電磁流量計在空調(diào)冷卻水測量系統(tǒng)中的設(shè)計

 水是熱的良導(dǎo)體，無論是在生產(chǎn)還是生活方面，水作為導(dǎo)熱媒介都發(fā)揮了重要的作用。近有一則新聞講的就是阿里云服務(wù)器機房利用大自然湖水的冷卻來對機房降溫，省去了傳統(tǒng)風(fēng)冷和電力制冷巨大能耗的浪費。在華東地區(qū)的地下水資源豐富的地區(qū)，甚至有專門使用地下水恒溫的效應(yīng)進行室外空氣調(diào)節(jié)的水空調(diào)，效果也很好，并且可以節(jié)約電能。本文這里所說的內(nèi)容介紹的則是如何利用自來水作為空調(diào)環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻的載體，來迅速帶走制冷機組壓縮機轉(zhuǎn)移的熱量。著重探討一下空調(diào)冷卻水如何將和電磁流量計其他的裝置組成系統(tǒng)的設(shè)計問題

引言

空調(diào)系統(tǒng)管路錯綜復(fù)雜，循環(huán)冷卻水管理系統(tǒng)以整體的形式安裝在一個經(jīng)防腐處理的金屬機箱內(nèi)，直接固定于系統(tǒng)的機房就進測量、便于觀察的墻壁上，水路，電路經(jīng)過防水接頭連接分別進入干箱和濕箱。因為水體具有很大的比熱物理特性，是良好的冷媒，因此，空調(diào)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)多是利用自來水作為冷卻的載體，迅速帶走制冷機組壓縮機轉(zhuǎn)移的熱量。本文著重探討一下空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計問題。

　　1.空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計原則

　　1.1靈活性

　　冷卻系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)具有的特點是減少或避免與安裝新設(shè)備有關(guān)的系統(tǒng)停運。這些特點應(yīng)適用于集中站房內(nèi)的冷卻系統(tǒng)和建筑物內(nèi)的冷水管路構(gòu)架，其中一些特點包括為以后的設(shè)備，如水冷式機架、集中式空調(diào)器、計算機房空調(diào)器與集中站房設(shè)備等安裝時需預(yù)留管道閥門和管蓋。集中站房應(yīng)考慮在負荷增加時能添加冷水機組、水泵與冷卻塔。全面的靈活性時常會受到集中站房內(nèi)管道分布系統(tǒng)的限制。當數(shù)據(jù)中心在線后，從避免運行中斷和實施費用的角度看，一般禁止用改變管道尺寸的方法去求得容量增加。

　　1.2可擴展性

　　冷卻系統(tǒng)需要有擴展能力，以適應(yīng)負荷增加。建筑物內(nèi)的管路系統(tǒng)設(shè)計，應(yīng)能支持建筑物內(nèi)的冷負荷密度。還需考慮水泵的能耗、系統(tǒng)的靈活性和冷水儲存，以確定總投資。機房應(yīng)有足夠的空間供未來的冷水機組、水泵和冷卻塔之用。機房內(nèi)冷水和冷卻水系統(tǒng)的分、集水器的大小，從運行的天起到容量增加，以及達到未來的規(guī)劃容量，應(yīng)都能很好地適應(yīng)其變化。

　　1.3便捷性

冷卻水系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)安裝方便，位置可見、易近。設(shè)計者應(yīng)提供維護與操作閥門、控制裝置、傳感器和大型設(shè)備所需的通道。在集中機房內(nèi)，可設(shè)置升降機、吊車、起重機等，用于搬動重的設(shè)備和部件。冷水管與冷卻水管的走向應(yīng)避免與冷卻系統(tǒng)的設(shè)備搬動發(fā)生沖突；像水泵、冷水機這類機械設(shè)備的布置，應(yīng)方便*更換；切斷閥門的位置也必須能在更換時不便服務(wù)中斷。因此，它們的布置與整個管路系統(tǒng)的集成是非常重要的。

