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仪表实习报告目录一、大庆中蓝化建有限公司简介二、常减压装置工艺过程及控制三、自动化仪表在常减压装置中的应用五、实习过程总结
仪表实习报告全文共16页,当前为第1页。仪表实习报告全文共16页,当前为第1页。一、大庆中蓝化建有限公司简介公司简介:
大庆中蓝化建有限公司注册于2005年,注册资金650万元,是原黑龙江石油化工厂(现大庆中蓝石化有限公司)主辅分离辅业改制后成立的,具有国家三级建筑资质,大庆市建筑业协会会员单位,大庆油田公司入网企业,通过“ISO9001:2000质量管理体系”认证。公司成立前后一直服务于年产值50亿元的大庆中蓝石化有限公司,在电气、仪表、动静设备保运、设备检修、压力容器制造、机电设备安装等方面具有丰富的施工经验和雄厚的技术实力,公司发展前景良好。一直以来,公司坚持以人为本,重视人才,为人才发展创造良好的条件。二、常减压装置工艺过程及控制
常减压蒸馏主要由电脱盐、常压炉、常压塔、减压炉、减压塔等主要设备组成,大部分炼油厂还要在常压塔之前再设立一个初馏塔,称为三段气化蒸馏装置,将原油切割成汽油、煤油、柴油、润滑油馏分、二次加工的原料油及渣油等;常压塔底渣油经汽提后用泵抽出经换热后用作丙烷脱沥青、氧化沥青、减粘裂化、焦化等装置的原料。(一)控制方案介绍1、常压炉出口温度控制TIC1019与炉膛温度TIC1028串级调节2、减压炉出口温度控制TIC1075与炉膛温度TIC1084串级调节3、初馏塔底液位LIC1006与原料油进装置FIC1065串级控制4、常压塔顶温度TIC1009与塔顶回流量FIC1009串级控制5、减压塔顶温度TIC1038与塔顶回流量FIC1021串级控制6、高压瓦斯压力PIC1701控制7、燃料油压力PIC1702控制一、工艺简介调节器调节阀被调对象调节器调节阀被调对象测量变送元件(二)DCS系统结构给出系统结构图才能说明问题给出系统结构图才能说明问题DCS在我国炼油厂应用已有15年历史,有20多家炼油企业安装使用了不同型号的DCS,对常减压装置、催化裂化装置、催化重整装置、加氢精制、油品调合等实施过程控制和生产管理。其中有十几套DCS用于原油蒸馏,多数是用于常减压装置的单回路控制和前馈、串级、选择、比值等复杂回路控制。有几家炼油厂开发并实施了先进控制策略。下面介绍DCS用原油蒸馏生产过程的主要控制回路和先进控制软件的开发和应用情况。应放在前面DCS介绍时说应放在前面DCS介绍时说仪表实习报告全文共16页,当前为第2页。#3蒸馏装置DCS系统分别位于两个控制室,中央控制室和远程控制室。中央控制室有3台操作站(WP5103,WP5104和AW5102)和连接报警和报表打印机的通信处理机(COMP),其中AW5102为应用操作站处理机,负责管理历史数据和另外两台操作站处理机WP5103和WP5104,并通过以态网将数据传送到PC远程终端。位于远程控制室的一台应用操作站处理机(AW5101)作为工程师站,它主要用于管理同样位于远程控制室的冗余的控制处理机(CP)和通过现场总线(FieldBus)相互通信的现场总线组件FBM(FieldbusModule)。各处理机之间由节点总线(NodeBus)通讯,两个控制室之间的节点总线由光缆连接。现场总线和节点总线都是冗余的。仪表实习报告全文共16页,当前为第2页。(三)DCS组态1加热炉炉出口温度控制。工艺要求:对于加热炉,工艺介质受热升温或同时进行汽化,其温度的高低会直接影响后一工序的操作工况和产品质量,当炉子温度过高时,会使物料在加热炉内分解,甚至造成结焦而烧坏炉管,加热炉平稳操作,可以延长炉管的寿命。因此,炉子的出口温度要求严格控制。控制方案:为保证出口温度的稳定性,采用了两组炉出口温度对炉膛温度的串级控制系统,其余一些干扰因素如蒸汽压力、进料流量的波动等采用单回路控制系统来克服。同时为保证操作安全,设定当选择其中某一路燃料作为加热原料时,另一路燃料介质的调节器模块被强制处于手动状态。整个操作过程中,流程图上都具有明显的提示标志,并且切换过程是无扰动的,在该控制回路的组态过程中,除使用到了I/A系统所提供的一些常规模块和SWICH模块,CALC模块等,为确保操作界面友好,在显示组态中采用了脚本程序调用和覆盖画面等功能。