自動化儀表在供水調度“兩遙”系統(tǒng)中的應用

1、自動化儀表在供水調度“兩遙”系統(tǒng)中的應用    摘要在X鋼供水調度“兩遙”系統(tǒng)中，自動化儀表是整個系統(tǒng)中最關鍵的部分，直接影響系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性的可靠性。文章著重介紹了自動化儀表在供水系統(tǒng)各水種、管網(wǎng)上的應用及取得的一些經(jīng)驗，并簡要介紹了自動化儀表與計算機終端的配接。關鍵詞自動化儀表；遙測遙信監(jiān)測；應用分析1、問題的引入X鋼供排水系統(tǒng)覆蓋了公司的各個廠區(qū)，點多、面廣、系統(tǒng)龐大，多水種管網(wǎng)分布復雜。為了加強供排水調度的管理，合理使用能源，摘  要在X鋼供水調度“兩遙”系統(tǒng)中，自動化儀表是整個系統(tǒng)中最關鍵的部分，直接影響系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的準

2、確性的可靠性。文章著重介紹了自動化儀表在供水系統(tǒng)各水種、管網(wǎng)上的應用及取得的一些經(jīng)驗，并簡要介紹了自動化儀表與計算機終端的配接。    關鍵詞自動化儀表；遙測遙信監(jiān)測；應用分析    1、 問題的引入     X鋼供排水系統(tǒng)覆蓋了公司的各個廠區(qū)，點多、面廣、系統(tǒng)龐大，多水種管網(wǎng)分布復雜。為了加強供排水調度的管理，合理使用能源，充分發(fā)揮現(xiàn)有供水設備的能力，我廠采用了集自動化檢測技術、計算機技術和無線通訊技術為一體的供水調度自動化遙測遙信監(jiān)測系統(tǒng)（簡稱“兩遙”

3、系統(tǒng)。該系統(tǒng)共有各類終端25個，覆蓋了我廠重要的取水泵站、提升泵站及大型的水處理站，為調度人員對整個供水系統(tǒng)的全面監(jiān)測以及突發(fā)事故的及時發(fā)現(xiàn)與處理提供了先進的管理手段和方法。     該調度系統(tǒng)的組網(wǎng)基本形式是星形結構，通訊是半雙工信道上，以詢問應答方式實現(xiàn)。系統(tǒng)主要對各泵站及管網(wǎng)的壓力、水位、溫度、流量、水泵電壓、電流以及水泵的開、停狀態(tài)進行監(jiān)測。現(xiàn)共有模擬信號528個，脈沖信號51個，開關信號319個，儀表近千臺。    2、 自動化儀表的應用    

4、2.1 選型原則    要確保系統(tǒng)正常運行，為生產(chǎn)調度提供連續(xù)、準確的工藝參數(shù)，儀表的準確檢測與正常工作是關鍵之所在，因些對所有儀表的選型均本著這兩個原則：一是滿足系統(tǒng)的總體設計要求儀表輸入信號為雙端浮地輸入，因此，所有壓力、水位、溫度、流量等儀表都是采用NP系列儀表，該類儀表輸出為直流信號4-20mA，不與機械零點重合便于區(qū)別停電、斷線等故障；也可以躲開晶體管特性中的非線性區(qū)與死區(qū)，利用晶體管線性區(qū)工作；由于變送器采用二線制，可減少鋪設的電纜；采用1-5V直流電壓可并聯(lián)傳輸，有公共地點便于與計算機聯(lián)接。二是要求儀表實用、可靠，性能價格比高，便

5、于維護的原則，在關鍵部位的參數(shù)則要適當選用高質量的儀表，以滿足系統(tǒng)連續(xù)運行的要求。    2.2 主要儀表的特點及原理    （1） 壓力儀表    該系統(tǒng)共有壓力變送器190余臺，其中少部分為原有的3351型電容式壓力變送器，現(xiàn)在大部分儀表均采用厚膜壓力變送器。該壓力變送器測量頭有M20×1.5外螺紋壓力輸入接口，可直接在管道上測量，無需很長的導壓管。其傳感元件和電子放大器、溫度補償回路都安裝在表頭不銹鋼外殼中，能直接檢測出被測壓力而無任何可動

6、機械部分。體積小，安裝維護方便，不會發(fā)生堵塞現(xiàn)象。    （2） 水位儀表    該系統(tǒng)有水位測量點70個，全部采用投入式液位變送器，這種變送器測量端帶不銹鋼隔離膜片，壓力腔充硅油（傳遞壓力），防水電纜與外殼密封連接，且防水電纜中帶有能氣管，外殼采用有銹鋼焊接結構，外殼直徑為25mm，體積小，安裝、維護都很方便。現(xiàn)場安裝時，由于汲水井水波動很大，為防止測量端在水中或纏繞，都是在汲水井邊固定一根DN50的鋼管，兩側打若干小孔，以便于上下提動和水能暢進入，如圖1所示。另外，考慮到工業(yè)不和軋鋼廢水中雜質多，井底

7、淤泥厚，實際安裝時，一次測量端離井底有一段高度（圖中h0）由計算機進行修正。        （3） 溫度儀表    由于供水溫度都小于50，回水溫度也小于100，所以溫度測量儀表均采用銅電阻，這種電阻耐腐蝕，在這個溫度段測量準確，價格也較低。溫度變送器用NPWD系列。    （4） 流量儀表    本系統(tǒng)中使用的流量儀表主要有3種：    

