空分測量儀表及分析儀表解析課件

空分測量儀表及分析儀表解析

一、我國控制系統(tǒng)儀表的發(fā)展我國制氧機(jī)制造業(yè)發(fā)展于1950年以后。最初所生產(chǎn)的控制只有少數(shù)簡單的直讀式儀表，無自動(dòng)控制裝置及遙控系統(tǒng)。1967年以后，要求配套較完善的自動(dòng)控制系統(tǒng)來確保制氧機(jī)連續(xù)運(yùn)行，儀控系統(tǒng)變得非常重要。許多制氧機(jī)專用儀表從無到有，很快達(dá)到了中央控制室集中控制水平，即在中央控制室內(nèi)設(shè)置儀表盤。隨后自控系統(tǒng)中普遍應(yīng)用單元組合儀表，是指按組合原理設(shè)計(jì)，各單元分別起獨(dú)立作用。近年來，制氧機(jī)的控制已經(jīng)達(dá)到了微機(jī)控制及集散型控制（簡稱DCS）的先進(jìn)水平。工業(yè)過程控制系統(tǒng)包括四部分，檢測儀表、顯示儀表、控制系統(tǒng)、執(zhí)行器。準(zhǔn)確度等級(jí)是指該儀表進(jìn)行測量時(shí)所允許的最大折合誤差，為所允許的最大絕對誤差與儀表量程之比再乘以100。一般0.005、0.02、0.1、0.35級(jí)儀表作為標(biāo)準(zhǔn)儀表，0.5、1.0級(jí)需準(zhǔn)確測量時(shí)使用，1.5、2.5級(jí)儀表作為一般工業(yè)儀表，4級(jí)儀表用于不需要準(zhǔn)確測量的不重要參數(shù)。2、靈敏度。3、變差，表示了儀表

的恒定性。三、測量儀表的解析制氧機(jī)需要的測控參數(shù)很多種，有溫度、壓力、流量、阻力、液面、產(chǎn)品純度等。測量儀表是指間接或者直接的測量各種自然的儀表設(shè)備。根據(jù)用途可分為溫度計(jì)、壓力計(jì)、流量計(jì)、液面計(jì)、氣體分析器等。1、溫度測量空分設(shè)備常用溫度計(jì)有以下幾種：（1）工業(yè)式標(biāo)示玻璃液體溫度計(jì)。它是利用水銀或酒精受熱后體積膨脹原理制成的，使用范圍為-100―600℃，常用量程為0―100℃，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單反應(yīng)快、準(zhǔn)確。缺點(diǎn)是只能就地測量，不能遠(yuǎn)距離傳送，無法自動(dòng)控制，用時(shí)還要防止斷裂和忽冷忽熱。（2）熱電偶溫度計(jì)。測溫元件由兩根不同的金屬絲組成，一端焊接起來，稱為工作端或者熱端，與被測對象接觸。另一端用導(dǎo)線連接至顯示儀表。對于一定材料組成的熱電偶，如果冷端溫度保持不變，熱電勢隨熱端溫度變化。在工業(yè)上可用在測量0―1800℃范圍內(nèi)介質(zhì)，結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、準(zhǔn)確度高、范圍寬，便于遠(yuǎn)距離傳送。常被用于測量壓縮機(jī)的氣體溫度。（3）熱電阻溫度計(jì)。由熱電阻和與它配套的顯示儀表組成。它是利用金屬或者半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的特性制成，因此，測出電阻變化就可測出溫度變化。鉑熱電阻在工業(yè)上可用來測量-200―650℃范圍內(nèi)的溫度，除了具有熱電偶的優(yōu)點(diǎn)外，還具有低溫范圍內(nèi)精度高的優(yōu)點(diǎn)。在空分裝置中用在冷箱內(nèi)的低溫測量。（2）差壓（壓力）變送器。用來測量各種液體、氣體的差壓（壓力）并把它轉(zhuǎn)換4―20mA的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，與其他組合儀表相配套來顯示、記錄和報(bào)警等自動(dòng)控制。

