自動化過程控制儀表可分為以下幾類：檢測儀表、顯示儀表、控制儀表、執(zhí)行器。自動化系統(tǒng)中#基本的是檢測儀表和執(zhí)行器，它們在是自動化系統(tǒng)中是非常重要的。儀表選型的合理，不但直接影響到工廠的總體投資，還對今后化工廠可靠生產(chǎn)的安全起到?jīng)Q定性作用，因此儀表選型不容忽視。
1、現(xiàn)場儀表的分類和選型參數(shù)
現(xiàn)場儀表分為兩大類：檢測儀表和執(zhí)行器。其中檢測儀表包括：溫度檢測儀表、壓力檢測儀表、流量檢測儀表、液位檢測儀表、成分分析儀表。執(zhí)行器包括：氣動、電動、液壓執(zhí)行器、電-氣轉(zhuǎn)換器、電-液轉(zhuǎn)換器、閥門限位器、閥位開關(guān)。每一種現(xiàn)場儀表都會有不同的測量原理，因此選型時應(yīng)該按照不同工藝條件及實際工況選型合理的現(xiàn)場儀表。
現(xiàn)場儀表的選型參數(shù)主要有：儀表材質(zhì)、儀表精度、測量范圍、連接形式、公稱壓力、防爆等級、防護等級、公稱直徑等。
現(xiàn)場儀表選型采用的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范：
《自動化儀表選型規(guī)定》 HG/T 20507-2000
《控制室設(shè)計規(guī)定》 HG/T 20508-2000
《自動分析器室設(shè)計規(guī)定》 HG/T 20516-2000
《儀表報警、聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定》 HG/T 20511-2000
《儀表供電設(shè)計規(guī)定》 HG/T 20509-2000
《儀表系統(tǒng)接地設(shè)計規(guī)定》 HG/T 20513-2000
《 流 量 測 量 節(jié) 流 裝 置 用 孔 板 、 噴 嘴 和 文 丘里 測 量 充 滿 圓 管 的 流 體 流 量 》GB/T2624-2006
《外殼防護等級（IP 代碼）》 GB4208-2008
《氣動調(diào)節(jié)閥》 GB/T4213-2008
《石油化工企業(yè)可燃氣體和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范》GB50493-2009
《可編程控制器系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)定》 HG/T20700-2000
2、現(xiàn)場儀表選型過程中應(yīng)該注意的事項
現(xiàn)場儀表的選擇應(yīng)按照不同裝置的特點、工藝條件及工況。每個裝置的生產(chǎn)物料及工況都是不同的，只有對工藝流程熟悉，按照工藝專業(yè)提出的條件，才能選好合適的儀表。以進入變換工段粗煤氣為例，粗煤氣的工藝條件為溫度 260℃，壓力 3.67MPaG，屬于較高的溫度和壓力，所以在選型時要充分考慮溫度壓力對儀表的影響。變換爐的差壓檢測時需要引出變換氣，但此時的變換氣可能含有 H2S 及一些腐蝕性的介質(zhì)，對這種情況需要考慮和介質(zhì)接觸的儀表材質(zhì)。
另外在寒冷地區(qū)，如黑龍江等地，除了對儀表加裝保溫箱外，對儀表本體的材質(zhì)也要按需選擇，應(yīng)該選擇耐低溫型儀表。而對于高雷地區(qū)，如云南貴州等地，如果不選型防雷擊型的變送器，很可能會遭到儀表被擊穿的危險，甚至?xí)ㄟ^電纜將雷電引入中控室，后果不堪設(shè)想。
同一類型的儀表品牌選擇的數(shù)量越少越好，這樣對今后儀表的維護及售后要方便的多，配件的備貨也可以減少很多不必要的麻煩，不但減少了投資，而且大大提高了效率�，F(xiàn)場儀表選型要考慮經(jīng)濟合理。這個是儀表選型中#重要的，相同的工況下，選擇的儀表性能價格比越高，儀表選型就越合理。有一些特殊工況下，國內(nèi)儀表可能達不到理想的狀況，可以選擇成熟的進口的儀表。而這類儀表的缺點是工人不容易接受，備貨周期長，售后響應(yīng)長等。除了這種情況外，建議盡量選取質(zhì)量比較有保證國內(nèi)廠家，因為國產(chǎn)的儀表在價格上優(yōu)勢非常大，同時在技術(shù)指標(biāo)和儀表質(zhì)量和國外的儀表并沒有很大的差距，而且國內(nèi)的儀表供貨周期短，備件采購方便，工人對整個過程都是非常容易接受的，所以在化工生產(chǎn)的過程中更具可靠性和穩(wěn)定性。
