化工儀表設(shè)計(jì)

1、化工儀表設(shè)計(jì)第一章 儀表位號1.1 儀表位號組成由儀表功能標(biāo)志和儀表回路編號組成PIC-110 儀表位號PIC 儀表功能標(biāo)志110 儀表回路編號1.2 儀表功能標(biāo)志儀表功能標(biāo)志應(yīng)該符合HG-T 20505-2000 過程測量和控制儀表的功能標(biāo)志及圖形符號3.1.1規(guī)定，主要內(nèi)容如下：儀表功能標(biāo)志的常用組合字母見HG-T 20505-2000 過程測量和控制儀表的功能標(biāo)志及圖形符號表3.1.2l 功能標(biāo)志的首位字母選擇應(yīng)與被測變量或引發(fā)變量相應(yīng)，可以不與被處理的變量相符。如為調(diào)節(jié)流量的調(diào)節(jié)閥，用在液位系統(tǒng)中的功能標(biāo)志是LV，而不是FV。l 儀表功能標(biāo)志的首位字母后面可以附加一個(gè)修飾字母，這時(shí)原來

2、的被測變量就變成一個(gè)新變量。如在首位字母P、T后面加D，變成PD、TD，原來的壓力、溫度就變成壓差、溫差。l 儀表功能標(biāo)志的后繼字母后面也可附加一個(gè)或兩個(gè)修飾字母，以對讀出功能進(jìn)行修飾。如功能標(biāo)志PAH中，后繼字母A后面加H，它限制讀出功能A的報(bào)警為高報(bào)警。l 功能標(biāo)志的字母編組的字母數(shù)，一般不超過4個(gè)。為了減少字母編組的字母數(shù)，對于一臺儀表同時(shí)用于指示和記錄同一被測變量時(shí)，可以省略I（指示）。l 儀表功能標(biāo)志的所有字母均應(yīng)大寫。1.3 儀表回路編號回路編號可以用工序加儀表順序號組成，也可以用其他規(guī)定的方法進(jìn)行編號。FIC-116 1工序號，16順序號也可無工序號，如FSHL-2l 儀表位號按

3、不同的被測變量分類，同一裝置（或工序）同類被測變量的儀表位號中的順序號應(yīng)是連續(xù)的，順序號中間可以空號；不同被測變量的儀表位號不能連續(xù)編號。l 如果同一儀表回路中有兩個(gè)以上功能相同的儀表，可以用儀表位號附加尾綴字母（尾綴字母應(yīng)大寫）的方法以示區(qū)別。如TV-110A和TV-110B表示同一回路中有兩臺控制閥。l 當(dāng)不同工序的多個(gè)檢測元件共用一臺顯示儀表時(shí)，顯示儀表的位號不表示工序號，只編順序號；檢測元件的位號是在共用顯示儀表后面加后綴。如多點(diǎn)溫度指示儀的位號為TI-1，其檢測元件的位號為TI-1-1、TI-1-2。等。l 當(dāng)一臺儀表由兩個(gè)或多個(gè)回路共用時(shí)，各回路的儀表位號都應(yīng)標(biāo)注。如一臺雙筆記錄儀

4、要記錄流量FR-121和壓力PR-131時(shí)，儀表位號為FR-121/ PR-131。l 在自控專業(yè)表格類的設(shè)計(jì)文件中，編寫儀表位號的要求是，一般情況下功能標(biāo)志后繼字母不再附加修飾字母，如帶上、下限報(bào)警（聯(lián)鎖）的指示、控制系統(tǒng)的位號，只編寫PIA-110、TIS-111，不需將報(bào)警聯(lián)鎖的修飾字母H、L編寫出來。1.4 儀表的圖形符號單臺常規(guī)儀表：DCS系統(tǒng)：PLC系統(tǒng)：1.5 PID圖中儀表的各種連線規(guī)定l 細(xì)實(shí)線作為儀表連線的場合:1) 工藝參數(shù)測量點(diǎn)與檢測裝置或儀表的連接線2) 儀表與儀表能源的連接線l 就地儀表與控制儀表（包括DCS）的連接線、控制室儀表之間的連接線、DCS內(nèi)部系統(tǒng)連接線或

