本文根据HG/T 20507-2014 自动化仪表选型设计规范总结及部分补充,只是将常用部分简单选择出来进行补充,具体选型还请参考工艺条件
温度
温度仪表单位选择应采用摄氏度(℃)且应采取直读式。
温度检测元件建议在再满管流体管道上垂直安装或与管壁成45°角安装时,温度元件末端进入管道内壁长度不应小于50mm,不宜大于125mm,45度安装时需注意需逆着流体方向插入。
在设备上安装时,末端浸入设备内壁长度不应小于150mm,在烟道、炉膛及绝热材料砌体设备上安装时,应按实际需要选用。
温度检测元件保护套管材质应根据管线的设计温度、设计压力和防腐要求及被测介质的特性选择。
用于环境温度、表面温度测量的检测元件不应采用保护套管,宜采用铠装温度检测元件或装配式温度检测元件。
在工艺流体温度、压力、流速较高场合,宜对保护套管进行振动计算。
就地温度仪表测量范围最高测量值不应大于仪表测量范围上限值90%,正常测量值宜在仪表测量范围上限值的50%左右,对于0℃以下低温测量,仪表测量范围上限值应覆盖环境温度。
就地温度检测宜选用双金属温度计,双金属温度计仪表外壳与保护管连接方式尽量选取万向式。
温度变送器目前选择精度较多为0.5级。
在温度测量精度要求较高、反应速度较快、无振动的场合,宜选用热电阻, 在温度测量范围大、有振动场合,宜选用热电偶。
热电阻宜选用PT100(目前提供温度测量范围在-250~850之间),建议在-200~600之间测温时选用热电阻,其余情况考虑热电偶。
热电偶大部分情况选用k、s较多,具体情况查询不同分度号的测量范围。
如检测温度高于870℃、氢含量大于5%的还原性气体场合,宜选用吹气式热电偶。
压力
压力仪表的单位应采用帕(Pa)、千帕(kPa)和兆帕(MPa)。
压力仪表与介质直接接触部件的材质,应根据介质的特性选择,且满足防腐要求,并不应低于设备或管道材质的耐腐蚀性能。
压力在-40kPa~40kPa时,宜选用膜盒压力表。压力在40kPa以上时,宜选用波纹管压力计或弹簧管压力表。压力在-100kPa~0kPa时,宜选用弹簧管真空表。
现场压力表在测量稳定的压力时,正常操作压力值应在仪表量程的1/3~2/3范围内。当测量脉动介质压力(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量程的1/3~1/2范围内。
当测量结晶、结疤、堵塞、黏稠及腐蚀性介质时,宜选用直接安装式或毛细管式法兰膜片密封式压力(差压)变送器。毛细管长度宜短。
压力变送器选用时,除了注意介质腐蚀性,还需要注意介质的温度对于表头电子元件和填充液体的影响。
在北方地区需要注意测量管线的保温。
流量
流量仪表的单位和量程宜符合下列规定:
1 体积流量用m3/h、L/h;
2 质量流量用kg/h、t/h;
3 标准状态下气体体积流量用Nm3/h(p=0.1013MPa、T=a或20℃)。
方根刻度范围应符合下列规定:
1 最大流量不应超过满刻度的95%;
2 正常流量应为满刻度的60%~85%
3 最小流量不应小于满刻度的30%。
线性刻度范围应符合下列规定:
1 最大流量不应超过满刻度的90%;
2 正常流量应为满刻度的50%~70%%
3 最小流量不应小于满刻度的10%。
确定流量计型式应包括(但不限于):量程比、精度、流体特性、管径、雷诺数、永久压力损失、流速、温度、压力等因素。
在测量双相流的情况下,宜选用楔式、电磁、超声波、平衡式流量计。
