消防水用水流量計在燃?xì)忮仩t給水調(diào)節(jié)上應(yīng)用中缺點(diǎn)和優(yōu)勢

隨著環(huán)境保護(hù)意識的提高以及打造綠色、環(huán)保、循環(huán)型企業(yè)的要求，某公司淘汰數(shù)臺燃油鍋爐并將3臺原35T燃煤蒸汽鍋爐改造為公司自供的高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣的混合燃?xì)忮仩t，燃?xì)忮仩t的效率達(dá)到了90%左右，提高了能源利用率、降低了環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)了公司能源的循環(huán)綜合利用，原鍋爐給水泵連續(xù)恒速運(yùn)行、依靠調(diào)節(jié)給水管道調(diào)節(jié)閥和回流支路實(shí)現(xiàn)水位控制的傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方法，也改為流量計與上位機(jī)、PLC以及變頻器控制給水泵轉(zhuǎn)速共同控制鍋爐給水的自動控制，較好地實(shí)現(xiàn)了鍋爐因外界環(huán)境溫度及負(fù)荷的不斷變化對給水的自動、實(shí)時調(diào)節(jié)。
傳統(tǒng)鍋爐給水泵連續(xù)恒速運(yùn)行，依靠調(diào)節(jié)給水管道調(diào)節(jié)閥和回流支路實(shí)現(xiàn)水位控制的調(diào)節(jié)方法，目前已經(jīng)改變?yōu)椴捎?strong>消防水用水流量計等流量計與上位機(jī)、PLC以及變頻器控制給水泵轉(zhuǎn)速，共同參與鍋爐給水的自動實(shí)時控制，但是消防水用水流量計等流量計在其應(yīng)用過程中也存在著可靠性欠佳、故障時而發(fā)生等問題，本文就其維護(hù)檢修的一些經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)，采取的較為可靠的措施作一簡述。

1 燃?xì)忮仩t給水自動調(diào)節(jié)原理及系統(tǒng)組成
1.1 燃?xì)忮仩t給水自動調(diào)節(jié)原理
由水泵的工作原理可知，流量與轉(zhuǎn)速成正比，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，因此改變電源頻率即可改變給水泵的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)節(jié)給水流量的目的。
1.2 燃?xì)忮仩t給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成及三沖量控制
1.2.1 燃?xì)忮仩t給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成
燃?xì)忮仩t給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)由鍋爐汽包、汽包液位變送器、汽包液位控制器、蒸汽流量變送器、蒸汽壓力變送器、蒸汽閥氣電關(guān)閥、給水流量計、給水單向閥、給水泵、變頻器、上位機(jī)、PLC等組成。
1.2.2 燃?xì)忮仩t給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的三沖量控制
該系統(tǒng)采用三沖量控制，三沖量控制即*先保證汽包水位在允許的范圍內(nèi)，其次鍋爐給水量應(yīng)與蒸發(fā)量及蒸汽輸出量相適應(yīng)，即水位、蒸汽和給水三沖量。系統(tǒng)中汽包水位是被控變量，是主沖量信號，蒸汽流量和給水流量是兩個輔助沖量信號，從物料平衡角度分析，如果鍋爐產(chǎn)生的蒸汽量與進(jìn)入鍋爐筒體的給水量相等，鍋爐汽包水位也就保持穩(wěn)定，為了消除鍋爐實(shí)際管線較長等造成的滯后時間大等多種干擾，上位機(jī)利用加減運(yùn)算含PID、蒸汽前饋及補(bǔ)償系統(tǒng)來保證水位的穩(wěn)定，三沖量可由蒸汽流量差壓變送器、汽包水位差壓變送器、給水量消防水用水流量計進(jìn)行檢測，然后通過A/D轉(zhuǎn)換送至PLC及上位機(jī)進(jìn)行加減及PID運(yùn)算后，再由D/A轉(zhuǎn)換輸出電流信號控制變頻器以實(shí)現(xiàn)給水泵轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對鍋爐給水量及汽包液位的自動控制。
