仪表在工业生产过程中,起着对工艺参数进行检测、显示、记录或控制的重要作用(yòng)。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(yǒu)在任何时刻都能(néng)准确地了解工艺生产过程的全貌,并进行控制,才能(néng)保证生产过程顺利,并以高的生产率、小(xiǎo)的消耗生产出合格的产品。
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物(wù)位仪表的选型
(一)一般原则:
(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(néng)和经济效果做出充分(fēn)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(yǒu)的作用(yòng)。
(2)液面和界容面测量应选用(yòng)差压式仪表、浮筒式仪表和浮子式仪表。当不满足要求时,可(kě)选用(yòng)電(diàn)式、電(diàn)阻式(電(diàn)接触式)、声波式等仪表。
料面测量应根据物(wù)料的粒度、物(wù)料的安息角、物(wù)料的导電(diàn)性能(néng)、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。主要考虑的因素為(wèi)压力、温度、腐蚀性、导電(diàn)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;液體(tǐ)中含悬浮物(wù)的多(duō)少;液面扰动的程度以及固體(tǐ)物(wù)料的粒度。
(4)仪表的显示方式和功能(néng),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(kě)选择具有(yǒu)模拟信号输出功能(néng)或数字信号输出功能(néng)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(yòng)的物(wù)位仪表外,一般应使正常物(wù)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(yòng)的物(wù)位仪表,其精度等级应在0.5级以上。
(7)用(yòng)于可(kě)燃性气體(tǐ)、蒸汽及可(kě)燃性粉尘等爆炸危险场所的電(diàn)子式物(wù)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(tā)的防护措施。
(8)用(yòng)于腐蚀性气體(tǐ)及有(yǒu)害粉尘等场所的電(diàn)子式物(wù)位仪表,应根据使用(yòng)环境条件,选择合适的外壳防护型式。
(二)液面和界面测量仪表的选型
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1、差压式测量仪表
(1)对于液面连续测量,宜选用(yòng)差压式仪表。
对于界面测量,可(kě)选用(yòng)差压式仪表,但要求总液面应始终高于上部取压口。
(2)对于测量精度要求高,测量系统需要较為(wèi)复杂的精确运算,而一般模拟仪表难以达到时,可(kě)选用(yòng)差压式智能(néng)变送仪表,其精度為(wèi)0.2级以上。
(3)对于在正常工况下液體(tǐ)密度有(yǒu)明显变化时,不宜选用(yòng)差压式仪表。
(4)腐蚀性液體(tǐ)、结晶性液體(tǐ)、粘稠性液體(tǐ)、易汽化液體(tǐ)、含悬浮物(wù)液體(tǐ)宜选用(yòng)平法兰式差压仪表。
高结晶的液體(tǐ)、高粘度的液體(tǐ)、结胶性的液體(tǐ)、沉淀性的液體(tǐ)宜选用(yòng)插入式法兰差压仪表。
以上被测介质的液面,如果气相有(yǒu)大量冷凝物(wù)、沉淀物(wù)析出,或需要将高温液體(tǐ)与变送器隔离,或更换被测介质时,需要严格净化测量头的,可(kě)选用(yòng)双法兰式差压仪表。