3.3 溫度儀表
溫度測量儀表是在化工廠中是#常用的一類儀表，常用的溫度測量儀表有熱電阻，熱電偶、一體化溫度送變器、雙金屬溫度計等。一般就地顯示的選用雙金屬溫度計，需要遠傳的則選用熱電阻或熱電偶的測溫元件[8]。
根據(jù)變換工段的工藝要求，溫度在 500℃一下的選用熱電阻溫度計，高于 500℃選用熱電偶溫度計，所有溫度計都必須安裝與保護套管內(nèi)；設(shè)備中的溫度測點處采用法蘭式連接，管道上均采用螺紋連接；需要現(xiàn)場觀測溫度的測點，采用表盤直徑為 150mm的雙金屬溫度計。
3.3.1 熱電阻溫度計
目前化工廠使用的溫度測量儀表大多都是鉑熱電阻，分度號為Pt1000或者Pt100，原理是鉑金的電阻會隨著溫度的變化而改變,根據(jù) Pt100 的分度表，即可得到測量的溫度。
本項目中鉑熱電阻的選擇需要注意以下事項：
(1) 根據(jù)不同的管道壓力等級選擇熱電阻溫度計外保護套管的壓力等級，例如變換爐入口的粗煤氣溫度為 260℃，壓力 3.67MPaG，粗煤氣管道工程壓力為 10.0MPa,根據(jù)條件，選取的溫度計外保護套管的壓力應(yīng)該同管道等級相同；
(2) 外保護套管的材質(zhì)應(yīng)同工藝管道材質(zhì)相同；
(3) 接線盒應(yīng)選擇防爆、防塵式；
(4) 根據(jù)管道的公稱直徑選擇外保護套管的插入深度，按照規(guī)范要求，插入深度一般為管道工程直徑的 1/3 至 2/3 處；
(5) 選擇合理的防護等級和防爆等級；
(6) 溫度計和管道的過程接口也應(yīng)該定義出來，一般來說，溫度計和管道連接方式選擇焊接的形式，溫度計和套管的連接形式選擇螺紋 M20x1.5 形式；
(7) 有些表達不清楚的地方，可以再用圖示的方法示意出來，如圖 3.1 外保護套管結(jié)構(gòu)圖。
(8) 在一些震動的測量點處，還應(yīng)該進行震動強度計算，防止溫度計被震斷而造成對下游工序的影響。
3.3.2 熱電偶溫度計
熱電偶測溫的基本原理是兩種不同的導(dǎo)體構(gòu)成閉合回路，當(dāng)兩端溫度出現(xiàn)差別時,電路中就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。只要測得熱電動勢，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，即可查到被測介質(zhì)的溫度。
熱電偶溫度計測溫原理圖如圖 3.2 熱電偶溫度計測溫原理圖所示：
其中，T 是熱端、工作端或者測量端，T0 稱為冷端、自由端或者參比端。A 和 B 稱為電極，熱電動勢 EAB(T,T0)的大小由接觸電動勢和溫差電動勢決定。
不同材質(zhì)的熱電偶分度號是不相同的，化工廠中由于熱電阻測溫范圍的局限性，在高溫測量領(lǐng)域一般使用熱電偶，熱電偶的測溫范圍為-200℃-2500℃。
本項目中變換爐需要測量的點位比較多，插入深度較深，因此選取了多支多點式熱電偶的結(jié)構(gòu)形式
熱電偶和設(shè)備的連接方式一般選擇法蘭連接形式。
此外，還需注意的是要和設(shè)備制造廠溝通好插入深度，防止造出的設(shè)備無法和溫度計廠家銜接。
本項目中熱電偶溫度計的選擇需要注意以下事項：
(1) 選用鎧裝式熱電偶的溫度范圍為 350℃到 600℃，600℃以上選用裝配式熱電偶。
(2) 安裝于變換爐上的多點式熱電偶，需提前與工藝和設(shè)備專業(yè)溝通好，一方面是幾個點的插入深度，一方面是熱電偶在設(shè)備的位置。
(3) 在氨合成工段中測量氫氣溫度時，由于溫度較高，熱電阻不能滿足測量要求，需選用熱電偶測量。但是氫氣為還原性氣體，如果直接采用熱電偶測量會對其造成侵蝕，因此應(yīng)當(dāng)選用吹氣式熱電偶。在熱電偶和保護套管之間通入氮氣以減少氫氣對測溫原件的損壞。
3.3.3 一體化溫度變送器
