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绝对干货!各种自动化仪表选型知识大全 (一)

时间:2017/1/10 17:57:04     企业:158机床网   【字体:↑大 ↓小

    

   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。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,并以高的生产率、小的消耗生产出合格的产品。

  所以,别看仪表不起眼,却是最不可缺少的!今天小编带大家学习各类仪表的选型,非常全面!


Ⅰ、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,取得适宜的性能/价格比。

  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。

 

Ⅱ、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

  最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。

 

Ⅲ、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:

  气氨、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。

 

Ⅳ、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

  最大流量不超过满刻度的95%;
正常流量为满刻度的70%~85%;
最小流量不小于满刻度的30%。

  (2)线性刻度范围

  最大流量不超过满刻度的90%;
正常流量为满刻度的50%~70%;
最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ISO5167-1980。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。

 

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