浅谈某发电公司雨水泵及电磁流量计改造

2020/07/17

 引言

某发电公司目前厂区内的雨水（煤场雨水除外）经雨水排水管网汇集至综合排水泵房雨水前池，通过雨水排放泵排至距电厂约3.5km的毛不拉沟。具体工艺流程为：

雨水管网 综合排水泵房雨水前池 雨水排放泵 毛不拉沟(人工湖)

由于地下管网投入时间较长，目前全厂雨污地下管网存在串水现象，雨水前池液位长期保持在5.6米以上，该液位已高出雨水泵及电磁流量计平台约1.4米，将液压控制阀完全淹没，电磁流量计限位开关频繁进水，导致液压缸体与开度杆连接处腐蚀卡涩，频繁出现无法开启或关闭的状况，液压缸长期水泡，密封严重腐蚀，现1、 2号泵电磁流量计液压缸内进水，缸体内壁腐蚀起泡，已报废。这种情况下设备的可靠性已大大降低，每年相关专业的维护量成倍增加，且雨水急促时，极有可能导致水淹泵房，违反电力行业25项反措，急需整改。

1 雨水系统综述

雨水泵房内有雨水泵共计4台，#1、2泵出力Q=3000 t/h，电机功率为185kW；#3、4泵出力较小，为1600 t/h，电机功率为110kW。每台泵出口各有一个电磁流量计，电磁流量计采用型号为HD7BT41X-10Q公称压力1MPa的横向卧式型，由液压油站控制阀门开关。雨水泵轴承设有润滑冷却水管道，电磁流量计采用油站单作用方式。油泵运行建立油压后，电磁阀动作供油到电磁流量计开门；油泵停运后，电磁阀失电，电磁流量计失去液压动力油，在电磁流量计另一侧的重锤重力作用下，阀门自行关闭。该型号电磁流量计缸体、支架均采用球墨铸铁。限位开关采用德国西门子公司产品

2 IP防护等级

IP表示Ingress Protection（进入防护)。IEC IP等级防护是电气设备安全防护的重点，IP等防护级系统提供了一个以电器设备和包装的防尘、防水和防碰撞程度来对产品进行分类的方法，这套系统得到了多数欧洲国家的认可，由国际电工协会IE（International Electro Technical Commission）起草，并在IED529（BS EN 60529：1992）外包装防护等级（IP code）中宣布。防护等级多以IP XX来表述，数字用来明确防护的等级。I代表防止固体异物进入的等级；最高级别是6；P代表防止进水的等级，最高级别是8。第一个数字表明设备抗微尘的范围，或者是人们在密封环境中免受危害的程度；第二个数字表明设备防水的程度。第一个数字防尘防护范围；第二个数字防水防护范围。

2.1 防尘等级（第一个 X表示）

0：没有保护。

1：防止大的固体侵入。

2：防止中等大小的固体侵入。

3：防止小固体进入侵入。

4：防止物体大于1mm的固体进入。

5：防止有害的粉尘堆积。

6：完全防止粉尘进入。

2.2 防水等级（第二个 X表示）

0：没有保护。

1：水滴滴入到外壳无影响。

2：当外壳倾斜到15度时，水滴滴入到外壳无影响。

3：水或雨水从60度角落到外壳上无影响。

4：液体由任何方向泼到外壳没有伤害影响。

5：用水冲洗无任何伤害。

6：可用于船舱内的环境。

7：可于短时间内耐浸水（1m）。

8：于一定压力下长时间浸水。

电磁流量计所用限位开关防护等级为IP65，即完全防止粉尘进入，用水冲洗无任何伤害。而雨水前池液位长期高于电磁流量计液压缸1.6米左右，产生的压力为0.016Mpa。因此，原先的限位开关平均每半个月更换一次。

3 改造方案

（1）将电磁流量计动力油站取消，改为利用电动推杆控制雨水管出道阀门开度。（2）在雨水前池平台上加装固定架，将电动推杆执行装置固定其上，推杆头部与阀门开度杆尾部套环连接。（3）原系统的液压油管拆除，液压缸体不动，作为阀门关位的开度杆支撑。（4）根据开度杆的长度和配重块的重量以及原系统液压缸体的行程来计算，选定电动推杆的推力为2500KG、行程900mm。根据现场情况，制作电动推杆的固定架。（5）就地传动，将电磁流量计限位开关移至液面上方电动推杆合适位置处