一體化溫度送變器是由熱電阻或熱電偶及變送器構(gòu)成的，可以直接把溫度信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，進而傳輸至 DCS、溫度記錄儀等設(shè)備，實現(xiàn)對溫度的精que測量和控制。一個化工廠中溫度儀表的選型應(yīng)該從設(shè)計開始就確定了，一種是選取熱電阻和熱電偶結(jié)合的方式，另一種是全部采取溫度變送器。
此外，在寒冷地區(qū)溫度儀表選型，不宜選擇一體化溫度變送器。由于此項目中未涉及到一體化溫度變送器，此處不再贅述。
3.3.4 雙金屬溫度計
雙金屬溫度計適用于測量-80℃-500℃的介質(zhì)，它的工作原理是，兩種不同的金屬疊加在一起，溫度的改變會引起兩種金屬的膨脹，根據(jù)一端的膨脹來轉(zhuǎn)動指針，得出測量結(jié)果。
本項目中就地溫度計的選擇需要注意以下事項：
(1) 公稱壓力 PN5.0MPa 以下的工況，外保護套管結(jié)構(gòu)形式可以設(shè)計為整體鉆孔直形保護管；
(2) 公稱壓力 PN5.0MPa 以上的工況，外保護套管結(jié)構(gòu)形式可以設(shè)計為整體鉆孔錐形形保護管；
(3) 溫度計表盤分為 100mm 和 150mm 的，guojia標(biāo)準(zhǔn)上建議選擇 100mm 的，但是根據(jù)安裝條件和現(xiàn)場情況，能夠選擇 150mm 的更好；
(4) 精度選擇±1.5%；
(5) 結(jié)構(gòu)形式分為徑向型、軸向型、萬向型，要根據(jù)不同的安裝條件來正確選擇其形式；
(6) 同熱電阻選型相同，有些表達不清楚的地方，可以再用圖示的方法示意出來；
(7) 根據(jù)工藝條件選擇溫度計的量程，一般情況指針位于#大量程的 1/2~3/4 處。
3.4 壓力儀表
壓力類檢測儀表是化工生產(chǎn)過程中常見的計量器具，它能直觀地顯示出各個工序環(huán)節(jié)的壓力變化，洞察產(chǎn)品或介質(zhì)流程中的條件形成，監(jiān)視生產(chǎn)運行過程中的安全動向[9]�；S生產(chǎn)過程中的壓力監(jiān)控是非常重要的。測量壓力的方法有很多種，由于在化工生產(chǎn)過程中測量壓力還有其他因素的影響，因此，一定要選取可靠性高的壓力儀表。變換工段中所有測量點壓力#大的為 3.67MPa，選用普通壓力變送器即可。由于工藝?yán)淠褐杏幸捉Y(jié)晶、有毒介謘hou櫸鄭虼嗽謖飧齬ひ展藶分械牟獾憒π柩∮酶裟っ芊庋沽Ρ淥推鰲Ｐ枰殖」鄄庋沽Φ牟獾�，�?a href="http://m.yjf-garment.com/ybptylb/" target="_blank">普通壓力表為主，泵、風(fēng)機的出入口選用不銹鋼耐震壓力表。
3.4.1 壓力變送器
壓力變送器是生產(chǎn)過程中#常用的變送器，將壓力傳感器得到的參數(shù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)模擬信號，傳輸至 DCS 或者其他指示報警儀等設(shè)備進行壓力監(jiān)視和過程調(diào)節(jié)。
本項目中壓力變送器的選擇應(yīng)注意以下事項：
(1) 選擇合理的測量范圍，設(shè)定的量程不能大于測量范圍；
(2) 根據(jù)介質(zhì)條件選擇合適的測量元件材質(zhì)，盡量高于管道或設(shè)備材質(zhì)；
(3) 測量蒸汽及有冷凝液的介質(zhì)，一定要配備保溫箱，對測量管線進行保溫伴熱；
(4) 測量氣體時，需壓力變送器放至高于取壓點的位置，取壓點應(yīng)設(shè)置在管道上方；
(5) 測量液體和蒸汽應(yīng)將變送器放至低于測點的位置，液體取壓方位如圖 3.3 所示，
蒸汽取壓方位如圖 3.4 所示；
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(6) 超過 80℃的介質(zhì)，還需要配備冷凝容器；
(7) 對于有腐蝕性的介質(zhì)，也要配備隔離罐；
(8) 同一管道上需要測量溫度和壓力時，取壓點的位置處于測溫點的前方，原因是測溫點處有溫度計插入，會產(chǎn)生壓力的波動使得壓力測量不夠準(zhǔn)確；