5、數(shù)據(jù)連接線1.6 流量測量儀表的圖形符號l 節(jié)流裝置+差壓儀表l 非差壓型流量測量儀表1.7 執(zhí)行器圖形符號l 執(zhí)行機(jī)構(gòu)l 控制閥體及風(fēng)門注：執(zhí)行機(jī)構(gòu)能源中斷時(shí)控制閥位置的圖形符號l 自力式控制閥l 儀表輔助設(shè)施1.8 圖形符號應(yīng)用實(shí)例第二章 自動化儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)定2.1 溫度儀表2.1.1 總則1）單位及刻度l 溫度儀表的刻度單位應(yīng)選用攝氏度（）l 刻度及測量范圍的選用，在一般情況下應(yīng)與定型產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)系列相符2）檢測元件插入長度l 插入長度的選擇應(yīng)以檢測元件插至被測介質(zhì)溫度變化靈敏具有代表性的位置為原則l 在煙道、爐膛及絕熱材料設(shè)備上安裝時(shí)，應(yīng)按實(shí)際需要選用；一般情況下，為了便于互換，可選擇

6、深入內(nèi)部250mm長度。3）檢測元件保護(hù)套管l 檢測元件的保護(hù)套材質(zhì)不低于設(shè)備或管道材質(zhì)。如定型產(chǎn)品保護(hù)套太薄或不耐腐蝕，另加保護(hù)套管。l 對于中、低壓介質(zhì)宜選用鋼管直形保護(hù)套管。l 對于高壓介質(zhì)或測溫元件取出時(shí)不必停車的場合，應(yīng)選用整體鉆孔直形或錐形保護(hù)套管。l 對于流體介質(zhì)流速較高或要求保護(hù)套管高強(qiáng)度的場合，應(yīng)選用整體鉆孔錐形保護(hù)套管。4）用于可燃?xì)怏w、蒸汽及可燃性粉塵等爆炸危險(xiǎn)場所的就地帶電接點(diǎn)的溫度儀表、溫度開關(guān)、溫度檢測元件和變送器等，應(yīng)根據(jù)所確定的危險(xiǎn)場所類別以及被測介質(zhì)的危險(xiǎn)程度，選擇合適的防爆結(jié)構(gòu)形式或采取其他的防爆措施。5）用于腐蝕性氣體及有害粉塵等場所的溫度儀表，應(yīng)根據(jù)使用

7、環(huán)境條件，選擇合適的外殼防護(hù)等級。2.1.2 就地溫度儀表1）精度l 一般工業(yè)用溫度計(jì)：1.5級或1級l 精密測量用溫度計(jì)：0.5級或0.25級2）測量范圍l 最高測量值不大于儀表測量范圍上限值的90%，正常測量值在儀表測量范圍上限值的1/2左右。l 壓力式溫度計(jì)測量值應(yīng)在儀表測量范圍上限值的1/23/4之間。3）雙金屬溫度計(jì)石油化工自動控制設(shè)計(jì)手冊P.494）壓力式溫度計(jì)適用于-80以下低溫、無法近距離觀測、有振動及精度要求不高的就地或就地盤顯示。5）玻璃溫度計(jì)僅用于測量精確度較高、振動較小、無機(jī)械損傷、觀察方便的特殊場合。不得使用水銀溫度計(jì)。6）溫度開關(guān)適用于溫度測量需要接點(diǎn)信號輸出的場合

8、。2.1.3 集中溫度儀表1）檢測元件：熱電偶、熱電阻、熱敏熱電阻2）裝配式熱電偶適用于一般場合；裝配式熱電阻適用于無振動場合；熱敏熱電阻適用于測量反應(yīng)速度要求快的場合。3）主要介紹Pt-100鉑電阻、熱電偶石油化工自動控制設(shè)計(jì)手冊P.53，604）特殊場合選用的熱電阻熱電偶l 溫度高于870、氫含量大于5%的還原性氣體、惰性氣體及真空場合，選用鎢錸熱電偶或吹氣熱電偶。l 設(shè)備、管道外壁和轉(zhuǎn)體表面溫度，選用端（表面）式，壓簧固定式或鎧裝熱電偶、熱電阻。l 含堅(jiān)硬固體顆粒介質(zhì)，選用耐磨熱電偶。l 在同一檢測元件保護(hù)管中，要求多點(diǎn)測量時(shí)，選用多點(diǎn)熱電偶。l 為了節(jié)省特殊保護(hù)管材料（如鉭），提高響應(yīng)

