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                    制藥企業次級用能單位電磁流量計水測量裝置優化升級改造

                    來源:西安利君制藥有限責任公司作者:楊 煒發表時間:2021-12-13 08:58:48

                     摘要:對制藥企業水管網計量系統優化提升改造及儀表選型,從管網系統查找存在問題到用水單元如何配置計量儀表, 進行了具體的分析及方法介紹,并介紹了自來水計量儀表的選配原則。

                     
                           能源計量作為節約能源的基礎工作已尤顯重要, 為了提升能源計量管理水平,筆者單位近幾年來加 大了能源計量系統完善改造力度,特別是把以貫徹 落實 GB17167-2006《用能單位計量器具配備和管理 通則》為最低要求,先后分批投入巨資在配好配齊 各級能源計量儀表的基礎上,公司對自來水計量系 統近 50 路計量裝置進行了優化提升改造,降低了管 道壓力損失,提高了計量精度,為企業節能增效、 核算生產成本打下了堅實的基礎。 
                     
                    1、基本情況 
                           本公司分東西兩個獨立生產區,自來水年用量 在百萬噸級。由于歷史原因,東區管網使用年限普 遍超過 50 年,管網復雜且為樹枝型布網,小用戶多, 以制劑藥生產與辦公次級用能單位為主,西區管網 使用年限近 40 年,管網結構相對整齊,以原料生產 次級用能單位為主,原料生產用水量相對多些。公 司自來水管網管徑普遍偏大,管網系統陳舊且敷設 于地下,生產、生活管道未分開敷設,用水量主要 目的為按生產工藝要求對溫度進行降溫,用水季節 性很強。計量系統優化升級改造前,水計量儀表普 遍使用傳統的機械式水表及插入式切向渦輪流量計, 它們都存在機械磨損,計量精度逐年衰減、使用壽 命短的缺點。從形式上看能源計量的配備率很高, 但其檢測率卻大打折扣,許多用戶(尤其是原料和 制劑生產車間等用水大戶)普遍存在大管徑小流量, 造成小流量計不上,另有些小用量用能單位計量儀 表損壞或工作不正常。筆者曾用便攜式超聲波流量 計對有關使用普通機械式水表的用水大戶在線實測, 計量誤差最大偏小 20% 左右,公司水計量總表與分 表合計的計量偏差在 20% 左右(因管網系統可能存 在問題,在未檢查清楚、解決前,計量總表與分表 合之差暫且稱為計量偏差),僅東區就有每月近 2 萬 噸的計量偏差。
                     
                    2 水管網系統計量偏差偏大成因檢查與分析 
                    2.1 計量偏差成因檢查
                     
                           針對上述情況,首先必須查找造成計量偏差偏 大的原因,東區存在問題較大,我們采取對東區水 管網計量系統進行動態測試的方法,目的是檢查水 計量偏差來源于計量系統還是來源于管網系統。 
                     
                           在條件允許或創造條件下,組織技術人員利用 停工或節假日且是用水量較低時段對所有用戶進行 用水動態測試。根據東區用水特點:低谷一般在: 23:00 ~ 06:00 時段,期間,關掉不用水用戶的 進水閥門,對用戶夜間用水低谷期每隔一小時間隔 準時同步將累積值和瞬時值抄表一次,讀數要讀到 儀表的最小分度值,并作好記錄。公司進廠貿易結 算總表已由自來水公司更新為進口 WS 型高靈敏度 水表,工作可靠。表 1 所示為東區經過整理后的測 試數據。

                    1 用水動態測試數據

                    時間

                    所有分表和平均瞬時值(m3/h

                    進廠總表平均

                    瞬時值(m³/h

                    計量偏差(m³/h

                    000

                    22.103

                    50.700

                    58.597

                    100

                    15.355

                    41.000

                    25.645

                    200

                    11.508

                    35.600

                    24.092

                    300

                    15.433

                    43.200

                    27.767

                    400

                    14.828

                    42.500

                    27.672

                    500

                    13.951

                    40.200

                    26.249

                    600

                    11.347

                    37.700

                    26.353

                    從數據中發現最小用量出現在凌晨 2:00 時刻, 剔除用水單位的實際用量外,還存在:35.6 -11.508 = 24.092 m³/h 的計量偏差,折合每月計量偏差: 24.092 m³×24×30 = 17 346 m³,這正好與東區日常 抄表時的計量總表與分表合計之差每月近 2 萬噸的 數量基本接近。 
                     
                    2.2 計量偏差原因分析
                           2.2.1 計量儀表原因:自來水計量普遍使用普通水 表,因機械固有的磨損特性,使用年限長,不可避 免水表準確度會逐漸下降,漏計量逐漸加大;因公 司生產經營特點,用水量變化起伏很大,生活用水 占有很大比例。我公司東區的次級用能單位自來水 計量水表數量 45 臺,管徑范圍為:DN20~DN150, 可測最?。ㄊ紕樱┝髁咳缦卤?2 所示。

