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精馏装置中常用各类仪表的选型
发布时间:2019-09-09 阅读:84
仪表在工业生产过程中,起着对工艺参数进行检测、显示、记录和控制的重要作用。工艺生产过程的检测是了解和控制工业生产的基本手段,只有在任何时刻都能准确地了解工艺过程的全貌,并进行控制,才能保证生产过程顺利,并以高生产率、低消耗生产出合格的产品。

精馏装置一般设置如下检测仪表:
⒈温度检测仪表,设置在塔顶、塔釜和中间塔板处,用于精馏塔温度的控制和监视。
⒉压力检测仪表,设置在塔顶、中间塔板处,用于精馏塔压力的调节,指示。
⒊流量检测仪表,一般设置在物料进料处、回流管线、采出管线、热源冷源进料管线等。
⒋液位检测仪表,设置在精馏塔塔釜和回流罐,控制塔顶、塔釜产品的采出量。

自动化仪表选型的一般原则
检测仪表(元件)及控制阀选型的一般原则如下:
1.工艺过程的条件
工艺过程的温度、压力、流量、粘度、腐蚀性、毒性、脉动等因素是决定仪表选型的主要条件,它关系到仪表选用的合理性、仪表的使用寿命及车间的防火、防爆、保安等问题。
2.操作上的重要性
各检测点的参数在操作上的重要性是仪表的指示、记录、积算、报警、控制、遥控等功能选定依据。
一般来说,对工艺过程影响不大,但需经常监视的变量,可选指示型;
对需要经常了解变化趋势的重要变量,应选记录式;
而一些对工艺过程影响较大的,又需随时监控的变量,应设控制;
对关系到物料衡算和动力消耗而要求计量或经济核算的变量,宜设积算;
一些可能影响生产或安全的变量,宜设报警。
3.经济性和统一性
仪表的选型也决定于投资的规模,应在满足工艺和自控的要求前提下,进行必要的经济核算,取得适宜的性价比。
为便于仪表的维修和管理,在选型时也要注意到仪表的统一性。尽量选用同一系列、同一规格型号及同一生产厂家的产品。
4.仪表的使用和供应情况
选用的仪表应是较为成熟的产品,经现场使用证明性能可靠的;同时要注意到选用的仪表应当是货源供应充沛,不会影响工程的施工进度。

