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化工儀表設(shè)計規(guī)范
2011-06-07
第一章儀表位號
1.1 儀表位號組成
由儀表功能標(biāo)志和儀表回路編號組成
PIC-110 儀表位號
PIC 儀表功能標(biāo)志
110 儀表回路編號
1.2 儀表功能標(biāo)志
儀表功能標(biāo)志應(yīng)該符合《HG-T 20505-2000 過程測量和控制儀表的功能標(biāo)志及圖形符號》3.1.1規(guī)定,主要內(nèi)容如下:
儀表功能標(biāo)志的常用組合字母見《HG-T 20505-2000 過程測量和控制儀表的功能標(biāo)志及圖形符號》表3.1.2
功能標(biāo)志的首位字母選擇應(yīng)與被測變量或引發(fā)變量相應(yīng),可以不與被處理的變量相符。如為調(diào)節(jié)流量的,用在液位系統(tǒng)中的功能標(biāo)志是LV,而不是FV。
儀表功能標(biāo)志的首位字母后面可以附加一個修飾字母,這時原來的被測變量就變成一個新變量。如在首位字母P、T后面加D,變成PD、TD,原來的壓力、溫度就變成壓差、溫差。
儀表功能標(biāo)志的后繼字母后面也可附加一個或兩個修飾字母,以對讀出功能進(jìn)行修飾。如功能標(biāo)志PAH中,后繼字母A后面加H,它限制讀出功能A的報警為高報警。
功能標(biāo)志的字母編組的字母數(shù),一般不超過4個。為了減少字母編組的字母數(shù),對于一臺儀表同時用于指示和記錄同一被測變量時,可以省略I(指示)。
儀表功能標(biāo)志的所有字母均應(yīng)大寫。
1.3儀表回路編號
回路編號可以用工序加儀表順序號組成,也可以用其他規(guī)定的方法進(jìn)行編號。
FIC-116 1—工序號,16—順序號
也可無工序號,如FSHL-2
儀表位號按不同的被測變量分類,同一裝置(或工序)同類被測變量的儀表位號中的順序號應(yīng)是連續(xù)的,順序號中間可以空號;不同被測變量的儀表位號不能連續(xù)編號。
如果同一儀表回路中有兩個以上功能相同的儀表,可以用儀表位號附加尾綴字母(尾綴字母應(yīng)大寫)的方法以示區(qū)別。如TV-110A和TV-110B表示同一回路中有兩臺控制閥。
當(dāng)不同工序的多個檢測元件共用一臺顯示儀表時,顯示儀表的位號不表示工序號,只編順序號;檢測元件的位號是在共用顯示儀表后面加后綴。如多點(diǎn)溫度指示儀的位號為TI-1,其檢測元件的位號為TI-1-1、TI-1-2。。。。。。等。
當(dāng)一臺儀表由兩個或多個回路共用時,各回路的儀表位號都應(yīng)標(biāo)注。如一臺雙筆要記錄流量FR-121和壓力PR-131時,儀表位號為FR-121/ PR-131。
l在自控專業(yè)表格類的設(shè)計文件中,編寫儀表位號的要求是,一般情況下功能標(biāo)志后繼字母不再附加修飾字母,如帶上、下限報警(聯(lián)鎖)的指示、控制系統(tǒng)的位號,只編寫PIA-110、TIS-111,不需將報警聯(lián)鎖的修飾字母H、L編寫出來。
1.4儀表的圖形符號
單臺常規(guī)儀表:
DCS系統(tǒng):
PLC系統(tǒng):
1.5PID圖中儀表的各種連線規(guī)定
細(xì)實(shí)線作為儀表連線的場合:
1) 工藝參數(shù)測量點(diǎn)與檢測裝置或儀表的連接線
2) 儀表與儀表能源的連接線
