制藥企業(yè)水流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)改造及儀表選型經(jīng)驗(yàn)
本公司分東西兩個(gè)獨(dú)立生產(chǎn)區(qū),自來水年用量在百萬噸級(jí)。由于歷史原因,東區(qū)管網(wǎng)使用年限普遍超過 50 年,管網(wǎng)復(fù)雜且為樹枝型布網(wǎng),小用戶多,以制劑藥生產(chǎn)與辦公次級(jí)用能單位為主,西區(qū)管網(wǎng)使用年限近 40 年,管網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對(duì)整齊,以原料生產(chǎn)次級(jí)用能單位為主,原料生產(chǎn)用水量相對(duì)多些。公司自來水管網(wǎng)管徑普遍偏大,管網(wǎng)系統(tǒng)陳舊且敷設(shè)于地下,生產(chǎn)、生活管道未分開敷設(shè),用水量主要目的為按生產(chǎn)工藝要求對(duì)溫度進(jìn)行降溫,用水季節(jié)性很強(qiáng)。計(jì)量系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)改造前,水計(jì)量儀表普遍使用傳統(tǒng)的機(jī)械式水表及插入式切向渦輪流量計(jì),它們都存在機(jī)械磨損,計(jì)量精度逐年衰減、使用壽命短的缺點(diǎn)。
從形式上看能源計(jì)量的配備率很高,但其檢測(cè)率卻大打折扣,許多用戶(尤其是原料和制劑生產(chǎn)車間等用水大戶)普遍存在大管徑小流量,造成小流量計(jì)不上,另有些小用量用能單位計(jì)量儀表損壞或工作不正常。筆者曾用便攜式超聲波流量計(jì)對(duì)有關(guān)使用普通機(jī)械式水表的用水大戶在線實(shí)測(cè),計(jì)量誤差***大偏小 20% 左右,公司水計(jì)量總表與分表合計(jì)的計(jì)量偏差在 20% 左右(因管網(wǎng)系統(tǒng)可能存在問題,在未檢查清楚、解決前,計(jì)量總表與分表合之差暫且稱為計(jì)量偏差),僅東區(qū)就有每月近 2 萬噸的計(jì)量偏差。
2、水管網(wǎng)系統(tǒng)計(jì)量偏差偏大成因檢查與分析:
2.1、計(jì)量偏差成因檢查:
針對(duì)上述情況,首先必須查找造成計(jì)量偏差偏大的原因,東區(qū)存在問題較大,我們采取對(duì)東區(qū)水管網(wǎng)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試的方法,目的是檢查水計(jì)量偏差來源于計(jì)量系統(tǒng)還是來源于管網(wǎng)系統(tǒng)。在條件允許或創(chuàng)造條件下,組織技術(shù)人員利用停工或節(jié)假日且是用水量較低時(shí)段對(duì)所有用戶進(jìn)行用水動(dòng)態(tài)測(cè)試。根據(jù)東區(qū)用水特點(diǎn):低谷一般在:23:00 ~ 06:00 時(shí)段, 期間, 關(guān)掉不用水用戶的進(jìn)水閥門,對(duì)用戶夜間用水低谷期每隔一小時(shí)間隔準(zhǔn)時(shí)同步將累積值和瞬時(shí)值抄表一次,讀數(shù)要讀到儀表的***小分度值,并作好記錄。公司進(jìn)廠貿(mào)易結(jié)算總表已由自來水公司更新為進(jìn)口 WS 型高靈敏度水表,工作可靠。表 1 所示為東區(qū)經(jīng)過整理后的測(cè)試數(shù)據(jù)。
表 1 | 用水動(dòng)態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù) | ||
時(shí)間 | 所有分表和平均 | 進(jìn)廠總表平均 | 計(jì)量偏差(m³/h) |
瞬時(shí)值(m³/h) | 瞬時(shí)值(m³/h) | ||
0:00 | 22.103 | 50.700 | 28.597 |
1:00 | 15.355 | 41.000 | 25.645 |
2:00 | 11.508 | 35.600 | 24.092 |
3:00 | 15.433 | 43.200 | 27.767 |
4:00 | 14.828 | 42.500 | 27.672 |
5:00 | 13.951 | 40.200 | 26.249 |
6:00 | 11.347 | 37.700 | 26.353 |
2.2.1、計(jì)量儀表原因:
自來水計(jì)量普遍使用普通水表,因機(jī)械固有的磨損特性,使用年限長,不可避免水表準(zhǔn)確度會(huì)逐漸下降,漏計(jì)量逐漸加大;因公司生產(chǎn)經(jīng)營特點(diǎn),用水量變化起伏很大,生活用水占有很大比例。我公司東區(qū)的次級(jí)用能單位自來水計(jì)量水表數(shù)量 45 臺(tái),管徑范圍為:DN20~DN150,可測(cè)***小(始動(dòng))流量如下表 2 所示。
