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摘 要：冷却水管汇是KONIAMBO镍矿冶炼工厂中冷却水循环系统中比较特殊并且重要的设备部分。其冷却水管汇上的各种仪表和阀门的功能及作用就更为关键。因此，重点介绍并研究镍矿冷却水管汇仪表及其附属设备对了解冷却水系统的功能及国外冷却水循环自动控制系统的设计思路有重要的意义。同时，对整个仪表系统的研究会更好地帮助检验人员熟悉标准及现场环境，从而更好地完成仪表设备的定位、外观、安装及调试等检验工作。
冷却水管汇上的其主要的仪表有电磁流量计、温度变送器、压力表等。其主要设备有安全阀、气动开关阀门、窥视镜等。其仪表的附属设施主要有两种盘柜即RI/O盘柜和PDB仪表分电箱。本文主要介绍KONIAMBO冷却水管汇仪表并结合相关的检验要求，从而能更好地并高效地进行质量控制。
关键词：循环冷却水系统 电磁流量计 温度传感器 罗斯蒙特 安德斯豪斯
1 KONIAMBO镍矿项目简介
镍矿（KONIAMBO Nickel Project）项目是由世界第四大镍生产商斯特拉塔（Xstrata）公司投资38亿美元的世界级镍矿冶炼厂项目。该项目位于南太平洋岛国新喀里多尼亚的北部省，距澳大利亚东海岸1500km。这里蕴藏着全世界35%的镍矿储量。镍矿项目业主是Hatch & Technip（HT）做总包项目管理。该项目是世界首个采用模块化建造并异地组装使用的大型镍铁矿生产项目，镍矿工厂设置两条平行的生产线，冶炼采用四级处理。除主工艺系统外，还有如下9个公用系统：氧气系统、氮气系统、空气系统、废气系统、化学注入系统、进料系统、排渣系统、冷却水系统（32台冷却管汇）和电力系统。由于新喀里多尼亚不具备现场制造的条件，因此该工程采取异地建造、异地组装的模式。
2 KONIAMBO冷却水管汇系统介绍
2.1 冷却水系统功能及作用
KONIAMBO冷却水系统是一种循环冷却水系统，原理是温度较低的水与高温流体进行热交换，温度升高后经降温至一定温度后再进行循环使用的给水系统。冷却水系统分为敞开式和密闭式两种类型。在镍矿项目中主要采用密闭式类型，冷却水（通常为软化水或除盐水）在密闭的系统中热交换，通过空气换热设备或水―水换热设备降温，再循环使用。
2.2 冷却水管汇简介
在冷却水管汇系统中，为了使冷却介质和高温设备接触时产生比较大的接触面积，冷却介质在进入设备前会由主管道分散出N个小支管和设备进行热交换，这些小支管在工程上称为管汇。管汇具有管线密集、管径小、焊接难度高的特点，在管汇中，多为DN20-DN40的细小管线，数量众多，在某一特定位置可能有几十个管线汇集在一起，来自各个部分的循环冷却水，在经过管汇的各类阀门的调节、控制、分流再次成为冷却水进行冷却工作。在管汇处，有较多阀门，如各种控制阀；有较多的仪表，如流量变送器、温度变送器、压力表；有安全装置，如安全阀，液位镜等。
由于冷却水管汇上有较多的仪器仪表以及各种阀门，可以说这里就是循环冷却水系统的神经中枢，它可反映出循环系统中的运行情况并实时向中控反馈参数信息与数据，再根据现场所反馈的信息及时做出相应的控制反馈，如压力显示偏高，反馈给控制终端，再由控制终端发出调节信号给相关阀门或开关进行减压等等来自动调节压力。因此，冷却水管汇中的仪表及传感器则是关键的检测设备，冷却水运行的健康程度直接由这里检测。接下来，我们将详细了解冷却水管汇上的重要仪表装置。
3 冷却水管汇主要仪表及控制盘柜
3.1 电磁流量计及变送器
电磁流量计是利用流体导电的特性来测量流体流量的。电磁流量计的工作原理为法拉第电磁感应定律。导电液体在磁场中流动切割磁力线，产生感应电势。表达式为：
E=KBLV
式中，B为磁感应强度；L为测量电极之间的距离；v为被测流体在磁场中运动的平均速度；K为比例常数。
