自动化仪表在泵站中的应用探讨

杨畅

摘 要：当前，越来越多样化的设备和技术被应用到了泵站中，这在很大程度上提高了泵站的运行效率和工作质量。泵站常用的自动化仪表包括流量仪表、温度仪表和压力仪表。从工程应用角度探讨了泵站的发展过程、自动化仪表类型和自动化仪表在泵站中使用的优、缺点以及其前景分析，以期为相关工作提供参考。

关键词：自动化仪表；泵站；流量仪表；压力仪表

中图分类号：TV675 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.04.145

在当前的社会发展过程中，泵站是重要的辅助设施之一，它广泛地分布在我国的各个地区，所以，要大力提高泵站的运行效率和工作质量。随着科学技术的发展，仪器和设备的不断更新使得泵站逐渐向稳发展，但是，由于自动化仪表、设备的精密性较高，所以，要加强对其在泵站应用的研究，以提高泵站的运行效率。鉴于此，有必要认真研究自动化仪表技术在泵站中应用时出现的问题和其中的应用技术，进一步促进自动化仪表朝着稳定的方向发展。

1 泵站发展过程

在社会不断发展的过程中，泵站也在不断地发展，总体上可以将其分为半自动化泵站、全自动化泵站和综合自动化泵站。

1.1 半自动化泵站

半自动化泵站的特点是泵站中机组的停机和启动要人为控制，最后的环节仍是由专业人员控制操作系统的，比如停机或者开机，半自动化泵站机组的控制方式是开环控制。

1.2 全自动化泵站

全自动化泵站主要依赖的是水池或者前池上的水位继电装置，或是在出水管道和进水管道的压力保护器等，能实现对泵站机组停机或启动保护的装置。全自动化泵站机组的控制方式是闭环控制。

1.3 综合自动化泵站

综合自动化泵站是从20世纪70年代之后开始研发和逐步投入使用的泵站，在研发初期，主要使用的分布系统是上下位机采集系统，但是，现在广泛使用的是分部分层式的综合自动化泵站系统。

2 自动化仪表类型

2.1 压力仪表

通常情况下，一个大型泵站的压力仪表有200多台，其中，有一小部分使用的是压力电容式变送器，现阶段使用的压力仪表是压力厚膜变送器。压力厚膜变送器在测量头上有15×M20的压力外螺纹接口，它可以直接在泵站管道上测量。温度补偿回路、电子放大器和传感原件都只安装在表头的不锈钢外壳上，这样就可以直接检测泵站所受的压力。压力厚膜变送器的优点是体积较小，保养维护时方便。另外，用于泵出口的弹簧式压力表需要考虑防震问题。

2.2 温度仪表

温度仪表测量温度主要是指各管道的水温、上下导油槽的温度、上下导瓦的温度、轴承的温度和定子温度。自动化温度仪表可以使用普通Pt100分度的热电阻，如果需要巡检可以使用型号XMDA-32的仪表。该型号的仪表数字巡检仪在工业中是非常常见的，它需要同步显示流量信息、压力信息和温度信息。XMDA型号的数字巡检仪所使用的通讯协议是计算机和数字巡检仪之间的通讯信息。

2.3 流量仪表

自动化流量仪表可以使用电磁流量计测量电导率大于5 μs/cm的水，并应用法拉第电磁感应定律测量信号的稳定性和精确度。但是，该仪表的缺点是无法应用于低电导率介质，比如纯水的测量。

另一种流量仪表是Fv形式的时差式流量超声波计量。使用这种计量方式的原则是对2个变送器传出的超声波在逆水方向和顺水风向传播出的时间差进行流量测量。在自动化流量仪表中，使用超声波的优点是可以测量低电导率介质，同时，其在测量水流量时的准确度为1.5级，完全满足泵站系统测量水流量的要求。