2抛减底液位,流量控制工艺介绍:通常情况下,原油经过初馏和常压分馏后,用常底泵将常压塔底重油抽出,分八路进入减压炉加热后,再进入减压塔进行减压分馏。工艺流程如图四所示。为保持几路平行流量均匀,将常压塔底液位与减压炉八组进料流量串级控制。但当减压系统出现无法立即修复故障时,为避免整个装置停工,工艺需采取抛减底液位控制,完全抛弃减压系统,直接由减压塔底出料控制阀去控制常底液位参数,确保常压系统正常工作。常压塔底液位LC8005与FC8052-FC8059八组减压炉进料流量串级控制。仪表实习报告全文共16页,当前为第3页。石油化工生产过程是一个连续的生产过程,根据工艺流程可知,常压塔的出料直接作为减压炉的进料,而减压炉的出料又连续送给减压塔作为进料。作为单个的设备,都希望自身操作平稳,但常压塔出料波动是减压炉进料的一个扰动,破坏其平稳操作。为解决这个问题,这里采取了均匀控制方案,即当常压塔的进料量波动时,允许塔釜液位在一定限度内平缓变化,使出料流量平稳变化,避免对减压炉等后工序产生较大影响。均匀控制与常规控制的主要区别在于控制器的控制规律的选择及参数整定上。这里,可将流量的PID参数按照一般串级控制的副回路参数整定,而液位的参数整定按照简单均匀控制情况处理,比例度和积分时间都要尽量放大。值得注意的是,此处由于是一个主回路同时与八个副回路串级,因此在参数整定上略有区别,液位的比例度可适当放大,比例作用可整定得稍弱一些。仪表实习报告全文共16页,当前为第3页。(1)工艺概述对原油蒸馏,国内大型炼油厂一般采用年处理原油250~270万吨的常减压装置,它由电脱盐、初馏塔、常压塔、减压塔、常压加热炉、减压加热炉、产品精馏和自产蒸汽系统组成。该装置不仅要生产出质量合格的汽油、航空煤油、灯用煤油、柴油,还要生产出催化裂化原料、氧化沥青原料和渣油;对于燃料一润滑油型炼油厂,还需要生产润滑油基础油。各炼油厂均使用不同类型原油,当改变原油品种时还要改变生产方案。燃料一润滑油型常减压装置的工艺流程是:原油从罐区送到常减压装置时温度一般为30℃左右,经原油泵分路送到热交换器换热,换热后原油温度达到110℃,进入电脱盐罐进行一次脱盐、二次脱盐、脱盐后再换热升温至220℃左右,进入初馏塔进行蒸馏。初馏塔底原油经泵分两路送热交换器换热至290常压塔底重油用泵送至常压加热炉,加热到390℃(2)常减压装置主要控制回路原油蒸馏是连续生产过程,一个年处理原油250万吨的常减压装置,一般有130~150个控制回路。应用软件一部分是通过连续控制功能块来实现,另一部分则用高级语言编程来实现。下面介绍几种典型的控制回路。减压炉0.7MPa蒸汽的分程控制减压炉0.7MPa蒸汽的压力是通过补充1.1MPa蒸汽或向0.4MPa乏气管网排气来调节。用DCS控制0.7MPa蒸汽压力,是通过计算器功能进行计算和判断,实现蒸汽压力的分程控制。0.7MPa蒸汽压力检测信号送入功能块调节器,调节器输出4~12mA段去调节1.1MPa蒸汽入管网调节阀,输出12~20mA段去调节0.4MPa乏气管网调节阀。这实际是仿照常规仪表的硬分程方案实现分程调节,以保持0.7MPa蒸汽压力稳定。(3)常压塔、减压塔中段回流热负荷控制中段回流的主要作用是移去塔内部分热负荷。中段回流热负荷为中段回流经热交换器冷却前后的温差、中段回流量和比热三者的乘积。由中段回流热负荷的大小来决定回流的流量。中段回流量为副回中路,用中段热负荷来串中段回流流量组成串级调节回路。由DCS计算器功能块来求算冷却前后的温差,并求出热负荷。主回路热负荷给定值由工人给定或上位机给定。仪表实习报告全文共16页,当前为第4页。3、提高加热炉热效率的控制仪表实习报告全文共16页,当前为第4页。为了提高加热炉热效率,节约能源,采取了预热入炉空气、降低烟道气温度、控制过剩空气系数等方法。一般加热炉控制是利用烟气作为加热载体来预热入炉空气,通过控制炉膛压力正常,保证热效率,保证加热炉安全运行。4、炉膛压力控制在常压炉、减压炉辐射转对流室部位设置微差压变送器,测出炉膛的负压,利用长行程执行机构,通过连杆来调整烟道气档板开度,以此来维持炉膛内压力正常。烟道气氧含量控制序号?应为5序号?应为5一般采用氧化锆分析器测量烟道气中的氧含量,通过氧含量来控制鼓风机入口档板开度,控制入炉空气量,达到最佳过剩空气系数,提高加热炉热效率。