　　2. .空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計

　　2.1水冷卻

　　水冷卻的方法采用一套復(fù)雜的外置冷卻系統(tǒng)，通過機架內(nèi)一個閉合回路水冷系統(tǒng)對電子元件進行冷卻，供水和排水管道布滿整個數(shù)據(jù)中心。這種緊湊型的系統(tǒng)能夠減少空氣流過的路徑，從而減少了風(fēng)扇的能耗。這種緊湊型散熱方法大程度上降低甚至是*消除了冷熱空氣的混合，解決當前數(shù)據(jù)中心大幅增長的能耗成本的問題。

　　2.2安裝傳感器

　　在回水母管循環(huán)水泵的前方，設(shè)置一個引流口，通過一個針形調(diào)節(jié)閥引出一個很小的水樣，濾除較大的顆粒膠體或雜質(zhì)進入測量裝置，有效延長傳感器的維護周期，流經(jīng)電導(dǎo)池測量裝置之后另一端與大氣開放進入積水槽，這個測量旁流流量僅有100-300mL/min，這個水量與冷卻塔蒸發(fā)和風(fēng)吹損失水量相比顯得微不足道。冷卻水管理系統(tǒng)的整體機箱盡可能與取樣點的距離就近安裝，水樣進入流通測量裝置后，可以再通過流通裝置上的兩調(diào)節(jié)閥進行微調(diào)，使出水到集水槽末端口的流量控制在200-400mL/min之間，又因為流通裝置的出水口與大氣相通，傳感器不承受壓力會使得傳感器的運行更加平穩(wěn)、使用壽命明顯延長很久。因為循環(huán)水水質(zhì)的老化是一個緩慢的進程，不存在測量數(shù)據(jù)滯后的問題，測量裝置和儀表直接安裝在一個壁掛的箱體內(nèi)，由于就近測量減少了很多干擾的可能，檢查維護顯然十分方便。加強循環(huán)冷卻水的運行管理是空調(diào)實現(xiàn)節(jié)能減排，延長設(shè)備使用壽命的重要環(huán)節(jié)，而通過電導(dǎo)率的變化控制循環(huán)冷卻水濃縮倍數(shù)，實現(xiàn)有科學(xué)依據(jù)的排污、換水又是節(jié)省水力資源的優(yōu)先手段，可以有效的避免過量的排污造成水源的浪費，加大廢水處理的投入，減少藥劑的浪費，實現(xiàn)高效、低耗、節(jié)能運行。

　　2.3設(shè)置排污管

　　排污管采用插入母管的形式安裝，已獲得大的固定強度，靠近母管的附近設(shè)置一個高壓截止閥，供檢修時關(guān)閉水源。排污管路一般在工程施工的過程已經(jīng)預(yù)留，電導(dǎo)率濃縮倍數(shù)超標排污是由循環(huán)冷卻水管理系統(tǒng)來自動驅(qū)動完成的，當達到預(yù)先設(shè)置的濃縮倍數(shù)的上*系統(tǒng)自動啟動排污。在遭遇低氣壓引起的循環(huán)水溫度很難降下來的工況下，循環(huán)冷卻水管理系統(tǒng)的溫度傳感器檢測到持續(xù)超溫之后自動啟動超溫緊急換水程序，這項功能系統(tǒng)內(nèi)部自動組態(tài)指向排污，啟動同一個電磁閥實現(xiàn)緊急排污。由于靜態(tài)水壓取決于建筑物的高度，循環(huán)水的壓力可能會很高，必須選擇先導(dǎo)型電磁閥，并充分的考慮電磁閥的耐受壓力等級。如果空調(diào)具有利用谷電制冰水功能，當出現(xiàn)持續(xù)超溫狀況時，還能自動啟動冰水熱交換功能的循環(huán)，以快的速度平抑熱負荷過載。

　　2.4測量取樣管

　　取樣管采用1/2無縫鋼管焊接，母管里面的開口迎向水流，避免沿管壁形成的雜質(zhì)進入取樣管線，增加內(nèi)部過濾器的負荷。針形閥上方一定要設(shè)置截止閥以便于維修。

