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淺談儀表選型與應(yīng)用
更新時(shí)間：2019-03-26 瀏覽次數(shù)：1636
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，化工生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和強(qiáng)度的提高，對生產(chǎn)過程的控制和管理越來越嚴(yán)格，過程檢測儀表及控制顯得愈發(fā)關(guān)鍵，特別是 DCS 集散控制系統(tǒng)的成熟推廣和應(yīng)用，使得現(xiàn)在化工項(xiàng)目*。因此，涉及到現(xiàn)場的各類儀表種類繁多，儀表的設(shè)計(jì)選型是否科學(xué)、能否滿足現(xiàn)場實(shí)際需要和使用，是每一個(gè)儀表工作人員在實(shí)際工作中應(yīng)該考慮的問題。如果控制儀表的選型設(shè)計(jì)出現(xiàn)失誤，往往會(huì)帶來很大的損失，并嚴(yán)重影響生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
通常生產(chǎn)現(xiàn)場參數(shù)分為溫度、流量、壓力、液位、成分多種，每一種參數(shù)對應(yīng)著不同型號、適應(yīng)不同現(xiàn)場的多種測量儀表，所以儀表的選型是一項(xiàng)技術(shù)性、實(shí)用性很強(qiáng)的工作，不但要求儀表人員有較全面的基礎(chǔ)知識及現(xiàn)場維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，而且選型前要對各種測量方式和儀表特性做全面了解和細(xì)致的比較。總的來說，原則就是首先符合工藝的要求，然后重點(diǎn)從儀表特性、安裝條件、環(huán)境條件及經(jīng)濟(jì)因素等方面綜合考慮，這樣才能選擇出適于生產(chǎn)要求的、既安全可靠又經(jīng)濟(jì)耐用的測量控制儀表。
1 、溫度儀表 ：
相對于其他幾種儀表而言，溫度儀表是比較簡單的儀表，常用的有雙金屬現(xiàn)場溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)、一體化熱電阻（熱電偶）溫度計(jì)等。由于雙金屬溫度計(jì)現(xiàn)場指示精度不高，一般得不到重視；再者雙金屬溫度計(jì)往往沒有遠(yuǎn)傳功能，所以防護(hù)等級也不如遠(yuǎn)傳溫度計(jì)防護(hù)措施好，常常由于玻璃面板內(nèi)滲水，使得指針及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)失靈、線性不好，其實(shí)際使用效果較不理想。如果工藝狀況溫度在 650℃以上，往往選用熱電偶為好；如果測溫點(diǎn)遠(yuǎn)離控制室，選用一體化溫度變送器較為合適。因?yàn)闊犭娕夹枰a(bǔ)償電纜，長度越長，成本越高，比如在熱電廠，鍋爐部分一般和控制室比較緊湊，高溫部分選用熱電偶較多，而化工裝置要求和控制室必須有一定的安全距離，所以化工裝置工藝溫度較高的情況，選用熱電偶溫變較為適宜。測量中溫以下熱電阻是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的溫度儀表，常用的比如三線制 PT100。無論哪一種溫度計(jì)盡量優(yōu)選護(hù)套單獨(dú)抽芯型的，以便維修更換 , 而且溫度計(jì)芯要有防震 , 以提高適應(yīng)各種流速高的工況。
2、 壓力儀表 ：