                    2 計量儀表可測最?。ㄊ紕樱┝髁?/font>

                    用戶水表通徑mm

                    數量

                    最小流量(m³/hB 級表

                    合計(m³/h

                    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

                    45

                     

                    31.36

                           水表工作在低于可測最小流量以下則測不到流 量,這是因為計量儀表的測量技術特性所限,測不 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 月因計量儀表固有測量技術特性造成的漏計流量為: 31.36×30%×12×30 = 3 387 m³。另外,水表的機 械磨損會使其準確度逐漸下降 , 經對東區有關普通機 械水表進行在線抽檢實測 , 計量值偏低平均約 10% 左右。
                     
                           2.2.2 自來水管網系統存在一定的漏損 
                     
                           2.2.2.1 由于公司的發展,各用水單位廠房變化較 大,管網改動較多,可能有些廢棄的管道存在泄漏 及閥門關不嚴而難以被發現。 
                     
                           2.2.2.2 老管網系統因管道陳舊可能有少量泄漏。 
                     
                    3、水管網計量系統改造的原則 
                           準確可靠的計量數據是計量工作的優質產品。 首先要為生產經營系統筑建一個科學先進的計量平 臺,提供準確可靠的計量數據,必須對原水計量系 統進行技術優化提升改造,系統要具有前瞻性。 
                     
                           3.1 生產經營系統采用電子式附帶計算機通訊接口 的計量儀表,為下一步實現公司生產電子化和實現 能源計量數據網絡化打下技術基礎。 
                     
                           3.2 依據計量公開、透明、合理的原則,對各次級 用能單位選用同廠家、同系列電子式水表,使改造 后的水計量系統具有相同的技術平臺,具備公平合 理性。
                     
                           3.3 所選的主要計量儀表具備自身耗能低、性價比 高、管內壓損小、免維護或少維護等特點。 
                     
                           3.4 本著既能解決問題,又節約費用的原則。
                     
                           3.5 計量儀表與相關管道要嚴格按照技術規范及有關要求安裝調試。 
                     
                    3.6 計量儀表配置選型原則
                           對用量較大、流量變化幅度大、用水季節性強、 連續用水的次級用能單位進行計量裝置優化升級改 造,選用測量下限值低 ( 關鍵值 )、量程比寬、測量 精度高的計量儀表。經論證首選電磁流量計,該表 測量管內無可動部件,工作可靠,便于維護管理; 管內無阻流部件,因此無壓力損失,保證精度測量 范圍為 0.2~10 m/s,我們要求儀表制造廠家特殊定制, 保證精度的可測下限做到 0.1 m/s 以下,并出據標定 技術報告。該表測量精度為 ±1.0%R,防護等級為 IP67,性價比高。 
                     
                           為了降低計量成本,對用量較大、流量變化小、 流速在要求范圍內的次級用能單位選用經濟適用的 渦街流量計,該表無可動部件,耐磨損,壓損小, 可靠性高,測量范圍為 0.4~6 m/s,精度為 ±1.5%R。
                     
                           對生活(或辦公)用水計量表損壞或現用普通 水表的次級用能單位,選用帶有發訊功能的 WS 型 垂直螺翼可拆式磁傳水表,精度為 B 級,該表主要 特點:量程寬,始動流量低,靈敏度高,壽命長, 機芯可拆,便于維修,整體性能優于LXS型旋翼水表。
                     
                    4 具體儀表選型(以部分典型用戶為例) 
                    4.1 原料車間
                           總自來水現管道管徑為 DN200,原計量表為 太陽能切向渦輪式流量表,其測量范圍為:48 m³ /h~720 m³/h, 經在線實測,管道水流量在 40 m³/h 時 該表瞬時值為 0 m³/h,,原表漏計嚴重。該車間共有 12 臺主要用水設備,且不同時采用大流量用水,根 據工藝用水情況,經實際考察每臺主要生產設備用 自來水降溫時常用水量為 50 m³/h(現 65 m³ 容積設 備自來水管徑為 DN125,50 m³ 容積設備自來水管 DN100)。若現 12 臺設備中有 5 臺同時降溫則流量 為 250 m³/h,選用儀表必需滿足 3 m³/h ~250 m³/h 的 測量范圍。DN150 與 DN100 管徑在經濟流速(3 m/s) 運行時流量為: 
                           QDN150=(3.14×0.15²×3 600×3)/4=191 m³/h, QDN100=(3.14×0.1²×3 600×3)/4=85 m³/h。 
                           故:將總管 DN200 改為 DN150 與 DN100 兩路 管道并聯雙計量回路,用量大時兩路管道同時開, 用量小時只開一路管道。選用智能電磁流量計,該表可測范圍為:(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
                    鍋爐房自來水計量原為普通水表,總管管徑為 DN125,共有鍋爐四臺,其中 35 t/h 爐一臺,10 t/h 爐三臺,若同時開一臺 35 t/h 與兩臺 10 t/h 爐,按額 定蒸發量乘以 1.5 倍系數計算用水量: (35+2×10)×1.5=82.5 m³/h
                     
