制藥企業水計量系統改造及儀表選型經驗談

楊 煒

（西安利君制藥有限責任公司，陜西西安 710077）

隨著我國改革開放的深化和可持續發展戰略的進一步加強，全民節約能源已成為基本國策。對于老舊大型綜合化工制藥類企業或已改制的國企，這些企業基本上都被列入到本地區重點用能企業名單，節能減排已成了這些企業的重點工作。能源計量作為節約能源的基礎工作已尤顯重要，為了提升能源計量管理水平，筆者單位近幾年來加大了能源計量系統完善改造力度，特別是把以貫徹落實GB17167-2006《用能單位計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能源計量儀表的基礎上，公司對自來水計量系統近 50路計量裝置進行了優化提升改造，降低了管道壓力損失，提高了計量精度，為企業節能增效、核算生產成本打下了堅實的基礎。以下為筆者所在公司近年來對公司水計量系統改造、儀表選型及系統運行等有關情況，以供參考。

1 基本情況

本公司分東西兩個獨立生產區，自來水年用量在百萬噸級。由于歷史原因，東區管網使用年限普遍超過50年，管網復雜且為樹枝型布網，小用戶多，以制劑藥生產與辦公次級用能單位為主，西區管網使用年限近40年，管網結構相對整齊，以原料生產次級用能單位為主，原料生產用水量相對多些。公司自來水管網管徑普遍偏大，管網系統陳舊且敷設于地下，生產、生活管道未分開敷設，用水量主要目的為按生產工藝要求對溫度進行降溫，用水季節性很強。計量系統優化升級改造前，水計量儀表普遍使用傳統的機械式水表及插入式切向渦輪流量計，它們都存在機械磨損，計量精度逐年衰減、使用壽命短的缺點。從形式上看能源計量的配備率很高，但其檢測率卻大打折扣，許多用戶（尤其是原料和制劑生產車間等用水大戶）普遍存在大管徑小流量，造成小流量計不上，另有些小用量用能單位計量儀表損壞或工作不正常。筆者曾用便攜式超聲波流量計對有關使用普通機械式水表的用水大戶在線實測，計量誤差最大偏小20%左右，公司水計量總表與分表合計的計量偏差在20%左右（因管網系統可能存在問題，在未檢查清楚、解決前，計量總表與分表合之差暫且稱為計量偏差），僅東區就有每月近2萬噸的計量偏差。

2 水管網系統計量偏差偏大成因檢查與分析

2.1 計量偏差成因檢查

針對上述情況，首先必須查找造成計量偏差偏大的原因，東區存在問題較大，我們采取對東區水管網計量系統進行動態測試的方法，目的是檢查水計量偏差來源于計量系統還是來源于管網系統。

在條件允許或創造條件下，組織技術人員利用停工或節假日且是用水量較低時段對所有用戶進行用水動態測試。根據東區用水特點：低谷一般在：23：00～06：00 時段，期間，關掉不用水用戶的進水閥門，對用戶夜間用水低谷期每隔一小時間隔準時同步將累積值和瞬時值抄表一次，讀數要讀到儀表的最小分度值，并作好記錄。公司進廠貿易結算總表已由自來水公司更新為進口WS 型高靈敏度水表，工作可靠。表1所示為東區經過整理后的測試數據：

表1 東區測試數據

從數據中發現最小用量出現在凌晨2：00 時刻，剔除用水單位的實際用量外，還存在：35.6 -11.508＝24.092（m3/h）的計量偏差，折合每月計量偏差：24.092 m3×24×30 ＝17 346m3，這正好與東區日常抄表時的計量總表與分表合計之差每月近2萬噸的數量基本接近。

2.2 計量偏差原因分析

2.2.1 計量儀表原因

自來水計量普遍使用普通水表，因機械固有的磨損特性，使用年限長，不可避免水表準確度會逐漸下降，漏計量逐漸加大；因公司生產經營特點，用水量變化起伏很大，生活用水占有很大比例。我公司東區的次級用能單位自來水計量水表數量45臺，管徑范圍為：DN20～DN150，可測最?。ㄊ紕樱┝髁咳绫?所示。

表2 計量水表可測最?。ㄊ紕樱┝髁?/p>

水表工作在低于可測最小流量以下則測不到流量，這是因為計量儀表的測量技術特性所限，測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 小時不用水，則每月因計量儀表固有測量技術特性造成的漏計流量為：31.36×30%×12×30=3 387m3。另外，水表的機械磨損會使其準確度逐漸下降,經對東區有關普通機械水表進行在線抽檢實測,計量值偏低平均約10%左右。

2.2.2 自來水管網系統存在一定的漏損

2.2.2.1 由于公司的發展，各用水單位廠房變化較大，管網改動較多，可能有些廢棄的管道存在泄漏及閥門關不嚴而難以被發現。

2.2.2.2 老管網系統因管道陳舊可能有少量泄漏。

3 水管網計量系統改造的原則

準確可靠的計量數據是計量工作的優質產品。首先要為生產經營系統筑建一個科學先進的計量平臺，提供準確可靠的計量數據，必須對原水計量系統進行技術優化提升改造，系統要具有前瞻性。