加热炉出口温度控制序号有问题,应为6序号有问题,应为6加热炉出口温度控制有两种技术方案,它们通过加热炉流程画面上的开关(或软开关)切换。一种方案是总出口温度串燃料油和燃料气流量,另一种方案是加热炉吸热一供热值平衡控制。热值平衡控制需要使用许多计算器功能块来计算热值,并且同时使用热值控制PID功能块。其给定值是加热炉的进料流量、比热、进料出口温度和进口温度之差值的乘积,即吸热值。其测量值是燃料油、燃料气的发热值,即供热值。热值平衡控制可以降低能耗,平稳操作,更有效地控制加热炉出口温度。该系统的开发和实施充分利用了DCS内部仪表的功能常压塔解耦控制序号有问题,应为7序号有问题,应为7常压塔有四个侧线,任何一个侧线抽出量的变化都会使抽出塔板以下的内回流改变,从而影响该侧线以下各侧线产品质量。一般可以用常一线初馏点、常二线干点(90%干点)、常三线粘度作为操作中的质量指标。为了提高轻质油的收率,保证各侧线产品质量,克服各侧线的相互影响,采用了常压塔侧线解耦控制。以常二线为例,常二线抽出量可以由二线抽出流量来控制,也可以用解耦的方法来控制,用流程画面发换开关来切换。解耦方法用常二线干点控制功能块的输出与原油进料量的延时相乘来作为常二线抽出流量功能块的给定值。其测量值为本侧线流量与常一线流量延时值、常塔馏出油量延时值之和。组态时使用了延时功能块,延时的时间常数通过试验来确定。这种自上而下的干点解耦控制方法,在改变本侧线流量的同时也调整了下一侧线的流量,从而稳定了各侧线的产品质量。解耦控制同时加入了原油流量的前馈,对平稳操作,克服扰动,保证质量起到重要作用。(四)原油蒸馏先进控制1.DCS的控制结构层先进控制至今没有明确定义,可以这样解释,所谓先进控制广义地讲是传统常规仪表无法构造的控制,狭义地讲是和计算机强有力的计算功能、逻辑判断功能相关,而在DCS上无法简单组态而得到的控制。先进控制是软件应用和硬件平台的联合体,硬件平台不仅包括DCS,还包括了一次信息采集和执行机构。
DCS的控制结构层,大致按三个层次分布:仪表实习报告全文共16页,当前为第5页。基本模块:是基本的单回路控制算法,主要是PID,用于使被控变量维持在设定点。仪表实习报告全文共16页,当前为第5页。可编程模块:可编程模块通过一定的计算(如补偿计算等),可以实现一些较为复杂的算法,包括前馈、选择、比值、串级等。这些算法是通过DCS中的运算模块的组态获得的。计算机优化层:这是先进控制和高级控制层,这一层次实际上有时包括好几个层次,比如多变量控制器和其上的静态优化器。DCS的控制结构层基本是采用递阶形式,一般是上层提供下层的设定点,但也有例外。特殊情况下,优化层直接控制调节阀的阀位。DCS的这种控制结构层可以这样理解:基本控制层相当于单回路调节仪表,可编程模块在一定程度上近似于复杂控制的仪表运算互联,优化层则和DCS的计算机功能相对应。原油蒸馏先进控制策略的开发和实施,在DCS的控制结构层结合了对象数学模型和专家系统的开发研究。2.原油蒸馏的先进控制策略国内原油蒸馏的先进控制策略,有自行开发应用软件和引进应用软件两种,并且都在装置上闭环运行或离线指导操作。
我国在常减压装置上研究开发先进控制已有10年,各家技术方案有着不同的特点。
某厂最早开发的原油蒸馏先进控制,整个系统分四个部分:侧线产品质量的计算,塔内汽液负荷的精确计算,多侧线产品质量与收率的智能协调控制,回流取热的优化控制。该应用软件的开发,充分发挥了DCS的强大功能,并以此为依托开发实施了高质量的数学模型和优化控制软件。系统的长期成功运行对国内DCS应用开发是一种鼓舞。各企业开发和使用的先进控制系统有:组份推断、多变量控制、中段回流及换热流程优化、加热炉的燃料控制和支路平衡控制、馏份切割控制、汽提蒸汽量优化、自校正控制等,下面介绍几个先进控制实例。仪表实习报告全文共16页,当前为第6页。常压塔多变量控制仪表实习报告全文共16页,当前为第6页。某厂常压塔原采用解耦控制,在此基础上开发了多变量控制。常压塔有两路进料,产品有塔顶汽油和四个侧线产品,其中常一线、常二线产品质量最为重要。主要质量指标是用常一线初馏点、常一线干点和常二线90%点温度来衡量,并由在线质量仪表连续分析。以上三种质量控制通常用常一线温度、常一线流量和常二线流量控制。常一线温度上升会引起常一线初馏点、常一线干点及常二线90%点温度升高。