(5)腐蚀性液體(tǐ)、粘稠性液體(tǐ)、结晶性液體(tǐ)、熔融性液體(tǐ)、沉淀性液體(tǐ)的液面在难于使用(yòng)法兰式差压仪表测量时,可(kě)采用(yòng)吹气或冲液的方法,配合普通压力表、压力变送仪表或差压变送仪表进行测量。
(6)对于在环境温度下,气相可(kě)能(néng)冷凝、液相可(kě)能(néng)汽化,或气相有(yǒu)液體(tǐ)分(fēn)离的对象,在难以使用(yòng)法兰式差压仪表而用(yòng)普通差压仪表进行测量时,应视具體(tǐ)情况分(fēn)别设置隔离器、分(fēn)离器、汽化器、平衡容器等部件,或对测量管線(xiàn)保温、伴热。
(7)用(yòng)差压式仪表测量锅炉汽包液面时,应采用(yòng)温度补偿型双室平衡容器。
(8)差压式仪表的正、负迁移量应在选择仪表量程时加以考虑。
2、浮筒式测量仪表
(1)对于测量范围在2000mm以内,比密度為(wèi)0.5~1.5的液體(tǐ)液面连续测量,以及测量范围在1200mm以内,比密度差為(wèi)0.1~0.5的液體(tǐ)界面连续测量,宜选用(yòng)浮筒式仪表。
(2)选用(yòng)浮筒式仪表,当精度要求较高,信号要求遠(yuǎn)传时,宜选用(yòng)力平衡型;当精度要求不高,就地指示或调节时,可(kě)选用(yòng)位移平衡型。
(3)对于开口储槽、敞口储液池的液面测量,宜选用(yòng)内浮筒;对于在操作温度下不结晶、不粘稠、但在环境温度下可(kě)能(néng)结晶或粘稠的液體(tǐ)对象,也宜选用(yòng)内浮筒。对于不允许停車(chē)的工艺设备,不应选用(yòng)内浮筒,而应选用(yòng)外浮筒。对于高粘稠、结晶或高温的液體(tǐ)对象,不应选用(yòng)外浮简。
(4)内浮筒仪表在容器内液體(tǐ)扰动较大时,应加装防扰动影响的平稳套管。
(5)電(diàn)动浮筒仪表用(yòng)于被测液位波动频繁的场合,其输出信号应加阻尼器。
3、浮子式测量仪表
(1)对于大型储槽清洁液體(tǐ)液面的连续测量和容积计量,以及各类储槽清洁液體(tǐ)液面和界面的位式测量,应选用(yòng)浮子式仪表。
(2)脏污的液體(tǐ),以及环境温度下结冻的液體(tǐ),不宜采用(yòng)浮子式仪表。粘性液體(tǐ)的连续测量和多(duō)点位式测量,也不宜采用(yòng)浮子式仪表。
(3)浮子式测量仪表用(yòng)于界面测量时,两种液體(tǐ)的比密度应恒定,且比密度差不应小(xiǎo)于0.2。
(4)内浮子式液位仪表用(yòng)于大型储槽液面测量时,為(wèi)防止浮子的飘移,应备有(yǒu)导向设施;為(wèi)防止浮子受液面扰动的影响,应加装平稳套管。
(5)大型储槽液體(tǐ)的液位或容积连续计量,对测量精度要求较高的单储槽或多(duō)储槽,宜选用(yòng)光导式液面计;对测量精度要求一般的单储槽可(kě)选用(yòng)钢带浮子式液面计。对要求高精度连续计量液位、界面、容积和质量的单储槽或多(duō)储槽,应选用(yòng)储罐测量系统。
(6)开口储槽、敞口储液池的液面多(duō)点位式测量,以及有(yǒu)腐蚀性、毒性等危险液體(tǐ)的多(duō)点位式测量,宜选用(yòng)磁性浮子式液面计。
(7)粘性液體(tǐ)的位式测量,宜选用(yòng)杠杆式浮子液位控制器。
4、電(diàn)容式测量仪表
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(1)对于腐蚀性液體(tǐ)、沉淀性流體(tǐ)以及其他(tā)化工工艺介质的液面连续测量和位式测量,宜选用(yòng)電(diàn)容式液面计。
用(yòng)于界面测量时,两种液體(tǐ)的電(diàn)气性能(néng)必须符合产品的技术要求。
(2)電(diàn)容液面计的具體(tǐ)型号、電(diàn)极结构型式、電(diàn)极材料,应根据被测介质的電(diàn)气性能(néng)、容器的材质等因素确定。
(3)对于不粘滞非导電(diàn)性液體(tǐ),可(kě)采用(yòng)轴套筒式的電(diàn)极;对于不粘滞导電(diàn)性液體(tǐ),可(kě)采用(yòng)套管式的電(diàn)极;对于易粘滞非导電(diàn)性液體(tǐ),可(kě)采用(yòng)裸電(diàn)极,電(diàn)极表面应选择具有(yǒu)与被测液體(tǐ)亲和力小(xiǎo)的材料或采用(yòng)自动清洗的措施。