壓差變送器的測壓元件是彈性元件，依據(jù)彈性元件受壓后變形的位移，需要在DCS進(jìn)行顯示控制的壓力、壓差、液位、流量點(diǎn)均需設(shè)置差壓變送器。

特別注意的是測量氧氣介質(zhì)的差壓變送器的膜盒中應(yīng)填充氟油，它是惰性油且整個(gè)變送器要脫脂。

空分裝置使用差壓變送器依據(jù)原理分為三種形式，即電容式、擴(kuò)散硅式和單晶硅式。3、流量的測量（1）差壓式流量計(jì)。它的工作原理是基于流體動(dòng)壓能和靜壓能一定條件下可以轉(zhuǎn)換。流體經(jīng)過節(jié)流孔板時(shí)，靜壓降低、流速增加，于是在孔板兩側(cè)就產(chǎn)生了壓差，壓差越大流量越大。差壓變送器將差壓信號(hào)轉(zhuǎn)變與流量對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。（2）低溫流量計(jì)。測量液氧、液氮、液氬時(shí)，常采用渦街式流量計(jì)。因?yàn)榈蜏匾后w在測量時(shí)容易產(chǎn)生氣、液兩相流，用差壓式流量計(jì)無法準(zhǔn)確測量。渦街式流量計(jì)原理是流體經(jīng)過非流線型物體時(shí)，會(huì)分割成小渦流或渦旋。（3）阿牛巴流量計(jì)。此流量計(jì)采用均速流量探頭來測量流量，主要優(yōu)點(diǎn)是阻力小，為孔板流量計(jì)的1/10。4、液位測量常用的液位測量方法是通過液柱的靜壓進(jìn)行測量。5、軸動(dòng)位移測量主要是采用振動(dòng)位移探頭，檢測的是渦流信號(hào)，當(dāng)高頻電流從振蕩器流入傳感器線圈中，在線圈中會(huì)產(chǎn)生高頻磁場，當(dāng)金屬接近時(shí)會(huì)在金屬表面產(chǎn)生電渦流，傳感器與金屬距離越近電渦流越強(qiáng)。6、轉(zhuǎn)速測量主要原理是電感應(yīng)，將角位移轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，然后由頻率電流轉(zhuǎn)換器計(jì)數(shù)，輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)或用顯示儀表顯示。四、分析儀表分析儀表是指對介質(zhì)純度進(jìn)行測量的儀表設(shè)備。制氧機(jī)的純度測量分為在線檢測和離線檢測。在線檢測即連續(xù)檢測被測介質(zhì)的成分，離線檢測即采用手動(dòng)取樣，間斷檢測被測物質(zhì)的成分。1、二氧化碳分析儀對二氧化碳的微量分析通常采用紅外線二氧化碳分析儀，它的原理是，在紅外線區(qū)內(nèi)，極性分子均具有特征的波長和吸收系數(shù)，空氣中的氧氣與氮?dú)馐请p原子非極性分子，雜質(zhì)二氧化碳是非極性分子，所以在紅外線區(qū)內(nèi)，可以檢測出二氧化碳。2、水分分析儀離線的水分分析常用露點(diǎn)法，被測氣體通過露點(diǎn)儀的鏡面過程中，鏡面被冷卻不斷下降，當(dāng)降到一定溫度時(shí)，鏡面上出現(xiàn)露珠，此溫度為露點(diǎn)溫度，與飽和含量水一一對應(yīng)，可以確定被測介質(zhì)水分含量。此外還有微量水分分析儀和電解法水分分析儀。3、氧分析儀在線測量氧純度通常采用熱磁性氧氣分析儀和氧化鋯分析儀進(jìn)行自動(dòng)分析。（1）熱磁氧分析儀。