常一线流量或常二线流量增加会使常一线干点或常二线90%点温度升高。首先要确立包括三个PID调节器、常压塔和三个质量仪表在内的广义的对象数学模型:式中:P为常一线产品初馏点;D为常一线产品干点;T[,2]为常二线产品90%点温度;T[,1]为常一线温度;Q[,1]为常一线流量;Q[,2]为常二流量。为了获得G(S),在工作点附近采用飞升曲线法进行仿真拟合,得出对象的广义对象传递函数矩阵。针对广义对象的多变量强关联、大延时等特点,设计了常压塔多变量控制系统。全部程序使用C语言编程,按照采集的实时数据计算控制量,最终分别送到三个控制回路改变给定值,实现了常压塔多变量控制。分馏点(初馏点、干点、90%点温度)的获取,有的企业采用引进的初馏塔、常压塔、减压塔分馏点计算模型。分馏点计算是根据已知的原油实沸点(TBT)曲线和塔的各侧线产品的实沸点曲线,实时采集塔的各部温度、压力、各进出塔物料的流量,将塔分段,进行各段上的物料平衡计算、热量平衡计算,得到塔内液相流量和气相流量,从而计算出抽出侧线产品的分馏点。用模型计算比在线分析仪快,一般系统程序每10秒运行一次,克服了在线分析仪的滞后,改善了调节品质。在计算出分馏点的基础上,以计算机间通讯方式,修改DCS系统中相关侧线流量控制模块给定值,实现先进控制。还有的企业,操作员利用常压塔生产过程平稳的特点,将SPC控制部分切除,依照计算机根据实时参数计算出的分馏点,人工微调相关侧线产品流量控制系统的给定值,这部分优化软件实际上只起着离线指导作用。LQG自校正控制某厂在PROVOX系统的上位机HP1000A700上用FORTRAN语言开发了LQG自校正控制程序,对常减压装置多个控制回路实施LQG自校正控制。应给出系统方框图。应给出系统方框图。常压塔顶温度控制。该回路原采用PID控制,因受处理量、环境温度等变化因素的影响,无法得到满意的控制效果。用LQG自校正控制代替PID控制后,塔顶温度控制得到比较理想的效果。塔顶温度和塔顶拨出物的干点存在一定关系,根据工艺人员介绍,塔顶温度每提高1℃,干点可以提高3~5℃。当塔顶温度比较平稳时,工艺人员可以适当提高塔顶温度,使干点提高,便可以提高收率。按年平均处理原油250万吨计算,如干点提高2仪表实习报告全文共16页,当前为第7页。常压塔的模拟优化控制。在满足各馏出口产品质量要求前提下,实现提高拨出率及各段回流取热优化。馏出口产品质量仍采用先进控制,要求达到的目标是:常压塔顶馏出产品的质量在闭环控制时,其干点值在给定值点的±2℃,常压塔各侧线分别达到脱空3~5℃,常二线产品的恩氏蒸馏分析95%点温度大于350℃,常三线仪表实习报告全文共16页,当前为第7页。减压塔模拟优化控制。在保证减压混和蜡油质量的前提下,量大限度拔出蜡油馏份,减二线90%馏出温度不小于510℃(3)中段回流计算分馏塔的中段回流主要用来取出塔内一部分热量,以减少塔顶负荷,同时回收部分热量。但是,中段回流过大对蒸馏不利,会影响分馏精度,在塔顶负荷允许的情况下,适度减少中段回流量,以保证一侧线和二侧线产品脱空度的要求。由于常减压装置处理量、原油品种以及生产方案经常变化,中段回流量也要作相应调整,中段回流量的大小与常压塔负荷、塔顶汽油冷却器负荷、产品质量、回收势量等条件有关。中段回流计算的数学模型根据塔顶回流量、塔底吹气量、塔顶温度、塔顶回流入口温度、顶循环回流进口温度、中段回流进出口温度等计算出最佳回流量,以指导操作。(4)自动提降量模型自动提降量模型用于改变处理量的顺序控制。按生产调度指令,根据操作经验、物料平衡、自动控制方案来调整装置的主要流量。按照时间顺序分别对常压炉流量、常压塔各侧线流量、减压塔各侧线流量进行提降。该模型可以通过DCS的顺序控制的几种功能模块去实现,也可以用C语言编程来进行。模型闭环时,不仅改变有关控制回路的给定值,同时还在打印机上打印调节时间和各回路的调节量。三.自动化仪表在常减压装置中的应用
1.变送器介绍在诸类仪表中,变送器的应用最广泛、最普遍,变送器大体分为压力变送器和差压变送器。变送器常用来测量压力、差压、真空、液位、流量和密度等。变送器有两线制和四线制之分,两线制变送器尤多;有智能和非智能之分,智能变送器渐多;有气动和电动之分,电动变送器居多;另外,按应用场合有本安型和隔爆型之分;按应用工况变送器的主要种类如下:低(微)压/低差压变送器;中压/中差压变送器;高压/高差压变送器;绝压/真空/负压差压变送器;高温/压力、差压变送器;耐腐蚀/压力、差压变送器;易结晶/压力、差压变送器。