　　2.5信號傳輸設(shè)計

　　循環(huán)冷卻水系統(tǒng)具有流量統(tǒng)計功能，在排污口和補水口安裝兩臺電磁流量計，將信號傳遞給管理系統(tǒng)，因為電磁流量計具有瞬時流量和累積流量顯示與記錄的功能，可以獲得整整一個運行季節(jié)的排污量統(tǒng)計，補水量統(tǒng)計，蒸發(fā)損失量統(tǒng)計，能夠提供一個運行季節(jié)的經(jīng)濟數(shù)據(jù)的分析數(shù)據(jù)，對于提升運行經(jīng)濟性管理至關(guān)重要。為補充緩釋阻垢藥劑的補充與投加提供了數(shù)據(jù)支持，管理系統(tǒng)的內(nèi)部可以自動依據(jù)每噸水量需要補充的藥劑數(shù)量，或者通過藥劑的濃度比例自動算的補充藥劑數(shù)量，換算成計量泵的動作時間或脈沖數(shù)量，這一功能*實現(xiàn)了藥劑投加的量化管理，及節(jié)省藥劑成本，又能有效的避免藥劑的不足引發(fā)的運行隱形事故，有效地延長設(shè)備的使用年限。系統(tǒng)在設(shè)計安裝排污電磁流量計或補水電磁流量計時充分的考慮到系統(tǒng)的壓力不確定性，安裝距離的不確定性，而選擇電磁流量計做配套，使用遠傳信號做信息傳輸。

　　2.6整體化機箱

循環(huán)冷卻水管理系統(tǒng)采用集成的模式，將電化學(xué)專業(yè)測量、人機界面、熱工測量，組態(tài)控制、專業(yè)軟件，通信軟件，取樣流通等技術(shù)全部整合成為一個整體的弱電系統(tǒng)，形成一個系統(tǒng)化的整機，系統(tǒng)具有很好的兼容性和穩(wěn)定性，客戶能夠通過一站式采購得到成套管理系統(tǒng)，并且有制造商提供技術(shù)支持和商業(yè)培訓(xùn)，在產(chǎn)品升級換代時可以得到相應(yīng)的升級。循環(huán)冷卻水管理系統(tǒng)分為干箱和濕箱兩個部分，干箱內(nèi)部是電子系統(tǒng)，濕箱內(nèi)部是取樣流通、過濾裝置。所有的測量都在濕箱完成，僅需將水樣的管路進行連接就可以了；干箱內(nèi)部集合了全部測量和控制系統(tǒng)。

　　結(jié)束語

　　綜上所述，冷卻水的設(shè)計僅是空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的一部分，采用綜合控制系統(tǒng)，可以使工程施工更加輕松，循環(huán)水系統(tǒng)得到更多的保護和監(jiān)控，確?？照{(diào)系統(tǒng)的正常運行。

插入式電磁流量計用于測量封閉管道中的導(dǎo)電液體和漿液中的體積流量。包括酸、堿、鹽等強腐蝕性的液體，特別適用于大口徑的管道測量。插入式電磁流量計廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、紡織、食品、制藥、造紙等行業(yè)以及環(huán)保、市政管理，水利建設(shè)等領(lǐng)域。