3 使用自动化仪表的优缺点分析

3.1 优点分析

自动化仪表在泵站中发挥着重要的作用，它不仅提高了泵站的运行水平，还为泵站的持续发展作出了重要的贡献。自从泵站中使用了自动化仪表之后，取得了优异的成绩，具体成果如下。

3.1.1 防止爆管事故出现

在泵站中使用自动化仪表，可以在其运行时实时监测供水管的压力，防止因为供水管的压力过大而引发爆管事故。同时，使用自动化仪表还可以减少因为输送水水管压力较低而引发的泵扎机组无法正常启动的情况。鉴于此，通过科学地调配水资源，进一步优化泵站中的生产方式，可以有效地节约水资源。

3.1.2 避免水污染

在泵站中使用了自动化仪表之后，自动化仪表可以连续监测泵站中供排水设备的实时运行情况，保障供排水设备的运行安全。在泵站中安装自动化水位仪表，可以自动完成系统故障报警、排除等工作，保证在泵站运行时实现自动补水，避免了以往边外溢边补水的情况发生，有效地节约了水资源。除此之外，在泵站运行时，使用自动化仪表还可以减少泵站对环境造成的污染。

3.1.3 提高技术人员应对故障的能力

在泵站中使用自动化仪器，在各个关键的工艺节点上安装自动检测仪表，如果泵站在运行过程中出现故障，自动化仪器会引导技术人员迅速找出故障原因，及时解决泵站故障，进而保证泵站的稳定运行。

3.2 缺点分析

在泵站运行过程中，使用自动化仪表也存在缺点：①使用超声波流量计的缺点是，当被监测的水流中含有杂音时，就会降低测量的精度，对声波的传播造成一定的影响。②在泵站使用自动化仪表测量实际流速流体时，如果流速分布不相同，就会对测量的精度造成影响。但是，在变速器之前安装5D和10D的直管段，会出现制造成本高且结构复杂的情况。

4 使用前景分析

4.1 光纤分布式温度仪表

光纤分布式温度仪表是一种多点光、在线、实时测量的温度系统。近年来，随着技术的发展，研发出了适宜实时测量温度场光纤分布式的温度仪表。此仪表是泵站控制中使用的新技术和新检测方式。

4.2 节流一体化流量仪表

节流一体化流量仪表是指将流量显示装置、差压变送器和节流装置融合在测量流量自动化仪表中。在节流一体化仪表中引入了定制节流的概念，可以使自动化力量仪表在泵站中的运行更加科学、合理。

4.3 超声波流量计

超声波流量计是一种不受机械控制、准确非导电线性液体的测量流量仪表。超声流量计未来的技术发展方向是管道壁和传感器一体设计，使用全焊接技术，没有压力损失。目前，在泵站中已经可以使用多种自动化测量产品和技术，比如，插入式流量计、时差式流量计、多普勒流量计等都可以被广泛应用于泵站中。

4.4 智能阀门定位器

智能阀门定位器在泵站中是执行气动结构、智能化机构不可缺少的自动化设备。智能定位阀门器装置的控制器为装高集成度，使用数字平衡或者用电平衡的原理替代原有力平衡工作原理，将泵站中的电控命令转换成气动定位命令，以实现阀门自动控制，使用关、停、开等数字信号操作泵站中的气动执行机构。在检测技术中，激光、微波和超声等智能定位阀门器都被广泛使用，它们主要用来解决各个领域中所遇到的复杂测量问题，进而提高各个领域的运行性能。随着科技社会的不断发展，智能阀门定位器也将被运用在泵站运行中。

5 结束语

总而言之，自动化仪表是实现经营管理和生产自动化的基础，泵站的发展是科学技术不断提高的过程，同时，泵站的优化控制也是一个系统、复杂的过程，在泵站中使用自动化仪器应该充分明确设计目标和理念。随着工业化的不断发展，自动化仪表起到了更重要的作用，泵站只有科学地统筹规划、合理安排测量方式，才可以实现泵站自动化的优化发展。

参考文献

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〔编辑：白洁〕