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浅析流量开关的工作原理及应用

分类:
学习交流
作者:
甘维
来源:
制盐分公司
2021/05/20
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        作者简介:甘维(1983-), 男,江西樟树人,电气维修高级工,现就职江西晶昊盐化有限公司制盐分公司生产技术部,主要负责制盐、硝、钙系统电气设备管理、技术改造等工作。

浅析流量开关的工作原理及应用
甘维
(江西晶昊盐化有限公司,  江西樟树    331200)

        摘  要:金属浮子流量开关在我公司应用较为广泛,主要用于流量不大、介质纯净的密封水检测,存在显示精确度不高、易发生开关误动作的缺陷;而具有NAMUR信号流量开关、微小流量开关在我公司新建盐钙项目中使用,其克服了金属浮子流量开关的应用缺陷,性能相对稳定。
       关 键 词:NAMUR信号、流量开关、工作原理的差异、应用的利与弊
Analysis on the working principle and application of flow switch
Gan wei
(Jiangxi Jinghao Salt Chemical Co. , Ltd. , Zhangshu, Jiangxi 331200)
ABSTRACT: Metal Float flow switch is widely used in our company. It is mainly used to detect the sealed water with small flow and pure medium The NAMUR signal flow switch and micro flow switch are used in our new calcium salt project, which overcomes the application defects of metal float flow switch and has relatively stable performance.
Key words: Namur Signal, flow switch, difference of working principle, advantages and disadvantages of application
        江西晶昊盐化有限公司是一家有着五十年发展历史的制盐企业,在盐硝、盐钙联产生产装置中,对于仪表设备的选用也是自控行业发展的缩影。针对检测流量不大、介质较纯净、对工艺具有重要作用的密封水先后选用了两种不同类型的流量开关。流量开关的作用主要是监测生产装置、工艺管道、工艺设备的冷却及冲洗,确保系统处于正常的运行状态。江西晶昊盐化有限公司应用较广的流量开关主要是金属浮子流量开关和NAMUR信号流量开关,笔者从事仪表工作多年,现根据多年来的工作经验,对两种流量开关的工作原理和应用情况进行浅析。
        一、金属浮子流量开关的工作原理
        金属浮子流量开关主要由就地指示器和传感器两大部分组成,就地指示器主要由壳体、磁传动系统、刻度盘和远传系统组成。传感器主要由连接法兰、测量锥体管、浮子和上下导向器组成。(如图一)

                                                                                    

                                                                             图一
        它的工作原理是利用垂直的锥形测量管内上下移动的测量部件浮子的位移实现指示器的转动。具体实现过程为金属浮子流量开关的浮子内部镶嵌着高性能永久磁体,当浮子处于平衡位置时,在浮子周围形成均匀且稳定的磁场。在锥型管外面安装传感器,将测量管内浮子的直线位移通过非接触方式传递到指示器中。通过检测和处理后,显示在指示器刻度盘上或输出相应的开关信号。
        二、NAMUR信号流量开关的工作原理
       NAMUR信号流量开关的工作原理是由外部提供8V的直流电压,根据流道中永久磁铁接近传感器的距离,产生1.2毫安到2.1毫安的电流信号,标定的开关电流值为1.5毫安。由流道中距离的变化产生变化的电流值,当电流由低到高或等于1.5毫安时,会产生相应的输出信号,输出信号为0到1或OFF到ON;当电流由高到低低于1.5毫安时,也产生相应的输出信号,输出信号为1到0或ON到OFF。通过电流变化检查流道中永久磁铁的接近距离,最后输出开关信号给DCS或者PLC进行检测控制,它的信号特性类似二线制4~20mA;但电流和电压设计成低电压、微电流输出,故属于安全型仪表,应用更为安全广泛。(如图二)