熱磁氧分析儀是0―100%純度氧的自動(dòng)分析儀，可以自動(dòng)指標(biāo)和記錄，它是利用氧氣具有高順磁性，而且磁化率隨溫度上升而降低。根據(jù)混合氣體的磁化率大小可以預(yù)知氧氣氣體含量。氣體磁化率小難于測量，因此將磁化率轉(zhuǎn)變成熱敏元件的溫度進(jìn)行直接測量。熱敏元件的電阻隨溫度的變化而變化，測量的電阻就反映出氧的含量。（2）氧化鋯氧分析儀。氧化鋯氧分析儀為為靈敏度高、穩(wěn)定性好、量程大、反復(fù)性好的連續(xù)測氧儀，是根據(jù)濃差電池原理制成的，由兩個(gè)半電池構(gòu)成，一個(gè)半電池是已知氧氣分壓的鉑參比電極，另一個(gè)是含氧量未知的測量電極。氧化鋯電介質(zhì)是由氧化鋯與氧化鈣按一定比例混合，在高溫下燒結(jié)后形成固熔體，在固溶體晶格內(nèi)，四價(jià)的鋯離子通過氧化鋯進(jìn)行交換，當(dāng)氧化鋯兩側(cè)氧濃度不同時(shí)產(chǎn)生電動(dòng)勢。4、氮分析儀在線微量氮分析儀是根據(jù)電離原理制成的，用于測量純液氬中微量氮。5、氬分析儀在線氬分析儀采用熱導(dǎo)式分析儀。氣體熱傳導(dǎo)主要依靠的是分子不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，氣體分子數(shù)越多，導(dǎo)熱能力越強(qiáng)。溫度越高，氣體熱導(dǎo)率越大。6、總烴檢測在線總烴檢測是將冷凝蒸發(fā)器的液氧變成氣氧通入氫焰離子化檢測器中，被氫火焰加熱，使碳?xì)浠衔镫x解，離子化烴類在氫焰兩個(gè)極板間產(chǎn)生電流，電流強(qiáng)弱對應(yīng)總烴含量多少。離線碳?xì)浠衔餀z測采用氣相色譜儀。3、雙法蘭液位計(jì)投用投用前確認(rèn)液位變送器通訊是否正常，儀表零位檢查，工藝玻璃板是否暢通確認(rèn)無誤后，先打開工藝正壓閥，后打開負(fù)壓閥，流量計(jì)投用。4、壓力（差壓）變送器投用投用前確認(rèn)變送器通訊是否正常，導(dǎo)壓管接件是否已上緊，投用測量氣體介質(zhì)壓力時(shí)需檢查變送器導(dǎo)壓管內(nèi)是否有液體積聚，打開排污閥排出液體。投用測量壓力時(shí)液體介質(zhì)時(shí)，用物料桶接著，打開排污閥，把導(dǎo)壓管內(nèi)的氣體和臟介質(zhì)排掉。然后關(guān)閉排污閥，打開測量閥，儀表投用。差壓變送器則需保證三閥組開停順序正確。測量高溫高壓蒸汽的變送器需保證隔離罐內(nèi)冷凝液充分冷凝。5、溫度儀表投用確認(rèn)儀表接線是否正確，溫度指示與實(shí)際指示溫度相對不能相差太大。區(qū)分熱電偶與熱電阻接線方式，檢查熱電偶配套補(bǔ)償導(dǎo)線是否正確。6、調(diào)節(jié)閥、切斷閥投用投用前確認(rèn)儀表供風(fēng)管是否吹掃干凈，過濾減壓閥排污1-2分鐘后關(guān)閉，確認(rèn)儀表供風(fēng)系統(tǒng)壓力值是否符合額定壓力，檢查輸出信號(hào)是否正常，確認(rèn)工藝管道是否吹掃干凈。投用時(shí)，投用工藝旁路閥2-3分鐘，關(guān)閉旁路閥，再打開調(diào)節(jié)閥出口閥和入口閥，控制閥投用。7、振動(dòng)位移探頭的投用檢查確認(rèn)振動(dòng)位移探頭接線是否正確、接線是否牢固；檢查振動(dòng)探頭的初始電壓是否符合要求。8、