在化工生產(chǎn)中現(xiàn)場(chǎng)儀表選型的思考

烏學(xué)涵

摘 要：利用儀表進(jìn)行自動(dòng)化管理，不僅能減少人力，提高效率，還能使生產(chǎn)出的產(chǎn)品更加標(biāo)準(zhǔn)化。但在另一方面，對(duì)儀表選型以及儀表現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員的要求也提高了，現(xiàn)場(chǎng)儀表選型顯得更為重要。

關(guān)鍵詞：化工生產(chǎn)；儀表故障；儀表選型

引言

一般情況下，化工企業(yè)電氣儀表的選型，不僅與成本和測(cè)量問(wèn)題有關(guān)，還與企業(yè)的生產(chǎn)安全問(wèn)題有關(guān)。而已經(jīng)選定的電氣儀表能否發(fā)揮出正常的作用，則與儀表的施工的過(guò)程有關(guān)。所以，對(duì)于化工企業(yè)的管理人員來(lái)說(shuō)，有必要對(duì)電氣儀表的選型及施工需要注意的問(wèn)題進(jìn)行較為深入的分析，進(jìn)而保證企業(yè)的正常運(yùn)營(yíng)。

一、化工生產(chǎn)中現(xiàn)場(chǎng)儀表出現(xiàn)故障的原因分析

現(xiàn)場(chǎng)儀表，指安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，用于測(cè)量各種過(guò)程參數(shù)、執(zhí)行各種控制指令或轉(zhuǎn)換信號(hào)并實(shí)現(xiàn)通訊的儀表。常見(jiàn)的測(cè)量過(guò)程參數(shù)的儀表有溫度表、壓力表、流量計(jì)、液位計(jì)、物位計(jì)和各種化學(xué)成份分析儀表，常見(jiàn)的執(zhí)行各種控制指令的儀表有執(zhí)行器、調(diào)節(jié)閥、電磁閥等，常見(jiàn)的轉(zhuǎn)換信號(hào)并實(shí)現(xiàn)通訊的儀表如各種變送器，安全柵等。

通常，現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量參數(shù)一般分為溫度、壓力、流量、液位四大參數(shù)。根據(jù)測(cè)量參數(shù)的不同，可以分析出不同的現(xiàn)場(chǎng)儀表故障所在。

主要是：（1）在分析現(xiàn)場(chǎng)儀表故障前，要比較透徹地了解相關(guān)儀表系統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程、生產(chǎn)工藝情況及條件，了解儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)意圖，儀表系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、性能及參數(shù)要求等。（2）在分析檢查現(xiàn)場(chǎng)儀表系統(tǒng)故障之前，要向現(xiàn)場(chǎng)操作工人了解生產(chǎn)的負(fù)荷及原料的參數(shù)變化情況，查看故障儀表的記錄曲線，進(jìn)行綜合分析，以確定儀表故障原因所在。 （3）如果儀表記錄曲線為一條死線（一點(diǎn)變化也沒(méi)有的線稱死線），或記錄曲線原來(lái)為波動(dòng)，現(xiàn)在突然變成一條直線；故障很可能在儀表系統(tǒng)。因?yàn)槟壳坝涗泝x表大多是DCS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，靈敏度非常高，參數(shù)的變化能非常靈敏的反應(yīng)出來(lái)。此時(shí)可人為地改變一下工藝參數(shù)，看曲線變化情況。如不變化，基本斷定是儀表系統(tǒng)出了問(wèn)題；如有正常變化，基本斷定儀表系統(tǒng)沒(méi)有大的問(wèn)題。（4）變化工藝參數(shù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)記錄曲線發(fā)生突變或跳到最大或最小，此時(shí)的故障也常在儀表系統(tǒng)。（5）故障出現(xiàn)以前儀表記錄曲線一直表現(xiàn)正常，出現(xiàn)波動(dòng)后記錄曲線變得毫無(wú)規(guī)律或使系統(tǒng)難以控制，甚至連手動(dòng)操作也不能控制，此時(shí)故障可能是工藝操作系統(tǒng)造成的。（6）當(dāng)發(fā)現(xiàn)DCS顯示儀表不正常時(shí)，可以到現(xiàn)場(chǎng)檢查對(duì)比直觀儀表的指示值，如果它們差別很大，則很可能是儀表系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