变送器的选型通常根据安装条件、环境条件、仪表性能、经济性和应用介质等方面考虑。实际运用中分为直接测量和间接测量;其用途有过程测量、过程控制和装置联锁。常见的变送器有普通压力变送器、差压变送器、单法兰变送器、双法兰变送器、插入式法兰变送器等。变送器和差压变送器单从名词上讲测量的是压力和两个压力的差,是这样的区别吗?应是压力变送器和差压变送器。但它们间接测量的参数是有很多的。如压力变送器,除测量压力外,它还可以测量设备内的液位。在常压容器测量液位时,需用一台压变即可。当测量受压容器液位时,可用两台压变,即测量下限一台,测量上限一台,它们的输出信号可进行减法运算,即可测出液位,一般选用差压变送器。在容器内液位与压力值不变的情况下它还可以用来测量介质的密度。压力变送器的测量范围可以做的很宽,从绝压0开始可以到100MPa(一般情况)。是这样的区别吗?应是压力变送器和差压变送器。仪表实习报告全文共16页,当前为第8页。
差压变送器除了测量两个被测量压力的差压值外,它还可以配合各种节流元件来测量流量,可以直接测量受压容器的液位和常压容器的液位以及压力和负压。
从压力和差压变送器制作的结构上来分有普通型和隔离型。普通型的测量膜盒为一个,它直接感受被测介质的压力和差压;隔离型的测量膜盒接受到的是一种稳定液(一般为硅油)的压力,而这种稳定液是被密封在两个膜片中间,接受被测压力的膜片为外膜片。原普通型膜盒的膜片为内膜片,当外膜片上接受压力信号时通过硅油的传递原封不动的将外膜片的压力传递到了普通膜盒上,测出了外膜片所感受的压力。仪表实习报告全文共16页,当前为第8页。
离型变送器主要是针对特殊的被测量介质使用的,如被测介质离开设备后会产生结晶,而使用普通型变送器需要取出介质,会将导压管和膜盒室堵塞使其不能正常工作,所以必须选用隔离型。隔离型通常作成法兰式安装,即在被测设备上开口加法兰使变送器安装后它的感应膜片是设备壁的一部分,这样它不会取出被测介质,一般不会造成结晶堵塞。
被测介质需求结晶温度较高时,可选用将膜片凸出的结构,这样可将传感膜片插入到设备内部,从而感应到的介质温度不会降低,这样测量是有保障的,即选用插入式法兰变送器。
离型变送器有远传型和一体型。远传型即外膜盒与测量膜盒之间用加强毛细管连接,一般毛细管为3~5米,这样外膜盒装在设备上,内膜盒及变送器可以安装在便于维护的支架上;另一种形式是外膜盒与变送器作成一体直接由法兰安装在设备上。对于隔离型压力变送器它还可以作成螺纹连接型,即外膜盒或外弹性元件可在安装螺纹的前面,只要在被测设备上焊接上内螺纹凸台,便
离型压力/差压变送器的制作复杂,材质要求高,所以它的价格通常是普通型的3倍。
2.选型原则
在压力/差压变送器的选用上主要依据:以被测介质的性质指标为准,以节约资金、便于安装和维护为参考。如被测介质为高黏度易结晶强腐蚀的场合,必须选用隔离型变送器。
在选型时要考虑它的介质对膜盒金属的腐蚀,一定要选好膜盒材质,否则使用后很短时间就会将外膜片腐蚀坏,法兰也会被腐蚀坏造成设备和人身事故,所以材质选择非常重要。变送器的膜盒材质有普通不锈钢、304不锈钢、316L不锈钢、钽膜盒材质等。
在选型时要考虑被测介质的温度,如果温度高一般为200℃~400
在选型时要考虑设备工作压力等级,变送器的压力等级必须与应用场合相符合。从经济角度上讲,外膜盒及插入部分材质比较合适,但连接法兰可以选用碳钢、镀铬,这样会节约很多资金。仪表实习报告全文共16页,当前为第9页。仪表实习报告全文共16页,当前为第9页。
离型压力变送器选用最好是选用螺纹连接形式的,这样既节约资金安装又方便。
于普通压力和差压变送器选型,也要考虑被测介质的腐蚀性问题,但使用的介质温度可以不考虑,因为普通型压变是引压到表内,长期工作温度为常温,但普通型使用的维护量要比隔离型大。首先是保温问题,在北方冬季零下,导压管会结冰,变送器无法工作甚至损坏,这就需要增加伴热和保温箱等。
经济角度上来讲,选用变送器时,只要不是易结晶介质都可以采用普通型变送器,而且对于低压易结晶介质也可以加吹扫介质来间接测量(只要工艺允许用吹扫液或气),应用普通型变送器就是要求维护人员多进行定时检查,包括各种导压管是否泄漏、吹扫介质是否正常、保温是否良好等,只要维护好,大量使用普通型变送器一次性投资会节约很多。