就地儀表與控制儀表(包括DCS)的連接線、控制室儀表之間的連接線、DCS內(nèi)部系統(tǒng)連接線或數(shù)據(jù)連接線
1.6 流量測量儀表的圖形符號
節(jié)流裝置+差壓儀表
非差壓型流量測量儀表
1.7 執(zhí)行器圖形符號
執(zhí)行機(jī)構(gòu)
控制閥體及風(fēng)門
注:執(zhí)行機(jī)構(gòu)能源中斷時控制閥位置的圖形符號
l 自力式控制閥
l 儀表輔助設(shè)施
1.8 圖形符號應(yīng)用實(shí)例
第二章 自動化儀表選型設(shè)計規(guī)定
2.1 溫度儀表
2.1.1總則
1)單位及刻度
溫度儀表的刻度單位應(yīng)選用攝氏度(℃)
刻度及測量范圍的選用,在一般情況下應(yīng)與定型產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)系列相符
2)檢測元件插入長度
插入長度的選擇應(yīng)以檢測元件插至被測介質(zhì)溫度變化靈敏具有代表性的位置為原則
在煙道、爐膛及絕熱材料設(shè)備上安裝時,應(yīng)按實(shí)際需要選用;一般情況下,為了便于互換,可選擇深入內(nèi)部250mm長度。
3)檢測元件保護(hù)套管
檢測元件的保護(hù)套材質(zhì)不低于設(shè)備或管道材質(zhì)。如定型產(chǎn)品保護(hù)套太薄或不耐腐蝕,另加保護(hù)套管。
對于中、低壓介質(zhì)宜選用鋼管直形保護(hù)套管。
對于高壓介質(zhì)或測溫元件取出時不必停車的場合,應(yīng)選用整體鉆孔直形或錐形保護(hù)套管。
對于流體介質(zhì)流速較高或要求保護(hù)套管高強(qiáng)度的場合,應(yīng)選用整體鉆孔錐形保護(hù)套管。
4)用于可燃?xì)怏w、蒸汽及可燃性粉塵等爆炸危險場所的就地帶電接點(diǎn)的溫度儀表、溫度開關(guān)、溫度檢測元件和變送器等,應(yīng)根據(jù)所確定的危險場所類別以及被測介質(zhì)的危險程度,選擇合適的防爆結(jié)構(gòu)形式或采取其他的防爆措施。
5)用于腐蝕性氣體及有害粉塵等場所的溫度儀表,應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境條件,選擇合適的外殼防護(hù)等級。
2.1.2就地溫度儀表
1)精度
一般工業(yè)用溫度計:1.5級或1級
精密測量用溫度計:0.5級或0.25級
2)測量范圍
最高測量值不大于儀表測量范圍上限值的90%,正常測量值在儀表測量范圍上限值的1/2左右。
壓力式溫度計測量值應(yīng)在儀表測量范圍上限值的1/2~3/4之間。
3)雙金屬溫度計
《石油化工自動控制設(shè)計手冊》P.49
4)壓力式溫度計
適用于-80℃以下低溫、無法近距離觀測、有振動及精度要求不高的就地或就地盤顯示。
5)玻璃溫度計
僅用于測量精確度較高、振動較小、無機(jī)械損傷、觀察方便的特殊場合。不得使用水銀溫度計。
6)溫度開關(guān)
適用于溫度測量需要接點(diǎn)信號輸出的場合。
2.1.3集中溫度儀表
1)檢測元件:、熱電阻、熱敏熱電阻
2)裝配式熱電偶適用于一般場合;裝配式熱電阻適用于無振動場合;熱敏熱電阻適用于測量反應(yīng)速度要求快的場合。
3)主要介紹Pt-100鉑電阻、熱電偶
《石油化工自動控制設(shè)計手冊》P.53,60
4)特殊場合選用的熱電阻熱電偶
溫度高于870℃、氫含量大于5%的還原性氣體、惰性氣體及真空場合,選用鎢錸熱電偶或吹氣熱電偶。
