在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，每一個生產(chǎn)過程總是與相應的儀表及自控技術密不可分的。儀表能連續(xù)檢測各工藝參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)的數(shù)據(jù)進行手動或自動控制，從而協(xié)調(diào)各部門、各系統(tǒng)和供需之間的關系，以便使各種設備得到充分、合理的使用。同時，由于檢測儀表測定的數(shù)值與設定值可連續(xù)進行比較，發(fā)生偏差時，立即進行調(diào)整，從而保證生產(chǎn)工藝過程的順利進行。在循環(huán)水中，根據(jù)儀表測量的參數(shù)，能進一步自動調(diào)節(jié)和控制補給供水量，保證水泵的正常運行，使管理更加科學化，達到經(jīng)濟運行的目的。由于儀表具有連續(xù)檢測、越線報警的功能，便于及時處理事故，儀表是實現(xiàn)計算機控制的前提條件，在現(xiàn)代工業(yè)有色金屬冶煉過程中自動化儀表具有非常重要的作用。

 

        雖然循環(huán)水系統(tǒng)在整個有色金屬冶煉項目中的投資比例并不大，但是作用卻是很大。在冶煉過程中，需要大量的水對設備進行冷卻，這其中包括高壓水、中壓水及除塵系統(tǒng)用水。其中高壓水、中壓水冷卻后流回蓄水池，屬內(nèi)部循環(huán)水，是生產(chǎn)過程中用量最大、最重要的冷卻水。因此通過儀表對循環(huán)水系統(tǒng)進行有效、準確的檢測及控制非常必要的。

 

1 循環(huán)水系統(tǒng)常用儀表分類及選型要求

 

        循環(huán)水系統(tǒng)所用儀表一般可分為兩大類:一類屬于檢測循環(huán)水生產(chǎn)過程基本物理參數(shù)的儀表，如溫度、壓力、液位、流量等。另一類屬于檢測循環(huán)水質(zhì)的分析儀表，如在硫酸循環(huán)水中檢測水的 pH 值等。檢測儀表的好壞直接關系到循環(huán)水自動化的效果。在工程設計過程中，一般從儀表的性能、質(zhì)量、價格、備件情況、售后服務等方面進行反復比較，采用進口儀表和國產(chǎn)儀表相結(jié)合的方式，在選型時需要考慮以下幾個方面:

 

        (1)精確度:是指在正常使用條件下，儀表測量結(jié)果的準確程度，誤差越小，精確度越高。一般生產(chǎn)過程物理檢測儀表的精確度為 ±1%，水質(zhì)分析儀表的精確度為 ±2%。

        (2)響應時間:當對被測量對象進行測量時，儀表指示值總要經(jīng)過一段時間才能顯示出來，這段時間即為儀表的響應時間。一只儀表能不能盡快反應出參數(shù)變化的情況，是很重要的指標。

        (3)儀表的防護等級應滿足所在環(huán)境的要求，一般應不低于 IP65。

        (4)四線制的儀表電源多為220 VAC、50 Hz，兩線制的儀表電源為 24 VDC。

        (5)檢測儀表為了方便現(xiàn)場巡視，一般選用數(shù)顯儀。

        (6)儀表的工作電源應獨立，不應和計算機共用電源，以保證發(fā)生故障和檢修時電源互不干擾，使各自都能穩(wěn)定可靠地運行。

        (7)應選擇能夠提供可靠服務和有豐富經(jīng)驗的儀表生產(chǎn)廠商。

 

2 循環(huán)水系統(tǒng)的常用儀表

2．1 溫度類儀表

        溫度檢測儀表按測溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。在工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)中，水溫不高。當前均采用接觸式溫度計，比較簡單、測量精度也較高。溫度測量儀表按設備的集成方式可以分為一體化和分體式兩類。循環(huán)水處理系統(tǒng)中一般使用一體化溫度計，分為熱電阻和熱電偶型兩種類型。這兩種溫度計具有結(jié)構簡單，節(jié)省引線，輸出信號大，抗干擾能力強，線性好，顯示儀表簡單，固體模塊抗振防潮，有反接保護和限流保護，工作可靠等優(yōu)點。在工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)中，溫度檢測多選用可靠的鎧裝熱電阻，保護套管材質(zhì)根據(jù)介質(zhì)不同進行選擇，采用法蘭或螺紋方式連接。

 

2．2 壓力類儀表

        在循環(huán)水系統(tǒng)中，壓力表設于循環(huán)給水、回水總管、水泵出水管以及過濾器、換熱器等設備的進出水管上。壓力表主要由測壓元件傳感器、模塊電路、顯示表頭、表殼和過程連接件等組成。它能將接收的液體等壓力信號轉(zhuǎn)變成標準的電流電壓信號，以供給指示報警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進行測量、指示和過程調(diào)節(jié)。在一般情況下，選用智能壓力變送器，采用直接安裝方式。

 

2．3 流量類儀表

        流量檢測參與構成控制，以達到提高生產(chǎn)自動化水平、改善生產(chǎn)工藝條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的目的。流量分為瞬時流量和累積流量兩種，在水循環(huán)系統(tǒng)中，常需要檢測在一定時間內(nèi)流過管道某一界面的水的總量，因而在選型時常選用帶累計(積算)功能的流量計，使用比較多的有電磁流量計和超聲波流量計。

 

2． 3． 1 電磁流量計

        電磁流量計的工作原理是應用法拉第電磁感應定律，由傳感器和轉(zhuǎn)換器組成。在測量中，液體本身為導體，磁場通過安裝在管路中的兩個線圈產(chǎn)生。線圈由交流或直流電源勵磁，磁場作用于管道內(nèi)流動的液體，在管道中產(chǎn)生一個與被測流體平均流速V 相對應的電壓，且該電壓與流體的流速分布無關。與管道絕緣的兩個電極監(jiān)測液體的感應電壓。磁場方向、流體流向及兩個檢測電極的相對位置三者互相垂直。