(4)電(diàn)容液面计不能(néng)用(yòng)于易粘滞的导電(diàn)性液體(tǐ)液面的连续测量。
(5)電(diàn)容式测量仪表易受電(diàn)磁干扰的影响,应选用(yòng)屏蔽電(diàn)缆,或采取其他(tā)抗電(diàn)磁干扰的措施。
(6)用(yòng)于位式测量的電(diàn)容液面计,宜采用(yòng)水平安装型;用(yòng)于连续测量的電(diàn)容液面计,宜采用(yòng)垂直安装型。
5、電(diàn)阻式(電(diàn)接触式)测量仪表
(1)对于腐蚀性导電(diàn)液體(tǐ)液面的位式测量,以及导電(diàn)液體(tǐ)与非导電(diàn)液體(tǐ)的界面位式测量,可(kě)选用(yòng)電(diàn)阻式(電(diàn)接触式)仪表。
(2)对于容易使電(diàn)极结垢的导電(diàn)液體(tǐ),以及工艺介质在電(diàn)极间发生電(diàn)解现象时,一般不宜选用(yòng)電(diàn)阻式(電(diàn)接触式)仪表。对于非导電(diàn)、易粘附電(diàn)极的液體(tǐ),不得选用(yòng)電(diàn)阻式(電(diàn)接触式)仪表。
6、静压式测量仪表
(1)对于深度為(wèi)5m~100m的供水池、水井、水库的液面连续测量,应选用(yòng)静压式仪表。
对于无压容器内的液面连续测量,可(kě)选用(yòng)静压式仪表。
(2)在正常工况下,液體(tǐ)密度有(yǒu)明显变化时,不宜选用(yòng)静压式仪表。
7、声波式测量仪表
(1)对于普通物(wù)位仪表难以测量的腐蚀性液體(tǐ)、高粘性液體(tǐ)、有(yǒu)毒性液體(tǐ)等液面的连续测量和位式测量,宜选用(yòng)声波式测量仪表。
(2)声波式仪表的具體(tǐ)型号、结构型式,应根据被测介质的特性等因素确定。
(3)声波式仪表必须用(yòng)于可(kě)反射和传播声波的容器液面测量,不得用(yòng)于真空容器。不宜用(yòng)于含气泡的液體(tǐ)和含固體(tǐ)颗粒物(wù)的液體(tǐ)。
(4)对于内部有(yǒu)影响声波传播的障碍物(wù)的容器,不宜采用(yòng)声波式仪表。
(5)对于连续测量液面的声波式仪表,如果被测液體(tǐ)温度、成份变化比较显着,应考虑对声波传播速度的变化进行补偿,以提高测量的精度。
(6)检测器和转换器之间的電(diàn)缆,应采用(yòng)屏蔽電(diàn)缆,或考虑采用(yòng)防電(diàn)磁干扰的措施。
8、微波式测量仪表
(1)对于普通液位仪表难以高精度测量的大型固定顶罐、浮顶罐内腐蚀性液體(tǐ)、高粘度液體(tǐ)、有(yǒu)毒液體(tǐ)的液位连续测量,应选用(yòng)微波式测量仪表。
微波式测量仪表测量方法采用(yòng)特定频率范围内的微波连续扫描,液位和天線(xiàn)之间的距离变化时,传感信号与反射信号之间产生频率差,频率差与液位和天線(xiàn)之间的距离成正比,因此测定频率差可(kě)转换得出液位。
(2)天線(xiàn)的结构形式及材质,应根据被测介质的特性、储罐内压力等因素确定。
(3)对于内部有(yǒu)影响微波传播的障碍物(wù)的储罐,不宜采用(yòng)微波式仪表。
(4)对于罐内水蒸汽和烃类蒸汽的密度在正常工况下有(yǒu)显着变化时,应考虑对微波传播速度的变化进行补偿;对于沸腾的或扰动的液面,应考虑采取变径喇叭筒的静止管道及其它补偿措施,以提高测量精度。
9、核辐射式测量仪表
(1)对于高温、高压、高粘度、强腐蚀、易爆、有(yǒu)毒介质液面的非接触式连续测量和位式测量,在使用(yòng)其他(tā)液位仪表难以满足测量要求时,可(kě)选用(yòng)核辐射式仪表。
(2)辐射源的强度应根据测量要求进行选择,同时应使射線(xiàn)通过被测对象后,在工作现场的射線(xiàn)剂量应尽量小(xiǎo),安全剂量标准应符合现行的《辐射防护规定》(GB8703-88),否则,应充分(fēn)考虑隔离屏蔽等防护措施。