設(shè)備、管道外壁和轉(zhuǎn)體表面溫度,選用端(表面)式,壓簧固定式或鎧裝熱電偶、熱電阻。
含堅硬固體顆粒介質(zhì),選用耐磨熱電偶。
在同一檢測元件保護(hù)管中,要求多點(diǎn)測量時,選用多點(diǎn)熱電偶。
為了節(jié)省特殊保護(hù)管材料(如鉭),提高響應(yīng)速度或要求檢測元件彎曲安裝時,可選用鎧裝熱電阻、熱電偶。
高爐、熱風(fēng)爐溫度測量,可選用高爐、熱風(fēng)爐專用熱電偶。
5)變送器
與接受標(biāo)準(zhǔn)信號顯示儀表配套的測量或控制系統(tǒng),可選用具有模擬信號輸出功能或數(shù)字信號輸出功能的變送器。
一般情況下應(yīng)選用現(xiàn)場型變送器。
2.1.4附屬設(shè)備
1)采用熱電偶測量1600℃以下的溫度,當(dāng)冷端溫度變化使測量系統(tǒng)不能滿足精確度要求,而配套顯示儀表又無冷端溫度自動補(bǔ)償功能時,應(yīng)選用冷端溫度自動補(bǔ)償器。
2)補(bǔ)償導(dǎo)線
根據(jù)熱電偶的支數(shù)、分度號和使用環(huán)境條件,應(yīng)選用符合要求的補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線、補(bǔ)償型補(bǔ)償電纜或延伸型補(bǔ)償導(dǎo)線或延伸型補(bǔ)償電纜。一般應(yīng)選用補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線、補(bǔ)償型補(bǔ)償電纜,當(dāng)補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線、補(bǔ)償型補(bǔ)償電纜不能滿足要求時,應(yīng)選用延伸型補(bǔ)償導(dǎo)線或延伸型補(bǔ)償電纜。
按使用環(huán)境溫度選用不同級別補(bǔ)償導(dǎo)線或補(bǔ)償電纜。
-20℃~+100℃選用普通級
-40℃~+250℃選用耐熱級
應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境條件,選用阻燃補(bǔ)償導(dǎo)線或阻燃補(bǔ)償電纜。
應(yīng)根據(jù)測量或控制系統(tǒng)的設(shè)計要求,選用本安補(bǔ)償導(dǎo)線或本安補(bǔ)償電纜。
對有間斷電加熱或強(qiáng)電、磁場的場所,應(yīng)選用屏蔽補(bǔ)償導(dǎo)線或屏蔽補(bǔ)償電纜。
補(bǔ)償導(dǎo)線的截面積,應(yīng)按其敷設(shè)長度的往復(fù)電阻值,以及配套顯示儀表、變送器或測量、控制系統(tǒng)接口允許輸入外部電阻來確定。
2.2 壓力儀表
壓力儀表計量單位:帕(Pa)、千帕(KPa)、兆帕(MPa)
2.2.1壓力表概述
《石油化工自動控制設(shè)計手冊》P.166
主要介紹彈性壓力表 P.170
2.2.2壓力表的選擇
原則:按照使用環(huán)境和測量介質(zhì)的性質(zhì)要求
在大氣腐蝕性較強(qiáng)、粉塵較多和易噴淋液體等環(huán)境惡劣的場合,應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件選擇合適的外殼材料及防護(hù)等級。
對一般介質(zhì)的測量
1) 壓力在-40kPa~0~+40kPa時,宜選用膜盒壓力表
2) 壓力在+40kPa以上時,一般選用彈簧管壓力表或波紋管壓力表。