在此，以壓力變送器為例作簡單介紹。國產(chǎn)品牌和進(jìn)口品牌的壓力變送器其實(shí)在精度上沒有很大的差距；在零點(diǎn)穩(wěn)定性上，國產(chǎn)壓力變送器還是遜色了一些。所以在壓力高的工作場合，可以選用國產(chǎn)壓力變送器。例如鍋爐汽水壓力，有時(shí)工作壓力至少在幾兆帕以上，即使有幾千帕的誤差，也不會(huì)影響操作；但如果工作壓力較低，以成品罐區(qū)為例，往往有些成品罐為內(nèi)浮頂罐，操作壓力自然不會(huì)很高，甚至還需要充氮保護(hù)，這種場合就需要選用性能更為可靠的壓力變送器。至于是選用法蘭膜片式的還是螺紋連接的，要根據(jù)工藝介質(zhì)特性、工況條件而定。例如在酸堿鹽有腐蝕性的工況，選用法蘭耐腐蝕膜片式較為合適；在高溫高壓的工況，選用螺紋連接的比較合適，同時(shí)還要兼顧冬季防凍防凝的措施，以防凍壞儀表。
3 、流量儀表 ：
流量計(jì)種類繁多，也是儀表選型中較為難以定論的事，但大的原則是不能改變的。例如在跨界區(qū)計(jì)量的場合，選用質(zhì)量流量計(jì)較為合適，選用其他流量計(jì)也是可以的，但給以后成本考核帶來不便。因?yàn)橘|(zhì)量流量計(jì)精度高、穩(wěn)定性好，是其他流量計(jì)難以做到的。但由于質(zhì)量流量計(jì)價(jià)格昂貴，在選型中應(yīng)該充分考慮介質(zhì)的物理特性，質(zhì)量流量計(jì)常見的有測量氣體、液體 2 種。國產(chǎn)質(zhì)量流量計(jì)在測量液體介質(zhì)穩(wěn)定工況時(shí)性能可靠，在測量氣體及工藝介質(zhì)不穩(wěn)定的液體時(shí) ( 例如丙烯 )，與進(jìn)口品牌的質(zhì)量流量計(jì)相比，其信號處理尚有一定的差距，但有些氣液兩相工況并存的現(xiàn)象是任何一款質(zhì)量流量計(jì)都難以測量的。例如在 MTP 工藝中，反應(yīng)器進(jìn)料多為氣體，且管道口徑較大，這種工況是質(zhì)量流量計(jì)所不能解決的，孔板流量計(jì)的精度不高，這種狀況下可使用平衡流量計(jì)（選擇是法蘭連接的）變送器采用溫壓補(bǔ)償?shù)亩鄥⒘繛橐?。
4 、液位測量 ：
液位測量按照設(shè)計(jì)規(guī)范，壓力容器往往會(huì)至少有 2 種不同測量原理的液位計(jì)，而有現(xiàn)場指示的液位計(jì)，以磁翻板液位計(jì)為常見；遠(yuǎn)傳信號的液位計(jì)，以雙法蘭差壓液位計(jì)為常見。這些液位計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、原理可靠，維護(hù)方便，但不一定使用這些液位計(jì)，有些工況就是需要特殊考慮。例如在生產(chǎn)過程中需要液體分離，常見的就是油水分離，這就需要界面計(jì)。根據(jù)測量原理不同，界面計(jì)有磁致伸縮、導(dǎo)波雷達(dá)等不同形式，至于選用哪一種，要根據(jù)物料的介電常數(shù)、分離情況而定。界位計(jì)選用頂部安裝方式較為科學(xué)，側(cè)裝的界位計(jì)，物料密度重的在下面，密度輕的在上面。如果側(cè)裝式不能滿液位操作，那么物料只能從底部的法蘭口進(jìn)入界位計(jì)內(nèi)，界位計(jì)將不能測量到真實(shí)的界位，這種情況往往被忽略。
5、分析類儀表 ：
分析儀表價(jià)格昂貴，相比其他幾類，是用到的數(shù)量較少的一種。在選型的時(shí)候，其精度、穩(wěn)定性、都是重點(diǎn)考慮的。線性度與分析儀表的標(biāo)定結(jié)果有很大關(guān)系，例如常見的在線 pH 計(jì)分析儀表，選擇 1 點(diǎn)標(biāo)定和選擇 2 點(diǎn)標(biāo)定會(huì)出現(xiàn)不同的斜率，將決定儀表的線性。這種分析儀表多是傳感器和工藝物料直接接觸，所以務(wù)必考慮傳感器的探頭安裝在能夠測量流動(dòng)的液體，并且兼顧維護(hù)保養(yǎng)。
6、儀表調(diào)校，確保試車 ：