(9) 對于壓力大于 10MPa 的取壓點，取壓點處宜選用兩個根部閥；
(10) 如需在閥門前測量壓力，取壓點至少要離閥門的距離為 2 倍管道直徑，如需在閥門后測量壓力，取壓點至少要離閥門的距離為 3 倍管道直徑；
(11) 測量 CS2 設(shè)備上的壓力，需要提前與設(shè)備專業(yè)溝通，主要是法蘭的連接形式。
3.4.2 隔膜密封壓力變送器
隔膜密封式壓力變送器是一種不用直接和介質(zhì)接觸的來測量壓力的儀表，是由膜片密封系統(tǒng),毛細管及填充液,壓力或差壓變送器組合而成[10]，在化工廠中主要用于粘稠性，腐蝕性、易結(jié)晶等不宜引出介質(zhì)的特殊工況。本項目中由氣液分離器出來的工藝?yán)淠汗r為溫度 145℃，壓力 4.55MPa ，密度操作密度 921kg/m3，由于此處工藝?yán)淠汉?H2S 等腐蝕性成分，會對變送器造成腐蝕，因此選用隔膜密封式壓力變送器來測量此處壓力。選取這種測量方式還需注意以下事項：
(1) 由于環(huán)境溫度對測量結(jié)果有影響，因此選擇正確的填充液也是測量準(zhǔn)確的關(guān)鍵步驟，根據(jù)工藝條件及填充液特性表（表 3.1），這里選用 DC704 硅油作為填充液；
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(2) 構(gòu)成測量系統(tǒng)中的膜片密封系統(tǒng)分為平膜片和凸膜片，這兩種膜片測量精度沒有區(qū)別，測量結(jié)構(gòu)有所不同。選擇兩種膜片主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同。工藝介質(zhì)為易流動、不易結(jié)晶，不易堵塞，選用平膜片；相反的情況選用凸膜片結(jié)構(gòu)。工藝?yán)淠簩儆诘匾路N情況，因此選平膜片型；
(3) 根據(jù)現(xiàn)場安裝情況，合理選擇毛細管長度和毛細管外套。
3.4.3 差壓變送器
差壓變送器用于測量兩個測點之間的壓力差，兩個測點一個為正壓端，一個為負壓端，正壓端的壓力大于負壓端的壓力才可以測得差壓。當(dāng)兩個測點之間的距離較大，變送器沒有地方放置，或者引壓管布線較為困難的情況下，也可以采用兩個測點分別使用壓力變送器來測量，然后在 DCS 里進行運算得出差壓。
3.4.4 就地壓力表
就地壓力表只能用于現(xiàn)場指示，數(shù)據(jù)不能夠傳輸至 DCS 系統(tǒng)。測量元件形式有彈簧管、波紋管、膜盒等。
本項目中就地壓力表的選型需注意以下事項：
(2) 壓力表的結(jié)構(gòu)形式分為徑向型、軸向型、萬向型，要根據(jù)不同的安裝條件來正確選擇其形式；
(3) 壓力表的表盤分為 100mm 和 150mm 的，guojia標(biāo)準(zhǔn)上建議選擇 100mm 的，但是根據(jù)安裝條件和現(xiàn)場情況，能夠選擇 150mm 的更好；
(4) 精度一般選擇±1.5%；
(5) 若介質(zhì)溫度超過 80℃，應(yīng)該采用帶有冷凝彎的安裝形式，如圖 3.5 所示，序號5 代表的是冷凝彎；(6) 設(shè)備上需要測量壓力的測點選型時需注意連接形式，尤其是法蘭的密封面形式。
3.5 流量儀表
流量儀表是化工廠#常用的一種儀表，流量儀表的選型非常重要，因為測量原理的不同，流量儀表的種類也非常多，在同一種工況下選擇一種#合適的流量計需要認真對比和選型。常用的流量儀表有節(jié)流裝置和流量變送器、巴類流量計、渦街流量計、電磁流量計、金屬管浮子流量計、橢圓齒輪流量計等[11]。在流量儀表選型工作中，石油化工企業(yè)需要明確流量測量內(nèi)容和測量準(zhǔn)確度要求等問題，并以此為選型依據(jù)，結(jié)合各類流量儀表的特性與使用特點，選擇符合企業(yè)測量要求的流量儀表[12]。變換工段中的流量計選型中，小于 500℃、管徑小于 DN300 的蒸汽流量均選用渦街流量計，除此條件外的蒸汽流量選用節(jié)流裝置流量變送器；變換氣流量測量選用德爾塔巴流量計；管徑小于等于 DN25 的工藝?yán)淠哼x用金屬管浮子流量計。
3.5.1 節(jié)流裝置測量流量
