自动化仪表选型设计规定

　　第二章 自动化仪表选型设计规定

　　2.1 温度仪表

　　2.1.1总则

　　1)单位及刻度

　　温度仪表的刻度单位应选用摄氏度(℃)

　　刻度及测量范围的选用，在一般情况下应与定型产品的标准系列相符

　　2)检测元件插入长度

　　插入长度的选择应以检测元件插至被测介质温度变化灵敏具有代表性的位置为原则

　　在烟道、炉膛及绝热材料设备上安装时，应按实际需要选用;一般情况下，为了便于互换，可选择深入内部250mm长度。

　　3)检测元件保护套管

　　检测元件的保护套材质不低于设备或管道材质。如定型产品保护套太薄或不耐腐蚀，另加保护套管。

　　对于中、低压介质宜选用钢管直形保护套管。

　　对于高压介质或测温元件取出时不必停车的场合，应选用整体钻孔直形或锥形保护套管。

　　对于流体介质流速较高或要求保护套管高强度的场合，应选用整体钻孔锥形保护套管。

　　4)用于可燃气体、蒸汽及可燃性粉尘等爆炸危险场所的就地带电接点的温度仪表、温度开关、温度检测元件和变送器等，应根据所确定的危险场所类别以及被测介质的危险程度，选择合适的防爆结构形式或采取其他的防爆措施。

　　5)用于腐蚀性气体及有害粉尘等场所的温度仪表，应根据使用环境条件，选择合适的外壳防护等级。

　　2.1.2就地温度仪表

　　1)精度

　　一般工业用温度计：1.5级或1级

　　精密测量用温度计：0.5级或0.25级

　　2)测量范围

　　zui高测量值不大于仪表测量范围上限值的90%，正常测量值在仪表测量范围上限值的1/2左右。

　　压力式温度计测量值应在仪表测量范围上限值的1/2～3/4之间。

　　3)双金属温度计

　　《石油化工自动控制设计手册》P.49

　　4)压力式温度计

　　适用于-80℃以下低温、无法近距离观测、有振动及精度要求不高的就地或就地盘显示。

　　5)玻璃温度计

　　仅用于测量度较高、振动较小、无机械损伤、观察方便的特殊场合。不得使用水银温度计。

　　6)温度开关

　　适用于温度测量需要接点信号输出的场合。

　　2.1.3集中温度仪表

　　1)检测元件：热电偶、热电阻、热敏热电阻

　　2)装配式热电偶适用于一般场合;装配式热电阻适用于无振动场合;热敏热电阻适用于测量反应速度要求快的场合。

　　3)主要介绍Pt-100铂电阻、热电偶

　　《石油化工自动控制设计手册》P.53，60

　　4)特殊场合选用的热电阻热电偶

　　温度高于870℃、氢含量大于5%的还原性气体、惰性气体及真空场合，选用钨錸热电偶或吹气热电偶。

　　设备、管道外壁和转体表面温度，选用端(表面)式，压簧固定式或铠装热电偶、热电阻。

　　含坚硬固体颗粒介质，选用耐磨热电偶。

　　在同一检测元件保护管中，要求多点测量时，选用多点热电偶。

　　为了节省特殊保护管材料(如钽)，提高响应速度或要求检测元件弯曲安装时，可选用铠装热电阻、热电偶。

　　高炉、热风炉温度测量，可选用高炉、热风炉热电偶。

　　5)变送器

　　与接受标准信号显示仪表配套的测量或控制系统，可选用具有模拟信号输出功能或数字信号输出功能的变送器。

　　一般情况下应选用现场型变送器。

　　2.1.4附属设备

　　1)采用热电偶测量1600℃以下的温度，当冷端温度变化使测量系统不能满足度要求，而配套显示仪表又无冷端温度自动补偿功能时，应选用冷端温度自动补偿器。

　　2)补偿导线

　　根据热电偶的支数、分度号和使用环境条件，应选用符合要求的补偿型补偿导线、补偿型补偿电缆或延伸型补偿导线或延伸型补偿电缆。一般应选用补偿型补偿导线、补偿型补偿电缆，当补偿型补偿导线、补偿型补偿电缆不能满足要求时，应选用延伸型补偿导线或延伸型补偿电缆。

