制藥企業(yè)水計(jì)量系統(tǒng)改造及儀表選型經(jīng)驗(yàn)談

楊 煒

（西安利君制藥有限責(zé)任公司，陜西西安 710077）

隨著我國改革開放的深化和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的進(jìn)一步加強(qiáng)，全民節(jié)約能源已成為基本國策。對(duì)于老舊大型綜合化工制藥類企業(yè)或已改制的國企，這些企業(yè)基本上都被列入到本地區(qū)重點(diǎn)用能企業(yè)名單，節(jié)能減排已成了這些企業(yè)的重點(diǎn)工作。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》為最低要求，先后分批投入巨資在配好配齊各級(jí)能源計(jì)量儀表的基礎(chǔ)上，公司對(duì)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)。以下為筆者所在公司近年來對(duì)公司水計(jì)量系統(tǒng)改造、儀表選型及系統(tǒng)運(yùn)行等有關(guān)情況，以供參考。

1 基本情況

本公司分東西兩個(gè)獨(dú)立生產(chǎn)區(qū)，自來水年用量在百萬噸級(jí)。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(jí)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(duì)整齊，以原料生產(chǎn)次級(jí)用能單位為主，原料生產(chǎn)用水量相對(duì)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(duì)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(jí)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(cè)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(duì)有關(guān)使用普通機(jī)械式水表的用水大戶在線實(shí)測(cè)，計(jì)量誤差最大偏小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(duì)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(duì)東區(qū)水管網(wǎng)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)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(shí)段對(duì)所有用戶進(jìn)行用水動(dòng)態(tài)測(cè)試。根據(jù)東區(qū)用水特點(diǎn)：低谷一般在：23：00～06：00 時(shí)段，期間，關(guān)掉不用水用戶的進(jìn)水閥門，對(duì)用戶夜間用水低谷期每隔一小時(shí)間隔準(zhǔn)時(shí)同步將累積值和瞬時(shí)值抄表一次，讀數(shù)要讀到儀表的最小分度值，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(cè)試數(shù)據(jù)：

表1 東區(qū)測(cè)試數(shù)據(jù)

從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)最小用量出現(xiàn)在凌晨2：00 時(shí)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 346m3，這正好與東區(qū)日常抄表時(shí)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(huì)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(jí)用能單位自來水計(jì)量水表數(shù)量45臺(tái)，管徑范圍為：DN20～DN150，可測(cè)最小（始動(dòng)）流量如表2所示。

表2 計(jì)量水表可測(cè)最小（始動(dòng)）流量

水表工作在低于可測(cè)最小流量以下則測(cè)不到流量，這是因?yàn)橛?jì)量儀表的測(cè)量技術(shù)特性所限，測(cè)不到流量并非零流量。假如表2 中有30%水表因用戶閥門有少量泄漏等原因，并每天12 小時(shí)不用水，則每月因計(jì)量儀表固有測(cè)量技術(shù)特性造成的漏計(jì)流量為：31.36×30%×12×30=3 387m3。另外，水表的機(jī)械磨損會(huì)使其準(zhǔn)確度逐漸下降,經(jīng)對(duì)東區(qū)有關(guān)普通機(jī)械水表進(jìn)行在線抽檢實(shí)測(cè),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(dòng)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。

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(gè)科學(xué)先進(jìn)的計(jì)量平臺(tái)，提供準(zhǔn)確可靠的計(jì)量數(shù)據(jù)，必須對(duì)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(duì)各次級(jí)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(tái)，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(duì)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(jí)用能單位進(jìn)行計(jì)量裝置優(yōu)化升級(jí)改造，選用測(cè)量下限值低(關(guān)鍵值)、量程比寬、測(cè)量精度高的計(jì)量儀表。經(jīng)論證首選電磁流量計(jì)，該表測(cè)量管內(nèi)無可動(dòng)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(cè)量范圍為0.2m/s～10m/s，我們要求儀表制造廠家特殊定制，保證精度的可測(cè)下限做到0.1m/s 以下，并出據(jù)標(biāo)定技術(shù)報(bào)告。該表測(cè)量精度為±1.0%R，防護(hù)等級(jí)為IP67，性價(jià)比高。