常用的流量计有涡街流量计、电磁流量计、转子流量计、质量流量计、容积式流量计(腰轮、齿轮等)、超声波流量计、冲击式流量计、差压流量计(孔板、楔形、阿牛巴、喷嘴等);注:由于流量计种类繁多,此文只简单介绍一下种类,具体选型需根据工艺条件进行。
流量计量程比一般不会小于1:10(具体根据厂家品牌进行咨询),就地水的累计流量测量可选用水表。
消防水的流量测量宜采用流量指示开关。
空调系统中的流量控制宜采用流量指示开关。
淋浴器或洗眼器的流量测量宜采用流量指示开关。
液位
就地液位液面指示可根据被测介质的温度、压力、介质特性选用磁浮子液位计,当单台就地液位计无法覆盖整个液位范围时,可以选用多台仪表。多级液位计的重叠区应大于50mm。
法兰间距不宜大于4000mm。对于法兰间距大于4000mm的磁性液位计,应加设中间支承(设备法兰必要时增加加强筋)。
介质温度大于250℃时,不宜选用磁性浮子液位计。
无振动或振动小的容器,介质密度大于0.5g/cm3、黏度小于或等于10000mm2/s的液体液位位式测量,可选用音叉液位计;对于无振动或振动小的料仓、料斗内粒度为10mm以下的颗粒物状料位的位式测量,可选用音叉料位计。为避免物料撞击损坏叉齿,应在叉齿上方设置保护板。
物位测量仪表类别有雷达液位计、超声波液位计、磁性液位计、浮球液位计、射频导纳液位计、差压液位计、电容式液位计(磁致伸缩等)、静压式液位计等。
对于易结晶物体,建议选用探入式差压液位计。
选择不同类型液位计需注意的参数有是否存在真空,介质温度,是否有泡沫,密度是否固定,设备安装口方式等。
超声波液位计不得用于真空容器,不宜用于含气泡的液体和含固体颗粒物的液体测量。
具有蒸汽与湍流现象的沸腾工况宜采用导波式雷达液位计。
被测介质的介电常数应符合雷达液位计产品对最小介电常数的要求。
外侧式液位计用于液位波动剧烈活有搅拌器的容器时,应安装稳波管,不宜用于联锁、报警系统的液位测量、不宜用于含有悬浮液、悬浮固体、乳浊液的液体测量。
颗粒状物料盒粉粒状物料宜选用电容式料位计或射频导纳液位计;当存在易挂料的颗粒状物料和粉粒状物料的工况,其料位连续测量和位式测量宜选用射频导纳式料位计、当被测介质为粉体,料位为非平面时,电容式料位计或射频导纳式料位计可采用几根电极测量其平均料位。
分析仪表
采样口位置宜选测量介质响应快、具有代表性的地方。
采样口应设置在维护人员易接近之处,并应兼顾到试样的温度、压力。
气体采样探头应安装在管道上部,液体采样探头应安装在管道下部。
当试样中含有固体颗粒时,应在取样处加装过滤器,并备有反吹接口。
根据试样的工艺状况,采样系统应具备相应的减压稳流、冷凝液排放、超压放空、负压抽吸、耐高温等功能。
试样输送系统的滞后时间宜小于60s。当大于60s时,应采用快速环路式采样系统。
预处理装置应包括对试样流量、压力、温度的调节控制设施,在特殊时依据工况及分析器使用要求还应该包括冷凝器、冷却器、汽化器、过滤器或净化器,以及为保证分析仪器选择性而采取的化学或物理方法的处理装置。
被测试样有回收价值或被测试样含有不能被现场环境所接受的组分时,试样应予以回收。对于多种气体试样放空,若组分混合后无危险,且混合后背压波动对分析仪表影响不大时,可先接至集气管,集中排至火炬管线或引至适当高度空间放空。
测量经阳离子交换树脂处理后的锅炉用水中的钠离子浓度时,当钠离子浓度在2.3μg/L~2300μg/L(pNa7~4)之间时,宜选用钠离子浓度计。
经阴离子交换树脂处理后的锅炉用水,硅酸根质量浓度在0~100μg/L之间,温度为15℃~40℃时,宜选用硅酸根自动分析仪。
