在现代工业生产中，每一个生产过程总是与相应的仪表及自控技术密不可分的。仪表能连续检测各工艺参数，根据这些参数的数据进行手动或自动控制，从而协调各部门、各系统和供需之间的关系，以便使各种设备得到充分、合理的使用。同时，由于检测仪表测定的数值与设定值可连续进行比较，发生偏差时，立即进行调整，从而保证生产工艺过程的顺利进行。在循环水中，根据仪表测量的参数，能进一步自动调节和控制补给供水量，保证水泵的正常运行，使管理更加科学化，达到经济运行的目的。由于仪表具有连续检测、越线报警的功能，便于及时处理事故，仪表是实现计算机控制的前提条件，在现代工业有色金属冶炼过程中自动化仪表具有非常重要的作用。

 

        虽然循环水系统在整个有色金属冶炼项目中的投资比例并不大，但是作用却是很大。在冶炼过程中，需要大量的水对设备进行冷却，这其中包括高压水、中压水及除尘系统用水。其中高压水、中压水冷却后流回蓄水池，属内部循环水，是生产过程中用量最大、最重要的冷却水。因此通过仪表对循环水系统进行有效、准确的检测及控制非常必要的。

 

1 循环水系统常用仪表分类及选型要求

 

        循环水系统所用仪表一般可分为两大类:一类属于检测循环水生产过程基本物理参数的仪表，如温度、压力、液位、流量等。另一类属于检测循环水质的分析仪表，如在硫酸循环水中检测水的 pH 值等。检测仪表的好坏直接关系到循环水自动化的效果。在工程设计过程中，一般从仪表的性能、质量、价格、备件情况、售后服务等方面进行反复比较，采用进口仪表和国产仪表相结合的方式，在选型时需要考虑以下几个方面:

 

        (1)精确度:是指在正常使用条件下，仪表测量结果的准确程度，误差越小，精确度越高。一般生产过程物理检测仪表的精确度为 ±1%，水质分析仪表的精确度为 ±2%。

        (2)响应时间:当对被测量对象进行测量时，仪表指示值总要经过一段时间才能显示出来，这段时间即为仪表的响应时间。一只仪表能不能尽快反应出参数变化的情况，是很重要的指标。

        (3)仪表的防护等级应满足所在环境的要求，一般应不低于 IP65。

        (4)四线制的仪表电源多为220 VAC、50 Hz，两线制的仪表电源为 24 VDC。

        (5)检测仪表为了方便现场巡视，一般选用数显仪。

        (6)仪表的工作电源应独立，不应和计算机共用电源，以保证发生故障和检修时电源互不干扰，使各自都能稳定可靠地运行。

        (7)应选择能够提供可靠服务和有丰富经验的仪表生产厂商。

 

2 循环水系统的常用仪表

2．1 温度类仪表

        温度检测仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。在工业循环水系统中，水温不高。当前均采用接触式温度计，比较简单、测量精度也较高。温度测量仪表按设备的集成方式可以分为一体化和分体式两类。循环水处理系统中一般使用一体化温度计，分为热电阻和热电偶型两种类型。这两种温度计具有结构简单，节省引线，输出信号大，抗干扰能力强，线性好，显示仪表简单，固体模块抗振防潮，有反接保护和限流保护，工作可靠等优点。在工业循环水系统中，温度检测多选用可靠的铠装热电阻，保护套管材质根据介质不同进行选择，采用法兰或螺纹方式连接。

 

2．2 压力类仪表

        在循环水系统中，压力表设于循环给水、回水总管、水泵出水管以及过滤器、换热器等设备的进出水管上。压力表主要由测压元件传感器、模块电路、显示表头、表壳和过程连接件等组成。它能将接收的液体等压力信号转变成标准的电流电压信号，以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。在一般情况下，选用智能压力变送器，采用直接安装方式。

 

2．3 流量类仪表

        流量检测参与构成控制，以达到提高生产自动化水平、改善生产工艺条件、提高产品质量和产量的目的。流量分为瞬时流量和累积流量两种，在水循环系统中，常需要检测在一定时间内流过管道某一界面的水的总量，因而在选型时常选用带累计(积算)功能的流量计，使用比较多的有电磁流量计和超声波流量计。

 

2． 3． 1 电磁流量计

        电磁流量计的工作原理是应用法拉第电磁感应定律，由传感器和转换器组成。在测量中，液体本身为导体，磁场通过安装在管路中的两个线圈产生。线圈由交流或直流电源励磁，磁场作用于管道内流动的液体，在管道中产生一个与被测流体平均流速V 相对应的电压，且该电压与流体的流速分布无关。与管道绝缘的两个电极监测液体的感应电压。磁场方向、流体流向及两个检测电极的相对位置三者互相垂直。