(3)辐射源的种类应根据测量要求和被测对象的特点,如被测介质的密度、容器的几何形状、材质及壁厚等因素进行选择。当射源强度要求较小(xiǎo)时,可(kě)选用(yòng)镭(Re);当射源强度要求较大时,可(kě)选用(yòng)铯137(Csl37);用(yòng)于厚壁容器要求穿透能(néng)力强时,可(kě)选用(yòng)钴60(Co60)。
(4)為(wèi)避免由于辐射源衰变而引起的测量误差,提高运行的稳定性和减少校验次数,测量仪表应能(néng)对衰变进行补偿。
10、激光式测量仪表
(1)对于结构复杂或有(yǒu)机械障碍的容器,以及按常规的方法难以安装的容器的液面连续测量,应选用(yòng)激光式测量仪表。
(2)对于无反射的完全透明液體(tǐ),不能(néng)采用(yòng)激光式测量仪表。
(三)料面测量仪表的选型
1、電(diàn)容式测量仪表
(1)对于颗粒状物(wù)料和粉粒状物(wù)料,如:煤、塑料单體(tǐ)、肥料、砂子等料面连续测量和位式测量,宜选用(yòng)電(diàn)容式测量仪表。
(2)检测器的延伸電(diàn)缆应采用(yòng)屏蔽電(diàn)缆,或考虑采用(yòng)防電(diàn)磁干扰的措施。
2、声波式测量仪表
(1)对于无振动或振动小(xiǎo)的料仓、料斗内粒度為(wèi)10mm以下的颗粒物(wù)状料面的位式测量,可(kě)选用(yòng)音叉料位计。
(2)对于粒度為(wèi)5mm以下的粉粒状物(wù)料的料面位式测量,应选用(yòng)声阻断式超声料位计。
(3)对于微粉状物(wù)料的料面连续测量和位式测量,宜选用(yòng)反射式超声料位计。反射式超声料位计不宜用(yòng)于有(yǒu)粉尘弥漫的料仓、料斗的料面测量,也不宜用(yòng)于表面不平整的料位测量。
3、電(diàn)阻式(電(diàn)接触式)测量仪表
(1)对于导電(diàn)性能(néng)良好或导電(diàn)性能(néng)差,但含有(yǒu)水份的颗粒状和粉粒状物(wù)料,如:煤、焦炭等料面的位式测量,可(kě)选用(yòng)電(diàn)阻式测量仪表。
(2)必须满足产品规定的電(diàn)极对地電(diàn)阻的数值,以保证测量的可(kě)靠性和灵敏度。
4、微波式测量仪表
(1)对于高温、粘附性大、腐蚀性大、毒性大的块状、颗粒状物(wù)料的料面位式测量和连续测量,宜选用(yòng)微波式测量仪表。
(2)不宜用(yòng)于表面不平整的料位测量。
5 核辐射式测量仪表
(1)对于高温、高压、粘附性大、腐蚀性大、毒性大的块状、颗粒状、粉粒状物(wù)料的料面位式测量和连续测量,可(kě)选用(yòng)核辐射式测量仪表。
(2)其它要求应符合前述的规定。
6、激光式测量仪表
(1)对于结构复杂或有(yǒu)机械障碍的容器,以及按常规的方法难以安装的容器的料面连续测量,应选用(yòng)激光式测量仪表。
(2)对于无反射的完全透明物(wù)料,不能(néng)采用(yòng)激光式测量仪表。
7、阻旋式测量仪表
(1)对于承压较小(xiǎo)、无脉动压力的料仓、料斗,物(wù)料比密度為(wèi)0.2以上颗粒状和粉粒状物(wù)料料面的位式测量,可(kě)选用(yòng)阻旋式测量仪表。
(2)旋翼的尺寸应根据物(wù)料的比密度选取。
(3)為(wèi)避免物(wù)料撞击旋翼造成仪表误动作,应在旋翼上方设置保护板。
8、隔膜式测量仪表
(1)对于料仓、料斗内颗粒状或粉粒状物(wù)料料面的位式测量,可(kě)选用(yòng)隔膜式测量仪表。
(2)由于隔膜的动作易受粉粒附着的影响和粉粒流动压力的影响,不能(néng)用(yòng)于精度要求较高的场合。
9、重锤式测量仪表
(1)对于料位高度大,变化范围宽的大型料仓、散装仓库以及敞开或密闭无压容器内的块状、颗粒状和附着性不大的粉粒状物(wù)料的料面定时连续测量,应选用(yòng)重锤式测量仪表。
(2)重锤的形式应根据物(wù)料的粒度、干湿度等因素选取。
(3)对于有(yǒu)粉尘弥漫严重的料仓、容器的料位测量,应使用(yòng)带吹气装置的重锤式测量仪表。