楊暢

摘 要：當(dāng)前，越來(lái)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(yùn)行效率和工作質(zhì)量。泵站常用的自動(dòng)化儀表包括流量?jī)x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(guò)程、自動(dòng)化儀表類(lèi)型和自動(dòng)化儀表在泵站中使用的優(yōu)、缺點(diǎn)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(dòng)化儀表；泵站；流量?jī)x表；壓力儀表

中圖分類(lèi)號(hào)：TV675 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.04.145

在當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展過(guò)程中，泵站是重要的輔助設(shè)施之一，它廣泛地分布在我國(guó)的各個(gè)地區(qū)，所以，要大力提高泵站的運(yùn)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(dòng)化儀表、設(shè)備的精密性較高，所以，要加強(qiáng)對(duì)其在泵站應(yīng)用的研究，以提高泵站的運(yùn)行效率。鑒于此，有必要認(rèn)真研究自動(dòng)化儀表技術(shù)在泵站中應(yīng)用時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題和其中的應(yīng)用技術(shù)，進(jìn)一步促進(jìn)自動(dòng)化儀表朝著穩(wěn)定的方向發(fā)展。

1 泵站發(fā)展過(guò)程

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

1.1 半自動(dòng)化泵站

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

1.2 全自動(dòng)化泵站

全自動(dòng)化泵站主要依賴(lài)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(shí)現(xiàn)對(duì)泵站機(jī)組停機(jī)或啟動(dòng)保護(hù)的裝置。全自動(dòng)化泵站機(jī)組的控制方式是閉環(huán)控制。

1.3 綜合自動(dòng)化泵站

綜合自動(dòng)化泵站是從20世紀(jì)70年代之后開(kāi)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(dòng)化泵站系統(tǒng)。

2 自動(dòng)化儀表類(lèi)型

2.1 壓力儀表

通常情況下，一個(gè)大型泵站的壓力儀表有200多臺(tái)，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(cè)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(cè)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(cè)泵站所受的壓力。壓力厚膜變送器的優(yōu)點(diǎn)是體積較小，保養(yǎng)維護(hù)時(shí)方便。另外，用于泵出口的彈簧式壓力表需要考慮防震問(wèn)題。

2.2 溫度儀表

溫度儀表測(cè)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(dòng)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(hào)XMDA-32的儀表。該型號(hào)的儀表數(shù)字巡檢儀在工業(yè)中是非常常見(jiàn)的，它需要同步顯示流量信息、壓力信息和溫度信息。XMDA型號(hào)的數(shù)字巡檢儀所使用的通訊協(xié)議是計(jì)算機(jī)和數(shù)字巡檢儀之間的通訊信息。

2.3 流量?jī)x表

自動(dòng)化流量?jī)x表可以使用電磁流量計(jì)測(cè)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(cè)量信號(hào)的穩(wěn)定性和精確度。但是，該儀表的缺點(diǎn)是無(wú)法應(yīng)用于低電導(dǎo)率介質(zhì)，比如純水的測(cè)量。

另一種流量?jī)x表是Fv形式的時(shí)差式流量超聲波計(jì)量。使用這種計(jì)量方式的原則是對(duì)2個(gè)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(shí)間差進(jìn)行流量測(cè)量。在自動(dòng)化流量?jī)x表中，使用超聲波的優(yōu)點(diǎn)是可以測(cè)量低電導(dǎo)率介質(zhì)，同時(shí)，其在測(cè)量水流量時(shí)的準(zhǔn)確度為1.5級(jí)，完全滿足泵站系統(tǒng)測(cè)量水流量的要求。

