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淺談儀表選型與應用

更新時間:2019-03-26 瀏覽次數(shù):1300

     隨著科學技術的發(fā)展,化工生產規(guī)模的擴大和強度的提高,對生產過程的控制和管理越來越嚴格,過程檢測儀表及控制顯得愈發(fā)關鍵,特別是 DCS 集散控制系統(tǒng)的成熟推廣和應用,使得現(xiàn)在化工項目*。因此,涉及到現(xiàn)場的各類儀表種類繁多,儀表的設計選型是否科學、能否滿足現(xiàn)場實際需要和使用,是每一個儀表工作人員在實際工作中應該考慮的問題。如果控制儀表的選型設計出現(xiàn)失誤,往往會帶來很大的損失,并嚴重影響生產的安全穩(wěn)定運行。

      通常生產現(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)對應著不同型號、適應不同現(xiàn)場的多種測量儀表,所以儀表的選型是一項技術性、實用性很強的工作,不但要求儀表人員有較全面的基礎知識及現(xiàn)場維護經驗,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,然后重點從儀表特性、安裝條件、環(huán)境條件及經濟因素等方面綜合考慮,這樣才能選擇出適于生產要求的、既安全可靠又經濟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、熱電阻溫度計、熱電偶溫度計、一體化熱電阻(熱電偶)溫度計等。由于雙金屬溫度計現(xiàn)場指示精度不高,一般得不到重視;再者雙金屬溫度計往往沒有遠傳功能,所以防護等級也不如遠傳溫度計防護措施好,常常由于玻璃面板內滲水,使得指針及傳動機構失靈、線性不好,其實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;如果測溫點遠離控制室,選用一體化溫度變送器較為合適。因為熱電偶需要補償電纜,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濟、實用的溫度儀表,常用的比如三線制 PT100。無論哪一種溫度計盡量優(yōu)選護套單獨抽芯型的,以便維修更換 , 而且溫度計芯要有防震 , 以提高適應各種流速高的工況。

2、 壓力儀表 :
      在此,以壓力變送器為例作簡單介紹。國產品牌和進口品牌的壓力變送器其實在精度上沒有很大的差距;在零點穩(wěn)定性上,國產壓力變送器還是遜色了一些。所以在壓力高的工作場合,可以選用國產壓力變送器。例如鍋爐汽水壓力,有時工作壓力至少在幾兆帕以上,即使有幾千帕的誤差,也不會影響操作;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浮頂罐,操作壓力自然不會很高,甚至還需要充氮保護,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,要根據工藝介質特性、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)計量的場合,選用質量流量計較為合適,選用其他流量計也是可以的,但給以后成本考核帶來不便。因為質量流量計精度高、穩(wěn)定性好,是其他流量計難以做到的。但由于質量流量計價格昂貴,在選型中應該充分考慮介質的物理特性,質量流量計常見的有測量氣體、液體 2 種。國產質量流量計在測量液體介質穩(wěn)定工況時性能可靠,在測量氣體及工藝介質不穩(wěn)定的液體時 ( 例如丙烯 ),與進口品牌的質量流量計相比,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)象是任何一款質量流量計都難以測量的。例如在 MTP 工藝中,反應器進料多為氣體,且管道口徑較大,這種工況是質量流量計所不能解決的,孔板流量計的精度不高,這種狀況下可使用平衡流量計(選擇是法蘭連接的)變送器采用溫壓補償?shù)亩鄥⒘繛橐?。

4 、液位測量 :
     液位測量按照設計規(guī)范,壓力容器往往會至少有 2 種不同測量原理的液位計,而有現(xiàn)場指示的液位計,以磁翻板液位計為常見;遠傳信號的液位計,以雙法蘭差壓液位計為常見。這些液位計結構簡單、原理可靠,維護方便,但不一定使用這些液位計,有些工況就是需要特殊考慮。例如在生產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。根據測量原理不同,界面計有磁致伸縮、導波雷達等不同形式,至于選用哪一種,要根據物料的介電常數(shù)、分離情況而定。界位計選用頂部安裝方式較為科學,側裝的界位計,物料密度重的在下面,密度輕的在上面。如果側裝式不能滿液位操作,那么物料只能從底部的法蘭口進入界位計內,界位計將不能測量到真實的界位,這種情況往往被忽略。 

5、分析類儀表 :
     分析儀表價格昂貴,相比其他幾類,是用到的數(shù)量較少的一種。在選型的時候,其精度、穩(wěn)定性、都是重點考慮的。線性度與分析儀表的標定結果有很大關系,例如常見的在線 pH 計分析儀表,選擇 1 點標定和選擇 2 點標定會出現(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,所以務必考慮傳感器的探頭安裝在能夠測量流動的液體,并且兼顧維護保養(yǎng)。 

6、儀表調校,確保試車 :
      盡可能提前組織儀表調校,確保試車投運正常。儀表聯(lián)校是儀表工程施工后一道工序,也是整個項目建設進行聯(lián)動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)校的時間往往多于進度計劃中規(guī)定的時間。為了不影響總體施工進度計劃,儀表調校時一般要遵循先單校后聯(lián)校、先單回路后復雜回路、先單點后網絡的調校原則,通過采取已經安裝完成的儀表回路 , 提前做聯(lián)校的方式,大限度地保證單機試車及整體調試的需要。 

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,整個流程始終含有較多的鹽酸、燒堿,腐蝕性較強,如果介質酸性含量較少,溫度在常溫,可以選用鋼襯四氟類防腐;如果介質溫度較高,但在沸點溫度以下,可以選用哈氏合金;如果介質溫度接近或在沸點溫度以上,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,要選用鎳材質比較合適。有機硅項目的鹽酸解析及氯甲烷合成車間需要大量的 HCl, 設計院前期把溫度計類儀表套管設計為 304+PTFE 材質 , 由于鹽酸提純需要蒸發(fā) , 溫度大于沸點溫度 , 導致儀表套管腐蝕穿透 , 后改為鉭材質后才能正常使用。儀表防腐既要看物料的介質特性,也要看工況要求,這樣既經濟又科學。 
      還有很重要的一點,儀表雖然是為工藝服務的,但是不科學的選型、安裝不能很好地為工藝服務,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,管道流體流量計設計為電磁流量計,雖然數(shù)據表中的流體為水,不含油,但是實際工況卻含有一定量的油,開工期間流量一直不穩(wěn)定。這種情況經常出現(xiàn),由于工藝條件的變化使得原先設計儀表不合適,所以只能重新選型。在盡量避免管道動火焊接的同時,可選用外貼式超聲波流量計。 

8、日常維護 :
      儀表日常維護要貫徹“預防為主”的原則,加強經常性地維護保養(yǎng),保持儀表的完好整潔。另外,由于工藝介質的冷熱侵蝕、儀表元器件的老化,儀表出現(xiàn)異常也在所難免,關鍵在于正確判斷、及時排除。一般來說儀表出現(xiàn)故障大致分 2 種情況:一是工藝原因,儀表忠實地反映了真實的工藝異常情況;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?;煜谝黄?,很難馬上判斷出來,儀表工要想及時、準確地判斷儀表故障,除了多年的實踐經驗積累外,還必須熟悉儀表的工作原理、結構性能。另外,還要熟悉測量控制系統(tǒng)中的環(huán)節(jié),對工藝介質的物理化學特性、主要設備結構有所了解,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,一般要遵循“先觀察后動手、先外部后內部、先機械后線路、先整體后局部”的原則,逐步縮小故障范圍,迅速而準確地查找、處理儀表故障。

 

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