镍矿冷却水管汇上采用的是罗斯蒙特（Rosemount） 8732E型电磁流量计，并且是分体式设计即流量变送器（FT）和流量传感器（FE）分开连接的设计形式。罗斯蒙特 8732E 型拥有一个密封环境的腔体，这使它成为潮湿和污染侵蚀的恶劣环境中安装的理想选择。此外，防爆外壳的设计符合严格的国际标准并提供全面的 RFI/EMI 保护。
3.2 温度变送器TT
镍矿冷却水管汇上温度变送器采用的是德国恩德斯豪斯Endress+Hauser的 iTEMP? HART? TMT162型号温度仪表，温度传感器采用的是热电阻原理来测量和采集温度。其传感器探头主要金属材料為Pt100。
3.3 压力表PT及安全阀SV
在镍矿冷却水管汇中，压力表（PI）和安全阀（SV）的原理结构都是采用机械式工作原理。其原理和结构都比较简单。
镍矿管汇上的压力表为弹性式压力表。弹性式压力表的工作原理是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。按弹性元件的不同可分为弹簧管式、膜盒式、膜片式、波纹管式、板簧式。它的特点是结构简单，使用方便，价格低廉。
在镍矿管汇中，安全阀为警戒红色。当管汇中的压力超出冷却水管汇系统工艺要求的警戒压力时，安全阀内的阀门就会被顶开，水就会从安全阀后面的管道流出，从而起到减压的作用，当压力回到警戒压力范围时，安全阀门就会自动关闭，从而保护了管汇不会因为压力过大而发生事故。安全阀的安全压力值是在安装前就已设置好的，因此安装时要重点注意安装孔的严密性。而且安全阀在安装后要确保名牌在前面（正对操作者）以方便查询、检验、及美观等。
安全阀和压力表在管汇上安装的位置比较接近，观察比较明显，它们共同为冷却水管汇的运行提供直观的显示与安全的保证。
3.4 RI/O盘柜
RI/O的位置距离镍矿冷却水管汇不是很远，电缆的敷设主要走在甲板下方，由仪表分支电缆托架承担。汇入RI/O盘柜的电缆为仪表电缆，电缆的另一端是由管汇上的各种仪表引出来的。这些仪表电缆多为模拟信号。以管汇电磁流量计仪表FT为例，FT中1号、2号端子引出的电缆将连接到附近相应的RI/O盘柜，与盘柜内的两个端子相连，在第二章关于FT接线中已提到，由FT 1号、2号端输出的是4～20mA的模式信号电流，它符合Hart传输协议。在盘柜内，将信号先进行放大，再通过A/D模数转换模块将FT传来的模拟信号转换成控制系统能识别的数字信号，再通过工程量函数模块将该数字信号转化成我们所能识别的工程量，并将电信号转化成光信号通过光纤将工程量传输到中控室，这样我们在控制室就能直接接收到来自现场管汇FT传输过来我们能识别的流量数据信息。反之由控制室发出的各种命令通过该路径逆过程传输回去，可控制现场的开关或阀门的开关以实现对冷却水管汇系统的各种控制。由此可见，RI/O盘在数据转化和传输的过程中起到非常重要的作用，同时它也将很多仪表数据电缆汇集到盘柜内进行处理，起到了数据汇集的作用。
3.5 PDB仪表分电箱
PDB仪表分电箱主要的功能是为管汇上各种仪表以及RI/O盘柜供电。仪表通过仪表分支电缆将各种仪表电源线汇到PDB内。
4 总结
通过镍矿管汇仪表的种类及功能，我们不难看出循环冷却水的自动控制实现的基本思路是通过控制冷却水流速来将水温控制在一定的工艺要求范围内。当水温及压力过高过大时，增加水的流速从而降低水温；当水温过低时，降低水的流速以增加水温及压力。冷却水状况的实时信息正是通过管汇上的各种仪表来第一线实时采集信息，再通过变送器传输，通过RI/O盘柜将信号进行汇集、转化、传输给中控室。通过预先设置好的工艺要求从而根据采集的信息做出自动的反馈调节信号，再传回现场的各种阀门从而实现冷却水系统的自动调节。
通过对仪表的功能及结构的了解，具有针对性地进行检验对现场施工质量进行严格控制有着重要的意义。同时也对各种为调试提供操作和理论基础，对检验公司未来进行开辟国外调试也为起着非常重要的作用。
参考文献
