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1、仪表基础知识交流 概述 自动化仪表是实现工业生产过程自动化的重要工具，被广泛应用于石油、化工等各工业部门。在自动化系统中，自动化仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后，除了送至显示仪表进行指示和记录外，还需送至控制仪表进行自动控制，从而实现生产过程的自动化，使被控变量达到预期的要求。 过程控制仪表包括检测仪表、调节仪表、执行器、操作器、以及可编程调节器等各种新型控制仪表及装置。 从广义上讲，仪表分为两大部分：控制系统和测量仪表。控制系统包括DCS系统、PLC系统等，测量仪表包括温度仪表、流量仪表、液位仪表、压力仪表、调节仪表等。 山东利丰达生物科技有限公司属于石油化工行业，因此自动化程度相对较
2、高。公司的仪表控制系统是DCS系统，装置测量仪表涵盖了温度、压力、流量、液位、调节仪表。目 录：2压力测量仪表3流量测量仪表4液位测量仪表DCS控制系统15温度测量仪表6控制阀 - 1 -DCS控制系统的概念12、DCS控制系统构成 硬件操作管理系统、过程控制站、 通信系统 DCS系统 诊断程序 应用程序 系统软件 组态程序 标准画面等 软件 用户软件组态结果 运行数据过程历史数据 3、DCS的功能4、公司各个装置DCS控制系统 1）MTBE-芳构化联合装置 浙江中控 JX-300XP 2)烷基化装置 杭州和利时 MACS5.2.4 3)废酸装置 杭州和利时 MACS6.5.2 4）储运罐区
3、杭州和利时 MACS5.2.4备注：国产的DCS主要就是两大家：浙江中控和杭州和利时。现在和利时已经主推MACS6系统。 压力1定义：垂直作用在物体表面上的力 二、压力测量仪表P绝压(绝对零压为基准来表示的压力)P表压(以大气压为基准来表示的压力)P负压（真空度）被测流体的绝对压力低于大气压时压力表测得的压力P绝压1大气压力线（101KPa)绝对零压(绝对真空下的压力)2.1 表压、绝对压力、负压（真空度）的关系表压、绝对压力、负压（真空度）的关系2.2 压力测量基本知识压力测量基本知识法定计量单位是Pa，1Pa=1N/m2， 压力的法定工程单位还有：MPa、kPa、非法定工程单位：kgf/c
4、m2、atm、mmH2O、mmHg、bar等1kgf/cm2=1atm=10000mmH2O=760mmHg=1bar=0.1MPa压力单位压力表分类普通压力表、真空压力表、隔膜压力表、耐振压力表等压力变送器、差压变送器压力变送器种类不同类型表不要混用：根据生产要求及使用环境做具体分析，按被测介质的性质，如状态（气体、液体）、温度、粘度、腐蚀性、易燃和易爆程度等来选择使用。如氧气表、乙炔表，带有“禁油”标志；泵出口选用耐震压力表；专用于特殊介质的耐腐蚀压力表（隔膜压力表）；耐高温压力表等 投用压力测量仪表时打开表阀门时要慢，避免瞬间高压力的冲击。应该看表盘指示压力将阀慢慢打开，尤其对小量程表k
5、Pa表更是如此。压力仪表使用范围为量程2/3间。2.3应用中注意事项流量1单位时间内流过管道某截面的体积或质量 三、流量测量仪表三、流量测量仪表2转子流量计玻璃转子流量计、金属转子流量计3涡街流量计4质量流量计差压式流量计标准孔板、阿牛巴、楔形表、平衡流量表等。15电磁流量计2.1 常见的几大流量测量仪表2.1.1 差压式流量计 充满管道的流体,当它流经管道内的节流件时,流束将在节流件处形成局部收缩,因而流速增加,静压力降低,于是在节流件前后便产生差压.流体流量愈大,产生的差压愈大,这样可依据差压来测量流量的大小.这种方法是以流体连续性方程(质量守恒定律)和伯努力方程(能量守恒定律)为基础的.