温度仪表的选型
一、一般原则
1.单位及标度(刻度)
温度仪表的标度(刻度)单位,统一采用摄氏温度(℃)。
2.检出(测)元件插入长度
插入长度的选择应以检出(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。但在一般情况下,为了便于互换,往往整个装置统一选择一至二挡长度。
在烟道、炉膛及带绝热材料砌体设备上安装时,应按实际需要选用。
检出(测)元件保护套材质不应低于设备或管道材质。如定型产品保护套太薄或不耐腐蚀(如铠装热电偶),应另加保护套管。
安装在易燃易爆场所的就地带电接点的温度仪表、温度开关、温度检出(测)元件和变送器等,应选用防爆型。
二、就地温度仪表的选型
1.精确度等级
一般工业用温度计:选用1.5级或1级。
精密测量和实验室用温度计:应选用0.5级或0.25级。
2.测量范围
zui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。
压力式温度计测量值应在仪表测量范围上限值的1/2~3/4之间。
3.双金属温度计
在满足测量范围、工作压力和精确度的要求时,应优先选用。
表壳直径一般选用φ100mm,在照明条件较差、位置较高及观察距离较远的场所,应选用φ150mm。
仪表外壳与保护管连接方式,一般应选用万向式,也可以按照观测方便的原则选用轴向式或径向式。
4.压力式温度计
适用于-80℃以下低温、无法近距离观察、有振动及精确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。但是,由于汞害,不宜使用玻璃水银温度计。
6.基地式温度仪表
就地或就地盘装测量、控制(调节)仪表,宜选用基地式温度仪表。
7.温度开关
适用于温度测量需要接点讯号输出的场合。
三、集中温度仪表的选型
1.检出(测)元件
(1)根据温度测量范围,选用相应分度号的热电偶、热电阻或热敏电阻。
(2)热电偶适用于一般场合。热电阻适用于无振动场合。热敏电阻适用于要求测量反应速度快的场合。
(3)根据测量对象对响应速度的要求,可选用下列时间常数的检出(测)元件:
热电偶:600s、100s和20s三级;
热电阻:90~180s、30~90s、10~30s和<10s四级;
热敏电阻:<1s。
(4)根据使用环境条件,按下列原则选用接线盒:
普通式:条件较好的场所;
防溅式、防水式:潮湿或露天的场所;
隔爆式:易燃、易爆的场所;
插座式:仅适用于特殊场合。
(5)一般情况可选用螺纹连接方式,对下列场合应选用法兰连接方式:
在设备、衬里管道和有色金属管道上安装;
结晶、结疤、堵塞和强腐蚀性介质:
易燃、易爆和剧毒介质。
(6)在特殊场合下使用的热电偶、热电阻:
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,选用钨铼热电偶或吹气热电偶;
设备、管道外壁和转体表面温度,选用表面或铠装热电偶、热电阻;
含坚硬固体颗粒介质,选用耐磨热电偶;
在同一个检出(测)元件保护套管中,要求多点测温时,选用多点(支)热电偶;
为了节省特殊保护管材料(如钽),提高响应速度或要求检出(测)元件弯曲安装时,可选用铠装热电偶。
2.变送器
与接受标准信号显示仪表配套的测量或控制系统,选用变送器。
在满足设计要求的情况下,推荐选用测量和变送一体化的变送器。
3.显示仪表
(1)单点显示选用一般指示仪,多点显示宜选用数字式指示仪,要求查阅历史数据的,宜选用一般记录仪。
(2)信号报警系统,宜选用带接点讯号输出的指示仪或记录仪。
(3)多点记录宜选用中型记录仪(如30点记录仪)。
4.附属设备的选型
(1)当多点共用一台显示仪表时,应选用质量可靠的切换开关。
(2)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。
(3)补偿导线
