自動化儀表在泵站中的應(yīng)用探討

楊暢

摘 要：當(dāng)前，越來越多樣化的設(shè)備和技術(shù)被應(yīng)用到了泵站中，這在很大程度上提高了泵站的運行效率和工作質(zhì)量。泵站常用的自動化儀表包括流量儀表、溫度儀表和壓力儀表。從工程應(yīng)用角度探討了泵站的發(fā)展過程、自動化儀表類型和自動化儀表在泵站中使用的優(yōu)、缺點以及其前景分析，以期為相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：自動化儀表；泵站；流量儀表；壓力儀表

中圖分類號：TV675 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.04.145

在當(dāng)前的社會發(fā)展過程中，泵站是重要的輔助設(shè)施之一，它廣泛地分布在我國的各個地區(qū)，所以，要大力提高泵站的運行效率和工作質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，儀器和設(shè)備的不斷更新使得泵站逐漸向穩(wěn)發(fā)展，但是，由于自動化儀表、設(shè)備的精密性較高，所以，要加強(qiáng)對其在泵站應(yīng)用的研究，以提高泵站的運行效率。鑒于此，有必要認(rèn)真研究自動化儀表技術(shù)在泵站中應(yīng)用時出現(xiàn)的問題和其中的應(yīng)用技術(shù)，進(jìn)一步促進(jìn)自動化儀表朝著穩(wěn)定的方向發(fā)展。

1 泵站發(fā)展過程

在社會不斷發(fā)展的過程中，泵站也在不斷地發(fā)展，總體上可以將其分為半自動化泵站、全自動化泵站和綜合自動化泵站。

1.1 半自動化泵站

半自動化泵站的特點是泵站中機(jī)組的停機(jī)和啟動要人為控制，最后的環(huán)節(jié)仍是由專業(yè)人員控制操作系統(tǒng)的，比如停機(jī)或者開機(jī)，半自動化泵站機(jī)組的控制方式是開環(huán)控制。

1.2 全自動化泵站

全自動化泵站主要依賴的是水池或者前池上的水位繼電裝置，或是在出水管道和進(jìn)水管道的壓力保護(hù)器等，能實現(xiàn)對泵站機(jī)組停機(jī)或啟動保護(hù)的裝置。全自動化泵站機(jī)組的控制方式是閉環(huán)控制。

1.3 綜合自動化泵站

綜合自動化泵站是從20世紀(jì)70年代之后開始研發(fā)和逐步投入使用的泵站，在研發(fā)初期，主要使用的分布系統(tǒng)是上下位機(jī)采集系統(tǒng)，但是，現(xiàn)在廣泛使用的是分部分層式的綜合自動化泵站系統(tǒng)。

2 自動化儀表類型

2.1 壓力儀表

通常情況下，一個大型泵站的壓力儀表有200多臺，其中，有一小部分使用的是壓力電容式變送器，現(xiàn)階段使用的壓力儀表是壓力厚膜變送器。壓力厚膜變送器在測量頭上有15×M20的壓力外螺紋接口，它可以直接在泵站管道上測量。溫度補(bǔ)償回路、電子放大器和傳感原件都只安裝在表頭的不銹鋼外殼上，這樣就可以直接檢測泵站所受的壓力。壓力厚膜變送器的優(yōu)點是體積較小，保養(yǎng)維護(hù)時方便。另外，用于泵出口的彈簧式壓力表需要考慮防震問題。

2.2 溫度儀表

溫度儀表測量溫度主要是指各管道的水溫、上下導(dǎo)油槽的溫度、上下導(dǎo)瓦的溫度、軸承的溫度和定子溫度。自動化溫度儀表可以使用普通Pt100分度的熱電阻，如果需要巡檢可以使用型號XMDA-32的儀表。該型號的儀表數(shù)字巡檢儀在工業(yè)中是非常常見的，它需要同步顯示流量信息、壓力信息和溫度信息。XMDA型號的數(shù)字巡檢儀所使用的通訊協(xié)議是計算機(jī)和數(shù)字巡檢儀之間的通訊信息。

2.3 流量儀表

自動化流量儀表可以使用電磁流量計測量電導(dǎo)率大于5 μs/cm的水，并應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律測量信號的穩(wěn)定性和精確度。但是，該儀表的缺點是無法應(yīng)用于低電導(dǎo)率介質(zhì)，比如純水的測量。

另一種流量儀表是Fv形式的時差式流量超聲波計量。使用這種計量方式的原則是對2個變送器傳出的超聲波在逆水方向和順?biāo)L(fēng)向傳播出的時間差進(jìn)行流量測量。在自動化流量儀表中，使用超聲波的優(yōu)點是可以測量低電導(dǎo)率介質(zhì)，同時，其在測量水流量時的準(zhǔn)確度為1.5級，完全滿足泵站系統(tǒng)測量水流量的要求。

3 使用自動化儀表的優(yōu)缺點分析

3.1 優(yōu)點分析

自動化儀表在泵站中發(fā)揮著重要的作用，它不僅提高了泵站的運行水平，還為泵站的持續(xù)發(fā)展作出了重要的貢獻(xiàn)。自從泵站中使用了自動化儀表之后，取得了優(yōu)異的成績，具體成果如下。