9、速度或要求檢測元件彎曲安裝時(shí)，可選用鎧裝熱電阻、熱電偶。l 高爐、熱風(fēng)爐溫度測量，可選用高爐、熱風(fēng)爐專用熱電偶。5）變送器l 與接受標(biāo)準(zhǔn)信號顯示儀表配套的測量或控制系統(tǒng)，可選用具有模擬信號輸出功能或數(shù)字信號輸出功能的變送器。l 一般情況下應(yīng)選用現(xiàn)場型變送器。2.1.4 附屬設(shè)備1）采用熱電偶測量1600以下的溫度，當(dāng)冷端溫度變化使測量系統(tǒng)不能滿足精確度要求，而配套顯示儀表又無冷端溫度自動補(bǔ)償功能時(shí)，應(yīng)選用冷端溫度自動補(bǔ)償器。2）補(bǔ)償導(dǎo)線l 根據(jù)熱電偶的支數(shù)、分度號和使用環(huán)境條件，應(yīng)選用符合要求的補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線、補(bǔ)償型補(bǔ)償電纜或延伸型補(bǔ)償導(dǎo)線或延伸型補(bǔ)償電纜。一般應(yīng)選用補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線、補(bǔ)償型補(bǔ)償

10、電纜，當(dāng)補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線、補(bǔ)償型補(bǔ)償電纜不能滿足要求時(shí)，應(yīng)選用延伸型補(bǔ)償導(dǎo)線或延伸型補(bǔ)償電纜。l 按使用環(huán)境溫度選用不同級別補(bǔ)償導(dǎo)線或補(bǔ)償電纜。-20+100選用普通級-40+250選用耐熱級l 應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境條件，選用阻燃補(bǔ)償導(dǎo)線或阻燃補(bǔ)償電纜。l 應(yīng)根據(jù)測量或控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，選用本安補(bǔ)償導(dǎo)線或本安補(bǔ)償電纜。l 對有間斷電加熱或強(qiáng)電、磁場的場所，應(yīng)選用屏蔽補(bǔ)償導(dǎo)線或屏蔽補(bǔ)償電纜。l 補(bǔ)償導(dǎo)線的截面積，應(yīng)按其敷設(shè)長度的往復(fù)電阻值，以及配套顯示儀表、變送器或測量、控制系統(tǒng)接口允許輸入外部電阻來確定。2.2 壓力儀表壓力儀表計(jì)量單位：帕（Pa）、千帕（KPa）、兆帕（MPa）2.2.1 壓力表概

11、述石油化工自動控制設(shè)計(jì)手冊P.166主要介紹彈性壓力表 P.1702.2.2 壓力表的選擇原則：按照使用環(huán)境和測量介質(zhì)的性質(zhì)要求l 在大氣腐蝕性較強(qiáng)、粉塵較多和易噴淋液體等環(huán)境惡劣的場合，應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件選擇合適的外殼材料及防護(hù)等級。l 對一般介質(zhì)的測量1） 壓力在-40kPa0+40kPa時(shí)，宜選用膜盒壓力表2） 壓力在+40kPa以上時(shí)，一般選用彈簧管壓力表或波紋管壓力表。3） 壓力在-100kPa0+2400kPa時(shí)，應(yīng)選用真空壓力表。4） 壓力在-100kPa0kPa時(shí)，宜選用彈簧管真空壓力表。l 稀硝酸、醋酸及其它一般腐蝕性介質(zhì)，應(yīng)選用耐酸壓力表或不銹鋼膜片壓力表。l 稀鹽酸、鹽酸氣、

12、重油類及其類似的具有強(qiáng)腐蝕性、含固體顆粒、粘稠液等介質(zhì)、應(yīng)選用膜片壓力表或隔膜壓力表。其膜片及隔膜的材質(zhì)，必須根據(jù)測量介質(zhì)的特性選擇。l 結(jié)晶、結(jié)疤及高粘度等介質(zhì)，應(yīng)選用法蘭式隔膜壓力表。l 在機(jī)械振動較強(qiáng)的場合，應(yīng)選用耐震壓力表或船用壓力表。l 在易燃、易爆的場合，如需電接點(diǎn)信號時(shí)，應(yīng)選用防爆壓力控制器或防爆電接點(diǎn)壓力表。l 對于測量高、中壓力或腐蝕性較強(qiáng)的壓力表，宜選用殼體具有超壓釋放設(shè)施的壓力表。l 下列測量介質(zhì)應(yīng)選用專用壓力表1） 氣氨、液氨：氨壓力表、真空表、壓力真空表2） 氧氣：氧氣壓力表3） 氫氣：氫氣壓力表4） 氯氣：耐氯壓力表、真空壓力表5） 乙炔：乙炔壓力表6） 硫化氫：耐