3.1 生產經營系統采用電子式附帶計算機通訊接口的計量儀表，為下一步實現公司生產電子化和實現能源計量數據網絡化打下技術基礎。

3.2 依據計量公開、透明、合理的原則，對各次級用能單位選用同廠家、同系列電子式水表，使改造后的水計量系統具有相同的技術平臺，具備公平合理性。

3.3 所選的主要計量儀表具備自身耗能低、性價比高、管內壓損小、免維護或少維護等特點。

3.4 本著既能解決問題，又節約費用的原則。

3.5 計量儀表與相關管道要嚴格按照技術規范及有關要求安裝調試。

3.6 計量儀表配置選型原則

對用量較大、流量變化幅度大、用水季節性強、連續用水的次級用能單位進行計量裝置優化升級改造，選用測量下限值低(關鍵值)、量程比寬、測量精度高的計量儀表。經論證首選電磁流量計，該表測量管內無可動部件，工作可靠，便于維護管理；管內無阻流部件，因此，無壓力損失，保證精度測量范圍為0.2m/s～10m/s，我們要求儀表制造廠家特殊定制，保證精度的可測下限做到0.1m/s 以下，并出據標定技術報告。該表測量精度為±1.0%R，防護等級為IP67，性價比高。

為了降低計量成本，對用量較大、流量變化小、流速在要求范圍內的次級用能單位選用經濟適用的渦街流量計，該表無可動部件，耐磨損，壓損小，可靠性高，測量范圍為0.4m/s～6m/s，精度為±1.5%R。

對生活（或辦公）用水計量表損壞或現用普通水表的次級用能單位，選用帶有發訊功能的WS 型垂直螺翼可拆式磁傳水表，精度為B 級，該表主要特點：量程寬，始動流量低，靈敏度高，壽命長，機芯可拆，便于維修，整體性能優于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

總自來水現管道管徑為DN200，原計量表為太陽能切向渦輪式流量表，其測量范圍為：48m3/h～ 720 m3/h，經在線實測，管道水流量在40m3/h 時該表瞬時值為0，原表漏計嚴重。該車間共有12 臺主要用水設備，且不同時采用大流量用水，根據工藝用水情況，經實際考察每臺主要生產設備用自來水降溫時常用水量為50m3/h（現65 m3容積設備自來水管徑為DN125，50 m3容積設備自來水管DN100）。若現12 臺設備中有5 臺同時降溫則流量為250m3/h，選用儀表必需滿足3 m3/h～250 m3/h的測量范圍。DN150 與DN100 管徑在經濟流速（3m/s）運行時流量為：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 兩路管道并聯雙計量回路，用量大時兩路管道同時開，用量小時只開一路管道。選用智能電磁流量計，該表可測范圍為：（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

鍋爐房自來水計量原為普通水表，總管管徑為DN125，共有鍋爐四臺，其中35t/h 爐一臺，10t/h爐三臺，若同時開一臺35t/h 與兩臺10t/h 爐，按額定蒸發量乘以1.5 倍系數計算用水量：（35+2×10）×1.5=82.5m3/h，DN100的管徑在經濟流速（3m/s）時流量為：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，該表可測范圍為：2.8m3/h～280m3/h。

4.3 空壓站

空壓站有主要用水設備四臺，兩臺同時使用。原共用一臺DN200 太陽能插入式切向渦輪式流量表,其測量范圍為：48m3/h～720 m3/h，因用水量小，計量表基本不走，經現場實測每臺空壓機常用水量為20 m3/h 且比較恒定，現每臺機獨立配用DN80 流量計，因正常使用時流量波動不大，選用三臺DN80的渦街流量計，該表測量范圍為：7m3/h～100 m3/h，滿足工藝及計量要求。

4.4 片劑車間

車間原表為DN150的普通水表，經在線實測該用戶的最大流量為20m3/h。為了提高計量準確度，將DN150 水表縮徑為DN100，DN100 管徑在經濟流速（3m/s）運行時流量為：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，更新后該表可測范圍為2.8 m3/h～280m3/h。

4.5 針劑車間

車間分新區與老區兩部分，有各自獨立的自來水表。新區自來水計量儀表為DN100 切向渦輪流量計，安裝于室內技術夾層，為了提高計量準確度及方便工作，將該表更新改造為DN100的電磁流量計，利用原計量測量系統的積算儀，減少費用。老區自來水管徑為DN125，原計量儀表誤裝為DN150 普通水表。經在線實測該管道的實際流量在2.8m3/h～35 m3/h 范圍內，為了提高計量準確度，需將該表縮徑為DN100的電磁流量計，DN100 管徑在經濟流速（3m/s）運行時流量為：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，用量占東區總量約20%左右，經在線實測該用戶的最大流量為70m3/h，為了提高計量準確度，將該路DN150 總表縮徑為DN100，DN100 管徑在經濟流速（3m/s）運行時流量為：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，更新后該表可測范圍為2.8m3/h～280m3/h。

4.7 需優化改造的機械水表用戶

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

優化提升改造后的水計量檢測系統，經過近兩年的連續運行使用，期間，尤其是系統中的電子式流量計（電磁流量計，渦街流量計）未發生一起儀表故障，系統運行安全，數據準確可靠，東區每月近2萬噸的計量偏差降為約8 千噸左右，大大提高了能源計量檢測率。如果管網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所示為近期幾個月的計量數據。

表3 改造后水系統計量數據

6 結束語

要準確的檢測出老舊管網系統自來水的流量，是一件不容易的事情，首先要摸清管網的具體情況，包括每一根細小的管道，看來微不足道，但可能是致命的疏忽，找出計量偏差的真正原因，其次是正確合理配置計量儀表，如一定要選用電子式水計量儀表，建議首選電磁流量計，如無特別要求，選用WS 型垂直螺翼式水表也是一種經濟實用的選擇。在此，建議有條件的單位最好配備一臺便攜式超聲波流量計，以便隨時、方便的發現與解決問題。

[1]紀綱.流量測量儀表應用技巧[M].北京：化學工業出版社,2003,7-10.

[2]蔡武昌,孫淮清,紀綱,等.流量測量方法和儀表的選用[M].北京：化學工業出版社,2001,3-6.