(完整版)仪表选型

仪表选型一、仪表与化工关系仪表与化工关系密切，在化工生产中起着至关重要的作用。从一个简单的控制回路我们就能发现两者的关系。1-1典型单回路控制系统液位变送器代替人眼执行器代替人手控制器代替人脑二、仪表分类仪表的分类方法很多，根据不同的原则可进行相应的分类，如按能源分可分为气动、电动和液动仪表，按组合形式可分为基地式、单元组合式和综合控制装置，通用的是按仪表在测量与控制系统中的作用进行分类分为检测仪表、显示仪表、控制仪表和执行器四大类。检测仪表根据其被测变量不同，根据化工生产五大参数分为温度、流量、压力、物位、分析仪表。三、测温方法及测温仪表分类工业上常用的测温方式有接触式和非接触式两种,每种方式所对应的测温仪表及特点如下表所示。方式分类特点检测仪表种类接触式热膨胀结构简单、使用方便、价格低、精度低玻璃管温度、双金属温度计热电阻测量精度高、使用方便、可远传铂电阻、铜电阻、热敏电阻热电势精度高、测量范围广、可远传热电偶非接触式热辐射不破坏被测物体的温度场，可远距离测量、测温范围广辐射高温计、光学高温计、红外温度计热电阻是应用金属在温度变化时本身电阻也随之发生变化的原理来测量温度的，常用于中低温区的温度检测，主要特点是精度高，性能稳定。热电阻选型应该从温度仪表生产厂家要求用户提供的几方面数据来考虑,即1.分度号；2.保护管；3.精度；4.插入深度；5.接线盒；6.安装方式；7.型号（二）热电阻的选型1.分度号（Pt100）最常用的是分度号为Pt100的铂热电阻和分度号为Cu50的铜热电阻，由于Cu50超过150℃易氧化，耐腐蚀性不好，而离子膜烧碱对控制要求比较严格，建议大家选用精度高、稳定性好的Pt100热电阻。2.保护管（1）结构形式：按其保护管结构形式分为装配式（可拆卸）和铠装式（不可拆卸，内装铂电阻）。（2）保护管直径：φ12(φ10、φ12、φ16等)2.保护管（3）保护管材质：Ti离子膜烧碱装置中存在大量腐蚀介质，如盐水、盐酸、烧碱、湿氯气等。不同腐蚀介质应该选用不同的防腐蚀材料。仪表防腐以金属为主，如各种牌号的不锈钢、哈氏合金、钛和钛合金、钽等。也有用非金属材质做村里的仪表，如热电阻保护套管可以用普通不锈钢烧结聚四氟乙烯，防腐效果很好，但要注意被测介质温度不能过高。具体应该选定哪种材料才能防腐蚀，可以参照“仪表常用材料防腐蚀性能表”来最终确定，只有选定了相应的抗腐蚀材料，才能确保仪表正常运行。3.精度4.插入深度：由工艺人员提供3.精度：根据工艺要求的测温偏差范围来计算4.插入深度5.接线盒（1）防水的还是防爆的，如果是防爆的，那么防爆等级是多少（2）电气接口尺寸：M20x1.56.安装方式（法兰、螺纹、无固定）（1）法兰（固定或可动法兰；如固定法兰：JIS10K20ARF)（注意设备或管道上预留的法兰标准是GB国标，JIS日本标准，还是美国标准）（2）螺纹（螺纹规格：M20×1.5）（3）无固定装置热电偶的选型也一样要从以上几个方面来考虑，但热电偶的材质与热电阻不同，其分度号也不同与热电阻，我国常用的几种标准型热电偶如下表所示。（三）热电耦的选型再者就是要特别注意热电偶补偿导线的选用。下表为补偿导线的分类型号与分度号，供选用时参考。（三）热电耦的选型（二）压力检测仪表的选型压力检测仪表的选用是一项重要工作，如果选用不当，不仅不能正确、及时地反映被测对象的压力的变化，还可能引起事故。选用时应根据生产工艺对压力检测的要求、被测介质的特性、现场使用的环境条件，本着节约的原则合理地考虑仪表的量程、精度、类型等。1.就地指示压力表的选用(1)压力在－40~0~＋40kPa的一般介质，宜选用膜盒压力表。表壳可为圆形或矩形，精确度等级为2.5级，连接件规格为M20×1.5或φ8mm软接头。(2)压力在40kPa以上的一般介质，可选用弹簧管压力表。精确度等级为1.5或2.5级，连接件规格为M20×1.5，刻度表壳直径为φ100mm或φ150mm。