a.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导线或补偿电缆。
b.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。
c.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。
d.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、变送器或计算机接口允许输入外部电阻来确定。

压力仪表的选型
一、压力表的选择
1.按照使用环境和测量介质的性质选择
(1)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,宜选用密闭式全塑压力表。
(2)稀硝酸、醋酸、氨类及其它一般腐蚀性介质,应选用耐酸压力表、氨压力表或不锈钢膜片压力表。
(3)稀盐酸、盐酸气、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。其膜片或隔膜的材质,必须根据测量介质的特性选择。
(4)结晶、结疤及高粘度等介质,应选用膜片压力表。
(5)在机械振动较强的场合,应选用耐震压力表或船用压力表。
(6)在易燃、易爆的场合,如需电接点讯号时,应选用防爆电接点压力表。
(7)下列测量介质应选用专用压力表:
氨气、液氨:氨压力表、真空表、压力真空表;
氧气:氧气压力表;
氢气:氢气压力表;
氯气:耐氯压力表、压力真空表;
乙炔:乙炔压力表;
硫化氢:耐硫压力表;
碱液:耐碱压力表、压力真空表。
2.精确度等级的选择
(1)一般测量用的压力表、膜盒压力表和膜片压力表,应选用1.5级或2.5级。
(2)精密测量和校验用压力表,应选用0.4级、0.25级或0.16级。
3.外型尺寸的选择
(1)在管道和设备上安装的压力表,公称直径为φ100mm或φ150mm。
(2)在仪表气动管路及其辅助设备上安装的压力表,公称直径为φ60mm。
(3)安装在照度较低、位置较高以及示值不易观测场合的压力表,公称直径为φ200mm或φ250mm。
4.测量范围的选择
(1)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2/3~1/3。
(2)测量脉动压力(如:泵、压缩机和风机等出口处压力)时,正常操作压力值应在仪表测量范围上限值的1/2~1/3。
(3)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1/2。
5.单位及标度(刻度)
(1)压力仪表一律使用法定计量单位。即:帕(Pa)、千帕(kPa)和兆帕(MPa)。
(2)对于涉外设计项目和引进仪表,可以采用国际通用标准或相应的国家标准。
二、变送器、传感器的选择
(1)以标准信号(4~20mA)传输时,应选用变送器。
(2)易燃、易爆场合,应选用气动变送器或防爆型电动变送器。
(3)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。
(4)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压力变送器。
(5)测量微小压力(小于500Pa)时,可选用微差压变送器。
三、安装附件的选择
(1)测量水蒸汽和温度大于60℃的介质时,应选用螺旋型或U型弯管。
(2)测量易液化的气体时,若取压点高于仪表,应选用分离器。
(3)测量含粉尘的气体时,应选用除尘器。
(4)测量脉动压力时,应选用阻尼器或缓冲器。
(5)在使用环境温度接近或低于测量介质的冰点或凝固点时,应采取绝热或伴热措施。
(6)下列场合应选用仪表保护(温)箱。
露天安装的压力开关和变送器。
在有严重大气腐蚀、多粉尘和其它有害物质的厂房内安装的压力开关和变送器。