 

        電磁流量計的優(yōu)點有:(1)測量不受被測液體的溫度、壓力或粘度的影響。(2)能連續(xù)測量，測量精確度高。(3)口徑范圍和測量范圍大，測量范圍連續(xù)可調(diào)。(4)穩(wěn)定性好，輸出為標準化信號，可方便地進入自控系統(tǒng)。(5)變送器導管內(nèi)壁有襯里材料，具備良好的耐腐、耐磨性。(6)轉(zhuǎn)換器體積小，消耗功率小，抗干擾性能強，便于現(xiàn)場觀察。安裝電磁流量計時應注意遠離外界的電磁場源，以免影響傳感器的工作磁場及流量信號。變送器應安裝在符合其防護等級要求的場所，在滿足安裝環(huán)境、使用要求的前提下，變送器與傳感器之間的距離和連接電纜越短越好，以節(jié)約投資，減少可能產(chǎn)生的強電信號的干擾。

 

2． 3． 2 超聲波流量計

        超聲波流量計的工作原理是在測量管道上安裝兩個換能器，因順流與逆流流速差別的影響，測量從發(fā)射到接收而產(chǎn)生的時間差，據(jù)此測出流速。

        超聲波流量計的主要優(yōu)點:(1)安裝維護方便。隨著夾裝式傳感器的廣泛使用，在安裝和維護超聲波流量計時不需在管道上打孔或切斷流量，就可在已存在的應用場合很方便地進行安裝，尤其適用于大口徑管道檢測系統(tǒng)。(2)口徑范圍大，且價格不受管徑影響。(3)測量可靠性高。(5)不受流體參數(shù)影響。(6)輸出標準化直流信號，可方便地進入自控系統(tǒng)。

 

        選用超聲波流量計要特別注意傳感器的安裝誤差、管道內(nèi)壁結(jié)垢、防腐層均勻與否，這些因素對測量結(jié)果影響很大。另據(jù)超聲波流量計的測量原理，只有流速分布均勻時才能保證測量的精確度，所以在流量計的上下游要有足夠的直管段，參考各種資料及流量計的使用手冊，要求上游最少不小于 10D，下游大于 5 D。

 

        循環(huán)水系統(tǒng)在流量計選型時需要綜合水質(zhì)、管徑、儀表安裝環(huán)境、價格等因素考慮。如軟化水循環(huán)水的電導率極低，應采用超聲波流量計。當管徑較小時，超聲波流量計的價格比電磁流量計高，安裝的直管段比電磁流量計長，因而常選用電磁流量計。而大口徑管道上因流量計拆裝比較困難，且電磁流量計的前后須安裝檢修切斷閥門，大口徑管道通常為循環(huán)供水的總干管，因此大口徑管道上可選用超聲波流量計。

 

2．4 液位類儀表

        循環(huán)水系統(tǒng)的運行過程中，需要連續(xù)準確對液位上、下限進行報警或連鎖。水循環(huán)系統(tǒng)中常采用的有浮球液位計、超聲波液位計和靜壓式液位計。

2． 4． 1 浮球液位計

        浮球液位計可用機械或電的方法來測得浮球的位移，在系統(tǒng)中主要用于與潛水泵相聯(lián)鎖，控制集水坑中潛水泵的運行與停止。它結(jié)構簡單，價格較低，但不適用于高粘度的液體。

 

2． 4． 2 超聲波液位計

        超聲波液位計的傳感器由一對發(fā)射、接收換能器組成。此類儀表精度高、反應快，無機械可動部分，屬于非接觸測量，且不受液體的黏度、密度等影響，但成本高、維護維修困難。超聲波液位計應安裝在最高水面以上，在一定范圍內(nèi)向下至水面不得有任何障礙物(包括池壁)，防止障礙物反射聲波干擾測量數(shù)值。因此一般安裝在冷熱水池、污泥槽或污泥濃縮池等構筑物上方，安裝時應考慮便于檢修，必要時應設置檢修平臺。超聲波液位計適用于各循環(huán)水構筑物，如冷水池、熱水池、純水或軟化水補水池等。

 

2． 4． 3 靜壓式液位計

        靜壓式液位計將壓力信號經(jīng)過處理后，轉(zhuǎn)換成與水位變化相對應的模擬量信號直流 4 ～20 mA 輸出，傳送給數(shù)字顯示儀表顯示出相對應的水位。此類儀表安裝簡單，工作可靠，維護量小，不受介質(zhì)氣泡、沉積物的影響，尤其適用于遠傳信號和監(jiān)控。但有大風引起的氣壓變化將影響測量精度，不能用于測量介質(zhì)分層儲罐。靜壓式液位計成本低，使用方便，效果好，易維護，特別適用于波動不是特別大的液位檢測。采用靜壓式液位計能滿足循環(huán)水生產(chǎn)工藝的要求。

 

3 結(jié)束語

        要實現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)的現(xiàn)代化生產(chǎn)，必須使用自動化儀表。作為設計人員應站在用戶的角度上，為用戶著想，在設計和儀表選型時盡量做到穩(wěn)定可靠，操作簡單，安裝方便，物美價廉，連續(xù)測量，反應靈敏，互換性強，便于維護相結(jié)合。這就要求設計人員在平時應注意技術資料的收集、整理，以便于消化吸收。在正式投產(chǎn)、儀表正常使用后，也應多下現(xiàn)場，對儀表的使用情況做跟蹤調(diào)查，了解儀表的工作情況，及時總結(jié)經(jīng)驗，以利于今后的設計工作日趨完善。