3 使用自動(dòng)化儀表的優(yōu)缺點(diǎn)分析

3.1 優(yōu)點(diǎn)分析

自動(dòng)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(yùn)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(dòng)化儀表之后，取得了優(yōu)異的成績(jī)，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(dòng)化儀表，可以在其運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供水管的壓力，防止因?yàn)楣┧艿膲毫^(guò)大而引發(fā)爆管事故。同時(shí)，使用自動(dòng)化儀表還可以減少因?yàn)檩斔退軌毫^低而引發(fā)的泵扎機(jī)組無(wú)法正常啟動(dòng)的情況。鑒于此，通過(guò)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(dòng)化儀表之后，自動(dòng)化儀表可以連續(xù)監(jiān)測(cè)泵站中供排水設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，保障供排水設(shè)備的運(yùn)行安全。在泵站中安裝自動(dòng)化水位儀表，可以自動(dòng)完成系統(tǒng)故障報(bào)警、排除等工作，保證在泵站運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(yùn)行時(shí)，使用自動(dòng)化儀表還可以減少泵站對(duì)環(huán)境造成的污染。

3.1.3 提高技術(shù)人員應(yīng)對(duì)故障的能力

在泵站中使用自動(dòng)化儀器，在各個(gè)關(guān)鍵的工藝節(jié)點(diǎn)上安裝自動(dòng)檢測(cè)儀表，如果泵站在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障，自動(dòng)化儀器會(huì)引導(dǎo)技術(shù)人員迅速找出故障原因，及時(shí)解決泵站故障，進(jìn)而保證泵站的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 缺點(diǎn)分析

在泵站運(yùn)行過(guò)程中，使用自動(dòng)化儀表也存在缺點(diǎn)：①使用超聲波流量計(jì)的缺點(diǎn)是，當(dāng)被監(jiān)測(cè)的水流中含有雜音時(shí)，就會(huì)降低測(cè)量的精度，對(duì)聲波的傳播造成一定的影響。②在泵站使用自動(dòng)化儀表測(cè)量實(shí)際流速流體時(shí)，如果流速分布不相同，就會(huì)對(duì)測(cè)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(huì)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(diǎn)光、在線、實(shí)時(shí)測(cè)量的溫度系統(tǒng)。近年來(lái)，隨著技術(shù)的發(fā)展，研發(fā)出了適宜實(shí)時(shí)測(cè)量溫度場(chǎng)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(cè)方式。

4.2 節(jié)流一體化流量?jī)x表

節(jié)流一體化流量?jī)x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(cè)量流量自動(dòng)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(dòng)化力量?jī)x表在泵站中的運(yùn)行更加科學(xué)、合理。

4.3 超聲波流量計(jì)

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

4.4 智能閥門(mén)定位器

智能閥門(mén)定位器在泵站中是執(zhí)行氣動(dòng)結(jié)構(gòu)、智能化機(jī)構(gòu)不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備。智能定位閥門(mén)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(dòng)定位命令，以實(shí)現(xiàn)閥門(mén)自動(dòng)控制，使用關(guān)、停、開(kāi)等數(shù)字信號(hào)操作泵站中的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在檢測(cè)技術(shù)中，激光、微波和超聲等智能定位閥門(mén)器都被廣泛使用，它們主要用來(lái)解決各個(gè)領(lǐng)域中所遇到的復(fù)雜測(cè)量問(wèn)題，進(jìn)而提高各個(gè)領(lǐng)域的運(yùn)行性能。隨著科技社會(huì)的不斷發(fā)展，智能閥門(mén)定位器也將被運(yùn)用在泵站運(yùn)行中。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，自動(dòng)化儀表是實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)管理和生產(chǎn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)，泵站的發(fā)展是科學(xué)技術(shù)不斷提高的過(guò)程，同時(shí)，泵站的優(yōu)化控制也是一個(gè)系統(tǒng)、復(fù)雜的過(guò)程，在泵站中使用自動(dòng)化儀器應(yīng)該充分明確設(shè)計(jì)目標(biāo)和理念。隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展，自動(dòng)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(cè)量方式，才可以實(shí)現(xiàn)泵站自動(dòng)化的優(yōu)化發(fā)展。

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〔編輯：白潔〕