流量仪表的选型
一、一般原则
1.刻度选择
仪表刻度宜符合仪表刻度模数的要求,当刻度读数不是整数时,为读数换算方便,也可按整数选用。
(1)方根刻度范围
zui大流量不超过满刻度的95%;
正常流量为满刻度的70%~85%;
zui小流量不小于满刻度的30%。
(2)线性刻度范围
zui大流量不超过满刻度的90%;
正常流量为满刻度的50%~70%;
zui小流量不小于满刻度的10%。
2.仪表精确度
用作能源计量的流量计,应符合《企业能源计量器具配备和管理通则(试行)》的规定。
(1)用于燃料进出厂结算的计量,±0.1%;
(2)用于车间班组、工艺过程的技术经济分析的计量,±0.5%~2%;
(3)用于工业及民用水的计量,±2.5%;
(4)用于包括过热蒸汽和饱和蒸汽的蒸汽计量,±2.5%;
(5)用于天然气、瓦斯及家用煤气的计量,±2.0%;
(6)用于重点用能设备及工艺过程控制的油的计量,±1.5%;
(7)用于工艺过程控制的其它含能工质(如压缩空气、氧、氮、氢、水等)的计量,±2%。
3.流量单位
体积流量用m3/h、L/h;
质量流量用kg/h、t/h;
标准状态下气体体积流量用Nm3/h(0℃,0.1013MPa)。
二、一般流体、液体、蒸汽流量测量仪表的选型
1.差压式流量计
(1)节流装置
①标准节流装置
一般流体的流量测量,应选用标准节流装置(标准孔板、标准喷咀)。标准节流装置的选用,必须符合GB2624-8l的规定或国际标准ISO 5167-1980。如有新的国家标准规定,应执行新规定。
②非标准节流装置
符合下列条件者,可选用文丘里管:
要求低压力损耗下的精确测量;
被测介质为干净的气体、液体;
管道内径在100~800mm范围;
流体压力在1.0MPa以内。
符合下列条件者,可选用双重孔板:
被测介质为干净气体、液体;
雷诺数大于(等于)3000、小于(等于)300000范围内。
符合下列条件者,可选1/4圆喷嘴:
被测介质为干净气体、液体;
雷诺数大于200、小于100000范围内。
符合下列条件者,可选圆缺孔板:
被测介质在孔板前后可能产生沉淀物的脏污介质(如高炉煤气、泥浆等);
必须具有水平或倾斜的管道。
③取压方式的选择
应考虑整个工程尽量采用统一的取压方式。
一般采用角接取压或法兰取压方式。
根据使用条件和测量要求,可采用径距取压等其它取压方式。
(2)差压变送器差压范围的选择
差压范围的选择应根据计算确定,一般情况下根据流体工作压力高低不同宜选:
低差压:6kPa,10kPa;
中差压:16kPa,25kPa;
高差压:40kPa,60kPa。
(3)提高测量精确度的措施
温度压力波动较大的流体,应考虑温度压力补偿措施;
当管道直管段长度不足或管道内产生旋转流时,应考虑流体校正措施,增选相应管径的整流器。
(4)特殊型差压流量计
①蒸汽流量计
饱和蒸汽的流量,当要求的精确度不高于2.5级,并为就地或远传积算时,可采用蒸汽流量计。
②内藏孔板式流量计
无悬浮物的洁净液体、蒸汽、气体的微小流量测量,当量程比不大于3∶l,测量精度要求不高,管道通径DN<50mm时,可选用内藏孔板流量计。测蒸汽时,蒸汽温度不大于120℃。
2.面积式流量计
当要求精度不高于1.5级,量程比不大于10∶1时,可选用转子流量计。
(1)玻璃转子流量计
中小流量、微小流量,压力小于1MPa,温度低于100℃的洁净透明、无毒、无燃烧和爆炸危险且对玻璃无腐蚀无粘附的流体流量的就地指示,可采用玻璃转子流量计。
(2)金属管转子流量计
①普通型金属管转子流量计
对易汽化、易凝结、有毒、易燃、易爆不含磁性物质、纤维和磨损物质,以及对不锈钢(1Crl8Ni9Ti)无腐蚀性的流体中小流量测量,当需就地指示或远传信号时,可选用普通型金属管转子流量计。
②特殊型金属管转子流量计
带夹套的金属管转子流量计
当被测介质易结晶或汽化或高粘度时,可选用带夹套金属管转子流量计。在夹套中通以加热或冷却介质。
防腐型金属管转子流量计
对有腐蚀性介质流量测量,可采用防腐型金属管转子流量计。
(3)转子流量计
要求垂直安装,倾斜度不大于5°。流体应自下而上,安装位置应振动较小,易于观察和维护,应设上、下游切断阀和旁路阀。对脏污介质,必须在流量计的进口处加装过滤器。
3.速度式流量计
(1)靶式流量计
粘度较高,含少量固体颗粒的液体流量测量,当要求精确度不高于1.5级,量程比不大于3∶1时,可采用靶式流量计。
靶式流量计一般安装在水平管道上。前直管段长度为15~40D,后直管段长度为5D。
(2)涡轮流量计
洁净的气体及运动粘度不大于5×10-6m2/s的洁净液体的流量测量,当要求较精确计量,量程比不大于10∶1时,可采用涡轮流量计。
涡轮流量计应安装在水平管道上,使液体充满整个管道,并设上、下游截止阀和旁路阀,以及在上游设过滤器,下游设排放阀。直管段长度:上游不少于20D,下游不少于5D。
(3)旋涡流量计(卡门涡街流量计或涡街流量计)
