夹持式电磁流量计在消防泵改造中的应用

摘要：目前国内自动化控制技术已得到蓬勃发展， 为实现各单元生产系统的自动控制， 对夹持式电磁流量计机泵的全自动控制，提高设备自动化程度， 进一步优化人力资源配置， 减轻劳动强度， 提高工作效率和管理水平， 是今后工厂运行管理发展的一个趋势。 主要介绍经过消防泵改造的成功经验，设想对其他机泵进行自控系统改造的可行性分析。
1 概况
我厂有水源井5口、转水泵3台及1 000m 3 储水罐2具，厂内2 000m 3 储水罐3具，消防泵2台、新鲜水泵2台、循环水泵4台、基地泵2台。主要为厂内各生产单元提供循环冷却水、消防用水，并承担着为生活基地、各*站提供生活、生产用水。2012年，我厂对消防泵进行改造，实现远程操控及监控。
2 运行现状
2.1 消防泵改造实施
2012年，对我厂夹持式电磁流量计两台消防水泵启、停控制方式进行改造，将消防泵状态反馈和出口压力检测信号，以及启停操作控制信号接入 DeltaV 自控系统，实现远程操控及监测。
（1）消防泵工艺改造
在两台消防泵出口管线上拆除原有单流阀和蝶阀，并在此基础上各增加一套多功能水泵控制阀，具体安装位置见图1。

（2）多功能水泵控制阀的成功利用
多功能水泵控制阀是一种新型水力控制阀门，一阀可替代电动蝶（闸）阀、止回阀和水锤消除器三种装置。它能自动实现启泵时的缓开，停泵时的速闭与缓闭操作，而无需任何电气控制与其他动力和人力介入，也无需油压装置等。
多功能水泵控制阀（结构见图2）的工作原理 ：
①停泵状态，阀板在出口端及隔膜上腔静压作用下全部关闭。
②水泵启动时，水压从旁通管传入下腔，主阀板及缓闭阀板在进口端及下腔水压作用下缓慢开启。
③在进水端压力作用下，阀板上升到*大开口状态，开口高度由流量决定。
④停泵瞬间，流量及压力突然降低，主阀板在重力作用下开始向下滑。
⑤当流量接近于零时，主阀被关闭，主阀板上留有泄流孔以减弱水锤冲击力 ；主阀板上、下形成压力差，阀门出口水压从旁通管进入上腔推动膜片压板，使下腔水排入阀门进口，阀板开始缓闭。
⑥缓闭阀板完全关闭泄流孔，阀门回到停泵初始状态。

多功能水泵控制阀的主要优点 ：
①无需操作控制。利用水泵启停时阀门前后的水压差作为控制动力。
②阀门启闭动作过程能有效地防止水锤压力波升高而产生的事故。
③无需现场调试，适用工况范围广。
2.2 消防泵改造运行效果
消防泵在运行过程中出口压力保持在1.0MPa，员工可在中控室进行启、停操作，且启泵时间由原来的4~5min 缩短到10几秒，有效快捷地为下游单元提供消防水，减少了可能因消防水供给不及时而造成的损失，提高了整个消防系统运行的安全、可靠性。
操控过程 ：
消防泵启停通过信号检测、DCS 控制，多功能水利泵的执行机构动作完成消防泵的启停以及机泵的在线监测。
启泵过程 ：
（1）中控室操作员调出相应消防泵操作模块面板（1# 泵为 PI3627、2# 泵为 PI3628），点击面板上，把信号传给控制器，控制器输出启动消防泵信号，启动电机 ；
（2）电机启动后，返回信号 ；
（3）消防泵电机电流降至正常值，且消防泵出口压力值达到要求，返回信号 ；
（4）新鲜水进入泵体内，从出口流出，在水压的作用下，多功能水泵控制阀自动打开，开始给下游供水。
停泵过程 ：
（1）中控室操作员调出相应消防泵操作模块面板（1# 泵为 P3627、2# 泵为 P3628），点击面板上，把信号传给控制器 ；
（2）控制器输出停运电机 ；
（3）电机停运后，返回信号 ；
（4）新鲜水流量减少，多功能水泵控制阀缓慢关闭，停止给下游供水。
2.3 人员管理现状
（1）目前夹持式电磁流量计基地泵、循环水泵、新鲜水泵均为员工现场进行启、停操作，全厂因突发情况停电后，由于车间管辖区域较分散，用电设备无法顺利的迅速恢复，严重影响了锅炉房供气单元安全平稳运行。
（2）夹持式电磁流量计基地泵承担着向靖边基地提供生活用水，基地值班人员通过基地新鲜水罐液位通知我厂值班员工启、停基地泵，启、停泵次数较频繁，特别是夜间作业，给值班员工带来诸多不便。
（3）随着我厂人员流出，在岗员工严重短缺，新调入转岗人员还需进一步现场培训实践操作才能逐渐适应新的岗位。夹持式电磁流量计机泵的现场启、停一定程度上加重了现场操作员工缺乏的困难。
3 改造思路
3.1 工艺流程改造
根据消防泵改造的成功经验，可将夹持式电磁流量计其余机泵也进行改造，由于1＃、2＃基地泵出口已增加多功能水泵控制阀，本次改造无需现场工艺改造，分别割除立式循环出口 A-B、C-D段、卧式循环泵出口 E-F、G-H 段、新鲜水泵 I-J、L-M 段，增加多功能水泵控制阀。
3.2 自控系统改造
改造流程如下 ：
（1）在夹持式电磁流量计在基地泵、循环水泵、新鲜水泵的供电柜上增加继电器。
（2）从新增继电器引两组信号 KVVP 4*1.5电缆，分别控制基地泵、循环水泵、新鲜水泵的启停，电缆线经过自用配气站旁电缆桥架接入1# 锅炉房控制室 DO 卡键上。
（3）从新增继电器引两组信号 KVVP 4*1.5电缆，分别监测消防泵的启停状态，接入1# 锅炉房控制室 DI 卡键上。
（4）在中控室工控机消防泵操作画面上增加相应操作模块。
4 预期效果评价
（1）人员劳动力减少
改造后，员工可在中控室直接操作，无需到现场启、停，提高了设备自动化程度，进一步优化人力资源配置，减轻劳动强度，提高了员工工作效率。
（2）安全性的提升
改造后，减少员工现场操作阀门的频次，避免误操作，防止运行事故发生，同时增加多功能水泵控制阀门，阀门启闭动作过程能有效地因防止水锤压力波升高而产生的事故。
（3）自动化管理水平的提高
改造采用自控系统后，员工可在中控室直接启、停操作，可以在线监控泵运行状况，保证了夹持式电磁流量计安全平稳供水的同时，提高了净化厂运行管理的自动化程度，每周只需要对夹持式电磁流量计进行定期卫生清理。
（4）执行力大大提高
中控人员接到启、停机泵通知后，可在中控室立即实现远程控制、监控，避免现场操作人员因装置其他操作而影响启、停机泵速率。
5 结束语
消防泵的改造成功为夹持式电磁流量计数字化改造提供了依据和样本，根据预期的效果以及费用预算，在提高自动化管理水平的同时，减少员工劳动强度，增加了夹持式电磁流量计安全平稳供水的保障。在今后的工作中应加大对新技术的投入，进一步提高自动化管理水平。