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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)

摘要:對制藥企業(yè)水管網(wǎng)計(jì)量系統(tǒng)優(yōu)化提升改造及儀表選型,從管網(wǎng)系統(tǒng)查找存在問題到用水單元如何配置計(jì)量儀表,進(jìn)行了具體的分析及方法介紹,并介紹了自來水計(jì)量儀表的選配原則。

  能源計(jì)量作為節(jié)約能源的基礎(chǔ)工作已尤顯重要,為了提升能源計(jì)量管理水平,筆者單位近幾年來加大了能源計(jì)量系統(tǒng)完善改造力度,特別是把以貫徹落實(shí) GB17167-2006《用能單位計(jì)量器具配備和管理通則》為較低要求,先后分批投入巨資在配好配齊各級能源計(jì)量儀表的基礎(chǔ)上,公司對自來水計(jì)量系統(tǒng)近 50 路計(jì)量裝置進(jìn)行了優(yōu)化提升改造,降低了管道壓力損失,提高了計(jì)量精度,為企業(yè)節(jié)能增效、核算生產(chǎn)成本打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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)談
1、基本情況:
  本公司分東西兩個獨(dú)立生產(chǎn)區(qū),自來水年用量在百萬噸級。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)相對整齊,以原料生產(chǎn)次級用能單位為主,原料生產(chǎn)用水量相對多些。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)對有關(guān)使用普通機(jī)械式水表的用水大戶在線實(shí)測,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,我們采取對東區(qū)水管網(wǎng)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)測試的方法,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段對所有用戶進(jìn)行用水動態(tài)測試。根據(jù)東區(qū)用水特點(diǎn):低谷一般在:23:00 ~ 06:00 時段, 期間, 關(guān)掉不用水用戶的進(jìn)水閥門,對用戶夜間用水低谷期每隔一小時間隔準(zhǔn)時同步將累積值和瞬時值抄表一次,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)過整理后的測試數(shù)據(jù)。

  表 1 用水動態(tài)測試數(shù)據(jù)  
       
時間 所有分表和平均 進(jìn)廠總表平均 計(jì)量偏差(m³/h)
       
  瞬時值(m³/h) 瞬時值(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

  從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)***小用量出現(xiàn)在凌晨 2:00 時刻,剔除用水單位的實(shí)際用量外,還存在:35.6 -11.508= 24.092 m³/h 的計(jì)量偏差,折合每月計(jì)量偏差:24.092 m³×24×30 = 17 346 m³,這正好與東區(qū)日常抄表時的計(jì)量總表與分表合計(jì)之差每月近 2 萬噸的數(shù)量基本接近。
2.2、計(jì)量偏差原因分析:
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)的次級用能單位自來水計(jì)量水表數(shù)量 45 臺,管徑范圍為:DN20~DN150,可測***?。ㄊ紕樱┝髁咳缦卤?2 所示。
表 2 計(jì)量儀表可測***?。ㄊ紕樱┝髁?/td>
用戶水表通徑 數(shù)量 ***小流量(m³/h) 合計(jì)(m³/h)
(mm)   B 級表    
         
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***小流量以下則測不到流量,這是因?yàn)橛?jì)量儀表的測量技術(shù)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(jì)量儀表固有測量技術(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)械磨損會使其準(zhǔn)確度逐漸下降 , 經(jīng)對東區(qū)有關(guān)普通機(jī)械水表進(jìn)行在線抽檢實(shí)測 , 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。

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)談
3 、水管網(wǎng)計(jì)量系統(tǒng)改造的原則
  準(zhǔn)確可靠的計(jì)量數(shù)據(jù)是計(jì)量工作的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。首先要為生產(chǎn)經(jīng)營系統(tǒng)筑建一個科學(xué)先進(jìn)的計(jì)量平臺,提供準(zhǔn)確可靠的計(jì)量數(shù)據(jù),必須對原水計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化提升改造,系統(tǒng)要具有前瞻性。
3.1、 生產(chǎn)經(jīng)營系統(tǒng)采用電子式附帶計(jì)算機(jī)通訊接口的計(jì)量儀表,為下一步實(shí)現(xiàn)公司生產(chǎn)電子化和實(shí)現(xiàn)能源計(jì)量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化打下技術(shù)基礎(chǔ)。
3.2 、依據(jù)計(jì)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(jì)量系統(tǒng)具有相同的技術(shù)平臺,具備公平合理性。
3.3、所選的主要計(jì)量儀表具備自身耗能低、性價(jià)比高、管內(nèi)壓損小、免維護(hù)或少維護(hù)等特點(diǎn)。
3.4 、本著既能解決問題,又節(jié)約費(fèi)用的原則。
3.5 、計(jì)量儀表與相關(guān)管道要嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范及有關(guān)要求安裝調(diào)試。
3.6、計(jì)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(jié)性強(qiáng)、連續(xù)用水的次級用能單位進(jìn)行計(jì)量裝置優(yōu)化升級改造,選用測量下限值低 ( 關(guān)鍵值 )、量程比寬、測量精度高的計(jì)量儀表。經(jīng)論證實(shí)惠電磁流量計(jì),該表測量管內(nèi)無可動部件,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(jù)標(biāo)定技術(shù)報(bào)告。該表測量精度為 ±1.0%R,防護(hù)等級為IP67,性價(jià)比高。
  為了降低計(jì)量成本,對用量較大、流量變化小、流速在要求范圍內(nèi)的次級用能單位選用經(jīng)濟(jì)適用的渦街流量計(jì),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(jì)量表損壞或現(xiàn)用普通水表的次級用能單位,選用帶有發(fā)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(diǎn):量程寬,始動流量低,靈敏度高,壽命長,機(jī)芯可拆,便于維修,整體性能優(yōu)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(xiàn)管道管徑為 DN200,原計(jì)量表為太陽能切向渦輪式流量表,其測量范圍為:48 m³/h~720  m³/h, 經(jīng)在線實(shí)測,管道水流量在 40  m³/h 時該表瞬時值為 0 m³/h,,原表漏計(jì)嚴(yán)重。該車間共有12 臺主要用水設(shè)備,且不同時采用大流量用水,根據(jù)工藝用水情況,經(jīng)實(shí)際考察每臺主要生產(chǎn)設(shè)備用自來水降溫時常用水量為 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 臺設(shè)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(jīng)濟(jì)流速(3 m/s)運(yùn)行時流量為:
  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(jì),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(jì)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(fā)量乘以 1.5 倍系數(shù)計(jì)算用水量:
  (35+2×10)×1.5=82.5 m³/hDN100 的管徑在經(jīng)濟(jì)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(jì),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(shè)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(jì)量表基本不走,經(jīng)現(xiàn)場實(shí)測每臺空壓機(jī)常用水量為 20 m³/h 且比較恒定,現(xiàn)每臺機(jī)獨(dú)立配用 DN80 流量計(jì),因正常使用時流量波動不大,選用三臺 DN80的渦街流量計(jì),該表測量范圍為: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(qū)總量約 20% 左右,經(jīng)在線實(shí)測該用戶的***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

6、結(jié)束語:
  要準(zhǔn)確的檢測出老舊管網(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***好配備一臺便攜式超聲波流量計(jì),以便隨時、方便的發(fā)現(xiàn)與解決問題。

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