洁净气体、蒸汽和液体的大中流量测量,可选用旋涡流量计。低速流体及粘度大于20×10-3pa·s液体的测量,不宜选用旋涡流量计。选用时应对管道流速进行验算。该流量计具有压力损失较小、安装方便的特点。
对直管段要求:上游为15~40D(视配管情况而定);上游加整流器时,上游不小于10D;下游至少为5D。
(4)水表
就地累积水的流量,当量程比要求小于30∶1时,可采用水表。水表安装于水平管道上,并要求直管段长度为:上游不少于8D,下游不少于5D。
三、腐蚀、导电或带固体微粒流量测量仪表的选型
1.电磁流量计
用于电导率大于10μS/cm的液体或均匀的液固两相介质流量测量。具有良好的耐腐蚀性和耐磨性,无压力损失。可测量各种强酸、强碱、盐、氨水、泥浆、矿浆、纸浆等介质。
安装方向可以垂直、水平,也可倾斜,垂直安装时,液体必须自下而上。对液固两相介质,zui好是垂直安装。
当安装在水平管道上时,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;直管段长度,上游不少于5~10D,下游不小于3~5D或无要求(厂家不同,要求不同)。
变送器不应设置在磁场强度大于398A/m的场所。
2.非标准节流装置(见前述)
四、高粘度流体流量测量仪表的选型
1.容积式流量计
(1)圆齿轮流量计
洁净的、粘度较高的液体,要求较准确的流量测量,当量程比小于10∶1时,可采用椭圆齿轮流量计。
椭圆齿轮流量计应安装在水平管道上,并使指示刻度盘面处于垂直平面内;应设上、下游切断阀和旁路阀。上游应设过滤器。
对微流量,可选用微型椭圆齿轮流量计。
当测量各种易气化介质时,应增设消气器。
(2)腰轮流量计
洁净的气体或液体,特别是有润滑性的油品,精确度要求较高的流量测量,可选腰轮流量计。
流量计应水平安装,设置旁通管路,进口端装过滤器。
(3)刮板流量计
连续测量封闭管道中的液体流量,特别是各种油品的精确计量,可选用刮板流量计。
刮板流量计的安装,应使流体充满管道,并应水平安装,使计数器的数字处于垂直的方向上。
当测量各种油品并要求精确计量时,应增设消气器。
2.靶式流量计
粘度较高,含少量固体颗粒的液体流量测量,当要求精确度不高于1.5级,量程比不大于3∶1时,可采用靶式流量计。靶式流量计一般安装在水平管道上。前直管段长度为15~40D,后直管段长度为5D。
五、大管径流量测量仪表的选型
当管径大时,压损对能耗有显着影响。常规流量计价格贵,当压损大时,可根据情况选用笛形均速管、插入式涡街、插入式涡轮、电磁流量计、文丘里管、超声波流量计。
1.笛形均速管流量计
洁净气体、蒸汽、粘度小于0.3Pa·s的洁净液体的流量测量,当要求压力损失较小时,可选用笛形均速管流量计。笛形均速管安装在水平管道上,直管段长度:上游不少于6~24D,下游不少于3~4D。
2.插入式涡轮流量计、插入式旋涡流量计、电磁流量计、文丘里管(见前述)
六、新型流量测量仪表的选型
1.超声波流量计
凡能导声的流体均可选用超声波流量计,除一般介质外,对强腐蚀性、非导电、易燃易爆、放射性等恶劣条件下工作的介质,当无法采用接触式测量时,可采用超声波流量计。
2.质量流量计
需直接精确测量液体、高密度气体和浆体的质量流量时,可选用质量流量计。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。质量流量计可在任何方向安装,不需直管段。

物位仪表的选型
(1)应深入了解工艺条件、被测介质的性质、测量控制系统要求,以便对仪表的技术性能和经济效果做出充分评价,使其在保证生产稳定、提高产品质量、增加经济效益等方面起到应有的作用。
(2)液面和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、电阻式(电接触式)、声波式等仪表。
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。
(3)仪表的结构形式和材质,应根据被测介质的特性来选择。主要考虑的因素为压力、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;液体中含悬浮物的多少;液面扰动的程度以及固体物料的粒度。
(4)仪表的显示方式和功能,应根据工艺操作及系统组成的要求确定。当要求信号传输时,可选择具有模拟信号输出功能或数字信号输出功能的仪表。
(5)仪表量程应根据工艺对象的实际需要显示的范围或实际变化范围确定。除供容积计量用的物位仪表外,一般应使正常物位处于仪表量程的50%左右。
(6)仪表精度应根据工艺要求选择,但供容积计量用的物位仪表,其精度等级应在0.5级以上。
(7)用于可燃性气体、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型式或采取其他的防护措施。
(8)用于腐蚀性气体及有害粉尘等场所的电子式物位仪表,应根据使用环境条件,选择合适的外壳防护型式。

 
 

 

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