盡可能提前組織儀表調(diào)校，確保試車投運(yùn)正常。儀表聯(lián)校是儀表工程施工后一道工序，也是整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)試車的前提條件之一。由于儀表施工工期非常短，后期與各專業(yè)交叉的作業(yè)非常多，所以儀表聯(lián)校的時(shí)間往往多于進(jìn)度計(jì)劃中規(guī)定的時(shí)間。為了不影響總體施工進(jìn)度計(jì)劃，儀表調(diào)校時(shí)一般要遵循先單校后聯(lián)校、先單回路后復(fù)雜回路、先單點(diǎn)后網(wǎng)絡(luò)的調(diào)校原則，通過采取已經(jīng)安裝完成的儀表回路 , 提前做聯(lián)校的方式，大限度地保證單機(jī)試車及整體調(diào)試的需要。
7、儀表防腐 ：
化工物料往往伴有酸堿，所以防腐是不可忽視的話題。無論是哪一種儀表，都必須充分考慮儀表與工藝物料的接觸部分防腐。以氯堿工業(yè)為例，整個(gè)流程始終含有較多的鹽酸、燒堿，腐蝕性較強(qiáng)，如果介質(zhì)酸性含量較少，溫度在常溫，可以選用鋼襯四氟類防腐；如果介質(zhì)溫度較高，但在沸點(diǎn)溫度以下，可以選用哈氏合金；如果介質(zhì)溫度接近或在沸點(diǎn)溫度以上，要選用鉭、鉑銥合金，例如測量鹽酸用的電磁流量計(jì)電極；但在燒堿熔融狀態(tài)下，例如燒堿蒸發(fā)提純工段，要選用鎳材質(zhì)比較合適。有機(jī)硅項(xiàng)目的鹽酸解析及氯甲烷合成車間需要大量的 HCl, 設(shè)計(jì)院前期把溫度計(jì)類儀表套管設(shè)計(jì)為 304+PTFE 材質(zhì) , 由于鹽酸提純需要蒸發(fā) , 溫度大于沸點(diǎn)溫度 , 導(dǎo)致儀表套管腐蝕穿透 , 后改為鉭材質(zhì)后才能正常使用。儀表防腐既要看物料的介質(zhì)特性，也要看工況要求，這樣既經(jīng)濟(jì)又科學(xué)。
還有很重要的一點(diǎn)，儀表雖然是為工藝服務(wù)的，但是不科學(xué)的選型、安裝不能很好地為工藝服務(wù)，所以工藝要為儀表選型安裝創(chuàng)造必要的條件。例如在 MTP 裝置中和油冷水冷系統(tǒng)中，管道流體流量計(jì)設(shè)計(jì)為電磁流量計(jì)，雖然數(shù)據(jù)表中的流體為水，不含油，但是實(shí)際工況卻含有一定量的油，開工期間流量一直不穩(wěn)定。這種情況經(jīng)常出現(xiàn)，由于工藝條件的變化使得原先設(shè)計(jì)儀表不合適，所以只能重新選型。在盡量避免管道動(dòng)火焊接的同時(shí)，可選用外貼式超聲波流量計(jì)。
8、日常維護(hù) ：
儀表日常維護(hù)要貫徹“預(yù)防為主”的原則，加強(qiáng)經(jīng)常性地維護(hù)保養(yǎng)，保持儀表的完好整潔。另外，由于工藝介質(zhì)的冷熱侵蝕、儀表元器件的老化，儀表出現(xiàn)異常也在所難免，關(guān)鍵在于正確判斷、及時(shí)排除。一般來說儀表出現(xiàn)故障大致分 2 種情況：一是工藝原因，儀表忠實(shí)地反映了真實(shí)的工藝異常情況；二是儀表因素，由于儀表某一環(huán)節(jié)故障而出現(xiàn)工藝參數(shù)誤指示。這2種因素經(jīng)常混淆在一起，很難馬上判斷出來，儀表工要想及時(shí)、準(zhǔn)確地判斷儀表故障，除了多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累外，還必須熟悉儀表的工作原理、結(jié)構(gòu)性能。另外，還要熟悉測量控制系統(tǒng)中的環(huán)節(jié)，對工藝介質(zhì)的物理化學(xué)特性、主要設(shè)備結(jié)構(gòu)有所了解，這樣才能拓寬思路，有助于分析和判斷故障。
在處理儀表故障時(shí)，一般要遵循“先觀察后動(dòng)手、先外部后內(nèi)部、先機(jī)械后線路、先整體后局部”的原則，逐步縮小故障范圍，迅速而準(zhǔn)確地查找、處理儀表故障。