淺談儀表選型與應用
更新時間：2019-03-26 瀏覽次數：1651
隨著科學技術的發展，化工生產規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關鍵，特別是 DCS 集散控制系統的成熟推廣和應用，使得現在化工項目*。因此，涉及到現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失誤，往往會帶來很大的損失，并嚴重影響生產的安全穩定運行。
通常生產現場參數分為溫度、流量、壓力、液位、成分多種，每一種參數對應著不同型號、適應不同現場的多種測量儀表，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定工況時性能可靠，在測量氣體及工藝介質不穩定的液體時 ( 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的多參量為宜 。
4 、液位測量 ：
液位測量按照設計規范，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、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，是用到的數量較少的一種。在選型的時候，其精度、穩定性、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。
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。儀表聯校是儀表工程施工后一道工序，也是整個項目建設進行聯動試車的前提條件之一。由于儀表施工工期非常短，后期與各專業交叉的作業非常多，所以儀表聯校的時間往往多于進度計劃中規定的時間。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；但在燒堿熔融狀態下，例如燒堿蒸發提純工段，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 , 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造必要的條件。例如在 MTP 裝置中和油冷水冷系統中，管道流體流量計設計為電磁流量計，雖然數據表中的流體為水，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定。這種情況經常出現，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，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，由于儀表某一環節故障而出現工藝參數誤指示。這2種因素經常混淆在一起，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中的環節，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。
- (上一篇)：我國儀器儀表產業發展的戰略目標和重點領域
- (下一篇)：淺述我國電磁流量計的*魅力展現于市場