8、; 差壓流量計：由節(jié)流孔板和差壓變送器，根據(jù)力矩平衡原理，將差壓送至差壓變送器，根據(jù)力矩平衡原理，將差壓信號轉變?yōu)闄C械位移，經(jīng)低頻位移檢測放大器進行信號放大、濾波后輸出4-20mA直流標準信號。這種儀表因其價格低、信號穩(wěn)定，在我廠原水處理泵站廣泛應用，但是由于工業(yè)水中雜質多，導壓管易堵塞，每年都必須投入大量精力去疏通，日常維護量也較大，并且大多數(shù)現(xiàn)有的供水管道不可能完全停水安裝孔板，使得這種流量計的推廣應用受到限制。     電磁流量計：它是以法拉弟電磁感應定律作為測量原理。在一均勻磁場內，當導電液體沿垂直于磁場方向在管道內流過時，因

9、切割磁力線產(chǎn)生感應電動勢E，如圖所示。        由法拉第電磁感應定律可知：         E = BDv                      （1）  &#

10、160; 由于流量是單位時間通過管道截面的流體量，即：       qv=1/4D2v             （2）    式中E感應電動勢；B磁感應強度；D管道內徑；v流體平均流速。由（1）和（2）式得：    只要測出磁感應電動勢E，即可通過換算測出流量大小。這種流量計中無可動部件和插入流體內部的阻力件

11、，沒有附加的壓力損失，工作壽命長，儀表維護量小，但價格較高。目前我廠新建的大H型鋼、異鋼坯及棒材水處理泵站廣泛應用。     超聲波流量計：這種流量計是以兩個換能器發(fā)出的超聲波在順水和逆水方向傳播的時間差來測量流量，如圖所示：        順水時超聲波傳播時間     t+ =L/（ C + v ）；    逆水時超聲波傳播時

12、間     t- =L/（ C - v ），其中C為液體中的聲速，一般C1000m/s    這樣得t= t-  -  t+  =2Lv/（C2-v2）    因C v,則t可近似地表示為2Lv/C2或    v =  1/4D2v = D2C2t/

13、（8L）    兩個換能器緊貼在管外壁，不與流體接觸，對管路無任何影響，在我廠幾個點使用后，效果較好，測量信號穩(wěn)定，信號跟蹤性好，很值得在現(xiàn)有舊管道上推廣。以上這3種流量計測量準確度均為1.5級，滿足系統(tǒng)測量要求。    3、 儀表與計算機終端的配接    各泵站及管網(wǎng)的工藝檢測信號經(jīng)變送器的采集、變換、放大、整形后輸出直流信號4-20mA，1-5V，由電纜接入終端機的端子板上，供計算機數(shù)據(jù)采集終端采集。    這些終端機接入

14、的信號應是不大于5V的直流電壓信號或峰值不大于5V的脈沖信號。但是在工業(yè)現(xiàn)場中，由于變送器分裝在各處，有些距終端100m以上，生產(chǎn)現(xiàn)場的一些強電設備會在信號線上迭加各種干擾，這些干擾會影響測量結果的準確性。因些在終端信號輸入時采取以下措施：一是變送器與配電器相連，由配電器輸出信號接入終端，這樣通過配電器內的DC-AC-AC轉換單元為現(xiàn)場的二線制變送器提供了一個隔離電源，同時又將變關器輸出的標準信號轉換為電源隔離的標準輸出信號，實現(xiàn)變送器、二次儀表及電源之間的雙向隔離，并且可是提高信號的帶負載能力，滿足終端要求。二是在計算機輸入端設計有RC濾波電路，有效清除各類干擾。  &#

15、160; 采集到的信號經(jīng)多路轉換采樣器及A/D轉換的變換，通過I/O接口讀入，處理成計算機能識別的二進制數(shù)字量，經(jīng)運算，在終端上顯示，并接受中心調度機的遙測，經(jīng)無線通訊將信號發(fā)回中心調度室，這一過程如圖4所示。        數(shù)據(jù)采集終端處理后的數(shù)據(jù)送回調度室后，即進入中心調度計算機。由中心調度機將遙測到的信號還原為原來定義的實際參數(shù)，計算公式為：Y = AX + B，A為轉換系數(shù)，B為修正值，X為實測值，Y為還原參數(shù)值（在中心調度計算機上顯示）。    4、 運行效果    “兩遙”系統(tǒng)中的近千臺儀表在整個系統(tǒng)的運行中發(fā)揮了重要作用，它提高了我廠的計控水平，并為我廠的進一步技術改善和逐步完善調度系統(tǒng)打下了良好的基礎。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：    （1） 實時了解供水管網(wǎng)壓力，防止因管網(wǎng)壓力過高而引起的爆管事故，同時又減少了管網(wǎng)壓力過低而造成對用戶所帶來的不利影響。通過合理調配水資源，使生產(chǎn)運行方式進一步優(yōu)化，節(jié)約能源，據(jù)統(tǒng)計該系統(tǒng)年可節(jié)電約219萬KWh。   &