燃气场站自动化运维2019

金鸿控股2019年3月1燃气场站仪表自动化设计、建设、运行维护自学资料2目录场站仪表自动化的设计部分内容简介1场站仪表自动化的建设部分内容简介2场站仪表自动化的运行维护部分内容简介331.场站仪表自动化的设计流量计的选型流量仪表的种类繁多，没有一种流量仪表是“放之四海而皆准”的。用户应当首先了解流量仪表的性能特点，再结合所应用场合的工况条件，选择性能价格比较高的产品。差压式(也称节流式)流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。通常是由能将被测流量转换成压差信号的节流装置和能将此压差转换成对应的流量值显示出来的差压计以及显示仪表所组成，由节流装置产生的压差信号，经常通过差压变送器转换成相应的标准信号(电的或气的)，以供显示、记录或控制用。目前在孔板流量计计算中最权威的应属ISO5167中的有关公式，根据不同流介特性选择不同形式孔板。选型中非常重要的一点就是，在一种工况下，当多种类型孔板都能够采用的时候，应尽量选用符合ISO5167—2或GB／T2624_93规范的标准孔板，而非标准孔板出厂时必须要经专门的检测标定。在孔板流量计设计计算中，重要的是要处理好刻度流量、差压上限和β之间的关系。根据刻度流量，设定一常规β值，计算△p值，再根据△p值适当调整β值。刻度流量通常是正常操作流量的1.3倍与最大流量的1.1倍，两者取最大值，或是满足正常流量是刻度流量的70％左右，最小流量不低于25％；差压上限一般推荐10，16，25，40，50kPa几档，值取0.5～0.6为推荐值。“小进大出”是仪表行业人员对于孔板流量计安装流向的常用语，其意思是孔板的锐边应迎着被测流体的流向，使流体从孔板的上游端流向孔板的下游端面。这对于标准孔板、圆缺孔板和偏心孔板都是正确的，然而1／4圆孔板和锥形人口孔板却恰恰相反，它们开孔的锋利端必须背着被测流体的流向，是“大进小出”。问题：值取0.5～0.6为推荐值指的是什么？5压差式流量计是在管道中按上一孔板作为节流元件，当流体经过这一孔板时，载流面缩小，流速加快，压力下降，测出孔板前后压力差，而流量的大小与节流元件前后压力差的平方根成正比，把压力差转换成相应的电压或电流量信号。图2.31差压流量计原理12PPQC6超声波流量计超声波型这类流量计最常见的是多普勒流量计和时差流量计。多普勒流量计是根据被测流体中移动目标所反射的声波频率的变化来检测流量的。此法适用于测量高速流体，不宜测量低速流体，且准确度较低，对管道内壁的光滑度要求较高，但它的电路简单。时差流量计是通过超声波在注流体中顺流和逆流传播的时间差来测量流量的。由于时差的数量级很小(一般为10-6ｓ),因此，为保证测量准确度，对电子线路的要求较高，从而仪表的成本相应增加。时差流量计一般适用于纯净且流速场均匀的层流液体。对于紊流液体，可采用多声束时差流量计7速度式流量计常用的有涡轮流量计，该流量计则是在导管中心轴上安装一个涡轮装置，流体流过管道，推动涡轮转动，其涡轮的转速正比于流体的流量。涡轮支承永久磁铁感应线圈壳体导流器图2.32涡轮流量计结构容积式流量计容积式流量计通常有椭圆齿轮流量计，它靠一对加工精良的椭圆齿轮在一个转动周期里，排出一定量的流体，只要累计出齿轮转动的圈数，就可以得知一段时间内的流体总量。这种流量计可以达到极高的测量精度，一般可达到0.2％～0.55％，所以经常作为精密测量用，经常用于高黏度的流体测量。8要想选择一款经济实用的仪表，确非易事，准确度、可靠性、费用都要考虑，还有流体特性及其它种种因素。大致可参考以下四个方面：(1)仪表的工作性能。(2)流体的物理、化学特性。(3)现场安装条件及环境。(4)成本费用。用户在选择时，不可能面面都照顾到，要权衡利弊。不过，最后的抉择往往是在成本费用和仪表性能之间。9压力传感器/变送器选型1、变送器要测量什么样的压力先确认测量压力的最大值，一般而言，需要选择一个具有比最大值还要大1.5倍左右的压力量程的变送器。