选用变送器测量范围上来说,一般变送器都具有一定的量程可调范围,最好将使用的量程范围设在它量程的1/4~3/4段,这样精度会有保证,对于微差压变送器来说更是重要。实践中有些应用场合(液位测量)需要对变送器的测量范围迁移,根据现场安装位置计算出测量范围和迁移量,迁移有正迁移和负迁移之分。
目前,智能变送器已相当普及,它的特点是精度高、可调范围大,而且调整非常方便、稳定性好,选型时应多考虑。川仪横河EJA、北京远东1751、霍尼韦尔ST3000、ARK800系列等,使用都非常可靠。
按照设计规范,在工程设计选型中,究竟采用气动变送器还是电动变送器,因其各有特长,应该根据装置的具体条件进行综合考虑和分析。以下几点可供选用时参考:集中操作程度;是否与DCS计算机相操作配合;响应速度;经济性;可靠性及使用维护方面;安全性(防爆、停电、气源故障等);环境条件及传输距离。
一般来说,下列条件以选用气动仪表为宜:自变送器至显示调节仪表间的距离较短,通常以不超过150m较为合适;工艺物料是易燃易爆介质及相对湿度很大的场合;要求仪表投资少;一般中小型企业要求易维修,经济可靠;在以电动仪表为主的大型装置里,有些现场就地调节回路不要求引入中央控制室集中操作。下列条件以选择电动仪表为宜:变送器至显示调节单元间的距离超过150m以上;大型企业要求高度集中管理的中央控制;设置有DCS计算机进行控制及管理的对象;要求响应速度快,信息处理及运算复杂的场合。
实际中,在现代化生产装置中都是发挥它们各自的特点进行混合选用的。合并,否则,要有编号。合并,否则,要有编号。仪表实习报告全文共16页,当前为第10页。仪表实习报告全文共16页,当前为第10页。
3差压变送器的选型
差压变送器根据以下几点选型:
(1)测量范围、需要的精度及测量功能;
(2)测量仪表面对的环境,如石油化工的工业环境,有可燃(有毒)和爆炸危险气氛的存在,有较高的环境温度等;
(3)被测介质的物理化学性质和状态,如强酸、强碱、粘稠、易凝固结晶和气化等工况;
(4)操作条件的变化,如介质温度、压力、浓度的变化。有时还要考虑到从开车到参数达到正常生产时,气相和液相浓度和密度的变化;
(5)被测对象容器的结构、形状、尺寸、容器内的设备附件及各种进出口料管口都要考虑,如塔、溶液槽、反应器、锅炉汽包、立罐、球罐等;
(6)其他要求,如环保及卫生等要求;
(7)工程仪表选型要有统一的考虑,要求尽可能地减少品种规格,减少备品备件,以利管理;
(8)工艺专利商的具体要求。
(9)实际的工艺情况:
①考虑被测对象是属于哪一类设备。如槽、罐类,槽的容积较小,测量范围不会太大,罐的容积较大,测量范围可能较大;
②要看介质的物化性质及洁净程度,首选常规的差压式变送器及浮筒式液位变送器,还要对接触介质部分的材质进行选择;
③对有些悬浮物、泡沫等介质可用单法兰式差压变送器。有些易析出、易结晶的用插入式双法兰式差压变送器;
④对高黏度的介质的液位及高压设备的液位,由于设备无法开孔,可选用放射液位计来测量;
⑤除了测量方法上和技术上问题外,还有仪表投资问题。
综上所述,变送器的选型,从技术上要可行,经济上要合理,管理上要方便。仪表实习报告全文共16页,当前为第11页。
4压力变送器的选型方法仪表实习报告全文共16页,当前为第11页。
从物理学角度看,任何一个物体上受到的压力都应包括大气压力和被测介质的压力(一般称为表压)两部分。作用在被测物体上这两部分压力总和称为绝对压力。
P绝=P表+大气压
测量绝对压力的仪表称为绝压表。对于普通的工业压力表测量的都是表压值,也就是绝对压力与大气压的压差值。当绝对压力大于大气压值时测得的表压值为正值,称为正表压;当绝对压力小于大气压值时测得的表压值为负值,称为负表压,即真空度。测量真空度的仪表称为真空表。
①为了保证压力测量精度,最小压力测量值应高于压力表测量量程的1/3;
②对需远距离测量或测量精度要求较高的场合,应选择压力传感器或压力变送器;
③在测量精度要求不高时,可选择电阻或电感式、霍尔效应式远传压力表;
④气动基地式压力指示调节器适宜作就地压力指示调节;
⑤压力变送器、压力开关应根据安装场所防爆要求合理选择。
5压力表的选型