3) 壓力在-100kPa~0~+2400kPa時,應(yīng)選用真空壓力表。
4) 壓力在-100kPa~0kPa時,宜選用彈簧管真空壓力表。
稀硝酸、醋酸及其它一般腐蝕性介質(zhì),應(yīng)選用耐酸壓力表或不銹鋼膜片壓力表。
稀鹽酸、鹽酸氣、重油類及其類似的具有強(qiáng)腐蝕性、含固體顆粒、粘稠液等介質(zhì)、應(yīng)選用膜片壓力表或隔膜壓力表。其膜片及隔膜的材質(zhì),必須根據(jù)測量介質(zhì)的特性選擇。
結(jié)晶、結(jié)疤及高粘度等介質(zhì),應(yīng)選用法蘭式隔膜壓力表。
在機(jī)械振動較強(qiáng)的場合,應(yīng)選用耐震壓力表或船用壓力表。
在易燃、易爆的場合,如需電接點(diǎn)信號時,應(yīng)選用防爆壓力或防爆電接點(diǎn)壓力表。
對于測量高、中壓力或腐蝕性較強(qiáng)的壓力表,宜選用殼體具有超壓釋放設(shè)施的壓力表。
下列測量介質(zhì)應(yīng)選用專用壓力表
1) 氣氨、液氨:氨壓力表、真空表、壓力真空表
2) 氧氣:氧氣壓力表
3) 氫氣:氫氣壓力表
4) 氯氣:耐氯壓力表、真空壓力表
5) 乙炔:乙炔壓力表
6) 硫化氫:耐硫壓力表
7) 堿液:耐堿壓力表、真空壓力表
2.2.3精確度等級的選擇
一般測量用壓力表、膜盒壓力表和膜片壓力表,應(yīng)選用1.5級或2.5級
精密測量用壓力表,應(yīng)選用0.4級、0.25級或0.16級
2.2.4外型尺寸的要求
在管道和設(shè)備上安裝的壓力表,表盤直徑為Φ100mm或Φ150mm
在儀表氣動管路及其輔助設(shè)備上安裝的壓力表,表盤直徑為Φ60mm
安裝在照度較低、位置較高或示值不易觀測場合的壓力表,表盤直徑為Φ150mm或Φ200mm
2.2.5測量范圍的選擇
測量穩(wěn)定的壓力時,正常操作壓力值應(yīng)在儀表測量范圍上限值的1/3~2/3
測量脈動壓力(如:泵、壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)等出口處壓力)時,正常操作壓力值應(yīng)在儀表測量范圍上限值的1/3~1/2
測量高、中壓力(大于4MPa)時,正常操作壓力值不應(yīng)超過儀表測量范圍上限值的1/2
2.2.6的選擇
以標(biāo)準(zhǔn)信號傳輸時,應(yīng)選用變送器
在易燃、易爆的場合,應(yīng)選用氣動變送器或防爆型電動變送器
結(jié)晶、結(jié)疤、堵塞、粘稠及腐蝕性介質(zhì),應(yīng)選用法蘭式變送器。與介質(zhì)直接接觸的材質(zhì),必須根據(jù)介質(zhì)的特性選擇。
對于測量精確度高,而一般模擬儀表難以達(dá)到時,宜選用智能式儀表,其精確度優(yōu)于0.2級以上。當(dāng)測量點(diǎn)位置不宜接近或環(huán)境條件惡劣時,也宜選用智能式變送器。
使用環(huán)境較好、測量精確度和可靠性要求不高的場合,可以選用電阻式、電感式遠(yuǎn)傳壓力表或霍爾壓力變送器。
測量微笑壓力(小于500Pa時),可選用微。
測量設(shè)備和管道差壓時,應(yīng)選用差壓變送器。
在使用環(huán)境較好、易接近的場合??蛇x用直接安裝型變送器。
2.4 安裝附件的選擇
測量水蒸氣和溫度大于60℃的介質(zhì)時,應(yīng)選用冷凝管或虹吸器
測量易液化的氣體時,若取壓點(diǎn)高于儀表,應(yīng)選用分離器
測量含粉塵的氣體時,應(yīng)選用除塵器
測量脈動壓力時,應(yīng)選用阻尼器或緩沖器