                    DN100 的管徑在經濟流速(3 m/s)時流量為: Q=(3.14×0.1²×3 600×3)/4=84.8 m³/h 故 DN100 管道可以滿足供水需求,將原管徑 DN125 縮徑為 DN100, 選用 DN100 智能電磁流量計, 該表可測范圍為:2.8 m³/h~280 m³/h。
                     
                    4.3 空壓站
                    空壓站有主要用水設備四臺,兩臺同時使用。 原共用一臺 DN200 太陽能插入式切向渦輪式流量 表 , 其測量范圍為:48 m³/h~720 m³/h, 因用水量小, 計量表基本不走,經現場實測每臺空壓機常用水量 為 20 m³/h 且比較恒定,現每臺機獨立配用 DN80 流 量計,因正常使用時流量波動不大,選用三臺 DN80 的渦街流量計,該表測量范圍為:7 m³/h~100 m³/h, 滿足工藝及計量要求。
                     
                    4.4 片劑車間
                             車間原表為 DN150 的普通水表,經在線實測該 用戶的最大流量為 20 m³/h。為了提高計量準確度, 將 DN150 水表縮徑為 DN100,DN100 管徑在經濟 流速(3 m/s)運行時流量為: 
                             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,更新后該 表可測范圍為 2.8 m³/h~280 m³/h。
                     
                    4.5 針劑車間
                             車間分新區與老區兩部分,有各自獨立的自來 水表。新區自來水計量儀表為 DN100 切向渦輪流量 計,安裝于室內技術夾層,為了提高計量準確度及 方便工作,將該表更新改造為 DN100 的電磁流量計, 利用原計量測量系統的積算儀,減少費用。老區自 來水管徑為 DN125,原計量儀表誤裝為 DN150 普通 水表。經在線實測該管道的實際流量在 2.8 m³/h~35 m³/h 范圍內,為了提高計量準確度,需將該表縮徑 為 DN100 的電磁流量計,DN100 管徑在經濟流速(3 m/s)運行時流量為: 
                             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,用量占東區總量約 20% 左右,經在線實測該用戶的最大流量為 70 m ³/h,為了提高計量準確度,將該路 DN150 總表縮徑 為 DN100,DN100 管徑在經濟流速(3 m/s)運行時 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,更新后該表 可測范圍為 2.8 m³/h~280 m³/h。
                     
                    4.7 需優化改造的機械水表用戶
                            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
                            優化提升改造后的水計量檢測系統,經過近兩 年的連續運行使用,期間,尤其是系統中的電子式 流量計(電磁流量計,渦街流量計)未發生一起儀 表故障,系統運行安全,數據準確可靠,東區每月 近 20 000 t 的計量偏差降為約 8 000 t 左右,大大提 高了能源計量檢測率。如果管網沒有泄漏或泄漏量 很小,總表與分表的差值還可能近一步降低。表 3 所示為近期幾個月的計量數據。

                    3 改造后水計量數據

                    日期

                    分表合計 (m³)

                    總表合計 (m³

                    東西區分表合計 (m³)

                    東西區總表合計 (m³)

                    偏差 %(誤差)

                     

                    東區

                    西區

                    東區

                    西區

                     

                     

                     

                    4

                    41 007

                    101 597

                    48 995

                    103 320

                    142 604

                    152 315

                    6.38

                    7

                    34 510

                    167 488

                    42 874

                    168 550

                    201 998

                    211 424

                    4.46

                    10

                    36 586

                    113 263

                    40 338

                    117 180

                    149 849

                    157 518

                    4.87

                    6 結束語 
                            要準確的檢測出老舊管網系統自來水的流量, 是一件不容易的事情,首先要摸清管網的具體情況, 包括每一根細小的管道,看來微不足道,但可能是致命的疏忽,找出計量偏差的真正原因,其次是正 確合理配置計量儀表,如一定要選用電子式水計量 儀表,建議首選電磁流量計,如無特別要求,選用 WS 型垂直螺翼式水表也是一種經濟實用的選擇。 在此,建議有條件的單位很好配備一臺便攜式超聲 波流量計,以便隨時、方便的發現與解決問題。
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