為了降低計(jì)量成本，對(duì)用量較大、流量變化小、流速在要求范圍內(nèi)的次級(jí)用能單位選用經(jīng)濟(jì)適用的渦街流量計(jì)，該表無可動(dòng)部件，耐磨損，壓損小，可靠性高，測(cè)量范圍為0.4m/s～6m/s，精度為±1.5%R。

對(duì)生活（或辦公）用水計(jì)量表損壞或現(xiàn)用普通水表的次級(jí)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(jí)，該表主要特點(diǎn)：量程寬，始動(dòng)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(cè)量范圍為：48m3/h～ 720 m3/h，經(jīng)在線實(shí)測(cè)，管道水流量在40m3/h 時(shí)該表瞬時(shí)值為0，原表漏計(jì)嚴(yán)重。該車間共有12 臺(tái)主要用水設(shè)備，且不同時(shí)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(tái)主要生產(chǎn)設(shè)備用自來水降溫時(shí)常用水量為50m3/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(tái)設(shè)備中有5 臺(tái)同時(shí)降溫則流量為250m3/h，選用儀表必需滿足3 m3/h～250 m3/h的測(cè)量范圍。DN150 與DN100 管徑在經(jīng)濟(jì)流速（3m/s）運(yùn)行時(shí)流量為：QDN150=（3.14×0.152×3 600×3）/4=191（m3/h），QDN100=（3.14×0.12×3 600×3）/4=85（m3/h），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(shí)兩路管道同時(shí)開，用量小時(shí)只開一路管道。選用智能電磁流量計(jì)，該表可測(cè)范圍為：（DN150）6m3/h～600 m3/h，（DN100）2.8m3/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(tái)，其中35t/h 爐一臺(tái)，10t/h爐三臺(tái)，若同時(shí)開一臺(tái)35t/h 與兩臺(tái)10t/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=82.5m3/h，DN100的管徑在經(jīng)濟(jì)流速（3m/s）時(shí)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(cè)范圍為：2.8m3/h～280m3/h。

4.3 空壓站

空壓站有主要用水設(shè)備四臺(tái)，兩臺(tái)同時(shí)使用。原共用一臺(tái)DN200 太陽能插入式切向渦輪式流量表,其測(cè)量范圍為：48m3/h～720 m3/h，因用水量小，計(jì)量表基本不走，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)每臺(tái)空壓機(jī)常用水量為20 m3/h 且比較恒定，現(xiàn)每臺(tái)機(jī)獨(dú)立配用DN80 流量計(jì)，因正常使用時(shí)流量波動(dòng)不大，選用三臺(tái)DN80的渦街流量計(jì)，該表測(cè)量范圍為：7m3/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(cè)該用戶的最大流量為20m3/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（3m/s）運(yùn)行時(shí)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(cè)范圍為2.8 m3/h～280m3/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(cè)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(cè)該管道的實(shí)際流量在2.8m3/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（3m/s）運(yùn)行時(shí)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(cè)范圍為2.8m3/h～280m3/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(cè)該用戶的最大流量為70m3/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（3m/s）運(yùn)行時(shí)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(cè)范圍為2.8m3/h～280m3/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(cè)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2萬噸的計(jì)量偏差降為約8 千噸左右，大大提高了能源計(jì)量檢測(cè)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(gè)月的計(jì)量數(shù)據(jù)。

表3 改造后水系統(tǒng)計(jì)量數(shù)據(jù)

6 結(jié)束語

要準(zhǔn)確的檢測(cè)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，建議首選電磁流量計(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，建議有條件的單位最好配備一臺(tái)便攜式超聲波流量計(jì)，以便隨時(shí)、方便的發(fā)現(xiàn)與解決問題。

[1]紀(jì)綱.流量測(cè)量儀表應(yīng)用技巧[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003,7-10.

[2]蔡武昌,孫淮清,紀(jì)綱,等.流量測(cè)量方法和儀表的選用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2001,3-6.