                                                                                                   图二
        三、普通型流量开关在我厂的应用特性
        3.1 金属浮子流量开关在江西晶昊盐化有限公司年产60万吨的盐硝联产装置中应用较广。在工作中不断观察摸索,它在正常工作一直处于有电压、无电流的状态,当所测管道由低流量上升至高流量时,开关信号则由常闭变成常开。此时如出现由高流量降至低流量,线路如出现故障,断线或电压丢失,触点状态不受影响,常开变常闭难以实现,此时DCS或PLC上由于线路开路仍显示常开,流量真实状态难以体现。如工作区间正好处在常开与常闭临界点时,信号往往处在通断往复工作状态,由于动作频繁,易损坏元件。同时,由于误动作会导致误排放,增大了水消耗。
        3.2 因诸多不稳定因素,使用中不能真实反映实时水流量是否满足水泵需要,给生产运行带来了安全隐患。实践中,为了能真实观察水泵密封水出水量,不至于缺水造成机封烧毁,只能将水泵密封水出口打开,对地沟自然排放。
        3.3 每个蒸发罐上安装有多台远传压力变送器,用以测量罐内不同高度料液的压力,再利用所测压力值再代入DCS系统相应数学模型计算出罐内液位高度以及密度的重要设备。由于安装的位置角度基本上都是死角位置,为了防止压力取样口由于死角原因造成堵塞最终影响测量数据,所以在每台压力变送器取样管口处都安装有冲堵水,由于普通型开关在应用中大多已不能真实反应冲堵水的用量,为了避免因为堵塞而造成的测量不真实情况,冲堵水都开的比较大。造成了蒸发系统中进水较多。
        四、NAMUR信号流量开关在我厂的应用特性
        4.1  NAMUR信号流量开关在江西晶昊盐化有限公司年产100万吨盐钙联产装置中广泛应用,此类开关工作时一直处于低电流状态,开和关都只是电流的变化,每当所测流量由低上升到高信号由0到1产生变化。如出现开路断线故障,DCS或PLC上能第一时间检测到电流消失为0,能及时发现故障。
       4.2  NAMUR信号流量开关运行中稳定性较高,所有水泵的密封水的大小可以根据现场指针刻度进行调节,并且在设计中全套工艺中水泵密封水都引入循环冷却桶中循环使用。
       4.3  供远传压力变送器冲堵用水量也能根据所需要的流量进行调节,尽可能的控制用量。
       五、利与弊
       5.1  由于普通型流量开关的不稳定性,对地沟排放密封水和水泵密封水出水口排放,成了一种运行方式,造成了水资源浪费。
       5.2  过多的冲堵水进入蒸发系统造成料液稀释。
       5.3  由于普通型流量开关的不稳定性,常出现通断动作频繁,损坏的仪器不在少数。因异常显示和动作,停机处理或维修频繁发生。常常开关并没有损坏,清洗、搁置一个短时间安装使用又归于正常。
       5.4  由于本地水质原因,清洗开关内部钙镁异物结垢是经常性的维护。
       5.5  在使用NAMUR信号开关的工艺系统中,维护工作大多可按工作安排和使用时间进行拆机清洗。而在使用普通型流量开关的工艺中,拆洗维护是随机的,无法按时间和计划进行。依托NAMUR信号流量开关的稳定性,全套工艺中水泵密封水都引入循环冷却桶中循环使用。
       5.6  NAMUR信号流量开关目前唯一的缺点价格方面比普通流量开关要贵一些。
        六、结束语
       金属浮子流量开关已在工业生产中应用多年,对于控制要求不高场合可合理使用,而对于控制要求高的工艺,NAMUR信号流量开关由于其低电压、微电流的安全性和运行稳定的特性,已被设计部门和生产厂家充分认可,受到用户的广泛称赞。对于自控设备来说,追求更稳定、更高效、更安全的性能是发展目标,我们可根据生产工艺特性,对流量开关的选用做出符合实际的选择。毋庸置疑的是目前的流量开关大多长期运行在复杂且封闭的环境中,科学的保养、定期的清洗仍然是十分必要的,这也是保证设备长期稳定运行的重要手段。


      参考文献
     [1]JB/T6844-1993 金属管浮子流量计
     [2]JB/6844-2015  金属管浮子流量计
     [3]DIN 19 234
     [4]IEC60947-5-6

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