3.1.1 防止爆管事故出現(xiàn)

在泵站中使用自動化儀表，可以在其運行時實時監(jiān)測供水管的壓力，防止因為供水管的壓力過大而引發(fā)爆管事故。同時，使用自動化儀表還可以減少因為輸送水水管壓力較低而引發(fā)的泵扎機(jī)組無法正常啟動的情況。鑒于此，通過科學(xué)地調(diào)配水資源，進(jìn)一步優(yōu)化泵站中的生產(chǎn)方式，可以有效地節(jié)約水資源。

3.1.2 避免水污染

在泵站中使用了自動化儀表之后，自動化儀表可以連續(xù)監(jiān)測泵站中供排水設(shè)備的實時運行情況，保障供排水設(shè)備的運行安全。在泵站中安裝自動化水位儀表，可以自動完成系統(tǒng)故障報警、排除等工作，保證在泵站運行時實現(xiàn)自動補(bǔ)水，避免了以往邊外溢邊補(bǔ)水的情況發(fā)生，有效地節(jié)約了水資源。除此之外，在泵站運行時，使用自動化儀表還可以減少泵站對環(huán)境造成的污染。

3.1.3 提高技術(shù)人員應(yīng)對故障的能力

在泵站中使用自動化儀器，在各個關(guān)鍵的工藝節(jié)點上安裝自動檢測儀表，如果泵站在運行過程中出現(xiàn)故障，自動化儀器會引導(dǎo)技術(shù)人員迅速找出故障原因，及時解決泵站故障，進(jìn)而保證泵站的穩(wěn)定運行。

3.2 缺點分析

在泵站運行過程中，使用自動化儀表也存在缺點：①使用超聲波流量計的缺點是，當(dāng)被監(jiān)測的水流中含有雜音時，就會降低測量的精度，對聲波的傳播造成一定的影響。②在泵站使用自動化儀表測量實際流速流體時，如果流速分布不相同，就會對測量的精度造成影響。但是，在變速器之前安裝5D和10D的直管段，會出現(xiàn)制造成本高且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的情況。

4 使用前景分析

4.1 光纖分布式溫度儀表

光纖分布式溫度儀表是一種多點光、在線、實時測量的溫度系統(tǒng)。近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展，研發(fā)出了適宜實時測量溫度場光纖分布式的溫度儀表。此儀表是泵站控制中使用的新技術(shù)和新檢測方式。

4.2 節(jié)流一體化流量儀表

節(jié)流一體化流量儀表是指將流量顯示裝置、差壓變送器和節(jié)流裝置融合在測量流量自動化儀表中。在節(jié)流一體化儀表中引入了定制節(jié)流的概念，可以使自動化力量儀表在泵站中的運行更加科學(xué)、合理。

4.3 超聲波流量計

超聲波流量計是一種不受機(jī)械控制、準(zhǔn)確非導(dǎo)電線性液體的測量流量儀表。超聲流量計未來的技術(shù)發(fā)展方向是管道壁和傳感器一體設(shè)計，使用全焊接技術(shù)，沒有壓力損失。目前，在泵站中已經(jīng)可以使用多種自動化測量產(chǎn)品和技術(shù)，比如，插入式流量計、時差式流量計、多普勒流量計等都可以被廣泛應(yīng)用于泵站中。

4.4 智能閥門定位器

智能閥門定位器在泵站中是執(zhí)行氣動結(jié)構(gòu)、智能化機(jī)構(gòu)不可缺少的自動化設(shè)備。智能定位閥門器裝置的控制器為裝高集成度，使用數(shù)字平衡或者用電平衡的原理替代原有力平衡工作原理，將泵站中的電控命令轉(zhuǎn)換成氣動定位命令，以實現(xiàn)閥門自動控制，使用關(guān)、停、開等數(shù)字信號操作泵站中的氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在檢測技術(shù)中，激光、微波和超聲等智能定位閥門器都被廣泛使用，它們主要用來解決各個領(lǐng)域中所遇到的復(fù)雜測量問題，進(jìn)而提高各個領(lǐng)域的運行性能。隨著科技社會的不斷發(fā)展，智能閥門定位器也將被運用在泵站運行中。

5 結(jié)束語

總而言之，自動化儀表是實現(xiàn)經(jīng)營管理和生產(chǎn)自動化的基礎(chǔ)，泵站的發(fā)展是科學(xué)技術(shù)不斷提高的過程，同時，泵站的優(yōu)化控制也是一個系統(tǒng)、復(fù)雜的過程，在泵站中使用自動化儀器應(yīng)該充分明確設(shè)計目標(biāo)和理念。隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展，自動化儀表起到了更重要的作用，泵站只有科學(xué)地統(tǒng)籌規(guī)劃、合理安排測量方式，才可以實現(xiàn)泵站自動化的優(yōu)化發(fā)展。

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〔編輯：白潔〕