　　按使用环境温度选用不同级别补偿导线或补偿电缆。

　　-20℃～+100℃选用普通级

　　-40℃～+250℃选用耐热级

　　应根据使用环境条件，选用阻燃补偿导线或阻燃补偿电缆。

　　应根据测量或控制系统的设计要求，选用本安补偿导线或本安补偿电缆。

　　对有间断电加热或强电、磁场的场所，应选用屏蔽补偿导线或屏蔽补偿电缆。

　　补偿导线的截面积，应按其敷设长度的往复电阻值，以及配套显示仪表、变送器或测量、控制系统接口允许输入外部电阻来确定。

　　2.2 压力仪表

　　压力仪表计量单位：帕(Pa)、千帕(KPa)、兆帕(MPa)

　　2.2.1压力表概述

　　《石油化工自动控制设计手册》P.166

　　主要介绍弹性压力表 P.170

　　2.2.2压力表的选择

　　原则：按照使用环境和测量介质的性质要求

　　在大气腐蚀性较强、粉尘较多和易喷淋液体等环境恶劣的场合，应根据环境条件选择合适的外壳材料及防护等级。

　　对一般介质的测量

　　1) 压力在-40kPa～0～+40kPa时，宜选用膜盒压力表

　　2) 压力在+40kPa以上时，一般选用弹簧管压力表或波纹管压力表。

　　3) 压力在-100kPa～0～+2400kPa时，应选用真空压力表。

　　4) 压力在-100kPa～0kPa时，宜选用弹簧管真空压力表。

　　稀硝酸、醋酸及其它一般腐蚀性介质，应选用耐酸压力表或不锈钢膜片压力表。

　　*、盐酸气、重油类及其类似的具有强腐蚀性、含固体颗粒、粘稠液等介质、应选用膜片压力表或隔膜压力表。其膜片及隔膜的材质，必须根据测量介质的特性选择。

　　结晶、结疤及高粘度等介质，应选用法兰式隔膜压力表。

　　在机械振动较强的场合，应选用耐震压力表或船用压力表。

　　在易燃、易爆的场合，如需电接点信号时，应选用防爆压力控制器或防爆电接点压力表。

　　对于测量高、中压力或腐蚀性较强的压力表，宜选用壳体具有超压释放设施的压力表。

　　下列测量介质应选用压力表

　　1) 气氨、液氨：氨压力表、真空表、压力真空表

　　2) 氧气：氧气压力表

　　3) 氢气：氢气压力表

　　4）

　　5) 乙炔：乙炔压力表

　　6) 硫化氢：耐硫压力表

　　7) 碱液：耐碱压力表、真空压力表

　　2.2.3度等级的选择

　　一般测量用压力表、膜盒压力表和膜片压力表，应选用1.5级或2.5级

　　精密测量用压力表，应选用0.4级、0.25级或0.16级

　　2.2.4外型尺寸的要求

　　在管道和设备上安装的压力表，表盘直径为Φ100mm或Φ150mm

　　在仪表气动管路及其辅助设备上安装的压力表，表盘直径为Φ60mm

　　安装在照度较低、位置较高或示值不易观测场合的压力表，表盘直径为Φ150mm或Φ200mm

　　2.2.5测量范围的选择

　　测量稳定的压力时，正常操作压力值应在仪表测量范围上限值的1/3～2/3

　　测量脉动压力(如：泵、压缩机和风机等出口处压力)时，正常操作压力值应在仪表测量范围上限值的1/3～1/2

　　测量高、中压力(大于4MPa)时，正常操作压力值不应超过仪表测量范围上限值的1/2

　　2.2.6压力变送器的选择

　　以标准信号传输时，应选用变送器

　　在易燃、易爆的场合，应选用气动变送器或防爆型电动变送器