就地指示一般选用径向不带边，就地盘装一般选用轴向带边。1.就地指示压力表的选用(3)压力在－0.1~2.4MPa的一般介质，应选用压力真空表。精确度等级为为1.5或2.5级，连接件规格为M20×1.5，刻度表壳直径为φ100mm或φ150mm。(4)对于粘度较高的原油测量，应选用隔膜式压力表、膜片式压力表或采取灌隔离液措施的一般压力表。精确度等级为为1.5或2.5级，连接件规格为M20×1.5，刻度表壳直径为φ100mm或φ150mm。2.远传压力仪表的选用要求采用统一的标准信号时，应选用压力变送器。变送器的精确度应不低于0.5级。①对于爆炸和火灾危险场所，应选用气动压力变送器和防爆型电动压力变送器。②对于微压力的测量，可采用微差压变送器。③对于粘稠（如粘度较高的原油）、含有固体颗粒或腐蚀性介质压力的测量，可选用法兰膜片式压力变送器（温度不高于200℃）。如采用灌隔离液、吹气或打冲洗液等措施，也可采用一般的压力变送器。3.仪表量程的选择化工自控设计技术规定:在被测压力较稳定的情况下，最大工作压力不应超过仪表满量程的3／4；在被测压力波动较大或测振动压力时，最大工作压力不应超过仪表满量程的2／3；在测量高压压力时，最大工作压力不应超过仪表满量程的3／5；为了保证测量准确度，最小工作压力不应低于满量程的1／3；当被测压力变化范围大，最大和最小工作压力可能不能同时满足上述要求时，选择仪表量程应首先要满足最大工作压力条件。3.仪表量程的选择根据被测压力，计算得到仪表上、下限后，还不能以此直接作为仪表的量程，目前我国出厂的压力（包括差压）检测仪表有统一的量程系列，它们是lkPa、1.6kPa、2.5kPa、4.0kPa、6.0kPa以及它们的10n倍数（n为整数）。因此，在选用仪表量程时，应采用相应规程或者标准中的数值。5.仪表类型的选择根据工艺要求正确选用仪表类型是保证仪表正常工作及安全生产的主要前提。压力检测仪表类型的选择主要应考虑以下几个方面。①仪表的材料压力检测的特点是压力敏感元件往往要与被测介质直接接触，因此在选择仪表材料的时候要综合考虑仪表的工作条件。例如，对腐蚀性较强的介质应使用像不锈钢之类的弹性元件或敏感元件；氨用压力表则要求仪表的材料不允许采用铜或铜介质，因为氨气对铜的腐蚀性极强；又如氧用压力表在结构和材质上可以与普通压力表相同，但要禁油，因为油进入氧气系统极易引起爆炸。6.仪表类型的选择②仪表的输出信号对于只需要观察压力变化的情况，应选用如弹簧管压力表甚至液柱式压力计那样的直接指示型的仪表；如需将压力信号远传到控制室或其他电动仪表，则可选用电气式压力检测仪表或其他具有电信号输出的仪表；如果控制系统要求能进行数字量通信，则可选用智能式压力检测仪表。③仪表的使用环境对爆炸性较强的环境，应选择防爆型压力仪表；对于温度特别高或特别低的环境，应选择温度系数小的敏感元件及其他变换元件。流量仪表分类速度式流量计容积式流量计质量式流量计差压式流量计转子流量计电磁流量计涡街流量计涡轮流量计堰式流量计椭圆齿轮流量计腰轮流量计刮板式流量计活塞式流量计惯性力式质量流量计补偿式质量流量计（二）流量仪表的分类1.节流流量计和差压流量计节流流量计流体流经节流件时,节流件前后产生的差压与流量有确定的关系节流孔板（标准孔板、各种非标准孔板）、喷咀（标准喷咀、文丘利喷咀、拉伐尔喷嘴）楔形流量计、V形锥流量计差压流量计差压形成件产生与流速有确定关系的差压但并未使管内流动产生节流毕托管、均速管、弯管流量计节流流量计和差压流量计节流流量计流体流经节流件时,节流件前后产生的差压与流量有确定的关系节流孔板（标准孔板、各种非标准孔板）、喷咀（标准喷咀、文丘利喷咀、拉伐尔喷嘴）楔形流量计、V形锥流量计差压流量计差压形成件产生与流速有确定关系的差压但并未使管内流动产生节流毕托管、均速管、弯管流量计节流流量计和差压流量计流量计由节流件(差