(1)量程选择在测稳定压力时,一般压力表最大量程选择接近或大于正常压力测量值的1.5倍;在测脉动压力时,一般压力表最大量程选择接近或大于正常压力测量值的2倍;在测机泵出口压力时,一般压力表最大量程选择接近机泵出口最大压力值;在测高压压力时,一般压力表最大量程选择应大于最大压力测量值的1.7倍;为了保证压力测量精度,最小压力测量值应高于压力表测量量程的1/3。
(2)型式选择测压>0.4MPa时,可选用弹簧管压力表;测压<0.04MPa时,可选用波纹管和膜盒压力表;测粘稠、易结晶、腐蚀性、含固体颗粒的场合,可采用膜片压力表或附带化学密封装置;测蒸汽或高于60℃的介质压力测量应选择不锈钢压力表或安装冷凝圈;脉动压力测量应附加阻尼器或耐震压力表;测含有粉尘气体时应设置除尘器;测含有液体的气体压力时应设置气液分离器;仪表实习报告全文共16页,当前为第12页。测某些化工介质应选用专用压力表:对含氨介质压力测量采用氨用压力表,对含氧气压力测量采用氧气压力表,对乙炔压力测量采用乙炔压力表,对含硫介质压力采用抗硫压力表;仪表实习报告全文共16页,当前为第12页。高压压力表(大于10MPa)应有泄压安全设施。(二)测量温度的仪表的有关知识1.热电偶
热电偶是一种最简单﹑最普通的温度传感器。可是如果在使用中不注意,也会引起较大测量误差。针对当前存在的问题,详细探讨影响测量误差的主要因素:热电偶插入深度﹑响应时间﹑热辐射及热阻抗等,指出热电偶丝不均质﹑铠装热电偶分流误差﹑K型热电偶的选择性氧化﹑K状态﹑使用气氛﹑绝缘电阻及热电偶劣化等在使用中应注意事项。对提高测量精度,延长热电偶寿命,有一定帮助。
在现有的测温系统中,最常用的温度传感器—热电偶,因其结构简单,往往被误认为“热电偶两根线,接上就完事”,其实并非如此。热电偶的结构虽然简单,但在使用中仍然会出现各种问题。例如:安装或使用方法不当,将会引起较大的测量误差,甚至检定合格的热电偶也会因操作不当,在使用时不合格,在渗碳等还原性气氛中,如果不注意,K型热电偶也会因选择性氧化而超差。测量误差的主要影响因素插入深度的影响(1)测温点的选择
热电偶的安装位置,即测温点的选择是最重要的。测温点的位置,对于生产工艺过程而言,一定要具有典型性、代表性,否则将失去测量与控制的意义。(2)插入深度
热电偶插入被测场所时,沿着传感器的长度方向将产生热流。当环境温度低时就会有热损失。致使热电偶与被测对象的温度不一致而产生测温误差。总之,由热传导而引起的误差,与插入深度有关。而插入深度又与保护管材质有关。金属保护管因其导热性能好,其插入深度应该深一些(约为直径的15—20倍),陶瓷材料绝热性能好,可插入浅一些(约为直径的10-15倍)。对于工程测温,其插入深度还与测量对象是静止或流动等状态有关,如流动的液体或高速气流温度的测量,将不受上述限制,插入深度可以浅一些,具体数值应由实验确定。响应时间的影响接触法测温的基本原理是测温元件要与被测对象达到热平衡。因此,在测温时需要保持一定时间,才能使两者达到热平衡。而保持时间的长短,同测温元件的热响应时间有关。而热响应时间主要取决于传感器的结构及测量条件,差别极大。对于气体介质,尤其是静止气体,至少应保持30min以上才能达到平衡;对于液体而言,最快也要在5min以上。温度不断变化的被测场所,尤其是瞬间变化过程,全过程仅1秒钟,则要求传感器的响应时间在毫秒级。因此,普通的温度传感器不仅跟不上被测对象的温度变化速度出现滞后,而且也会因达不到热平衡而产生测量误差。最好选择响应快的传感器。对热电偶而言除保护管影响外,热电偶的测量端直径也是其主要因素,即偶丝越细,测量端直径越小,其热响应时间越短热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。2.热电阻测温原理及材料仪表实习报告全文共16页,当前为第13页。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造热电阻。仪表实习报告全文共16页,当前为第13页。热电阻的结构