　　结晶、结疤、堵塞、粘稠及腐蚀性介质，应选用法兰式变送器。与介质直接接触的材质，必须根据介质的特性选择。

　　对于测量度高，而一般模拟仪表难以达到时，宜选用智能式仪表，其度优于0.2级以上。当测量点位置不宜接近或环境条件恶劣时，也宜选用智能式变送器。

　　使用环境较好、测量度和可靠性要求不高的场合，可以选用电阻式、电感式远传压力表或霍尔压力变送器。

　　测量微笑压力(小于500Pa时)，可选用微差压变送器。

　　测量设备和管道差压时，应选用差压变送器。

　　在使用环境较好、易接近的场合。可选用直接安装型变送器。

　　2.4 安装附件的选择

　　测量水蒸气和温度大于60℃的介质时，应选用冷凝管或虹吸器

　　测量易液化的气体时，若取压点高于仪表，应选用分离器

　　测量含粉尘的气体时，应选用除尘器

　　测量脉动压力时，应选用阻尼器或缓冲器

　　在使用环境温度接近或低于测量介质的冰点或凝固点时，应采用绝热或伴热措施

　　2.3 流量仪表

　　流量仪表主要类型：节流装置及差压计;速度式流量计;容积式流量计;可变面积式流量计(转子流量计);质量流量计;楔形流量计等。

　　石油化工自动控制设计手册》P.86

　　2.3.1差压式流量计

　　原理、形式分类及特点：P.94

　　差压范围的选择

　　差压范围的选择应根据计算，一般情况下根据流体工作压力高低不同宜选：

　　低差压：6kPa，10 kPa

　　中差压：16 kPa，25 kPa

　　高差压：30 kPa，60 kPa

　　2.3.2可变面积式流量计(转子流量计)

　　原理及分类：P.100

　　当要求精度不优于±1.50%，量程比不大于10：1时，可选用转子流量计。

　　转子流量计要求垂直安装，倾斜度不大于5°;安装位置应振动较小，易于观察和维护;对脏污介质，必须在流量计的进口处加装过滤器。

　　2.3.3旋涡流量计

　　原理：P.113

　　洁净气体、蒸汽和液体的大中流量测量，可选用旋涡流量计

　　低速流体及粘度大的液体，不宜选用旋涡流量计测量，粘度太高会降低流量计对小流量测量的能力。

　　管子振动或泵出口也不宜选用旋涡流量计。

　　2.3.4电磁流量计

　　原理： P.111

　　所测流体必须导电

　　用于导电的液体或均匀的液固两相介质流量测量。可测量各种强酸、强碱、盐、氨水、泥浆、纸浆等介质

　　安装方式可以垂直、水平，也可以倾斜。垂直安装时，液体必须自下而上。对液固两相介质垂直安装。

　　为保证测量精度，流速在0.3～10m/s

　　当安装在水平管段，应使液体充满管段，并应使变送器的电极处于同一水平面上

　　2.3.5质量流量计

　　原理：P.121

　　需直接测量液体、高密度气体及浆体的质量流量时，可选用科氏力质量流量计。

　　科氏力质量流量计可以不受流体温度、压力、密度或粘度变化的影响而提供可靠的质量流量数据。

　　质量流量计可在任何方向安装，但是液体介质还是要充满仪表测量管，不需要直管段。

　　费用较高，管段压损较大。

　　2.3.6其它流量计

　　另外还有超声波流量计(非接触式)、容积式流量计(包括椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板流量计等)、靶式流量计、楔形流量计、水表等。