13、硫壓力表7） 堿液：耐堿壓力表、真空壓力表2.2.3 精確度等級的選擇l 一般測量用壓力表、膜盒壓力表和膜片壓力表，應(yīng)選用1.5級或2.5級l 精密測量用壓力表，應(yīng)選用0.4級、0.25級或0.16級2.2.4 外型尺寸的要求l 在管道和設(shè)備上安裝的壓力表，表盤直徑為100mm或150mml 在儀表氣動管路及其輔助設(shè)備上安裝的壓力表，表盤直徑為60mml 安裝在照度較低、位置較高或示值不易觀測場合的壓力表，表盤直徑為150mm或200mm2.2.5 測量范圍的選擇l 測量穩(wěn)定的壓力時(shí)，正常操作壓力值應(yīng)在儀表測量范圍上限值的1/32/3l 測量脈動壓力（如：泵、壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)等出口處壓力）時(shí)，正常

14、操作壓力值應(yīng)在儀表測量范圍上限值的1/31/2l 測量高、中壓力（大于4MPa）時(shí)，正常操作壓力值不應(yīng)超過儀表測量范圍上限值的1/22.2.6 壓力變送器的選擇l 以標(biāo)準(zhǔn)信號傳輸時(shí)，應(yīng)選用變送器l 在易燃、易爆的場合，應(yīng)選用氣動變送器或防爆型電動變送器l 結(jié)晶、結(jié)疤、堵塞、粘稠及腐蝕性介質(zhì)，應(yīng)選用法蘭式變送器。與介質(zhì)直接接觸的材質(zhì)，必須根據(jù)介質(zhì)的特性選擇。l 對于測量精確度高，而一般模擬儀表難以達(dá)到時(shí)，宜選用智能式儀表，其精確度優(yōu)于0.2級以上。當(dāng)測量點(diǎn)位置不宜接近或環(huán)境條件惡劣時(shí)，也宜選用智能式變送器。l 使用環(huán)境較好、測量精確度和可靠性要求不高的場合，可以選用電阻式、電感式遠(yuǎn)傳壓力表或霍爾

15、壓力變送器。l 測量微笑壓力（小于500Pa時(shí)），可選用微差壓變送器。l 測量設(shè)備和管道差壓時(shí)，應(yīng)選用差壓變送器。l 在使用環(huán)境較好、易接近的場合?？蛇x用直接安裝型變送器。2.4 安裝附件的選擇l 測量水蒸氣和溫度大于60的介質(zhì)時(shí)，應(yīng)選用冷凝管或虹吸器l 測量易液化的氣體時(shí)，若取壓點(diǎn)高于儀表，應(yīng)選用分離器l 測量含粉塵的氣體時(shí)，應(yīng)選用除塵器l 測量脈動壓力時(shí)，應(yīng)選用阻尼器或緩沖器l 在使用環(huán)境溫度接近或低于測量介質(zhì)的冰點(diǎn)或凝固點(diǎn)時(shí)，應(yīng)采用絕熱或伴熱措施2.3 流量儀表流量儀表主要類型：節(jié)流裝置及差壓計(jì)；速度式流量計(jì)；容積式流量計(jì)；可變面積式流量計(jì)（轉(zhuǎn)子流量計(jì)）；質(zhì)量流量計(jì)；楔形流量計(jì)等。石油化

16、工自動控制設(shè)計(jì)手冊P.862.3.1 差壓式流量計(jì)l 原理、形式分類及特點(diǎn)：P.94l 差壓范圍的選擇差壓范圍的選擇應(yīng)根據(jù)計(jì)算，一般情況下根據(jù)流體工作壓力高低不同宜選：低差壓：6kPa，10 kPa中差壓：16 kPa，25 kPa高差壓：30 kPa，60 kPa2.3.2 可變面積式流量計(jì)（轉(zhuǎn)子流量計(jì)）l 原理及分類：P.100l 當(dāng)要求精度不優(yōu)于±1.50%，量程比不大于10：1時(shí)，可選用轉(zhuǎn)子流量計(jì)。l 轉(zhuǎn)子流量計(jì)要求垂直安裝，傾斜度不大于5°；安裝位置應(yīng)振動較小，易于觀察和維護(hù)；對臟污介質(zhì)，必須在流量計(jì)的進(jìn)口處加裝過濾器。2.3.3 旋渦流量計(jì)l 原理：P.113l