这主要是在许多系统中，有峰值和持续不规则的上下波动，这种瞬间的峰值能破坏压力传感器，持续的高压力值或稍微超出变送器的标定最大值会缩短传感器的寿命。当然个别场合可以用一个缓冲器来降低压力毛刺，但这样会降低传感器的响应速度。所以在选择变送器时，要充分考虑压力范围，精度与其稳定性。2、什么样的压力介质黏性液体、泥浆会堵上压力接口，溶剂或有腐蚀性的物质会不会破坏变送器中与这些介质直接接触的材料。以上这些因素将决定是否选择直接的隔离膜及直接与介质接触的材料。103、变送器需要多大的精度决定精度的有，非线性，迟滞性，非重复性，温度、零点偏置刻度。但主要由非线性，迟滞性，非重复性决定，精度越高，价格也就越高。4、变送器的温度范围通常一个变送器会标定两个温度范围，即正常操作的温度范围和温度可补偿的范围。正常操作温度范围是指变送器在工作状态下不被破坏的时候的温度范围，在超出温度范围时，可能会达不到其应用的性能指标。温度补偿范围是一个比操作温度范围小的范围。在这个范围内工作，变送器肯定会达到其应有的性能指标。变送器从两方面影响着其输出，一是零点漂移；二是影响满量程输出。115、需要得到怎样的输出信号mV、V、mA及频率输出数字输出，选择怎样的输出取决于多种因素，包括变送器与系统控制器或显示器间的距离，是否存在“噪声”或其他电子干扰信号。是否需要放大器，放大器的位置等。对于许多变送器和控制器间距离较短的OEM设备（OEM生产，也称为定点生产，俗称代工(生产)，基本含义为品牌生产者不直接生产产品，而是利用自己掌握的关键的核心技术负责设计和开发新产品，控制销售渠道，具体的加工任务通过合同订购的方式委托同类产品的其他厂家生产），采用mA输出的变送器最为经济而有效的解决方法。如果需要将输出信号放大，最好采用具有内置放大的变送器。对于远距离传输出或存在较强的电子干扰信号，最好采用mA级输出或频率输出。如果在RFI（射频识别）或EMI(滤波器）指标很高的环境中，除了要注意到要选择mA或频率输出外，还要考虑到特殊的保护或过滤器。126、选择怎样的励磁电压输出信号的类型决定选择怎么样的励磁电压。许多放大变送器有内置的电压调节装置，因此其电源电压范围较大。有些变送器是定量配置，需要一个稳定的工作电压，因此，要综合考虑工作电压与系统造价。7、是否需要具备互换性的变送器确定所需的变送器是否能够适应多个使用系统。一般来讲，这一点很重要。尤其是对于OEM产品。一旦将产品送到客户手中，那么客户用来校准的花销是相当大的。如果产品具有良好的互换性，那么即使是改变所用的变送器，也不影响整个系统的效果。8、变送器超时工作后需要保持稳定度：大部分变送器在经过超时工作后会产生“漂移”，因此很有必要在购买前了解变送器的稳定度，这种预选的工作。139、变送器的封装变送器的封装，尤其往往容易忽略是它的机架，然而这一点在以后使用中会逐渐暴露出其缺点。在选购传送器时一定要考虑到将来变送器的工作环境，湿度如何，怎样安装变送器，会不会有强烈的撞击或振动等。10、考虑变送器与其它电子设备间采用怎样的连接：是否需要采用短距离连接？若是采用长距离连接，是否可用一个连接器？问题：变送器超时是怎么回事？14温度检测与选型先普及一下基础知识热电偶冷端温度的补偿方法---补偿电桥法利用电桥不平衡原理，桥臂热电阻随温度变化，产生补偿电压。),(),(),(00TTETTETTEnababnab),(TTEVnababVTTETTEnabab),(),(00环境温度Tn不等于20℃，电桥失去平衡，产生电势Vab=Eab(Tn,T)，叠加补偿电桥又叫毫伏发生器。图2.7不平衡电桥补偿原理Eab(T,T0)r1=r2=r3=1Ω,与温度无关；在Tn=20℃，热电阻rcu=1Ω,Vab=0热电偶两结点所产生的总的热电势等于热端热电势与冷端热电势之差15热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻。铂、铜为应用最广的热电阻材料，虽然铁、镍的温度系数和电阻率均比铂、铜要高，但由于存在着不易提纯和非线性严重的缺点，因而用得不多。随着低温和超温测量技术的发展，已开始采用铟、锰和碳等作为热电阻的材料。举例铂热电阻(-200～850℃)：规格型号：Pt100、Pt10、Pt1000结构：电阻丝、绝缘管、保护套管、接线盒特点：准确度高，稳定性好、性能可靠、有较高电阻率，广泛应用于基准、标准化仪器中。铂电阻阻值与温度变化之间的关系可近似用下式表示：16在-190—0℃温度范围内：在0—660℃温度范围内：17铜热电阻(-50～150℃)由于铂为贵金属，一般在测量精度要求不高和测温范围较小时，均采用铜电阻。规格型号：Cu50,Cu100特点：线性度高、电阻温度系数高、价格便宜、电阻率低、易氧化。由于铜电阻的电阻率仅为铂电阻的l/6左右,当温度高于100℃时易被氧化。适用于温度较低和没有侵蚀性的介质中工作。电阻值与温度变化之间的关系：18在用热电阻温度传感器进行测温时，经常使用直流电桥作为测量线路，热电阻内部导线(引出线)的形式有两线式、三线式和四线式。两线式用于不需要较高精度且测温热电阻与检测仪表距离较近的场合。三线式可以减小热电阻与测量仪表之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。四线式不仅可以消除热电阻与测量仪表之间连接导线电阻的影响，而且可以消除测量线路中寄生电势引起的测量误差，多用于标准计量和实验室。19半导体热敏电阻(-40～350℃)金属的电阻随温度的升高而增大，但半导体的电阻值随温度的升高而降低，具有负的温度系数，并呈现非线性。如图示在温度变化相同时，热敏电阻的阻值变化约为铂热电阻的10倍。因此可用它来测量0.01℃或更小的温度差异。热敏电阻正是利用半导体的电阻值随温度显著变化这一特性制成的热敏元件，它是由某些金属氧化物按不同的配方比例烧结制成的。在一定的范围内，根据测量热敏电阻阻值的变化，便可知被测介质的温度变化。20热敏电阻与金属热电阻比较：①电阻温度系数大。热敏电阻的电阻温度系数约为－（3～6）%，金属热电阻约为0.4～0.6%。②电阻率大，连接导线所用的电阻可忽略不计。③结构简单，体积小，可用于测量点温度④热惯性小⑤工艺和互换性差。问题：通过以上5点能区分开热敏电阻与金属热电阻的优缺点吗？21数字式温度传感器，种类繁多，如DS18B20、SHT71温度、湿度复合传感器直接输出数字信号，通过一根数据线与微处理器相连，因此可简化硬件电路设计。智能化的温湿度传感器传感器与微处理器的电路接线形式22温度传感器的选择满足精度要求、价格适中、记录方便、操作简单。温度传感器的安装①测点的布置，避免死区；②有良好的换热条件；③减少传感器与周围物体的散热；④便于维修。23场站仪表自动化SCADA设计计量功能：站控系统需把计量的流量计的状态值都接入到系统内部，实现计量的实时检测及累计流量的历史追踪查询。压力检测功能：检测进口出口以及调压前后支管的压力变化，能够实时的检测和对压力的变化进行追踪查询。站控系统要有良好的人机界面，值班人员只要通过查看人机界面就可以全面掌握整个场站的现场的运行状态。在紧急情况下值班人员可以远程操作电动阀门，提供的场站的安全运行。强大的报警功能：站场可燃气体超标报警；进出站压力超标报警；计量支路差压值超标报警；重要电动球阀开关动作报警；计量仪表连接状态报警等。系统中提供各计量支路中的压力、差压、温度、瞬时流量计量参数和进出站压力等参数的趋势曲线，对分析输差，调配气量，检测仪表提供重要的辅助作用。系统可自动生成生产报表，作为生产重要资料，可根据实际需要确认保存时间。软件系统测试性能指标如下（参考）：90%画面调用响应时间＜2秒，动态数据刷新时间＜2秒全部汉字提示和说明打印显示的任何画面和报表画面可分块打印或缩放打印多种机型、网络共享，系统对