常为循环供水的总干管,因此大口径管道上可选用超声波流量计。
 
2.4 液位类仪表
        循环水系统的运行过程中,需要连续准确对液位上、下限进行报警或连锁。水循环系统中常采用的有浮球液位计、超声波液位计和静压式液位计。
2. 4. 1 浮球液位计
        浮球液位计可用机械或电的方法来测得浮球的位移,在系统中主要用于与潜水泵相联锁,控制集水坑中潜水泵的运行与停止。它结构简单,价格较低,但不适用于高粘度的液体。
 
2. 4. 2 超声波液位计
        超声波液位计的传感器由一对发射、接收换能器组成。此类仪表精度高、反应快,无机械可动部分,属于非接触测量,且不受液体的黏度、密度等影响,但成本高、维护维修困难。超声波液位计应安装在最高水面以上,在一定范围内向下至水面不得有任何障碍物(包括池壁),防止障碍物反射声波干扰测量数值。因此一般安装在冷热水池、污泥槽或污泥浓缩池等构筑物上方,安装时应考虑便于检修,必要时应设置检修平台。超声波液位计适用于各循环水构筑物,如冷水池、热水池、纯水或软化水补水池等。
 
2. 4. 3 静压式液位计
        静压式液位计将压力信号经过处理后,转换成与水位变化相对应的模拟量信号直流 4 ~20 mA 输出,传送给数字显示仪表显示出相对应的水位。此类仪表安装简单,工作可靠,维护量小,不受介质气泡、沉积物的影响,尤其适用于远传信号和监控。但有大风引起的气压变化将影响测量精度,不能用于测量介质分层储罐。静压式液位计成本低,使用方便,效果好,易维护,特别适用于波动不是特别大的液位检测。采用静压式液位计能满足循环水生产工艺的要求。
 
3 结束语
        要实现循环水系统的现代化生产,必须使用自动化仪表。作为设计人员应站在用户的角度上,为用户着想,在设计和仪表选型时尽量做到稳定可靠,操作简单,安装方便,物美价廉,连续测量,反应灵敏,互换性强,便于维护相结合。这就要求设计人员在平时应注意技术资料的收集、整理,以便于消化吸收。在正式投产、仪表正常使用后,也应多下现场,对仪表的使用情况做跟踪调查,了解仪表的工作情况,及时总结经验,以利于今后的设计工作日趋完善。