6、2.1.1.1测量原理（以标准孔板为例）测量原理（以标准孔板为例）：流体必须满管连续运行流体必须是牛顿流体、在物理学上和热力学上是均匀单相的，流体流经节流装置时不发生相变流体流量基本不随时间变化、不适用于脉动流和临界流工况流体流经节流件前流束必须与管道轴线平行且不得有旋转流流体流动工况应是紊流、雷诺数需在一定范围内且无旋涡2.1.1.2 孔板节流装置流量计的应用新装管道系统必须在吹扫合格后才能安装孔板，孔板的锐角应迎着流向测量气体时，取压口应在管道上部与管道中垂线成45度的夹角范围内；测量蒸汽时，取压口应在管道上部与管道水平中心线成45度的夹角范围内；测量液体时，取压口应在管道下部与管道水平中
7、心线成45度的夹角范围内。测量气体（或液体）的水平导压管应有排除冷凝液体（或气体）的配管坡度1：101：1002.1.1.3 孔板节流装置流量计的使用流量计投用前，应检查其安装是否符合要求、管道是否吹洗干净、压力试验是否已完成投用后保证流量计在其有效测量范围内平稳运行流量计投用步骤为： 检查二次阀和排污阀应关闭，平衡阀应打开 稍开一次根部阀，检查导压管系统是否泄漏，不漏则全开一次阀 分别打开排污阀进行排污后关闭排污阀 拧松差压变送器正负压室丝堵，排除空气 打开变送器正压阀，关闭平衡阀，打开变送器负压阀，启动差压变送器； 。2.1.1.4差压式流量计的投用与停用方法不能让导压管内的凝结水或隔离液
8、流失不可使变送器测量膜盒过压或受热三阀组的启动顺序为：开正压阀 关平衡阀 开负压阀；三阀组的停用顺序为：关负压阀 开平衡阀 关正压阀。流量计停用步骤为：关闭变送器负压阀，打开平衡阀，关闭变送器正压阀 关闭二次阀 打开排污阀进行排污后关闭排污阀；2.1.1.5 仪表三阀组的操作仪表三阀组的操作会正确开启及停用仪表差压变送器的排凝及防冻（蒸汽冷凝液轻易不要排，影响测量，排空后，高温对膜盒寿命有影响）准确性判断：因差压流量计差压值普遍较小，且差压和流量的平方成正比，所以差压的变化对流量有很大的影响，(如果变送器零位误差为2%,则可引起的流量指示误差为14.14%,所以一般规定流量应用在其刻度值的30
9、%以上).可以简单用以下方法判断差压变送器的零点是否准确，关负压阀 开平衡阀 关正压阀。可以打开三阀组上的排污螺钉，如果差压变送器指示不为零，则需要进行零点调整。2.1.1.6 差压变送器的使用 又称浮子流量计，是恒压降变流通截面积流量计的一种，由一个锥形管和一个置于锥形管内可以上下自由移动的转子(也称浮子)构成。2.1.2 转子流量计转子流量计 当流体自下而上流入锥管时，被转子截流，这样在转子上、下游之间产生压力差，转子在压力差的作用下上升，这时作用在转子上的力有四个:流体对转子的动压力(W)、转子在流体中的浮力(F)和转子自身的重力(G)及粘性力(N ) (一般不适合高粘度介质,所以不考虑
10、)。 转子重心与锥管管轴会相重合，作用在转子上的三个力都沿平行于管轴。当三个力达到平衡(G=F+W)时，转子就平稳地浮在锥管内某一位置上。对于给定的转子流量计，转子大小和形状己经确定，因此它在流体中的浮力和自身重力都是已知是常量，唯有流体对浮子的动压力是随流体流速的大小而变化的。因此当流体流速变大或变小时，转子将做向上或向下的移动，相应位置的截面积也发生变化，直到流速变成平衡时对应的速度，转子就在新的位置上稳定。对于一台给定的转子流量计，转子在锥管中的位置与流体流经锥管的流量的大小成一一对应关系。2.1.2.1 测量原理转子流量计使用较为广泛，一般用于测量中、小流量和微流量，测量介质一般为清洁
11、、不易结晶和凝固、粘度不大的液体和气体、蒸汽，要求介质流速变化缓慢。金属管转子流量计分为就地型和远传型，量程比为一般为10：1，精度一般为1.6%。金属管转子流量计的锥管必须垂直安装，不可倾斜，安装时应用水平仪严格校准，且组装时不应受应力，垂直安装型转子流量计介质流向为自下而上，水平安装型转子流量计介质流向应与其标识方向一致。为方便使用和拆检，一般要求安装旁路阀组。截流阀和控制阀要安装在流量计的下游,对直管段要求不高。2.1.2.2 使用常识1、流量变动而浮子或指针移动呆滞？可能是由于卡塞所致（浮子和导向轴，指示部分连杆或指针卡住，磁耦合的磁铁磁性下降）。远传型金属管转子流量计其远传部分是靠磁
