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1、化工仪表设计第一章 仪表位号1.1 仪表位号组成由仪表功能标志和仪表回路编号组成PIC-110 仪表位号PIC 仪表功能标志110 仪表回路编号1.2 仪表功能标志仪表功能标志应该符合HG-T 20505-2000 过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号3.1.1规定，主要内容如下：仪表功能标志的常用组合字母见HG-T 20505-2000 过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号表3.1.2l 功能标志的首位字母选择应与被测变量或引发变量相应，可以不与被处理的变量相符。如为调节流量的调节阀，用在液位系统中的功能标志是LV，而不是FV。l 仪表功能标志的首位字母后面可以附加一个修饰字母，这时原来
2、的被测变量就变成一个新变量。如在首位字母P、T后面加D，变成PD、TD，原来的压力、温度就变成压差、温差。l 仪表功能标志的后继字母后面也可附加一个或两个修饰字母，以对读出功能进行修饰。如功能标志PAH中，后继字母A后面加H，它限制读出功能A的报警为高报警。l 功能标志的字母编组的字母数，一般不超过4个。为了减少字母编组的字母数，对于一台仪表同时用于指示和记录同一被测变量时，可以省略I（指示）。l 仪表功能标志的所有字母均应大写。1.3 仪表回路编号回路编号可以用工序加仪表顺序号组成，也可以用其他规定的方法进行编号。FIC-116 1工序号，16顺序号也可无工序号，如FSHL-2l 仪表位号按
3、不同的被测变量分类，同一装置（或工序）同类被测变量的仪表位号中的顺序号应是连续的，顺序号中间可以空号；不同被测变量的仪表位号不能连续编号。l 如果同一仪表回路中有两个以上功能相同的仪表，可以用仪表位号附加尾缀字母（尾缀字母应大写）的方法以示区别。如TV-110A和TV-110B表示同一回路中有两台控制阀。l 当不同工序的多个检测元件共用一台显示仪表时，显示仪表的位号不表示工序号，只编顺序号；检测元件的位号是在共用显示仪表后面加后缀。如多点温度指示仪的位号为TI-1，其检测元件的位号为TI-1-1、TI-1-2。等。l 当一台仪表由两个或多个回路共用时，各回路的仪表位号都应标注。如一台双笔记录仪
4、要记录流量FR-121和压力PR-131时，仪表位号为FR-121/ PR-131。l 在自控专业表格类的设计文件中，编写仪表位号的要求是，一般情况下功能标志后继字母不再附加修饰字母，如带上、下限报警（联锁）的指示、控制系统的位号，只编写PIA-110、TIS-111，不需将报警联锁的修饰字母H、L编写出来。1.4 仪表的图形符号单台常规仪表：DCS系统：PLC系统：1.5 PID图中仪表的各种连线规定l 细实线作为仪表连线的场合:1) 工艺参数测量点与检测装置或仪表的连接线2) 仪表与仪表能源的连接线l 就地仪表与控制仪表（包括DCS）的连接线、控制室仪表之间的连接线、DCS内部系统连接线或
5、数据连接线1.6 流量测量仪表的图形符号l 节流装置+差压仪表l 非差压型流量测量仪表1.7 执行器图形符号l 执行机构l 控制阀体及风门注：执行机构能源中断时控制阀位置的图形符号l 自力式控制阀l 仪表辅助设施1.8 图形符号应用实例第二章 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l 温度仪表的刻度单位应选用摄氏度（）l 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l 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l 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
6、深入内部250mm长度。3）检测元件保护套管l 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。l 对于中、低压介质宜选用钢管直形保护套管。l 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。l 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
7、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l 一般工业用温度计：1.5级或1级l 精密测量用温度计：0.5级或0.25级2）测量范围l 最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。l 压力式温度计测量值应在仪表测量范围上限值的1/23/4之间。3）双金属温度计石油化工自动控制设计手册P.494）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精确度较高、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
8、。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.53，604）特殊场合选用的热电阻热电偶l 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。l 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。l 含坚硬固体颗粒介质，选用耐磨热电偶。l 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。l 为了节省特殊保护管材料（如钽），提高响应
9、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。l 高炉、热风炉温度测量，可选用高炉、热风炉专用热电偶。5）变送器l 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。l 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精确度要求，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l 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
10、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。l 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l 应根据使用环境条件，选用阻燃补偿导线或阻燃补偿电缆。l 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。l 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。l 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
11、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.1702.2.2 压力表的选择原则：按照使用环境和测量介质的性质要求l 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。l 对一般介质的测量1） 压力在-40kPa0+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-100kPa0+2400kPa时，应选用真空压力表。4） 压力在-100kPa0kPa时，宜选用弹簧管真空压力表。l 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。l 稀盐酸、盐酸气、
12、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。l 结晶、结疤及高粘度等介质，应选用法兰式隔膜压力表。l 在机械振动较强的场合，应选用耐震压力表或船用压力表。l 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。l 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。l 下列测量介质应选用专用压力表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） 氯气：耐氯压力表、真空压力表5） 乙炔：乙炔压力表6） 硫化氢：耐
13、硫压力表7） 碱液：耐碱压力表、真空压力表2.2.3 精确度等级的选择l 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l 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l 在管道和设备上安装的压力表，表盘直径为100mm或150mml 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60mml 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150mm或200mm2.2.5 测量范围的选择l 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1/32/3l 测量脉动压力（如：泵、压缩机和风机等出口处压力）时，正常
14、操作压力值应在仪表测量范围上限值的1/31/2l 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1/22.2.6 压力变送器的选择l 以标准信号传输时，应选用变送器l 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l 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。l 对于测量精确度高，而一般模拟仪表难以达到时，宜选用智能式仪表，其精确度优于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。l 使用环境较好、测量精确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
15、压力变送器。l 测量微笑压力（小于500Pa时），可选用微差压变送器。l 测量设备和管道差压时，应选用差压变送器。l 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l 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l 测量易液化的气体时，若取压点高于仪表，应选用分离器l 测量含粉尘的气体时，应选用除尘器l 测量脉动压力时，应选用阻尼器或缓冲器l 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
16、工自动控制设计手册P.862.3.1 差压式流量计l 原理、形式分类及特点：P.94l 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 kPa2.3.2 可变面积式流量计（转子流量计）l 原理及分类：P.100l 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。l 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l 原理：P.113l 洁净气体、蒸汽和液体的
17、大中流量测量，可选用旋涡流量计l 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。l 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l 原理： P.111l 所测流体必须导电l 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l 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。对液固两相介质最好垂直安装。l 为保证测量精度，流速在0.310m/sl 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l 原理：P.121l 需直接精确测量液
18、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。l 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精确可靠的质量流量数据。l 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。l 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l 皮带称、冲量式流量计：P.140l 皮带输送的固体流量测量宜选用皮带电子称l 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l 冲量式流量
19、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l 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。l 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。l 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。l 仪表量程应根据工艺对象实际需要显示的范
20、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。l 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。l 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l 原理：P.146l 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。l 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。l 腐蚀性液体、结晶性液体、粘稠性液体
21、、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。l 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。l 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。l
22、 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l 原理：P.149l 对于测量范围在2000mm以内，比重为0.51.5的液体液面连续测量，以及测量范围1200mm以内比重为0.51.5的液体界面连续测量，宜选用浮筒式仪表。l 真空对象、易气化的液体宜选用浮筒式仪表l 就地液位指示或调节宜选用气动浮筒式仪表l 浮筒式仪表必须用于清洁液体l 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。l 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。l 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l 原理：P.155l 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。l 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。