2 鍋爐給水量及汽包水位的兩種控制狀態(tài)
由于鍋爐是一個復(fù)雜的控制系統(tǒng)，不僅受外界環(huán)境因素以及負(fù)荷變化的影響，而且受自身爐況等多種因素的影響，故鍋爐給水量及汽包水位的控制設(shè)置了自動、手動兩種工作狀態(tài)。
2.1 手動工作狀態(tài)
鍋爐剛開始點(diǎn)火或起始運(yùn)行時，系統(tǒng)尚處在未穩(wěn)定狀態(tài)，需要使用手動控制進(jìn)行操作，這時調(diào)節(jié)系統(tǒng)就變成了單沖量調(diào)節(jié)，僅對汽包水位進(jìn)行監(jiān)控。
2.2 自動工作狀態(tài)
自動工作狀態(tài)即連續(xù)的三沖量自動調(diào)節(jié)狀態(tài)，當(dāng)鍋爐由不穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)為穩(wěn)定運(yùn)行時，將系統(tǒng)由手動切換至自動，這時上位機(jī)及PLC就能自動調(diào)節(jié)汽包水位及鍋爐給水量，使汽包水位保持在工藝規(guī)定的范圍內(nèi)。
3 鍋爐給水量控制的優(yōu)越性及常用流量計
3.1 鍋爐給水量控制的優(yōu)越性
目前工業(yè)燃?xì)忮仩t為保證工業(yè)生產(chǎn)所用蒸汽的穩(wěn)定，降低負(fù)荷變化對鍋爐運(yùn)行的影響，一般采取多臺鍋爐并聯(lián)運(yùn)行，這種情況下每臺鍋爐安裝蒸汽流量計與給水流量計，通過給水流量與蒸汽流量（無論是瞬時流量還是累計流量），對于管道或系統(tǒng)中“跑、冒”等失水現(xiàn)象，通過及時檢查就能發(fā)現(xiàn)異常并處理。
通過給水流量與蒸汽流量的對比還能及時發(fā)現(xiàn)或避免鍋爐事故的發(fā)生，如及時發(fā)現(xiàn)鍋爐爆管等事故，對于采用手動上水的蒸汽鍋爐，當(dāng)負(fù)荷變化很大且變化頻繁時，其水位就很難控制，調(diào)整稍不及時就可能發(fā)生缺水或滿水事故。在生產(chǎn)運(yùn)行過程中水位的變化總是滯后于負(fù)荷變化，通過觀察符合的變化，讓給水流量的調(diào)節(jié)有一個提前量，就能減小水位的波動，防止鍋爐發(fā)生缺水或滿水事故。
3.2 鍋爐給水量控制的常用流量計
3.2.1 鍋爐給水量控制的常用流量計
測量流體流量的儀表統(tǒng)稱為流量計或流量表。流量計是工業(yè)測量中重要的儀表之一。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對流量測量的準(zhǔn)確度和范圍的要求越來越高，流量測量技術(shù)日新月異。為了適應(yīng)各種用途，各種類型的流量計相繼問世。目前已投入使用的流量計已超過100種。但在燃?xì)忮仩t給水流量的控制中常用的有差壓式流量計、消防水用水流量計、超聲波流量計等。
3.2.2 鍋爐給水量控制的常用流量計的優(yōu)缺點(diǎn)
（1）差壓式流量計的優(yōu)缺點(diǎn)
