仪表与自控炼油

1、仪表与自动控制 2010年12月1 第一节 仪表测量原理 第二节 仪表自动化控制2第一节 仪表测量原理 1、温度测量 2、流量测量 3、压力测量 4、液位测量3温度测量 温度测量仪表是接触式仪表主要有：热电偶、 双金属温度计、 热电阻 4 热电偶测量温度是应用了热点效应，即同一导体或半导体材料的两端处于不同温度环境时将产生热电势，且该热电势只与两端温度有关。 热电偶是将两根不同的导体或半导体材料焊接或绞接而成，焊接的一端作热电偶的热端（工作端），另一端与导线连接称作冷端，热电势为两种材料所产生热电势的差值，它只与两端温度有关。常用的热电偶有：铂铑铂（WRLB） 镍铬镍硅（WRLU）镍铬考铜（W

2、REA） 5流量测量 常用的流量测量仪表有五类： 差压式流量仪表 包括文丘里管、同心锐孔板、偏心锐孔板、1/4圆喷嘴等节流装置。 容积式流量仪表 如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计等。 面积式流量计 如转子流量计。 自然振荡式流量仪表 如涡街流量计。 力平衡式压力仪表 如靶式流量计。 6 差压式流量仪表原理简明、设备简单、应用技术比较成熟，它是目前生产上广泛应用的一种仪表。缺点是：对介质工艺条件要求高，安装要求严格、上下游需要有足够长度的直管段、测量范围窄（一般为3：1）、压力损失较大、刻度非线性。 目前，装置生产中使用最多的就是压差式流量计，其中以流量孔板为最多。主要用于装置操作流量控制。 78容

3、器式流量仪表 主要用来测量液体流量，它精度高，量程宽（可达10：1），可以测量小流量，几乎不受粘度等因素的影响，但易磨损。 这类流量计主要用于装置间物料的计量，属于二级计量器具。（动画） 9转子流量计 适用于带压小流量测量，压力损失小，量程比较宽，反应速度快。根据仪表特点，安装时要求仪表垂直安装，介质流向由下向上。 这类仪表主要用于较为干净的介质上，目前在炼油中主要是自动化分析仪上使用较多 。（动画） 1011质量流量计 以科氏力为基础，在传感器内部有两根平行的T型振管，中部装有驱动线圈，两端装有拾振线圈，质量流量计直接测量通过流量计的介质的质量流量，还可测量介质的密度及间接测量介质的温度。

4、该种流量计测量精度高，可以达到0.5 ，一般用于贸易结算的计量。 1213其他类型：超声波流量计：通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。 电磁式流量计：测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆，上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过时，则会产生感应电压。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。 特点：均属无阻碍流量计,是适于解决流量测量困难问题的一类流量计,特别在大口径流量测量方面有较突出的优点,近年来它是发展迅速的一类流量计之一。 1415 以孔板为例，进行分析1、指示偏大；2、指示偏小；3、指示不变。 处理步骤：1、查找工艺操作条件的变化，如密度

5、、压力、温度；2、孔板压差引出线堵塞；3、孔板被堵塞或损坏；16压力测量 常用的压力测量仪表： 弹簧管压力表。 膜盒压力表。 电动、气动压力变动器。 法兰压力变送器。 过去压力测量的常用工程单位有mmH2O柱、mmHg柱、kgf/cm2、工业大气压（atm）四种。现已实行法定计量单位，故只有MPa、KPa、Pa三种。 1atm =10.33mH2O柱=760mmHg柱 =1.033kgf/cm217压力指示不准，原因分析1、引压线堵；2、表膜盒出现裂纹；3、引压线有漏点；4、温度大幅波动，投伴热或凝液出现。 处理步骤：1、立即现场核对压力表，如现场指示增高，需要立即采取措施，避免设备超压；2、

6、检查核对工艺参数变化，查找是否为后路不畅所致：控制阀坏、下游装置流程动改等等；3、仪表问题的，参照设备气相量的变化，调整好压力，立即联系仪表处理。18液位测量主要类型： 玻璃板液位计 浮力式液位计 静压式液位计 电磁辐射式液位计 超声波式液位计19浮力式液位计 利用液体浮力原理来测量液位的方法通常分为两种类型： 1、恒浮力式液位仪表，通过浮子随液位升降的位移反映液位变化； 2、变浮力式液位仪表，通过液面升降对浮筒所受浮力的改变反映液位。 20恒浮力式液位计 利用漂浮于液面上的浮标或浸没于液体中的浮筒对液位进行测量的。 主要应用于罐区液位的测量。21浮筒（沉筒）式液位计 在炼厂应用比较广泛，多数

7、生产装置中都有，如加氢裂化装置的高压罐液位。22静压式液位计通过液柱静压的方法对液位进行测量的。原理23 静压差式液位计是装置中使用的主要类型，应用非常广泛，并且发展演变出很多种： 双法兰压差式：在法兰间注入硅油，实现与原有介质的隔离。 高压注油式：用于介质具有腐蚀性的场所以及介质易凝的位置。 24 液位控制：物料平衡 总进料=总出料处理步骤：1、立即到现场检查核对玻璃板液位计等现场指示仪表；2、参照进、出料的流量，手动控制好液位；3、分析物料性质是否发生变化，主要是密度的变化； 4、找仪表处理。25静压差式液位计指示失灵：现象：1、液位指示偏高； 2、液位指示偏低： 3、液位不变。原因：主要

