1 引言

脱水工序的配药系统（絮凝剂制备系统）常因为进口脉冲水表故障而导致系统停运，严重影响生产的正常运行。本文通过阐述进口脉冲水表的工作原理，通过技改创新，将国产水表与电磁流相结合，解决了进口远程脉冲水表的问题。

 

2 远程脉冲水表

水表一般用于计量累计流量[1]，而絮凝剂制备系统（进口设备）的远程脉冲水表则用于测量进水瞬时流量。它的工作原理是：水流驱动表中的叶轮，再由叶轮带动变比齿轮，由于在齿轮上安装了磁片，磁片上部安装了干簧管[2]，当磁片接近干

簧管时，使干簧管发出脉冲信号，PLC 控制系统接收该脉冲信号，再根据单位时间内的脉冲信号个数转换成瞬时流量。絮凝剂制备系统的 PLC 控制系统只有一个 CPU 模块（10 个数字量输出通道，16 个数字量输入通道），没有拓展模块用于处理模拟量信号，但工艺要求必须要有“进水流量”这个模拟量数字指标，这时可通过水表的脉冲信号经 PLC 系统处理后得到“进水流量”这个指标，其计算原理是在单位时间 T 内接收到的脉冲数量 P 乘以脉冲当量 S，计算公式为：瞬时流量（I）=脉冲数量（P）×脉冲当量（S）/时间（T）该计算方式弥补了 PLC 控制系统没有模拟量模块的缺陷，但是存在一定的延时性和误差。通过长时间的生产实践，对于精度要求不高的场合，该延时和误差对絮凝剂制备系统并未造成影响。

 

3 远程脉冲水表存在的问题

3. 1 存在卡顿现象

远程脉冲水表的动力装置是叶轮，当水流通过叶轮时，带动叶轮旋转，而水流的流速与叶轮的转速成正比，因水流驱动叶轮出喷口的截面积为常数，故叶轮的转速与流量也成正比。因生产用水中含有少量杂质，长时间运行后，水表叶轮会逐步聚集缠绕部分纤维物，导致水表不能正常工作。

 

3. 2 采购周期及成本

该类进口远程脉冲水表采购周期长且费用高，当设备损坏需要维修或更换时，会因采购周期长严重影响生产的持续运行，且因费用高导致性价比低。

 

4 解决方案

4. 1 用国产远程脉冲水表替换

直接采用国产远程脉冲水表进行替换，性价比高，选型的要求有 3 点：（1）水表的口径大小要一致；（2）水表为远程脉冲水表；（3）水表的脉冲当量为 0.25L/脉冲。

 

4. 2 用电磁流量计替换远程脉冲水表

电磁流量计一般都设有脉冲输出功能，主要用于计算累计流量，对于特殊的需求亦可用于测量瞬时流量。但是，一般电磁流量计的脉冲当量是 10 的指数倍 （100L/脉冲、10L/脉冲、1L/脉冲、0.1 L/脉冲、0.01 L/脉冲），不能根据实际需求输入任意值（合理范围），例如，不能实现电磁流量计的脉冲当量改为 0.25L/脉冲。对于该问题，可以通过借助 PLC 系统（Step7-200CN）处理该脉冲信号，电磁流量计的脉冲当量选择0.1L/脉冲，PLC 系统的程序设计为每接收到 25 个电磁流量计的脉冲信号就发送出 10 脉冲信号，再在 PLC 硬件上把输入输出对接上絮凝剂制备系统，该处理方式成功解决了脉冲当量的问题，具体程序如图 1 和图 2 所示。

需要注意的是脉冲转换过程中的电压问题。絮凝剂制备系统接收的脉冲信号是 DC24V，而经过 Step7-200CN 转换后的脉冲信号是 AC220V。对于解决脉冲电压不对等的问题，只需增加 1 个中间继电器，把 AC220V 与 DC24V 进行隔离即可。由此带来 2 个问题：（1） 中间继电器反应时间；（2）Step7-200CN 脉冲输出时间。以中间继电器施耐德 RXM.CB 系列为代表，其线圈打开时间和闭合时间均为 11ms，如果选用了该系列的中间继电器，那么 PLC 程序里面的脉冲周期时间应大于 22ms（一般 PLC 的扫描周期都比 22ms 小，因此，不用考虑脉冲间隔及脉冲宽度的问题），否则会出现脉冲丢失现象（中间继电器反应不过来）。

 

从图 1 可知，该程序设定的脉冲周期为 150ms、脉冲输出个数为 10 个，则输出 10 个脉冲的时间为 1500ms。如果 PLC系统接收 25 个脉冲信号的时间 T1 小于 10 个脉冲输出的时间T（以2 1500ms 为例），也会出现脉冲丢失现象，也可以理解为：上一次的脉冲串（10 个脉冲）还没发送完下一次的脉冲串指令就已经下达。因此，输出脉冲串的时间应小于接收脉冲串的时间，即 T1＞T2。

 

5 国产远程脉冲水表与电磁流量计的效果分析

5. 1 国产远程脉冲水表

国产脉冲水表的优势在于：（1）到货周期快，国产脉冲水表的到货周期一般是 2~3d，定做周期一般是 7d，相比于进口脉冲水表的到货周期（约 56d）要短得多；（2）价格实惠，国产脉冲水表的价格约为 500 元，而进口脉冲水表的价格约为 10 000 元。同时在产品质量和运行稳定性方面差异并不大。

 

5. 2 电磁流量计

电磁流量计替代远程脉冲水表的条件比较苛刻 （不修改絮凝剂制备系统的程序的前提下）：需有现成的电磁流量计和可控的 PLC 控制系统，2 个条件缺一不可。同时国产电磁流量计相对国产脉冲水表的价格要贵，并且如果电磁流量计没有现货，则电磁流量计和水表的采购周期一样，时间上并无优势，同时，电磁流量计的脉冲信号需要经过其他 PLC 系统处理后才能接入絮凝剂制备系统中，或需要生产厂家来现场修改絮凝剂制备系统的 PLC 程序。该方式的优势在于：（1）电磁流量计不存在卡顿问题，运行稳定；（2）水表出现问题后，维修时间比较短暂，无 xu采购设备时间。

 

6 结语

针对进口远程脉冲水表在实际生产运行中存在的问题，通过采用国产脉冲水表和电磁流量计替换 2 种方式均可较好解决上述问题，同时具有采购周期短、采购成本低的优势，为行业内进口远程脉冲水表的国产化替代提供了借鉴意义。