12、性与转子耦合的，若介质中含有易被磁性物质吸附的小颗粒，则转子易被磨损和卡塞，造成测量不准或无法测量，解决的办法是在前面加装磁过滤器。2、实际流量与指示值不一样？可能是由于浮子或锥管腐蚀、导致面积变化。浮子或锥管内有赃污异物，流体物性（密度，温度，压力）变化等等。2.1.2.3 故障判断 在流体中设置旋涡发生体(阻流体)，从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街,如图所示。旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。设旋涡的发生频率为f，被介质来流的平均速度为U，旋涡发生体迎面宽度为d，表体通径为D，根据卡曼涡街原理，有如下关系式： f=StU1/d=StU/md 式中U1旋涡发生体
13、两侧平均流速，m/s St斯特劳哈尔数 m旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比 2.1.3 涡街流量计压力损失小，量程范围大，量程比大，精度高，在测量工况体积流量时几乎不受液体密度、压力、温度等参数的影响。无可动机械零件，因此可靠性高，维护量小。仪表参数能长期稳定。对直管段要求较高，一般前20D后5D。涡街流量计是利用流体自然振荡的原理制成的一种旋涡分离型流量计，涡街频率和流体的流速成正比，常用的旋涡发生体为三角柱形，输出频率较低。用涡街流量计进行测量时要求流体的雷诺数在200007000000之间，且流速必须在规定范围内，不同的口径有不同的流速要求，对液相、气相、蒸汽的流速要求各不相同
14、；仪表有直管段要求，一般用于清洁低粘度介质测量，测量精度为1%，气体测量精度可达1.5%。2.1.3.2 特点安装在流速分布稳定的直管上，上游侧直管段长度应大于20D，下游侧直管段应大于5D；防止传感器产生机械振动，防止外部电磁场干扰流量计最好安装在调节阀、温度测点、压力测点的上游侧；流量计的尺寸应与管道内径相一致；流量计的中心线应和管道的中心线保持同心，并应防止垫片插入管道内部； 涡街流量计前后尽量不用截止阀投用后保证流量计满管运行2.1.3.3 涡街流量计的安装使用要求 质量流量计测量的是流体的质量流量，不受流体温度、压力、密度等参数变化的影响，且测量精度很高（可达0.1%），无直管段要求
15、，故在一些要求进行精确测量和严格控制进料的场合以及用于贸易结算进行计量的时候，常常使用质量流量计进行流量测量，但因其价格昂贵使用面不是太广。2.1.4 质量流量计质量流量计 利用科里奥利加速度理论制成的流量计。当一定的质量流体流过振动的管道时，会产生使管道弯曲和扭曲的科氏力。这些微小的管道变形被安装在最佳位置处的传感器检测检测出来并进行电子评估。由于传感器测得的相位迁移信号与质量流量成正比，科里奥利质量流量计可以直接测量质量流量。测量与流体的密度、温度、粘度、压力及电导率无关。测量管道始终以共振的方式振动。在工作条件下，这个共振频率是测量管道几何形状、流量计材料特性和测量管中流体（也在振动）质
16、量的函数并可以精确地测量被测流体的密度。2.1.4.1 基本原理安装地点不能有大的振动源，应采取加固措施来稳定仪表附近的管道传感器应安装在刚性的管道中。应在进、出口的过程连接附近对称安装两个支撑物或悬挂装置并保证无应力直管式质量流量计最好垂直安装，且流向是自下而上。不能安装在大型变压器、电动机、机泵等产生较大磁场的设备附近，以免受到强磁场的干扰； 弯管式质量流量计在测量液体时，弯管部分应朝下，在测量气体时弯管部分应朝上。2.1.4.2 质量流量计的安装使用要求投用前，应检查其安装是否符合要求、管道是否吹洗干净、压力试验是否已完成打开上、下游阀门，关闭旁路阀，将流量计投入使用通电预热30分钟后启动流体运行，直到传感器温度等于流体的操作温度，切断下游阀并确保无泄露和保证满管时，对流量计进行调零； 流量计停用时，对于易结垢的介质应打开排污阀将流量计中的介质排净，对于易凝固的介质应排净并用低压蒸汽或工厂风进行扫线，保证测量管内不残留介质2.1.4.3 质量流量计的投用与停用方法（Sensor Error、 Dens Overrng、Slug flowDrive over range)即传感器出