 

        电磁流量计的优点有:(1)测量不受被测液体的温度、压力或粘度的影响。(2)能连续测量，测量精确度高。(3)口径范围和测量范围大，测量范围连续可调。(4)稳定性好，输出为标准化信号，可方便地进入自控系统。(5)变送器导管内壁有衬里材料，具备良好的耐腐、耐磨性。(6)转换器体积小，消耗功率小，抗干扰性能强，便于现场观察。安装电磁流量计时应注意远离外界的电磁场源，以免影响传感器的工作磁场及流量信号。变送器应安装在符合其防护等级要求的场所，在满足安装环境、使用要求的前提下，变送器与传感器之间的距离和连接电缆越短越好，以节约投资，减少可能产生的强电信号的干扰。

 

2． 3． 2 超声波流量计

        超声波流量计的工作原理是在测量管道上安装两个换能器，因顺流与逆流流速差别的影响，测量从发射到接收而产生的时间差，据此测出流速。

        超声波流量计的主要优点:(1)安装维护方便。随着夹装式传感器的广泛使用，在安装和维护超声波流量计时不需在管道上打孔或切断流量，就可在已存在的应用场合很方便地进行安装，尤其适用于大口径管道检测系统。(2)口径范围大，且价格不受管径影响。(3)测量可靠性高。(5)不受流体参数影响。(6)输出标准化直流信号，可方便地进入自控系统。

 

        选用超声波流量计要特别注意传感器的安装误差、管道内壁结垢、防腐层均匀与否，这些因素对测量结果影响很大。另据超声波流量计的测量原理，只有流速分布均匀时才能保证测量的精确度，所以在流量计的上下游要有足够的直管段，参考各种资料及流量计的使用手册，要求上游最少不小于 10D，下游大于 5 D。

 

        循环水系统在流量计选型时需要综合水质、管径、仪表安装环境、价格等因素考虑。如软化水循环水的电导率极低，应采用超声波流量计。当管径较小时，超声波流量计的价格比电磁流量计高，安装的直管段比电磁流量计长，因而常选用电磁流量计。而大口径管道上因流量计拆装比较困难，且电磁流量计的前后须安装检修切断阀门，大口径管道通常为循环供水的总干管，因此大口径管道上可选用超声波流量计。

 

2．4 液位类仪表

        循环水系统的运行过程中，需要连续准确对液位上、下限进行报警或连锁。水循环系统中常采用的有浮球液位计、超声波液位计和静压式液位计。

2． 4． 1 浮球液位计

        浮球液位计可用机械或电的方法来测得浮球的位移，在系统中主要用于与潜水泵相联锁，控制集水坑中潜水泵的运行与停止。它结构简单，价格较低，但不适用于高粘度的液体。

 

2． 4． 2 超声波液位计

        超声波液位计的传感器由一对发射、接收换能器组成。此类仪表精度高、反应快，无机械可动部分，属于非接触测量，且不受液体的黏度、密度等影响，但成本高、维护维修困难。超声波液位计应安装在最高水面以上，在一定范围内向下至水面不得有任何障碍物(包括池壁)，防止障碍物反射声波干扰测量数值。因此一般安装在冷热水池、污泥槽或污泥浓缩池等构筑物上方，安装时应考虑便于检修，必要时应设置检修平台。超声波液位计适用于各循环水构筑物，如冷水池、热水池、纯水或软化水补水池等。

 

2． 4． 3 静压式液位计

        静压式液位计将压力信号经过处理后，转换成与水位变化相对应的模拟量信号直流 4 ～20 mA 输出，传送给数字显示仪表显示出相对应的水位。此类仪表安装简单，工作可靠，维护量小，不受介质气泡、沉积物的影响，尤其适用于远传信号和监控。但有大风引起的气压变化将影响测量精度，不能用于测量介质分层储罐。静压式液位计成本低，使用方便，效果好，易维护，特别适用于波动不是特别大的液位检测。采用静压式液位计能满足循环水生产工艺的要求。

 

3 结束语

        要实现循环水系统的现代化生产，必须使用自动化仪表。作为设计人员应站在用户的角度上，为用户着想，在设计和仪表选型时尽量做到稳定可靠，操作简单，安装方便，物美价廉，连续测量，反应灵敏，互换性强，便于维护相结合。这就要求设计人员在平时应注意技术资料的收集、整理，以便于消化吸收。在正式投产、仪表正常使用后，也应多下现场，对仪表的使用情况做跟踪调查，了解仪表的工作情况，及时总结经验，以利于今后的设计工作日趋完善。