簡 介 

    蒸汽通常被描述為工業生產中的“生命線”。它作為便于傳輸的鍋爐產熱的載體，為從辦公室采暖到驅動汽輪發動機的機械能提供著多樣化的服務。蒸汽是為過程與其相關業務提供的各種能源中最為常用的一種。產生蒸汽的實際成本因裝置而不同，這取決于發生裝置的配置的最優化程度以及整個過程中蒸汽傳輸的效率。現在一個公認的事實就是在改善能源效率方面，能源消耗的測量是一個重要的組成部分。高效而又精確的測量是確保過量消耗能被發現的重要保障，此外還有精確的圖片顯示蒸汽的使用位置，從而實現跨部門能源使用的管理。在企業的盈利“底線”中只有徹底的能源管理政策才具有積極作用。將蒸汽監視與控制看成是過程的基本原理，與監控制造過程的其他部分一樣有效。測量工作越精確越可靠，就越能做出合情合理的決定，從而對成本與產品質量產生積極的影響。

    本文旨在突出介紹幾個能夠快速提高效率的方面。

蒸汽測量 

    目前蒸汽測量中最為通用的方法仍是傳統的孔板式與差壓式變送器技術。這種測量的主要問題集中在孔板易于磨損從而導致測量誤差，而且孔板截流會產生相當高的壓力損失，而且測量范圍很小，通常僅有3:1。這種方法中的其他主要問題是潛在排放點的數量，這些點取決于所采取的配置，有時高達30。潛在不精確的另一個重要方面是d/p變送器自身。盡管大多數所謂智能型d/p變送器仍在使用模擬傳感系統。主要模擬傳感器還是容易產生由靜壓和高溫引起的漂移。這些因素再加上測量范圍下顯著的錯誤，會導致整個儀表安裝性能變得不可靠。但是橫河電機的DPharp系列變送器卻可以使變送器的性能得到改進。該數字式傳感變送器系列在全世界大量的設備系統中進行了徹底的性能測試，事實證明在當今的市場上是最精確的，而且無需維護的變送器。

DPharp的主要特點 

EJA 數字解決方案
•同級別中的性能最佳 
• d/p上100:1的可調范圍 
• 0.075%的精度 
• ±0.03%的過壓校正保護 
• 5年的偏差為±0.1%，具有長期的穩定性 

EJX的附加價值
• 同級別中的性能最佳 
• d/p上200:1的可調范圍 
• 0.04%的精度 
• 10年的偏差為±0.1%，具有長期的穩定性 
• 多傳感輸出 
• EJX產品系列中的多變量變送器 

    蒸汽測量的另一條途徑是考慮使用旋渦流量計。最近30多年以來，橫河電機的YEWFLO旋渦流量計成功地安裝在數以千計的蒸汽測量設備上。與孔板式相比，相對于全量程3～5%的精度，YEWFLO的精度要好于讀數1%的精度。之所以在全世界得到如此廣泛的應用，是因為其低壓力損失，僅與過程有兩處連接點，可靠性高，以及無需維護等優點。從DN15到DN400該儀表擁有各種管線尺寸，運行環境溫度可高達400℃。如果需要還可以提供SIRA/WIB報告。

YEWFLO數字式旋渦流量計的顯著特點:
• 高精度與低壓力損失 
• 最大35:1的測量范圍 
• 世界首創的，帶流體與溫度輸出的多變量旋渦流量計 
• 在交通不便的位置對基于微處理器的電子元件進行遠程安裝 
• 在整個流量計測量范圍內預校正及再定位（re-rangeable） 
• 工業標準輸出 
• 在世界各地安裝的數量超過300,000 

    絕大多數的蒸汽測量仍是容積式。鍋爐的輸出以每小時噸∕千克∕磅為單位計量，所以在容積測量的質量蒸汽運算中，管線壓力的任何變化都會引發嚴重的誤差。比如當操作壓力10bar時，管線壓力發生0.5bar的變化將引發質量流量精度5%的誤差。安裝可以進行壓力“與∕或”溫度測量的“蒸汽計算機”（取決于飽和蒸汽或過熱蒸汽）能消除由管線壓力波動而導致的誤差。

壓力與溫度測量  
    
    從冷凝溫差控制到簡單管線壓力監視，應用范圍非常廣泛。全系列的壓力與溫度設備可以給出精確而可靠的圖表，精確測量系統的各項狀況。

燃料油測量  

    傳統來看燃油測量屬于機械類流量計的范疇。因為系統污染，機械流量計十分易于發生堵塞，或機械磨損。機械式測量儀同樣在系統中導入了高壓力損失，從而導致傳輸成本的增加。

    可以考慮使用Rotamass科里奧利質量流量計進行替代。通過在鍋爐燃油測量中應用這種類型的測量方式，可以帶來以下這些好處:
•精度高，液體應用中質量流量的0.1%
•測量范圍廣
•以千克、噸、磅等為單位進行輸出
•可獲得密度輸出