8、是引压管线堵塞，是何部位，可以根据液位变化的情况，结合测量原理进行推算，有针对性的进行管线放空处理。 26其他类型的应用：辐射式：连续重整装置催化剂料位使用射线；超声波式：部分地下井的液位测量。 27第二节 仪表自动化控制 1、简单回路控制 2、串级回路控制 3、分程控制 4、其它特殊控制28控制阀的分类按动力类型分：气动阀、电动阀、自励式； 以气动阀为主，气动调节阀按作用方式不同，分为气开（风开）和气关（风关）两种。特殊的：停风锁定（加氢裂化冷氢阀） 气关阀即随着信号压力的增加，阀逐渐关闭，无信号时，阀处于全开状态（一般用FO表示风关阀，用FC表示风开阀）。 29一般常用三种基本控制规律：比

9、例作用(P),控制器输出的变化与偏差的变化成比例。偏差越大，控制作用越强。在生产中可单独使用，如液位控制等，用于不要求严格消除残余偏差的场合。积分作用(I),控制器输出的变化率与偏差成比例。偏差存在时间越长，控制作用也越强，这种控制作用主要用于要求消除残余偏差的场合，但在生产中较少单独使用。30 微分作用(D),控制器输出与偏差的变化率成比例，用于需要加速调节过程的场合，在生产中不单独使用。 常用的控制规律往往是比例作用与其他作用的组合。如一般参数（如流量）的控制常用比例积分作用(PI)；对惯性较大的对象(如温度、成分)控制常用比例积分微分作用(PID)。 31在实际调试中，只能先大致设定一个

10、经验值，然后根据调节效果修改。 对于温度系统：P（%）20-60，I（分）3-10，D（分）0.5-3 对于流量系统：P（%）40-100，I（分）0.1-1 对于压力系统：P（%）30-70，I（分）0.4-3 对于液位系统：P（%）20-80，I（分）1-5 32 参数整定找最佳，从小到大顺序查 先是比例后积分，最后再把微分加 曲线振荡很频繁，比例度盘要放大 曲线漂浮绕大弯，比例度盘往小扳 曲线偏离回复慢，积分时间往下降 曲线波动周期长，积分时间再加长 曲线振荡频率快，先把微分降下来 动差大来波动慢。微分时间应加长 理想曲线两个波，前高后低4比1 一看二调多分析，调节质量不会低 33 1、

11、简单回路控制在一般情况下能够满足生产控制要求。 34 复杂回路控制：系统干扰因素多、干扰剧烈，以及工艺特殊要求复杂控制系统。复杂控制系统主要有： 串级控制系统 比值控制系统 均匀控制系统 前馈控制系统 选择控制系统 分程控制系统 多冲量控制系统等352、串级控制例： 管式加热炉出口温度的单回路控制系统出口温度原料燃料TC36在系统结构上，串级控制系统有两个闭合回路：主回路和副回路；有两个控制器：主控制器和副控制器；有两个测量变送器。有两个变量：主变量，副变量。 主控制器副控制器控制阀副对象主对象主测量变送副测量变送T1CT2CT1测量变送T2测量变送主变量干扰2干扰1-给定值副变量37主、副控

12、制器控制规律的选择 主变量是生产工艺的主要操作指标，要求比较严格，一般不允许有余差， 副变量是粗调，一般要求不严格，允许有波动和余差。 主控制器（定值控制）一般选择比例积分控制规律，有时为了克服对象滞后，也加入微分作用； 副控制器（随动控制）力求快速反应，所以，一般不加入积分作用，只选择比例控制规律； 只要主控制器有积分规律，主变量就可以保证没有余差，不管干扰出现在什么位置；38目前，生产中使用到的串级控制主要有：1、加热炉出口温度串瓦斯；2、塔液位串流量；以加热炉出口温度串瓦斯流量为例进行说明 主回路：后调、慢调、细调；副回路：先调、快调、粗调。3940 3、分程控制 由一个控制器同时控制两个执行机构并使之次第执行的控制系统。 使用范围：1、扩大调节范围，提高调节精度；2、可用于两种不同的介质，以满足工艺要求；3、用作生产安全的防护措施。 41LTLC42使用较多的分程控制主要有三种形式。 43第一种：使用实例：加氢裂化新氢机入口罐压力控制高分液位去液力透平和低分控制 4445使用实例：原料油缓冲罐压力控制 分馏塔塔顶压力控制 第二种：4647 使用实例：加氢裂化石脑油稳定塔顶压力控制 第三种：48494、特殊控制多冲量控制 以多个变量经过一定的运算后，共同控制同一个执行器，以实现较高质量的控制系统。示例 锅炉液位控制系统50LALCLTLALCLTFTLALC