表 2 | 計(jì)量儀表可測(cè)***?。ㄊ紕?dòng))流量 | |||
用戶水表通徑 | 數(shù)量 | ***小流量(m³/h) | 合計(jì)(m³/h) | |
(mm) | B 級(jí)表 | |||
DN150 | 3 | 3 | 9 | |
DN100 | 9 | 1.5 | 13.5 | |
DN80 | 4 | 0.9 | 3.6 | |
DN50 | 8 | 0.45 | 3.6 | |
DN40 | 3 | 0.2 | 0.6 | |
DN32 | 2 | 0.1 | 0.2 | |
DN25 | 3 | 0.07 | 0.21 | |
DN20 | 13 | 0.05 | 0.65 | |
合計(jì): | 45 | 31.36 |
水表工作在低于可測(cè)***小流量以下則測(cè)不到流量,這是因?yàn)橛?jì)量儀表的測(cè)量技術(shù)特性所限,測(cè)不到流量并非零流量。假如上表中有 30% 水表因用戶閥門有少量泄漏等原因,并每天 12 h 不用水,則每月因計(jì)量儀表固有測(cè)量技術(shù)特性造成的漏計(jì)流量為:31.36×30%×12×30 = 3 387 m³。另外,水表的機(jī)械磨損會(huì)使其準(zhǔn)確度逐漸下降 , 經(jīng)對(duì)東區(qū)有關(guān)普通機(jī)械水表進(jìn)行在線抽檢實(shí)測(cè) , 計(jì)量值偏低平均約 10%左右。
2.2.2、自來水管網(wǎng)系統(tǒng)存在一定的漏損:
2.2.2.1、由于公司的發(fā)展,各用水單位廠房變化較大,管網(wǎng)改動(dòng)較多,可能有些廢棄的管道存在泄漏及閥門關(guān)不嚴(yán)而難以被發(fā)現(xiàn)。
2.2.2.2、老管網(wǎng)系統(tǒng)因管道陳舊可能有少量泄漏。
3.6、計(jì)量儀表配置選型原則:
對(duì)用量較大、流量變化幅度大、用水季節(jié)性強(qiáng)、連續(xù)用水的次級(jí)用能單位進(jìn)行計(jì)量裝置優(yōu)化升級(jí)改造,選用測(cè)量下限值低 ( 關(guān)鍵值 )、量程比寬、測(cè)量精度高的計(jì)量儀表。經(jīng)論證實(shí)惠電磁流量計(jì),該表測(cè)量管內(nèi)無可動(dòng)部件,工作可靠,便于維護(hù)管理;管內(nèi)無阻流部件,因此無壓力損失,保證精度測(cè)量范圍為 0.2~10 m/s,我們要求儀表制造廠家特殊定制,保證精度的可測(cè)下限做到 0.1 m/s 以下,并出據(jù)標(biāo)定技術(shù)報(bào)告。該表測(cè)量精度為 ±1.0%R,防護(hù)等級(jí)為IP67,性價(jià)比高。
4.1、原料車間:
總自來水現(xiàn)管道管徑為 DN200,原計(jì)量表為太陽能切向渦輪式流量表,其測(cè)量范圍為:48 m³/h~720 m³/h, 經(jīng)在線實(shí)測(cè),管道水流量在 40 m³/h 時(shí)該表瞬時(shí)值為 0 m³/h,,原表漏計(jì)嚴(yán)重。該車間共有12 臺(tái)主要用水設(shè)備,且不同時(shí)采用大流量用水,根據(jù)工藝用水情況,經(jīng)實(shí)際考察每臺(tái)主要生產(chǎn)設(shè)備用自來水降溫時(shí)常用水量為 50 m³/h(現(xiàn) 65 m³ 容積設(shè)備自來水管徑為 DN125,50 m³ 容積設(shè)備自來水管DN100)。若現(xiàn) 12 臺(tái)設(shè)備中有 5 臺(tái)同時(shí)降溫則流量為 250 m³/h,選用儀表必需滿足 3 m³/h ~250 m³/h 的測(cè)量范圍。
DN150 與 DN100 管徑在經(jīng)濟(jì)流速(3 m/s)運(yùn)行時(shí)流量為:
故:將總管 DN200 改為 DN150 與 DN100 兩路管道并聯(lián)雙計(jì)量回路,用量大時(shí)兩路管道同時(shí)開,用量小時(shí)只開一路管道。選用智能電磁流量計(jì),該表可測(cè)范圍為:(DN150)6 m³/h~600 m³/h,(DN100)2.8 m³/h~280 m³/h。儀表前后安裝檢修閥門,可不斷流在線檢修。
4.2、鍋爐房:
空壓站有主要用水設(shè)備四臺(tái),兩臺(tái)同時(shí)使用。原共用一臺(tái) DN200 太陽能插入式切向渦輪式流量表 , 其測(cè)量范圍為:48 m³/h~720 m³/h, 因用水量小,計(jì)量表基本不走,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)每臺(tái)空壓機(jī)常用水量為 20 m³/h 且比較恒定,現(xiàn)每臺(tái)機(jī)獨(dú)立配用 DN80 流量計(jì),因正常使用時(shí)流量波動(dòng)不大,選用三臺(tái) DN80的渦街流量計(jì),該表測(cè)量范圍為:7 m³/h~100 m³/h,滿足工藝及計(jì)量要求。