一、插入式電磁流量計技術(shù)參數(shù)：

1.口 徑：DN350 - DN2000；

2.精 度：± 1.5%測量值標準、±1.0%測量值特殊、±0.5%測量值高精度；

3.z低導(dǎo)電率 : 5μs/cm；

4.測量范圍 : 0.5m/s～10m/s連續(xù)可調(diào)；

5.z大使用范圍：0.2m/s～15m/s連續(xù)可調(diào)；

6.介質(zhì)溫度 : -20～+150℃；

7.環(huán)境溫度 : -20～+60℃；

8.流體壓力 : ≤ 1.6MPa；

9.防護等級 : 傳感器 轉(zhuǎn)換器IP68 IP67；

10.材 質(zhì)： 探頭材質(zhì)為304不銹鋼，電極材質(zhì)為316不銹鋼，絕緣層為PTFE.；

11.電氣接口 : M20×1.5,1/2〞NPT

12.顯示方式 : 標準雙線液晶顯示 ,可同時顯示瞬時和累積流量。

13.電 源： 220VAC 50HZ 24VDC

14.防爆等級： Exd[ia]iam ll CT5

15.信號輸出：⑴開關(guān)量可設(shè)為： 脈沖輸出（z高1000HZ）；

高 /低流量報警、空管報警；

流量方向示意、故障報警；

⑵電流輸出：4-20mA輸出。

16．組態(tài)方式： ⑴通過三個手動鍵現(xiàn)場組態(tài)。

⑵通過遙控器現(xiàn)場組態(tài)。

⑶通過手操器進行現(xiàn)場組態(tài)。

17.記憶：EEPROM不會消失之記憶體，無需電池保存。

二、插入式電磁流量計安裝注意事項：

1、直管段要求：傳感器安裝上游直管段不低于5D（D：管徑），下游直管段不低于2D；

2.安裝方式： 　　

⑴垂直安裝，傳感器插入管道時應(yīng)與管道斷面的垂直直徑夾角小于5°，適用于測量管道振動小的清潔介質(zhì)?！　?/p>

⑵傾斜安裝，其傳感器的軸線與被測管道的軸線夾角為45°，適用于大管徑且測量介質(zhì)中含有其它雜質(zhì)的液體流量測量，該安裝方式水阻小，不宜纏掛。

3.插入式電磁流量傳感器插入點有兩種方法：一是插入到被測管道的中心軸線上，二是插入到管道內(nèi)壁為管道的0.25D處。

電磁流量計優(yōu)點

１、測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響；

２、測量管內(nèi)*流動部件，無壓損，直管段要求較低；
３、系列公稱通徑DN15～DN3000。傳感器襯里和電極材料有多種選擇；
４、轉(zhuǎn)換器采用新穎勵磁方式，功耗低、零點穩(wěn)定、精確度高。流量范圍度可達1500：1；
５、轉(zhuǎn)換器可與傳感器組成一體型或分離型；
６、轉(zhuǎn)換器采用16位高性能微處理器，2x16LCD顯示，參數(shù)設(shè)定方便，編程可靠；
７、流量計為雙向測量系統(tǒng)，內(nèi)裝三個積算器：正向總量、反向總量及差值總量；可顯示．莊、反流量，并具有多種輸出：電流、脈沖、數(shù)字通訊、HART；
８、轉(zhuǎn)換器采用表面安裝技術(shù)(SMT)，具有自檢和自診斷功能。

工作原理

        電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進行流量測量的流量計。電磁流量計的優(yōu)點是壓損極小，可測流量范圍大。zui大流量與zui小流量的比值一般為20：1以上，適用的工業(yè)管徑范圍寬，zui大可達3m，輸出信號和被測流量成線性，精確度較高，可測量電導(dǎo)率≥5μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿、紙漿等的流體流量。但它不能測量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。
 
         當導(dǎo)體在磁場中作切割磁力線運動時，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電勢，感應(yīng)電勢的大小與導(dǎo)體在磁場中的有效長度及導(dǎo)體在磁場中作垂直于磁場方向運動的速度成正比。同理，導(dǎo)電流體在磁場中作垂直方向流動而切割磁感應(yīng)力線時，也會在管道兩邊的電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢。感應(yīng)電勢的方向由右手定則判定，感應(yīng)電勢的大小由下式確定：
Ex=BDv-----------------式（1）
式中Ex—感應(yīng)電勢，V；
　　B—磁感應(yīng)強度，T
　　D—管道內(nèi)徑，m
　　v—液體的平均流速，m/s
然而體積流量qv等于流體的流速v與管道截面積（πD²）/4的乘積，將式（1）代入該式得：
Qv=(πD/4B)* Ex ---------式（2）
由上式可知，在管道直徑D己定且保持磁感應(yīng)強度B不變時，被測體積流量與感應(yīng)電勢呈線性關(guān)系。若在管道兩側(cè)各插入一根電極，就可引入感應(yīng)電勢Ex，測量此電勢的大小，就可求得體積流量。

電磁流量計在空調(diào)冷卻水測量系統(tǒng)中的設(shè)計