差壓式流量計是一類應(yīng)用*廣泛的流量計，在各類流量儀表中其使用量占居*位。近年來，由于各種新型流量計的問世，它的使用量百分?jǐn)?shù)逐漸下降，但目前仍是*重要的一類流量計。其優(yōu)點(diǎn)：①應(yīng)用*多的孔板式流量，計結(jié)構(gòu)牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長；②應(yīng)用范圍廣泛,至今尚無任何一類流量計可與之相比擬；③檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn)，便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。其缺點(diǎn)：①測量精度普遍偏低；②范圍度窄,一般僅3:1~4:1；③現(xiàn)場安裝條件要求高；④壓損大（指孔板、噴嘴等）。
差壓式流量計應(yīng)用范圍特別廣泛，在封閉管道的流量測量中各種對象都有應(yīng)用。
（2）消防水用水流量計的優(yōu)缺點(diǎn)
消防水用水流量計是根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電性液體的儀表。消防水用水流量計有一系列優(yōu)良特性，可以解決其它流量計不易應(yīng)用的問題，如臟污流、腐蝕流的測量。其優(yōu)點(diǎn)：①測量通道是一段光滑直管，不會阻塞，適用于測量含固體顆粒的液固二相流體；②不產(chǎn)生流量檢測所造成的壓力損失，節(jié)能效果好；③所測得體積流量實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響；④流量范圍大，口徑范圍寬；⑤可應(yīng)用腐蝕性流體。其缺點(diǎn)：①不能測量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品；②不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體；③不能用于較高溫度。
消防水用水流量計應(yīng)用范圍特別廣泛,在封閉管道的流量測量中各種對象都有應(yīng)用,它在各工業(yè)部門的用量約占流量計全部用量的1/4~1/3，并且有不斷上升的趨勢。
（3）超聲波流量計的優(yōu)缺點(diǎn)
超聲流量計是通過檢測流體流動對超聲束（或超聲脈沖）的作用以測量流量的儀表。根據(jù)對信號檢測的原理超聲流量計可分為傳播速度差法（直接時差法、時差法、相位差法和頻差法）、波束偏移法、多普勒法、互相關(guān)法、空間濾法及噪聲法等。超聲流量計和消防水用水流量計一樣，因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件，均屬無阻礙流量計，是適于解決流量測量困難問題的一類流量計，特別在大口徑流量測量方面有較突出的優(yōu)點(diǎn)，近年來它是發(fā)展迅速的一類流量計之一。其優(yōu)點(diǎn)：①可做非接觸式測量；②為無流動阻撓測量,無壓力損失；③可測量非導(dǎo)電性液體,對無阻撓測量的消防水用水流量計是一種補(bǔ)充。其缺點(diǎn)：①傳播時間法只能用于清潔液體和氣體，而多普勒法只能用于測量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體；②多普勒法測量精度不高。傳播時間法應(yīng)用于清潔、單相液體和氣體；氣體應(yīng)用方面在高壓天然氣領(lǐng)域已有使用良好的經(jīng)驗(yàn)；多普勒法適用于異相含量不太高的雙相流體，通常不適用于非常清潔的液體。
3.3 鍋爐給水量控制的常用流量計維護(hù)及故障處理
3.3.1 差壓式流量計維護(hù)及故障處理
差壓式流量計的日常故障有正負(fù)引壓管堵塞、正負(fù)引壓管泄漏、引壓管積液、平衡閥泄漏、差壓變送器的正負(fù)壓室裝反、孔板流量計裝反、差壓變送器參數(shù)設(shè)置錯誤、差壓變送器零點(diǎn)漂移等。處理措施針對具體情況檢查疏通引壓管、孔板、校核差壓變送器等。
但其主要故障為差壓變送器零點(diǎn)漂移、引壓管堵塞，實(shí)際維護(hù)過程就發(fā)生過差壓變送器零點(diǎn)漂移、引壓管堵塞導(dǎo)致的自動上水控制失靈的故障。
3.3.2 消防水用水流量計維護(hù)及故障處理消防水用水流量計在實(shí)際運(yùn)行過程中存在以下缺陷和故障：
（1）不能用來測量氣體、蒸汽以及含有大量氣體的液體；