節(jié)流裝置和流量變送器是一種#成熟、#常用的流量測量方式，節(jié)流裝置包括標(biāo)準(zhǔn)孔板、噴嘴和文丘里。節(jié)流裝置的計算可參考《用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量》(GBT2624-2006)。
這種流量測量方式必須滿足以下條件：
(1) 工藝介質(zhì)的流動應(yīng)該是紊流，管道內(nèi)不能產(chǎn)生漩渦，且雷諾數(shù)需要在一定范圍；
(2) 工藝介質(zhì)必須充滿管道且連續(xù)；
(3) 工藝管道節(jié)流裝置前后直管段要求前 20 倍管徑后 10 倍管徑，不得有彎頭；
(4) 測量氣體時，流量變送器應(yīng)放至高于取壓點的位置，取壓點應(yīng)設(shè)置在管道上方；
(5) 測量液體和蒸汽應(yīng)將流量變送器放至低于測點的位置。
3.5.2 渦街流量計
渦街流量計綜合吸收了發(fā)達guojia先金技術(shù)和經(jīng)驗，具有電路先金、功耗微低、量程比寬、結(jié)構(gòu)簡單、阻力損失小、堅固耐用、用途廣、使用壽命長、工作穩(wěn)定、便于安裝調(diào)試、維護量小等特點，能夠較好地解決能源的計量問題[13]。
渦街流量計的工作原理是放置在被測介質(zhì)的管道體的渦流發(fā)生器中，當(dāng)介質(zhì)流經(jīng)也門渦流發(fā)生器時會產(chǎn)生旋渦，然后通過測量渦流數(shù)來測量。本項目中，大多數(shù)中低壓蒸汽的測量都選用渦街流量計。
這種流量測量方式應(yīng)該注意以下事項：
(1) 注意安裝方向，渦街流量計只能單向安裝，流體流向需與流量計安裝方向一致；
(2) 盡量和工藝專業(yè)溝通將渦街流量計安裝于垂直管道，液體流量測量時，安裝方向為自下而上；
(3) 渦街流量計管道安裝條件為流量計前 20 倍管徑后 5 倍管徑，不得有彎頭。
3.5.3 金屬管浮子流量計
金屬管浮子流量計主要用于小管徑流體流量的測量，是根據(jù)浮子在測量管內(nèi)的高度來測量流量。大多數(shù)情況下金屬管浮子流量計都安裝于流體自下而上的垂直管道上，目前也有一些廠家制作出了水平管道安裝的金屬管浮子流量計，無論是哪一種方式，都應(yīng)該和配管專業(yè)協(xié)作好，提前將位置確定。另外測量管和浮子的材質(zhì)也要根據(jù)工藝介質(zhì)的不同選取#合適的。
3.5.4 電磁流量計
電磁流量計是可以用于導(dǎo)電液體流量的測量，對絕緣導(dǎo)體是無法測量的，因為它是根據(jù)電產(chǎn)生磁的原理。本項目中脫鹽水及污水等介質(zhì)都是導(dǎo)電液體，選用電磁流量計來測量是較為合理的，管徑較小的測點選用管道式，較大的則選擇插入式。此外選擇好電磁流量計的電極材質(zhì)和襯里材質(zhì)也是非常重要的。
這種流量測量方式應(yīng)該注意以下事項：
(1) 與其他專業(yè)協(xié)調(diào)，工藝專業(yè)布置大型泵、電氣專業(yè)布置大的變壓器產(chǎn)生的電磁干擾都會引起電磁流量計的測量誤差，因此盡量避免測定周圍的這種影響；
(2) 盡量將電磁流量計安裝于陰暗的位置，減少陽光直射對其造成影響；
(3) 安裝的直管段要求是流量計前為大于管徑 5 倍，流量計后為小于管徑 2 倍。
3.5.5 特殊流量計
當(dāng)同時存在氣體和液體時的工況下，對流量計的選型就需要認真對比，本項目tuijian采用一種用于氣液兩相流體測量的流量計[14]，它包括管道本體和流量表及設(shè)置在管道本體內(nèi)的氣體管道，氣體管道上設(shè)有地衣氣動閥門和氣體過濾器，液體管道內(nèi)設(shè)有第二氣動閥門和液體過濾器，氣體管道上設(shè)有氣體流量感應(yīng)器，液體管道內(nèi)設(shè)有液體流量感應(yīng)器，流量表上設(shè)有顯示屏、控制電路板，氣體流量感應(yīng)器和液體流量感應(yīng)器均與流量信息處理器信號連接。采用此流量計的優(yōu)點是它的結(jié)構(gòu)簡單，使用、安裝方便，具有安全可靠的作用。
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