[1]Rosemount 8732 参考手册00809-0106-4662，RevBA
[2]《海洋石油工程设计指南》编委会.海洋石油工程电气，仪控，通讯设计.石油工业出版社，2007.6.1
[3] 邬宽明，现场总线技术应用选编，北京航空航天大学出版社，北京，2002
冷却水管汇上的其主要的仪表有电磁流量计、温度变送器、压力表等。其主要设备有安全阀、气动开关阀门、窥视镜等。其仪表的附属设施主要有两种盘柜即RI/O盘柜和PDB仪表分电箱。本文主要介绍KONIAMBO冷却水管汇仪表并结合相关的检验要求，从而能更好地并高效地进行质量控制。
关键词：循环冷却水系统 电磁流量计 温度传感器 罗斯蒙特 安德斯豪斯
1 KONIAMBO镍矿项目简介
镍矿（KONIAMBO Nickel Project）项目是由世界第四大镍生产商斯特拉塔（Xstrata）公司投资38亿美元的世界级镍矿冶炼厂项目。该项目位于南太平洋岛国新喀里多尼亚的北部省，距澳大利亚东海岸1500km。这里蕴藏着全世界35%的镍矿储量。镍矿项目业主是Hatch & Technip（HT）做总包项目管理。该项目是世界首个采用模块化建造并异地组装使用的大型镍铁矿生产项目，镍矿工厂设置两条平行的生产线，冶炼采用四级处理。除主工艺系统外，还有如下9个公用系统：氧气系统、氮气系统、空气系统、废气系统、化学注入系统、进料系统、排渣系统、冷却水系统（32台冷却管汇）和电力系统。由于新喀里多尼亚不具备现场制造的条件，因此该工程采取异地建造、异地组装的模式。
2 KONIAMBO冷却水管汇系统介绍
2.1 冷却水系统功能及作用
KONIAMBO冷却水系统是一种循环冷却水系统，原理是温度较低的水与高温流体进行热交换，温度升高后经降温至一定温度后再进行循环使用的给水系统。冷却水系统分为敞开式和密闭式两种类型。在镍矿项目中主要采用密闭式类型，冷却水（通常为软化水或除盐水）在密闭的系统中热交换，通过空气换热设备或水―水换热设备降温，再循环使用。
2.2 冷却水管汇简介
在冷却水管汇系统中，为了使冷却介质和高温设备接触时产生比较大的接触面积，冷却介质在进入设备前会由主管道分散出N个小支管和设备进行热交换，这些小支管在工程上称为管汇。管汇具有管线密集、管径小、焊接难度高的特点，在管汇中，多为DN20-DN40的细小管线，数量众多，在某一特定位置可能有几十个管线汇集在一起，来自各个部分的循环冷却水，在经过管汇的各类阀门的调节、控制、分流再次成为冷却水进行冷却工作。在管汇处，有较多阀门，如各种控制阀；有较多的仪表，如流量变送器、温度变送器、压力表；有安全装置，如安全阀，液位镜等。
由于冷却水管汇上有较多的仪器仪表以及各种阀门，可以说这里就是循环冷却水系统的神经中枢，它可反映出循环系统中的运行情况并实时向中控反馈参数信息与数据，再根据现场所反馈的信息及时做出相应的控制反馈，如压力显示偏高，反馈给控制终端，再由控制终端发出调节信号给相关阀门或开关进行减压等等来自动调节压力。因此，冷却水管汇中的仪表及传感器则是关键的检测设备，冷却水运行的健康程度直接由这里检测。接下来，我们将详细了解冷却水管汇上的重要仪表装置。
3 冷却水管汇主要仪表及控制盘柜
3.1 电磁流量计及变送器
电磁流量计是利用流体导电的特性来测量流体流量的。电磁流量计的工作原理为法拉第电磁感应定律。导电液体在磁场中流动切割磁力线，产生感应电势。表达式为：
E=KBLV
式中，B为磁感应强度；L为测量电极之间的距离；v为被测流体在磁场中运动的平均速度；K为比例常数。
镍矿冷却水管汇上采用的是罗斯蒙特（Rosemount） 8732E型电磁流量计，并且是分体式设计即流量变送器（FT）和流量传感器（FE）分开连接的设计形式。罗斯蒙特 8732E 型拥有一个密封环境的腔体，这使它成为潮湿和污染侵蚀的恶劣环境中安装的理想选择。此外，防爆外壳的设计符合严格的国际标准并提供全面的 RFI/EMI 保护。
