循环水系统中仪表和DCS系统的应用

吴巨龙

[摘 要]介绍循环水系统中仪表的性能，通过DCS系统实时监控记录循环水使用过程中产生的结垢、腐蚀及水质的各项参数，同时根据工艺要求对循环水实现自动取样分析和自动加药处理。

[关键词]DCS；仪表；自动化；循环水；自动加药

中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0397-01

概述：在现代化工行业中，循环水系统的正常运行对主工艺生产和设备维护有着重要意义。一般在正式投运之前， 必须经过冲洗、酸洗预膜等处理，合格的水质能延长设备的使用寿命，降低能耗。

循环水系统通过管道布置连接集水池、循环水泵、冷却塔、加药设备、软水设备、过滤器等设备（如图1），其每个环节与仪表及自动化息息相关。

一、循环水系统的仪表性能

随着现代技术的提高，仪表的种类和可选性越来越多，如测温有热电偶、热电阻、红外等，测压有膜盒压力变送器等，测流量有电磁流量计、超声波流量计、涡街流量计、涡轮流量计、插入式流量计、孔板流量计等，测液位有雷达液位计、差压液位计、磁翻板液位计、投入式液位计等。项目设计前期根据现场循环水条件，温度区间，腐蚀情况，工作压力，工作流量，容器体积，检测项目等确定各类仪表的类型，测量方式和测量量程。常用接触式螺纹连接的铠装热电阻测量给水和回水总管的温度，常用膜盒式变送器测量给水和回水总管的压力，常用电磁流量计测量给水和回水总管流量，常用投入式或雷达液位计测量集水池的液位，其中集水池补水时水流波动较大，投入式液位计的探头应放入不锈钢丝网制成的固定护罩内，一方面过滤水池中杂质进入探头影响使用寿命，另一方面，减缓水流对探头的冲击，保证探头数据准确性。除此之外，就地仪表常用的有双金属温度计和压力表等，其中循环水泵进出口常采用耐震压力表，方便现场人员巡检时查看记录。

二、循环水系统的相关设备

设计单位根据项目主工艺和现场实际情况，设计集水池的容量及储存方式，循环水泵的送水量，冷却塔的冷却效率，从而决定设备数量，管道规格及走向，仪表类型及量程。

为方便操作及管理，现场动设备有就地控制和远程控制两种，远程控制由DCS系统根据工艺逻辑联锁控制和DCS手动控制组成，如循环水泵、冷却塔、软水装置中的补水泵、加药计量泵等的控制。加药装置由规定药剂溶液、溶液槽（配搅拌装置）、加药计量泵等组成（如图2）。

由于现场水质不一，规定溶液有多种。补水阀的开关和加药计量泵的联锁由DCS控制，当规定溶液混合后，搅拌并通过加药计量泵加压，随补充水投加到循环水系统。

检测仪，即能够检测水质各项参数，具有4-20mA信号输出到DCS的分析仪。水质检测一般包括电导率、PH值、氯离子、浊度、钙硬度等。一般现场条件限制，化验员每天取一次样品，人工分析，而且取样也往往是集水池表面的循环水，无法真实体现循环系统水质的真实情况。大型项目的循环水系统，就需要不同水层不同位置，多点取样，通过DCS控制不同取样管上的电磁阀，使循环水能够单独的按一定体积一定先后顺序流入样品槽。样品槽根据水质检测要求，内部相互隔开，各种在线分析仪同时检测，分析结果实时传递给DCS系统。最后，DCS控制电磁阀，排空残液，清洗样品槽，等待下一个取样点定量的循环水流入检测。从而降低化验员素质要求，降低工作量，保证测量数据的实时、准确与稳定。

三、循环水系统的DCS系统

确保运行可靠操作维护方便，一般现场采用就地控制和DCS系统控制相结合的原则，重要工艺参数的显示、控制、报警以及各机组的逻辑联锁保护控制均由DCS系统完成。其具有数据采集、控制运算、控制输出（包括顺序和间歇控制等）、设备和状态监视、报警监视、远程通信、实时数据处理和显示、历史数据管理、日志记录、图形显示、控制调节、报表打印、高级计算，以及所有这些信息的组态、调试、打印、诊断、系统下装等功能。系统具有开放性，能够上挂管理网的功能。而且有易操作性、可靠性、可组态性、可扩展性、冗错技术、实时性、经济性、有故障记忆功能和在线调试功能等特点。循环水系统中各仪表和设备的信号进入DCS系统（如图3）。

显示相关数据和状态，当液位不足，工艺要求循环量增加，水质检测超标等。DCS根据工艺要求，对应的控制循环水泵、冷却塔、加药计量泵、补水泵等，从而保证主工艺生产和设备的正常运行。

四、结束语

随着现代技术发展，自动化设计和仪表性能逐渐朝着简易操作、安全可靠、持续监测、动作灵敏、方便维护等方面发展，同时随着近年来行业发展的需要， 许多设备对于循环水水质稳定要求也将越来越严格，在实际项目中也越来越受到关注。

参考文献

[1] 孙峰，罗益民，蔡小亮，基于RBF神经网络的循环水自动加药与监测系统，煤炭技术，2011年6期，第30卷第6期.

[2] 金亚飚.工业循环水冷却水处理设施仪表选型与安装.冶金动力总第136期。2009年6月.