4 项目的可行性

A为电磁流量计关闭时位置，B为电磁流量计打开时位置。所以A=B，所夹角为90度，所以C=A，A为推杆电机吊环与电磁流量计轴承之间的距离，本次改造为58cm，所以推杆最低行程C=82cm（见图3）。电磁流量计油站最大压力为16Mpa，为160KG。本次改造所用电动推杆为无锡市度胜通用机械厂生产，参数：推力2500KG，电机功率4KW，推杆行程900mm。由此可知，电动推杆的改造完全符合要求。

5 限位开关的优化

原推杆限位开关为国产JW2-11型号，该限位为常开触点，按压触发。反馈杆带动反馈模块在合适位置按压限位开关，将电磁流量计位置信号传送到控制回路。

电动推杆在打开或关闭过程中，由于机械连接的原因，会导致反馈杆产生一定的晃动，导致反馈模块有时无法按压开关。另外，由于电动推杆与电磁流量计开度杆的吊环相连，行程轨迹并非是一条严格的直线，时间长了，反馈杆会发生弯曲变形。以上两种情况都会导致反馈异常，造成推杆电机无法停转，进而烧损电机。针对这两种再造后现场实际存在的问题，特提出以下整改方案。

取消推杆电机反馈杆及反馈模块，利用电磁流量计在打开和关闭的过程中，推杆会发生位置变化，新安装反馈装置和反馈开关。为确保不损坏电机，保证100%正常工作，特增加两组反馈开关。一组为感应开关，采用国产，型号为：ELECTRONIC .D45127 ESSEN，电压220VAC，其感应距离为10mm，安装位置在电磁流量计格栅板上推杆侧面，水平左右安装，在推杆上固定足够长的感应铁片来触发［2］。另一组为限位开关，采用施耐德公司的型号为XCK-J.C，IEC60947-5-1，电压220VAC安装位置在电磁流量计格栅板上推杆侧面，水平左右安装，利用推杆本身在开关时位置会发生变化来按压触发。

6 改造前后对比

改造前，雨水前池由于地下管网渗透，长期保持高液位，而雨水泵因为环保原因，只能在雨天运行，导致电磁流量计动力执行机构及限位开关均在水面以下被长期浸泡，腐蚀严重，且限位开关平均几天坏一次，一旦限位开关故障，则运行人员只能在就地手动启停雨水泵及电磁流量计。所以，不论是运行人员和检修人员，在改造前劳动强度都很大。

本次改造将电磁流量计动力执行机构及限位开关均移动到水面上方，使设备不在受到雨水的侵蚀，设备的使用寿命大大增加；将电磁流量计动力执行机构及限位开关均移动到水面上方，使设备更加方便维修，之前检修设备，检修人员需穿防水服下去，现在全部设备均在检修平台上。

本次改造使原本不能使用的电磁流量计再次利用，而更换一套电磁流量计仅设备成本就需8万左右。改造前限位开关平均10天更换一组，而设备自改造投入大半年以来，未发生一次开关故障的现象。改造成果显而易见。本次改造对具有相同工况的单位具有参考和指导性意义，如何针对电磁流量计及其他同类型的执行机构必须长期被液体、气体浸泡，而产生设备异常影响生产必须进行改造的。改造成本低，实用价值高。

7 结束语

然而，本次改造并非十全十美，存在一定缺陷。当水泵机组停止运转时，管线中的水由于动能的作用还会继续向上运行，而水泵停止运转后，管线中的水无以为继，这样就容易在上升水流和水泵之间形成一段真空，在外界大气和重力作用下，水流迅速下降形成水锤。而电磁流量计正是根据以上特点，先快速关闭阀门一定角度，遮断大部分的流道，使回流之水大部分在蝶板上，大大降低了水锤对水泵及管线的冲击破坏。同时由于蝶板没有完全关闭，水锤对蝶板及整个阀门的破坏力也有限。随着阀门的慢速关闭余下的角度，水锤的破坏力也越来越小，有效的控制了水锤对管线的破坏。由改造前的电磁流量计图片可知，原电磁流量计有4个限位开关，有防止水锤破坏的功能，改造为电动推杆后，开关均为匀速，失去了此项功能。因此如何在此改造基础上有效避免水锤现象，仍是需要进一步研究的课题。（以上内容有上海新想科技有限公司电磁流量计研究院提供www.xinxiangtech.cn）