（2）不能用來測量電導(dǎo)率很低的液體介質(zhì)；
（3）普通工業(yè)用消防水用水流量計的優(yōu)缺點(diǎn)由于測量管內(nèi)襯材料和電氣絕緣材料的限制，不能用于測量高溫介質(zhì)，也不能用于低溫介質(zhì)的測量，以防止測量管外結(jié)露或結(jié)霜破壞絕緣；
（4）消防水用水流量計易受外界電磁干擾的影響。但其主要故障為流量計顯示為零，究其原因有傳感器零部件損壞或測量內(nèi)壁有附著層和轉(zhuǎn)換器元器件損壞以及流量顯示波動較大。定期于鍋爐停產(chǎn)檢修時打開消防水用水流量計檢查更換損壞的元器件并清理管道結(jié)垢及傳感器內(nèi)壁附著層，同時將流量傳感器與管道絕緣并單獨(dú)設(shè)置接地裝置，接地線采用截面大于4mm2的多股銅線，接地電阻應(yīng)小于4Ω。實(shí)際維護(hù)過程曾經(jīng)發(fā)生過傳感器零部件損壞或測量內(nèi)壁有附著層導(dǎo)致消防水用水流量計顯示為零的故障，當(dāng)時正值3臺35T燃?xì)忮仩t并聯(lián)運(yùn)行確保公司生產(chǎn)用蒸汽，為確保生產(chǎn)的正常進(jìn)行被迫加贈了一臺外夾式超聲波流量計輸出至上位機(jī)，以確保鍋爐汽包水位的自動調(diào)節(jié)，待停產(chǎn)檢修期間檢修消防水用水流量計恢復(fù)正常，但仍保留了超聲波流量計作為消防水用水流量計的故障備用維護(hù)方案。
3.3.3 超聲波流量計維護(hù)及故障處理
超聲波流量計實(shí)際運(yùn)行過程中存在以下缺陷和故障：
（1）溫度測量范圍不高，一般只能測量溫度低于200℃的流體。
（2）抗干擾能力差。易受氣泡、結(jié)垢、泵及其它聲源混入的超聲雜音干擾、影響測量精度。
（3）直管段要求嚴(yán)格。其為前20D后5D，否則離散性差，測量精度差。
（4）安裝的不確定性，會給流量測量帶來較大誤差。
（5）測量管道因結(jié)垢，會嚴(yán)重影響測量準(zhǔn)確度，帶來顯著的測量誤差，甚至在嚴(yán)重時儀表無流量顯示。
（6）可靠性、精度等級不高（一般為1.5~2.5級左右），重復(fù)性差。超聲波流量計是通過測量流體速©度再乘以管道內(nèi)截面積來確定流量。而該流量計無法直接測量內(nèi)徑和管道圓度，只能根據(jù)外徑、壁厚按標(biāo)準(zhǔn)圓估算截面積，由此帶來的不確定性已超過1％，因此精度受到限制。
（7）使用壽命短（一般精度只能保證2年）。超聲波流量計主要故障為瞬時流量值波動大、易受現(xiàn)場強(qiáng)干擾，處理措施調(diào)整探頭位置或選擇“Z“型安裝方式提高信號強(qiáng)度（保持在3%以上）或采用插入式探頭，保證信號強(qiáng)度穩(wěn)定，并且提供穩(wěn)定的供電電源，超聲波流量計安裝遠(yuǎn)離變頻器和強(qiáng)磁場干擾，有良好的接地線。
4 結(jié)束語
隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)的發(fā)展，更多性能優(yōu)異、工作可靠、測量精度高、抗干擾能力強(qiáng)、能適應(yīng)惡劣的環(huán)境條件的流量計應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)際中，同時根據(jù)每種流量計的適用范圍及其局限性合理選用流量計，并且日常加以精心保養(yǎng)、維護(hù)、維修，流量計在延長設(shè)備使用壽命、降低故障率保障生產(chǎn)正常運(yùn)行、降低設(shè)備運(yùn)行成本、節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境等各個方面將會發(fā)揮更大作用，帶來更大的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益。

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