3.2 温度变送器TT
镍矿冷却水管汇上温度变送器采用的是德国恩德斯豪斯Endress+Hauser的 iTEMP? HART? TMT162型号温度仪表，温度传感器采用的是热电阻原理来测量和采集温度。其传感器探头主要金属材料為Pt100。
3.3 压力表PT及安全阀SV
在镍矿冷却水管汇中，压力表（PI）和安全阀（SV）的原理结构都是采用机械式工作原理。其原理和结构都比较简单。
镍矿管汇上的压力表为弹性式压力表。弹性式压力表的工作原理是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。按弹性元件的不同可分为弹簧管式、膜盒式、膜片式、波纹管式、板簧式。它的特点是结构简单，使用方便，价格低廉。
在镍矿管汇中，安全阀为警戒红色。当管汇中的压力超出冷却水管汇系统工艺要求的警戒压力时，安全阀内的阀门就会被顶开，水就会从安全阀后面的管道流出，从而起到减压的作用，当压力回到警戒压力范围时，安全阀门就会自动关闭，从而保护了管汇不会因为压力过大而发生事故。安全阀的安全压力值是在安装前就已设置好的，因此安装时要重点注意安装孔的严密性。而且安全阀在安装后要确保名牌在前面（正对操作者）以方便查询、检验、及美观等。
安全阀和压力表在管汇上安装的位置比较接近，观察比较明显，它们共同为冷却水管汇的运行提供直观的显示与安全的保证。
3.4 RI/O盘柜
RI/O的位置距离镍矿冷却水管汇不是很远，电缆的敷设主要走在甲板下方，由仪表分支电缆托架承担。汇入RI/O盘柜的电缆为仪表电缆，电缆的另一端是由管汇上的各种仪表引出来的。这些仪表电缆多为模拟信号。以管汇电磁流量计仪表FT为例，FT中1号、2号端子引出的电缆将连接到附近相应的RI/O盘柜，与盘柜内的两个端子相连，在第二章关于FT接线中已提到，由FT 1号、2号端输出的是4～20mA的模式信号电流，它符合Hart传输协议。在盘柜内，将信号先进行放大，再通过A/D模数转换模块将FT传来的模拟信号转换成控制系统能识别的数字信号，再通过工程量函数模块将该数字信号转化成我们所能识别的工程量，并将电信号转化成光信号通过光纤将工程量传输到中控室，这样我们在控制室就能直接接收到来自现场管汇FT传输过来我们能识别的流量数据信息。反之由控制室发出的各种命令通过该路径逆过程传输回去，可控制现场的开关或阀门的开关以实现对冷却水管汇系统的各种控制。由此可见，RI/O盘在数据转化和传输的过程中起到非常重要的作用，同时它也将很多仪表数据电缆汇集到盘柜内进行处理，起到了数据汇集的作用。
3.5 PDB仪表分电箱
PDB仪表分电箱主要的功能是为管汇上各种仪表以及RI/O盘柜供电。仪表通过仪表分支电缆将各种仪表电源线汇到PDB内。
4 总结
通过镍矿管汇仪表的种类及功能，我们不难看出循环冷却水的自动控制实现的基本思路是通过控制冷却水流速来将水温控制在一定的工艺要求范围内。当水温及压力过高过大时，增加水的流速从而降低水温；当水温过低时，降低水的流速以增加水温及压力。冷却水状况的实时信息正是通过管汇上的各种仪表来第一线实时采集信息，再通过变送器传输，通过RI/O盘柜将信号进行汇集、转化、传输给中控室。通过预先设置好的工艺要求从而根据采集的信息做出自动的反馈调节信号，再传回现场的各种阀门从而实现冷却水系统的自动调节。
通过对仪表的功能及结构的了解，具有针对性地进行检验对现场施工质量进行严格控制有着重要的意义。同时也对各种为调试提供操作和理论基础，对检验公司未来进行开辟国外调试也为起着非常重要的作用。
参考文献
[1]Rosemount 8732 参考手册00809-0106-4662，RevBA
[2]《海洋石油工程设计指南》编委会.海洋石油工程电气，仪控，通讯设计.石油工业出版社，2007.6.1
[3] 邬宽明，现场总线技术应用选编，北京航空航天大学出版社，北京，2002