4.4、片劑車間:
車間原表為 DN150 的普通水表,經(jīng)在線實(shí)測(cè)該用戶的***大流量為 20 m³/h。為了提高計(jì)量準(zhǔn)確度,將 DN150 水表縮徑為 DN100,DN100 管徑在經(jīng)濟(jì)流速(3 m/s)運(yùn)行時(shí)流量為:QDN100=(3.14×0.1²×3 600×3)/4=85 m³/h滿足用戶需求。選用智能電磁流量計(jì),更新后該表可測(cè)范圍為 2.8 m³/h~280 m³/h。
4.5、針劑車間:
車間分新區(qū)與老區(qū)兩部分,有各自獨(dú)立的自來水表。新區(qū)自來水計(jì)量儀表為 DN100 切向渦輪流量計(jì),安裝于室內(nèi)技術(shù)夾層,為了提高計(jì)量準(zhǔn)確度及方便工作,將該表更新改造為 DN100 的電磁流量計(jì),利用原計(jì)量測(cè)量系統(tǒng)的積算儀,減少費(fèi)用。
老區(qū)自來水管徑為 DN125,原計(jì)量儀表誤裝為 DN150 普通水表。經(jīng)在線實(shí)測(cè)該管道的實(shí)際流量在 2.8 m³/h~35 m³/h 范圍內(nèi),為了提高計(jì)量準(zhǔn)確度,需將該表縮徑為 DN100 的電磁流量計(jì),DN100 管徑在經(jīng)濟(jì)流速(3 m/s)運(yùn)行時(shí)流量為:QDN100=(3.14×0.1²×3 600×3)/4=85 m³/h滿足用戶需求。更新后該表可測(cè)范圍為 2.8 m³/h~280 m³/h。
4.6、生活總表:
生活總表為科技樓、洗浴中心、辦公樓等用戶的總表,原為 DN150 的普通水表,用量占東區(qū)總量約 20% 左右,經(jīng)在線實(shí)測(cè)該用戶的***大流量為 70 m³/h,為了提高計(jì)量準(zhǔn)確度,將該路 DN150 總表縮徑為 DN100,DN100 管徑在經(jīng)濟(jì)流速(3 m/s)運(yùn)行時(shí)流量為:
QDN100=(3.14×0.1²×3 600×3)/4=85 m³/h滿足用戶需求。選用電磁流量計(jì),更新后該表可測(cè)范圍為 2.8 m³/h~280 m³/h。
4.7、需優(yōu)化改造的機(jī)械水表用戶:
因這些用戶基本上是生活用水或間歇性用水的單位,故選用帶有發(fā)訊功能的 WS 型垂直螺翼可拆式磁傳水表儀表,通徑在 DN20~DN80 之間。
5、效果優(yōu)化:
提升改造后的水計(jì)量檢測(cè)系統(tǒng),經(jīng)過近兩年的連續(xù)運(yùn)行使用,期間,尤其是系統(tǒng)中的電子式流量計(jì)(電磁流量計(jì),渦街流量計(jì))未發(fā)生一起儀表故障,系統(tǒng)運(yùn)行安全,數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠,東區(qū)每月近 20 000 t 的計(jì)量偏差降為約 8 000 t 左右,大大提高了能源計(jì)量檢測(cè)率。如果管網(wǎng)沒有泄漏或泄漏量很小,總表與分表的差值還可能近一步降低。表 3所示為近期幾個(gè)月的計(jì)量數(shù)據(jù)。
表 3 改造后水計(jì)量數(shù)據(jù) | |||||||||
日期 | 分表合計(jì) (m³) | 總表合計(jì) (m³) | 東西區(qū)分表合計(jì) (m³) | 東西區(qū)總表合計(jì) (m³) | 偏差 %(誤差) | ||||
東區(qū) | 西區(qū) | 東區(qū) | 西區(qū) | ||||||
4 月 | 41 007 | 101 597 | 48 995 | 103 320 | 142 604 | 152 315 | 6.38 | ||
7 月 | 34 510 | 167 488 | 42 874 | 168 550 | 201 998 | 211 424 | 4.46 | ||
10 月 | 36 586 | 113 263 | 40 338 | 117 180 | 149 849 | 157 518 | 4.87 |
要準(zhǔn)確的檢測(cè)出老舊管網(wǎng)系統(tǒng)自來水的流量,是一件不容易的事情,首先要摸清管網(wǎng)的具體情況,包括每一根細(xì)小的管道,看來微不足道,但可能是致命的疏忽,找出計(jì)量偏差的真正原因,其次是正確合理配置計(jì)量儀表,如一定要選用電子式水計(jì)量儀表,建議實(shí)惠電磁流量計(jì),如無特別要求,選用WS 型垂直螺翼式水表也是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的選擇。在此,建議有條件的單位***好配備一臺(tái)便攜式超聲波流量計(jì),以便隨時(shí)、方便的發(fā)現(xiàn)與解決問題。