当测量介质温度低于105℃,压力低于0.5MPa(G),水中氧溶解量在0~20μg/L范围内,宜选用电化学式低浓度溶解氧分析器。
当被测液体密度的变化能引起超声波反射时间的变化,则宜用超声波密度仪来测量该种液体的密度。
测量水中烃液的浓度时,应选用水中油分析仪。
测量水体受到有机物污染的程度,应选用COD分析仪。
测量水体中有机物的污染的程度',应选用BOD分析仪。
监控污水,地表水或者市政水中的氨氮的浓度,应选用氨氮分析仪。
微量氧分析宜采用电化学式或热化学式氧量分析仪。
常量氧分析应采用磁氧或氧化锆氧量分析仪。
背景气无较大交叉干扰的气体中一氧化碳、二氧化碳的微量分析,宜选用热导式或红外线吸收式分析仪。常量一氧化碳分析宜选用红外线吸收式分析仪。若气样中含有较多粉尘和水分时,可选用热导式分析仪。
在线分析仪表与预处理装置应安装在一起,并靠近取样点。不应安装在操作室内。
控制阀
应优先选用球型阀(GLOBE)。
对要求泄漏量小、流量小、阀前后压差较小的场合宣选用直通单座阀,口径小于20mm的直通单座阀可用于较大差压的场合。
用于控制洁净流体,不含固体颗粒的场合,且阀前后压差大和液体可能出现闪蒸、空化和气体在阀缩流面处流速超音速且噪音超过85dB(A)的场合宜选用套筒阀。
用于控制介质是高黏度、含纤维、颗粒状和污秽流体的场合,且控制系统要求可调范围很宽(R达200:1;300:1)的场合宜选用球阀。
根据工艺正常流量和最大流量计算的流量系数Cv计值,可作适当放大,圆整成Cv选,使其符合制造厂提供的Cv值系列,并以此确定调节阀口径。
采用下列方法估算阀流量系数放大倍数:
Cv选/Cv计≥m
式中:直线性调节阀:m=1.63(按正常流量按最大流量),两者的Cv选取较大
对压缩机防喘振的调节阀的选择应符合下列特殊要求:
1.防喘振调节阀宜配电磁阀、限位开关,根据实际可以带阀位变送器,不宜带手轮机构;
2.当电磁阀失电时,调节阀的全开时间(从关位置到开位置)不宜超过2s;
3.当电磁阀励磁时,调节阀的全关时间(从开位置到关位置)不宜超过5s;
对剧毒、不得外漏及稀有贵重金属流体的场合,直行程调节阀应选用波纹管密封阀。
控制阀应选用单层填料结构,填料材质常温下宜选用V型聚四氟乙烯填料,高温(温度高于232℃)情况下应选用柔性石墨填料。
对毒性较大或高温的流体,控制阀填料函结构应选用双层填料结构。
操作温度高于200℃,宜选用散热型阀盖。操作温度低于-20℃,宜选用长颈型阀盖。操作温度为-20℃~200℃,宜选用普通型阀盖。
对于高黏度、含固体颗粒且要求自洁性能好的介质,角型阀宜选用流闭型。
两位式控制阀(直通单座阀、角形阀、套筒阀、快开流量特性),宜选用流闭型;当出现水击、喘振时,宜改选用流开型。
直通单座阀宜选用流开型,当冲刷严重时,可选用流闭型。
单密封套筒阀宜选用流开型;有自洁要求时,可选用流闭型。
开关阀
用于中、高压且要求严密关闭的场合宜选用全通径球阀。
用于大口径、大流量的场合宜选用蝶阀;蝶阀可适用于浓浊液及含悬浮颗粒的流体场合,宜选用双偏心或三偏心结构。
用于大口径、大流量和压差较高的场合的闸阀,亦可适用于浓浊液及含悬浮颗粒的流体场合。
使用在易燃、易爆、有毒场所的蝶阀,应使用法兰连接方式。
聚丙烯装置的旋塞阀,乙烯装置的清焦阀和裂解气传输阀等特殊工艺生产过程,应根据使用经验选择专用开关阀。
用于有防火要求的场合应采用防火阀。
开关阀的口径宜与阀门所在管道尺寸一致。
出现闪蒸、高压差和含有颗粒的流体场合,应采用加硬材质的阀内件或阀芯、阀座表面进行硬化处理。
在环境温度低于-29℃的场合,控制阀阀体材质不应选用铸铁。