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遠(yuǎn)傳壓力表在管網(wǎng)中的應(yīng)用
水電工作是鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的重要組成部分。 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高, 鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)和居民生活用水需求量不斷增加, 隨之供水部門(mén)的責(zé)任和要求日漸增高。 能否保證水量的平穩(wěn)輸送和不間斷供水任務(wù)完成, 是擺在供水部門(mén)不可推卸的責(zé)任和義務(wù), 為了實(shí)現(xiàn)和滿(mǎn)足這些要求, 我們集中力量對(duì)人員密集、用水突出和急待解決的呼和地區(qū)及周邊的水源井實(shí)行井群系統(tǒng)集中控制和管網(wǎng)閉環(huán)運(yùn)行方式來(lái)解決原泵站分布散, 管網(wǎng)間相互獨(dú)立, 且管網(wǎng)間壓力不能根據(jù)需求進(jìn)行控制, 造成管網(wǎng)運(yùn)行不經(jīng)濟(jì), 管理不便, 供水成本高等弊端。
1　 運(yùn)行效果和存在問(wèn)題
1 . 1　 呼和浩特地區(qū)給水集中控制改造泵站間實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視、集中管理, 使各泵站運(yùn)行的各種參數(shù)都處于集中統(tǒng)一監(jiān)控之中, 通過(guò)設(shè)定的程序?qū)崿F(xiàn)智能自動(dòng)調(diào)節(jié)水量, 管網(wǎng)水壓自動(dòng)采集、傳送和控制, 故障自動(dòng)判斷報(bào)警等多項(xiàng)智能功能。 不僅解決長(zhǎng)期困擾生產(chǎn)和生活用水難題, 而且全面實(shí)現(xiàn)了單一供水向智能化、科學(xué)化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的轉(zhuǎn)變, 提高了運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益, 降低了供水成本, 有效的節(jié)約了能源消耗, 并實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化組織結(jié)構(gòu), 合理利用了人力資源。
1 . 2　 實(shí)施井群控制
起初設(shè)計(jì)對(duì)水源井的管網(wǎng)水壓采集、監(jiān)控采用CEMPX 系列壓力傳感器, 壓力傳感器具有在接通電源 10～ 20min 可達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài), 此時(shí)壓力傳感器輸出信號(hào)與被測(cè)壓力成正比關(guān)系。 軟啟動(dòng)控制器是通過(guò)壓力傳感器所輸送的信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)潛水電機(jī)的停啟泵來(lái)控制水泵出水量, 變頻器是通過(guò)壓力傳感器所輸送的信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)潛水電機(jī)的調(diào)速來(lái)控制水泵出水量, 維持管網(wǎng)系統(tǒng)水壓處于平衡穩(wěn)定狀態(tài), 實(shí)現(xiàn)不間斷供水設(shè)計(jì)要求。 在使用和運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)采用壓力傳感器對(duì)管網(wǎng)水壓的數(shù)據(jù)采集過(guò)程故障發(fā)生率高, 自身維修不便, 購(gòu)買(mǎi)價(jià)格昂貴, 容易遭雷擊損壞等原因, zui終經(jīng)改造采用 YT -150 型遠(yuǎn)傳壓力表,實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)水壓監(jiān)測(cè)、采集功能; 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行和觀(guān)察效果良好, 運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定, 價(jià)格相比便宜, 數(shù)據(jù)顯示直觀(guān), 便于安裝等優(yōu)點(diǎn), 本文主要介紹遠(yuǎn)傳壓力表在井群控制的管網(wǎng)上的使用情況。
2　 遠(yuǎn)傳壓力表工作原理