在使用環(huán)境溫度接近或低于測量介質(zhì)的冰點(diǎn)或凝固點(diǎn)時,應(yīng)采用絕熱或伴熱措施
2.3 流量儀表
流量儀表主要類型:節(jié)流裝置及差壓計;速度式;容積式流量計;可變面積式流量計(轉(zhuǎn)子流量計);質(zhì)量流量計;楔形流量計等。
石油化工自動控制設(shè)計手冊》P.86
2.3.1差壓式流量計
原理、形式分類及特點(diǎn):P.94
差壓范圍的選擇
差壓范圍的選擇應(yīng)根據(jù)計算,一般情況下根據(jù)流體工作壓力高低不同宜選:
低差壓:6kPa,10 kPa
中差壓:16 kPa,25 kPa
高差壓:30 kPa,60 kPa
2.3.2可變面積式流量計(轉(zhuǎn)子流量計)
原理及分類:P.100
當(dāng)要求精度不優(yōu)于±1.50%,量程比不大于10:1時,可選用轉(zhuǎn)子流量計。
轉(zhuǎn)子流量計要求垂直安裝,傾斜度不大于5°;安裝位置應(yīng)振動較小,易于觀察和維護(hù);對臟污介質(zhì),必須在流量計的進(jìn)口處加裝。
2.3.3旋渦流量計
原理:P.113
潔凈氣體、蒸汽和液體的大中流量測量,可選用旋渦流量計
低速流體及粘度大的液體,不宜選用旋渦流量計測量,粘度太高會降低流量計對小流量測量的能力。
管子振動或泵出口也不宜選用旋渦流量計。
2.3.4
原理: P.111
所測流體必須導(dǎo)電
用于導(dǎo)電的液體或均勻的液固兩相介質(zhì)流量測量??蓽y量各種強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、鹽、氨水、泥漿、紙漿等介質(zhì)
安裝方式可以垂直、水平,也可以傾斜。垂直安裝時,液體必須自下而上。對液固兩相介質(zhì)最好垂直安裝。
為保證測量精度,流速在0.3~10m/s
當(dāng)安裝在水平管段,應(yīng)使液體充滿管段,并應(yīng)使變送器的電極處于同一水平面上
2.3.5質(zhì)量流量計
原理:P.121
需直接精確測量液體、高密度氣體及漿體的質(zhì)量流量時,可選用科氏力質(zhì)量流量計。
科氏力質(zhì)量流量計可以不受流體溫度、壓力、密度或粘度變化的影響而提供精確可靠的質(zhì)量流量數(shù)據(jù)。
質(zhì)量流量計可在任何方向安裝,但是液體介質(zhì)還是要充滿儀表測量管,不需要直管段。
費(fèi)用較高,管段壓損較大。
2.3.6其它流量計
另外還有(非接觸式)、容積式流量計(包括橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、刮板流量計等)、、楔形流量計、等。
2.3.7固體流量測量
皮帶稱、沖量式流量計:P.140
皮帶輸送的固體流量測量宜選用皮帶電子稱
自由落體的粉粒及塊狀固體流量,當(dāng)要求封閉傳送物料時,宜選用沖量式流量計
沖量式流量計的安裝要求物料必須保證自由落下,不得有外加力作用于被測物體上
2.4 物位儀表
2.4.1總則
液面及界面測量應(yīng)選用差壓式儀表、浮筒式儀表和浮子式儀表。當(dāng)不滿足要求時,可選用電容式、射頻導(dǎo)納式、電阻式(電接觸式)、聲波式、磁致伸縮式等儀表。
料面測量應(yīng)根據(jù)物料的粒度、物料的安息角、物料的導(dǎo)電性能、料倉的結(jié)構(gòu)形式及測量要求進(jìn)行選擇。