　　2.3.7固体流量测量

　　皮带称、冲量式流量计：P.140

　　皮带输送的固体流量测量宜选用皮带电子称

　　自由落体的粉粒及块状固体流量，当要求封闭传送物料时，宜选用冲量式流量计

　　冲量式流量计的安装要求物料必须保证自由落下，不得有外加力作用于被测物体上

　　2.4 物位仪表

　　2.4.1总则

　　液面及界面测量应选用差压式仪表、浮筒式仪表和浮子式仪表。当不满足要求时，可选用电容式、射频导纳式、电阻式(电接触式)、声波式、磁致伸缩式等仪表。

　　料面测量应根据物料的粒度、物料的安息角、物料的导电性能、料仓的结构形式及测量要求进行选择。

　　仪表的结构形式及材质应根据被测介质的特性来选择。主要的考虑因素为压力、温度、腐蚀性、导电性;是否存在聚合、粘稠、沉淀、结晶、结膜、气化、起泡等现象;密度和密度变化;液体中悬浮物的多少;液面扰动的程度以及固体物料的粒度。

　　仪表量程应根据工艺对象实际需要显示的范围或实际变化范围确定，一般应使正常物位处于仪表量程的50%左右。仪表精度应根据工艺要求选择。

　　用于可燃气体、蒸汽及可燃性粉尘等爆炸危险场所的电子式物位仪表，应根据所确定的危险场所类别以及被测介质的危险程度，选择合适的防爆结构形式或采取其他的防爆措施。

　　用于腐蚀性气体及有害粉尘等场所的物位仪表，应根据使用环境条件，选择合适的外壳材质及防护等级。

　　2.4.2差压式液位测量

　　原理：P.146

　　对于液面连续测量，宜选用差压式仪表;对于界面测量，可选用差压式仪表，但要求总液面应始终高于上部取压口。

　　对于在正常工况下液体密度有明显变化时，不宜选用差压式仪表。

　　腐蚀性液体、结晶性液体、粘稠性液体、易气化液体、含悬浮物液体宜选用平法兰式差压仪表;高结晶的液体、高粘度的液体、结胶性的液体，沉淀性的液体宜选用插入式法兰差压仪表;以上被测介质的液面如果气相有大量的冷凝物、沉淀物析出，或需要将高温液体与变送器隔离，或更换被测介质时需要严格净化测量头的，可选用双法兰式差压仪表。

　　腐蚀性液体、粘稠性液体、结晶性液体、融熔性液体、沉淀性液体的液面在测量精度要求不高时，宜采用吹气或冲液的方法配合差压变送仪表进行测量。

　　对于在环境温度下，气相可能冷凝、液相可能气化，或气相有液体分离的对象，在使用普通差压仪表进行测量时，应视具体情况分别设置冷凝容器、分离容器、平衡容器等部件，或对测量管线保温、伴热。

　　差压式仪表的正、负迁移量应在选择仪表量程时加以考虑。

　　2.4.3浮筒式测量仪表

　　原理：P.149

　　对于测量范围在2000mm以内，比重为0.5～1.5的液体液面连续测量，以及测量范围1200mm以内比重为0.5～1.5的液体界面连续测量，宜选用浮筒式仪表。

　　真空对象、易气化的液体宜选用浮筒式仪表

　　就地液位指示或调节宜选用气动浮筒式仪表

　　浮筒式仪表必须用于清洁液体

　　对于开口储槽、敞口储液池的液面测量，宜选用内浮筒;对于在操作温度下不结晶、不粘稠、但在环境温度下可能结晶或粘稠的液体对象，也宜选用内浮筒。对于不允许停车的工艺设备，应选用外浮筒。

　　内浮筒仪表在容器内液体扰动较大时，应加装防扰动影响的平衡套筒。

　　电动浮筒仪表用于被测液位波动频繁的场合，其输出信号应加装阻尼器。

　　2.4.4超声波液位测量仪表

　　原理：P.155

　　对于普通物位仪表难以测量的腐蚀性液体、高粘性液体、有毒液体等液面的连续测量和位式测量，宜选用超声波式测量仪表。

　　超声波式仪表必须用于可反射和传播声波的容器液面测量，不得用于真空容器。不宜用于含气泡的液体和含固体颗粒物的液体。