當(dāng)被測(cè)介質(zhì)充滿(mǎn)壓力表的測(cè)量管時(shí), 管網(wǎng)內(nèi)水的壓力作用于儀表內(nèi)部測(cè)量管內(nèi)的電位器式傳感器( 亦叫滑線(xiàn)電阻) , 不同的壓力作用于電位器部位不同所反饋的電阻值不同, 產(chǎn)生在兩端的電壓也不相同。根據(jù)遠(yuǎn)傳壓力表這一特性原理, 就可實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)距離對(duì)管網(wǎng)內(nèi)水的壓力變化情況控制, 有效實(shí)現(xiàn)壓力值與電量值的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程, 使壓力表完成了水的壓力以電量值顯示的過(guò)程。
3　 遠(yuǎn)傳壓力表的主要工作條件和技術(shù)參數(shù)
3. 1　 主要技術(shù)指標(biāo)
基本誤差: ±1. 5 級(jí)
測(cè)量范圍: 0-1MPa( 并設(shè)有特殊規(guī)格)
3. 2　 工作條件
環(huán)境溫度: -40～ 60℃
工作壓力: 靜 負(fù) 荷: 用至測(cè)量上限值的 3/ 4。
交變負(fù)荷: 用至測(cè)量上限值的 2 / 3。
短時(shí)壓力: 用至測(cè)量上限值。
相對(duì)濕度: ≤85%
3. 3　 滑線(xiàn)電阻發(fā)送器的技術(shù)參數(shù)
起始電阻: 3～ 20Ψ
滿(mǎn)度電阻: 340～ 400Ψ
接線(xiàn)端的外加電壓: ≤6∨
4　 遠(yuǎn)傳壓力表在管網(wǎng)中的應(yīng)用
4. 1　 在軟啟動(dòng)控制器管網(wǎng)中的應(yīng)用

圖中所示, 24V 為控制柜內(nèi)設(shè)的穩(wěn)壓電源, R 0 、R 1 、R 2 在控制回路中附加的分壓電阻, RX 為遠(yuǎn)傳壓力表滑線(xiàn)電阻( 電位器式傳感器 ) 。
由圖中可以看出, 通過(guò)測(cè)量 DC +、DC -之間的電壓變化, 即可獲知管網(wǎng)內(nèi)水的壓力。 當(dāng)水壓高時(shí),電位器滑片向 Rx 增大趨勢(shì)移動(dòng), DC+、DC -間電壓增大; 當(dāng)水壓低時(shí), 電位器滑片 Rx 向減小趨勢(shì)移動(dòng), DC+、DC-間電壓減小。DC+與 DC-之間電壓應(yīng)該保持在 1～ 5V 之間增減, 水壓的變化促使電壓變化以電壓信號(hào)形式輸入PZK 上, PZK 根據(jù)電壓信號(hào)輸送到軟啟動(dòng)控制器, 給潛水電機(jī)停啟泵指令進(jìn)行對(duì)管網(wǎng)水壓的控制, 滿(mǎn)足生產(chǎn)和用戶(hù)用水的需求, 保證不間斷供水任務(wù)完成。 考慮到控制線(xiàn)路的電源滿(mǎn)足遠(yuǎn)傳壓力表的技術(shù)參數(shù)要求, 接線(xiàn)端的外加電壓 ≤6V , 而在控制柜內(nèi)能提供可利用電源為24V , 為達(dá)到布局合理、科學(xué)快捷、安全穩(wěn)定的目的,采取: ①可利用控制柜內(nèi)整體現(xiàn)有儀器功能不變。
②減少儀器重復(fù)購(gòu)買(mǎi)和資金浪費(fèi)。 ③利用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)、布局減少人力投入和改造的困難。 所以直接取開(kāi)關(guān)電源 24V 作為給遠(yuǎn)傳壓力表提供的穩(wěn)壓電源,同時(shí)又要充分使軟啟動(dòng)、PZK、遠(yuǎn)傳壓力表和潛水電機(jī)以及附屬設(shè)備的正常運(yùn)作, 就必須使遠(yuǎn)傳壓力表的滑線(xiàn)電阻達(dá)到在電壓 1～ 5V 之間變化, 才能充分有效發(fā)揮遠(yuǎn)傳壓力表對(duì)管網(wǎng)內(nèi)水壓采集信號(hào)的準(zhǔn)確性和靈敏性。 而實(shí)際提供 24V 的電源遠(yuǎn)高于遠(yuǎn)傳壓力表要求的工作電壓, 首先在壓力表、PZK 、軟啟動(dòng)的控制回路中附加外設(shè)串接分壓電阻 1800 歐姆和 100 歐姆, 其次, 為保證安全和其他影響( 漏電流,磁場(chǎng)干擾等) 在遠(yuǎn)傳壓力表內(nèi)設(shè)串接分壓電阻 100歐姆, 根據(jù)歐姆定律 V =IR, 經(jīng)過(guò)計(jì)算與論證, 在整個(gè)控制回路中所有串接的分壓電阻和外設(shè)的電阻滿(mǎn)
足關(guān)系式 V = [ 24V/( 1. 8K +100+400+100) 歐姆]× ( Rx+100) 。

由圖示可以看出, 當(dāng) Rx 在 0～ 400Ψ之間變化時(shí), V 在 15V 之間變化。在管網(wǎng)內(nèi)瞬間壓力值的變化, Rx 就對(duì)應(yīng)一個(gè)電阻值, 在壓力表外接的二次儀表上則對(duì)應(yīng)一個(gè)變換后的電壓值, 通過(guò)電壓值 V 的監(jiān)測(cè), 可測(cè)知管網(wǎng)內(nèi)水壓的變化。這個(gè)電壓值被傳送回 PZK , PZK 根據(jù)壓力表反饋的電壓信號(hào)對(duì)軟啟動(dòng)控制器下達(dá)工作指令, 軟啟工作輸出起動(dòng)信號(hào), 電