17、 潔凈氣體、蒸汽和液體的大中流量測量，可選用旋渦流量計(jì)l 低速流體及粘度大的液體，不宜選用旋渦流量計(jì)測量，粘度太高會降低流量計(jì)對小流量測量的能力。l 管子振動或泵出口也不宜選用旋渦流量計(jì)。2.3.4 電磁流量計(jì)l 原理： P.111l 所測流體必須導(dǎo)電l 用于導(dǎo)電的液體或均勻的液固兩相介質(zhì)流量測量。可測量各種強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、鹽、氨水、泥漿、紙漿等介質(zhì)l 安裝方式可以垂直、水平，也可以傾斜。垂直安裝時(shí)，液體必須自下而上。對液固兩相介質(zhì)最好垂直安裝。l 為保證測量精度，流速在0.310m/sl 當(dāng)安裝在水平管段，應(yīng)使液體充滿管段，并應(yīng)使變送器的電極處于同一水平面上2.3.5 質(zhì)量流量計(jì)l 原理：P.1

18、21l 需直接精確測量液體、高密度氣體及漿體的質(zhì)量流量時(shí)，可選用科氏力質(zhì)量流量計(jì)。l 科氏力質(zhì)量流量計(jì)可以不受流體溫度、壓力、密度或粘度變化的影響而提供精確可靠的質(zhì)量流量數(shù)據(jù)。l 質(zhì)量流量計(jì)可在任何方向安裝，但是液體介質(zhì)還是要充滿儀表測量管，不需要直管段。l 費(fèi)用較高，管段壓損較大。2.3.6 其它流量計(jì)另外還有超聲波流量計(jì)（非接觸式）、容積式流量計(jì)（包括橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)等）、靶式流量計(jì)、楔形流量計(jì)、水表等。2.3.7 固體流量測量l 皮帶稱、沖量式流量計(jì)：P.140l 皮帶輸送的固體流量測量宜選用皮帶電子稱l 自由落體的粉粒及塊狀固體流量，當(dāng)要求封閉傳送物料時(shí)，宜選用沖

19、量式流量計(jì)l 沖量式流量計(jì)的安裝要求物料必須保證自由落下，不得有外加力作用于被測物體上2.4 物位儀表2.4.1 總則l 液面及界面測量應(yīng)選用差壓式儀表、浮筒式儀表和浮子式儀表。當(dāng)不滿足要求時(shí)，可選用電容式、射頻導(dǎo)納式、電阻式（電接觸式）、聲波式、磁致伸縮式等儀表。l 料面測量應(yīng)根據(jù)物料的粒度、物料的安息角、物料的導(dǎo)電性能、料倉的結(jié)構(gòu)形式及測量要求進(jìn)行選擇。l 儀表的結(jié)構(gòu)形式及材質(zhì)應(yīng)根據(jù)被測介質(zhì)的特性來選擇。主要的考慮因素為壓力、溫度、腐蝕性、導(dǎo)電性；是否存在聚合、粘稠、沉淀、結(jié)晶、結(jié)膜、氣化、起泡等現(xiàn)象；密度和密度變化；液體中懸浮物的多少；液面擾動的程度以及固體物料的粒度。l 儀表量程應(yīng)根據(jù)

20、工藝對象實(shí)際需要顯示的范圍或?qū)嶋H變化范圍確定，一般應(yīng)使正常物位處于儀表量程的50%左右。儀表精度應(yīng)根據(jù)工藝要求選擇。l 用于可燃?xì)怏w、蒸汽及可燃性粉塵等爆炸危險(xiǎn)場所的電子式物位儀表，應(yīng)根據(jù)所確定的危險(xiǎn)場所類別以及被測介質(zhì)的危險(xiǎn)程度，選擇合適的防爆結(jié)構(gòu)形式或采取其他的防爆措施。l 用于腐蝕性氣體及有害粉塵等場所的物位儀表，應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境條件，選擇合適的外殼材質(zhì)及防護(hù)等級。2.4.2 差壓式液位測量l 原理：P.146l 對于液面連續(xù)測量，宜選用差壓式儀表；對于界面測量，可選用差壓式儀表，但要求總液面應(yīng)始終高于上部取壓口。l 對于在正常工況下液體密度有明顯變化時(shí)，不宜選用差壓式儀表。l 腐蝕性液體、結(jié)晶性液體、粘稠性液體、易氣化液體、含懸浮物液體宜選用平法蘭式差壓儀表；高結(jié)晶的液體、高粘度的液體、結(jié)膠性的液體，沉淀性的液體宜選用插入式法蘭差壓儀表；以上被測介質(zhì)的液面如果氣相有大量的冷凝物、沉淀物析出，或需要將高溫液體與變送器隔