(1)精通型热电阻工业常用热电阻感温元件(电阻体)的结构及特点见表。从热电阻的测温原理可知,被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的,因此,热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制,有关具体内容参见本篇第三章第一节。(2)铠装热电阻铠装热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体,它的外径一般为φ2~φ8mm,最小可达φmm。与普通型热电阻相比,它有下列优点:①体积小,内部无空气隙,热惯性上,测量滞后小;②机械性能好、耐振,抗冲击;③能弯曲,便于安装④使用寿命长。(3)端面热电阻端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制,紧贴在温度计端面,其结构如图。它与一般轴向热电阻相比,能更正确和快速地反映被测端面的实际温度,适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。(4)隔爆型热电阻隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒,把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内,生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于Bla~B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。3.热电阻测温系统的组成热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点:①热电阻和显示仪表的分度号必须一致②为了消除连接导线电阻变化的影响,必须采用三线制接法。具体内容参见本篇第三章。(2)铠装热电阻铠装热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体,它的外径一般为φ2~φ8mm,最小可达φmm。与普通型热电阻相比,它有下列优点:①体积小,内部无空气隙,热惯性上,测量滞后小;②机械性能好、耐振,抗冲击;③能弯曲,便于安装④使用寿命长。(3)端面热电阻端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制,紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比,能更正确和快速地反映被测端面的实际温度,适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。(4)隔爆型热电阻隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒,把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影电阻体的断路修理必然要改变电阻丝的长短而影响电阻值,为此更换新的电阻体为好,若采用焊接修理,焊后要校验合格后才能使用。(三)液位计伺服式液位计一直被广泛地用于储罐液位的高精确度测量,因为它是一种多功能仪表,既可以测量液位也可以测量界面、密度和罐底等参数。伺服式液位计基于浮力平衡的原理,由微伺服电动机驱动体积较小的浮子,能精确地测出液位等参数。浮子用测量钢丝悬挂在仪表外壳内,而测量钢丝缠绕在精密加工过的外轮鼓上;外磁铁被固定在外轮鼓内,并与固定在内轮鼓的内磁铁耦合在一起。仪表实习报告全文共16页,当前为第14页。当液位计工作时,浮子作用于细钢丝上的重力在外轮鼓的磁铁上产生力矩,从而引起磁通量的变化。轮鼓组件间的磁通量变化导致内磁铁上的电磁传感器(霍尔元件)的输出电压信号发生变化。其电压值与储存于CPU中的参考电压相比较。当浮子的位置平衡时,其差值为零。当被测介质液位变化时,使得浮子浮力发生改变。其结果是磁耦力矩被改变,使得带有温度补偿的霍尔元件的输出电压发生变化。该电压值与CPU中的参考电压的差值驱动伺服电动机转动,调整浮子上下移动重新达到平衡点。整个系统构成了一个闭环反馈回路(如图1所示),其精确度可达±0.7mm,而且,其自身带有的挂料补偿功能,能够补偿由于钢丝或浮子上附着被测介质导致的钢丝张力的改变。仪表实习报告全文共16页,当前为第14页。(四)活塞式流量调节阀工作原理及应用活塞阀是能满足各种特
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