機(jī)的電開(kāi)始旋轉(zhuǎn), 管網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生水壓, 壓力表電位器式傳感器( 滑線(xiàn)電阻) 在水壓作用下 Rx 變化, 在其兩端電壓也隨之變化, 變化信號(hào)傳送到 PZK , PZK 下達(dá)工作指令到軟啟, 軟啟動(dòng)控制器再下達(dá)工作指令使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)或停止的工作循環(huán)過(guò)程。
4. 2　 在變頻器管網(wǎng)中的應(yīng)用
遠(yuǎn)傳壓力表在變頻器控制回路的工作原理與在軟啟動(dòng)控制器控制回路中工作原理相同, 通過(guò)管網(wǎng)水壓的變化使電位器滑片向 Rx 增大或減小方向移動(dòng), 導(dǎo)致電壓變化, 電壓信號(hào)通過(guò)控制回路進(jìn)入變頻器, 經(jīng)變頻器內(nèi)置寄存器處理、判斷后, 變頻器輸出不同頻率的電源, 電機(jī)根據(jù)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速特性: n=60f/ P 可以看出, 磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速與磁場(chǎng)的頻率 f 成正
比, 與電機(jī)的磁極對(duì)數(shù) P 成反比, 改變磁場(chǎng)的頻率就可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的加速、減速、勻速, 電機(jī)在不同頻率電源條件的驅(qū)動(dòng)下, 產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)速, 于是就產(chǎn)生了不同水壓條件下的功率和揚(yáng)水量, 保持了管網(wǎng)內(nèi)水的壓力的平衡和穩(wěn)定, 滿(mǎn)足了生產(chǎn)和用戶(hù)用水量的需求, 減少水壓力對(duì)機(jī)械的沖擊力, 降低了機(jī)械的磨損, 有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的平滑變速; 同時(shí), *防止水錘現(xiàn)象和變速對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生壓降現(xiàn)象。
綜合上述, 為了提高遠(yuǎn)傳壓力表的測(cè)量度和保護(hù)壓力表不受外界干擾, 在壓力表的安裝時(shí), 必須使被測(cè)液體和壓力表外殼同電位, 這個(gè)電位是壓力表傳感器處理水壓信號(hào)的公共電位, 為了保證同電位, 我們使用了屏蔽信號(hào)電纜, 通過(guò)金屬屏蔽層連接外殼和被測(cè)液體。在外界電磁場(chǎng)干擾較大的情況下, 尤其是管路上雜散漏電流較大時(shí), 壓力表應(yīng)另設(shè)接地裝置, 需要注意的是, 此接地裝置不能接在電機(jī)或其他電力設(shè)備的公用地線(xiàn)上, 以免受電機(jī)或電力設(shè)備漏電流的影響, 致使遠(yuǎn)傳壓力表?yè)p壞或測(cè)量度下降。
5　 遠(yuǎn)傳壓力表在井群控制應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)
5. 1　 被測(cè)介質(zhì)的濕度、密度、粘度
不影響檢測(cè)精度在監(jiān)測(cè)中無(wú)壓力損失, 只需保證被測(cè)液體充滿(mǎn)壓力表的測(cè)量管內(nèi)即可。
5. 2　 適應(yīng)遠(yuǎn)距離對(duì)管網(wǎng)壓力的測(cè)量和控制大大提高工作效率和安全性能, 滿(mǎn)足了生產(chǎn)和生活不間斷供水需求。
5. 3　 可以延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命
減少了設(shè)備維修次數(shù), 降低了維修成本, 有助于提高機(jī)械的運(yùn)行周期, 更好地發(fā)揮設(shè)備的整體穩(wěn)定性。
5. 4　 實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化的功能
為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體的智能化、科學(xué)化、網(wǎng)絡(luò)化, 更好地適應(yīng)鐵路未來(lái)市場(chǎng)竟?fàn)? 創(chuàng)造了良好的局面, 奠定了科學(xué)的基礎(chǔ)。