儀表的結(jié)構(gòu)形式及材質(zhì)應(yīng)根據(jù)被測介質(zhì)的特性來選擇。主要的考慮因素為壓力、溫度、腐蝕性、導(dǎo)電性;是否存在聚合、粘稠、沉淀、結(jié)晶、結(jié)膜、氣化、起泡等現(xiàn)象;密度和密度變化;液體中懸浮物的多少;液面擾動的程度以及固體物料的粒度。
儀表量程應(yīng)根據(jù)工藝對象實(shí)際需要顯示的范圍或?qū)嶋H變化范圍確定,一般應(yīng)使正常物位處于儀表量程的50%左右。儀表精度應(yīng)根據(jù)工藝要求選擇。
用于可燃?xì)怏w、蒸汽及可燃性粉塵等爆炸危險場所的電子式物位儀表,應(yīng)根據(jù)所確定的危險場所類別以及被測介質(zhì)的危險程度,選擇合適的防爆結(jié)構(gòu)形式或采取其他的防爆措施。
用于腐蝕性氣體及有害粉塵等場所的物位儀表,應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境條件,選擇合適的外殼材質(zhì)及防護(hù)等級。
2.4.2差壓式液位測量
原理:P.146
對于液面連續(xù)測量,宜選用差壓式儀表;對于界面測量,可選用差壓式儀表,但要求總液面應(yīng)始終高于上部取壓口。
對于在正常工況下液體密度有明顯變化時,不宜選用差壓式儀表。
腐蝕性液體、結(jié)晶性液體、粘稠性液體、易氣化液體、含懸浮物液體宜選用平法蘭式差壓儀表;高結(jié)晶的液體、高粘度的液體、結(jié)膠性的液體,沉淀性的液體宜選用插入式法蘭差壓儀表;以上被測介質(zhì)的液面如果氣相有大量的冷凝物、沉淀物析出,或需要將高溫液體與變送器隔離,或更換被測介質(zhì)時需要嚴(yán)格凈化測量頭的,可選用雙法蘭式差壓儀表。
腐蝕性液體、粘稠性液體、結(jié)晶性液體、融熔性液體、沉淀性液體的液面在測量精度要求不高時,宜采用吹氣或沖液的方法配合差壓變送儀表進(jìn)行測量。
對于在環(huán)境溫度下,氣相可能冷凝、液相可能氣化,或氣相有液體分離的對象,在使用普通差壓儀表進(jìn)行測量時,應(yīng)視具體情況分別設(shè)置冷凝容器、分離容器、平衡容器等部件,或?qū)y量管線保溫、伴熱。
差壓式儀表的正、負(fù)遷移量應(yīng)在選擇儀表量程時加以考慮。
2.4.3浮筒式測量儀表
原理:P.149
對于測量范圍在2000mm以內(nèi),比重為0.5~1.5的液體液面連續(xù)測量,以及測量范圍1200mm以內(nèi)比重為0.5~1.5的液體界面連續(xù)測量,宜選用浮筒式儀表。
真空對象、易氣化的液體宜選用浮筒式儀表
就地液位指示或調(diào)節(jié)宜選用氣動浮筒式儀表
浮筒式儀表必須用于清潔液體
對于開口儲槽、敞口儲液池的液面測量,宜選用內(nèi)浮筒;對于在操作溫度下不結(jié)晶、不粘稠、但在環(huán)境溫度下可能結(jié)晶或粘稠的液體對象,也宜選用內(nèi)浮筒。對于不允許停車的工藝設(shè)備,應(yīng)選用外浮筒。
內(nèi)浮筒儀表在容器內(nèi)液體擾動較大時,應(yīng)加裝防擾動影響的平衡套筒。
電動浮筒儀表用于被測液位波動頻繁的場合,其輸出信號應(yīng)加裝阻尼器。
2.4.4超聲波液位測量儀表
原理:P.155
對于普通物位儀表難以測量的腐蝕性液體、高粘性液體、有毒液體等液面的連續(xù)測量和位式測量,宜選用超聲波式測量儀表。
超聲波式儀表必須用于可反射和傳播聲波的容器液面測量,不得用于真空容器。不宜用于含氣泡的液體和含固體顆粒物的液體。
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