压形成件)和差压测量装置构成共同优点：无运动部件适用高温高压共同缺点：本质上的模拟仪表量程和精度方面的不足现场使用精度的不确定性不同点：节流式流量计不可恢复的压力损失比差压式大得多适用场合：高温高压介质、非计量用途节流流量计和差压流量计的发展发展动态：耐赃污：圆缺孔板耐磨损：耐磨孔板(预磨孔板)扩量程：可更换孔板、高精度宽量程差压变送器一体化结构：一体式差压流量计降低压力损失：喷咀、道尔管、均速管提高测量小流量能力：V锥流量计提高通用性：楔形流量计、平衡流量计节流装置的差压和不可恢复压损节流装置-孔板和喷咀道尔管-差压大阻力损失小的改型文丘利管（2）取压方式环室取压单独钻孔取压法兰取压均速管流量计（均速毕托管）毕托管原理与均速管均速管流量计的多种断面和名称均速管流量计阿牛巴流量计威力巴流量计强力巴流量计迪尔巴流量计电子巴流量计托巴管流量计Σ巴流量计均速管检测件结构形状多种多样：圆形、椭圆形、菱形、双圆形、机翼形威力巴(Verabar)管型设计威力巴管型设计-低压取压孔前移楔形流量计适用于高粘度低雷诺数的几乎所有介质口径1/2吋-24吋楔型流量计楔型流量计内锥式节流装置-V形锥流量计内锥节流与孔板节流V形锥流量计V锥流量计弯管流量计一体化装配的孔板流量计平衡流量计（BalancedFM）NASA发明节能型流量计，获得相同的差压值对应～1/3的永久压损0.3～0.5级精度短直管段，最小直管段可以小于0.5D，低压损，宽量程比，不易堵。工作温度可达850℃，工作压力可达42MPa。可测复杂工况介质：气液两相、泥浆(三)浮子流量计1.原理:恒定差压节流置浮子与转子2.浮子流量计的发展历程:电远传,金属管,衬里,拌热浮子（转子）流量计的发展浮子流量计即可变面积流量计（VariableAreaFlowMeter)节流流量计节流断面面积是固定的，变化的差压是流量的度量；浮子流量计节流断面面积是可变的，变化的面积(通过浮子位置体现)是流量的度量。浮子流量计经历了由玻璃锥管到金属锥管，由直读刻度到电信号远传的发展过程浮子流量计竖直管,流向自下而上流道为倒锥管浮子自由旋转但不是转子!浮子停在在任何个位置都有:浮力+差压力=重力注意三个力均为常数因此，必须是恒定差压流量增大时,浮子上移,则流通面积增大,通过变面积实现恒差压变面积式测量方法示意图检测原理1.锥形管----由下往上逐渐扩大管2.转子----阻力件组成当流体自下而上流经锥形管与转子之间的环形流通面积时，由于受到流体的冲击，转子便要向上运动。不同结构类型的浮子(转子)流量计转子流量计的指数修正仪表出厂前标度：20℃，0.10133MP液体------水气体------空气液体流量的修正QsyzyszYNkQQ)()(气体流量的修正01010101QTPTPQ修改量程zzzAgVkhQ)(2转子流量计的特点①转子流量计主要适用于检测中小管径、较低雷诺数的中小流量；②流量计结构简单，使用方便，工作可靠，仪表前直管道的要求不高；③流量计的基本误差约为仪表量程的±2％，量程比可达10∶1；④流量计的测量精度易受被测介质密度、黏度、温度、纯净度、安装质量等的影响。指针式塑料表盘小口径浮子流量计玻管和金属管浮子流量计金属管浮子流量计2.电磁流量计电磁流量计是销售额最大的流量仪表电磁流量计的发展历史悠久仍充满活力的流量计主要优点：无阻流件、无阻力损失流量和口径覆盖范围宽主要缺点：仅适用于导电液体发展动向：1.口径系列日趋完整:1mm–3000mm2.针对流体磨损腐蚀：衬里和电极材料多样化衬里:硬橡胶、氯丁橡胶（耐油）、聚四氟乙烯、改性(可溶性)聚四氟乙烯（PFA）、聚氨脂（耐磨损）、氧化铝陶瓷（耐高温、耐磨损）、聚全氟乙丙烯（FEP/F46）电磁流量计的发展电极：1Cr18Ni9Ti(321)0Cr18Ni12Mo2Ti(316L)、哈氏合金（B-抗还原性酸、C-抗氧化性酸）、钛、钽、铂、铂铱合金、导电