水流量監視  

    ADMAG AXF電磁流量計適用于電導率超過1uS/cm的所有導電流體。在該儀表的全徑設計中，實際上沒有任何壓力損失，其動態流量范圍也是現如今所有流量計中最廣的一個。讀數0.35%（0.2可選）的高精度而且無需維護等優點，使ADMAG AXF成為替換傳統機械式流量計的明智選擇。

蒸汽回路電導率與pH值監視

    對流經鍋爐的用水必須進行嚴格處理，這一點是十分重要的，只有這樣才不會發生沉淀或腐蝕。這兩種情況都會損壞管道、閥門與換熱器，從而帶來不必要的更換工作，既費時又費錢，此外還有蒸汽流失的成本損失。電導率與pH值測量是蒸汽回路的“監督員”；它們一同監視雜質的水平，并控制調理化學品的添加。

    電導率測量用于監視水中固體溶解物的數量。典型的鍋爐給水包含少于大約0.055uS/cm的電導率。由于很大（最大15%/℃）的非線性溫度的影響，這種高純度水的測量十分復雜。必須經過冷凝，否則任何測量均毫無意義。

    橫河電機的電導率測量系統在設計時已經充分考慮到這些條件了。大范圍傳感器用于優化靈敏度，矩陣溫度補償準確地反映出高純水的非線性特征。一個少有人知的事實是，涂層電導率傳感器與偏振電導率傳感器會產生低于實際值的讀數。換言之，當水質并不符合要求時電導率儀仍會報告水質是在許用范圍之內。橫河電機的系統使用診斷校驗，可以檢測出破損、非沉浸、結垢、偏振和線纜等問題。

    電導率測量“監視”水質，橫河電機高性能儀表提供了高精度的測量，并由綜合診斷系統進行備份。

    鍋爐給水的正確處理是降低鍋爐硬件發生潛在損害的主要辦法。完成處理的正確方法是在一個窄帶范圍內控制給水的pH值。下圖顯示了如果水中的pH值變為酸性或堿性，在腐蝕逐漸增加的影響下，在pH值10左右時鍋爐腐蝕率最低。

    因為參考端的不穩定、玻璃電極的響應、對電噪聲的敏感度以及過程溫度的影響，很難完成高純水的pH值測量。因此電極的選擇要分外注意，比如低阻玻璃、正參比壓力以及不銹鋼支架能消除這些影響。

    為了提供最佳的運行，橫河電機Exa變送器采用了噪聲抑制差動放大，它同樣能進行全面的診斷。這種診斷能檢測出破裂的玻璃、遭受污染的電極、非沉浸和線纜問題。不僅任何故障都能迅速引起操作員的注意，而且還能推算出電極的使用壽命。這樣就可以在發生故障之前進行維護，防止計劃外故障。

鍋爐燃燒的測量  

    確的氧氣測量對鍋爐燃燒控制非常重要。為了得到最佳燃燒效率并且降低排放，燃空比必須非常嚴格。過量氧氣會導致排氣煙囪中的熱損失，相反，氧氣不足則會產生不受歡迎的煙氣。

    使用了我們的氧化鋯分析儀的EXA系列產品客戶反映，由于獨特的傳感器設計，校正周期得到了延長。而且，現場傳感器更換的時間也從過去的2～3小時減少到了30分鐘，大大減少了投入維護工作的時間與精力。

監視與控制  

    提高與鍋爐相關過程測量的質量帶來的另一個好處就是可以記錄效率更高、更有價值的信息，此外還改善了控制系統的優化。記錄既可以采用有紙記錄，也可以采用無紙記錄，能夠將結果儲存在計算機媒介或帶有全面監視和日志功能的綜合數據采集系統中。

    可以提供許多不同類型的方法來進一步優化控制，包括單回路方式與基于Microsoft Windows的分布式控制系統。

    典型應用實例包括:
•3參數鍋爐液位控制
•鍋爐燃空比控制
•汽包液位壓力補償
•自動燃燒控制
•主蒸汽壓力控制

    成功的控制策略解決方案需要明確的需求分析。橫河電機可以提供這方面的技術支持并提出建議。

基于橫河電機現場總線技術的現場設備  

    自從將全世界首臺基于現場總線技術的現場設備推向市場，橫河電機現在已研制出一系列基于現場總線技術的現場設備。現有的產品系列如下所示。每種型號均可以以選配件的形式獲取Link Active Scheduler（LAS）功能與PID模塊。許多型號具有防爆或本安結構。

    帶有現場總線技術接口的CENTUM CS 3000 R3和STARDOM控制器能夠與這些設備實現無縫接入，并且能夠實時監視數據。