二、化工生產(chǎn)中現(xiàn)場(chǎng)儀表選型

1、壓力儀表

壓力儀表的選擇可分為就地指示壓力表以及遠(yuǎn)傳壓力變送設(shè)備。針對(duì)就地指示壓力表，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境以及測(cè)量介質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行選用，具體如下：其一，若現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相對(duì)較為惡劣，如測(cè)量介質(zhì)腐蝕性相對(duì)較強(qiáng)、現(xiàn)場(chǎng)有粉塵或是現(xiàn)場(chǎng)空氣含水量大等，建議設(shè)計(jì)人員選用密閉式全塑壓力表。其二，若現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境存在腐蝕性一般的介質(zhì)，則建議設(shè)計(jì)人員選擇耐酸壓力表、氨壓力表等作為自控儀表。其三，針對(duì)腐蝕性強(qiáng)、含有固體顆粒的測(cè)量介質(zhì)，建議設(shè)計(jì)人員選用隔膜壓力表或是膜片壓力表。需注意，膜片與隔膜材質(zhì)的選用應(yīng)結(jié)合測(cè)量介質(zhì)本身的特性。部分介質(zhì)如液氨、氫氣、氯氣等均有對(duì)應(yīng)的壓力表。

針對(duì)遠(yuǎn)傳壓力變送設(shè)備，設(shè)計(jì)人員可按照下述方式選型：其一，若測(cè)量對(duì)象為一般介質(zhì)，則選用常規(guī)的壓力變送器。其二，若現(xiàn)場(chǎng)易燃易爆，則選用氣動(dòng)變送設(shè)備與防爆型電動(dòng)變送設(shè)備。其三，若測(cè)量的壓力值未超過(guò)500Pa，則建議設(shè)計(jì)人員選用微差壓變送設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。

2、溫度儀表的選擇

溫度儀表按工作原理可分為膨脹式溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、熱電偶、熱電阻和輻射高溫計(jì)。雙金屬溫度計(jì)屬于膨脹式溫度計(jì)，屬于就地儀表。而熱電阻、熱電偶、一體化溫度變送器都要求信號(hào)遠(yuǎn)傳，信號(hào)經(jīng)電纜送入控制室，進(jìn)行顯示或參與控制。熱電阻是根據(jù)金屬隨著溫度的變化，電阻也隨著變化的原理，使用半導(dǎo)體材料，一般多是銅和鉑。根據(jù)分度號(hào)可查出溫度與電阻的對(duì)應(yīng)關(guān)系。某公司熱電阻大多為鎧裝鉑熱電阻pt100，為2線制。熱電偶是利用把不同的金屬焊接在一起，形成電勢(shì)差，焊點(diǎn)稱為熱端，另一端稱為冷端，根據(jù)組成金屬的不同包括S、R、B、K、E、T、J等不同分度熱電偶，某公司采用的是K型熱電偶，采用專用補(bǔ)償導(dǎo)線，為二線制。某公司的熱電偶主要用在合成爐上，各特點(diǎn)是長(zhǎng)度較長(zhǎng)，最長(zhǎng)達(dá)10m。一體化溫度變送器， 是把熱電阻或熱電偶信號(hào)轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)4—20MA信號(hào)，使用方便，某公司主要用于空壓站氣體溫度的測(cè)量。

3、流量?jī)x表的選型

流量?jī)x表的選型是儀表應(yīng)用中非常重要的工作，在實(shí)際工況應(yīng)用中有2/3的儀表故障是儀表的錯(cuò)誤選型和錯(cuò)誤安裝造成。在稀硝酸裝置中選擇流量計(jì)時(shí)，應(yīng)按照以下步驟進(jìn)行：

（1）首先考慮流體特性，包括溫度、壓力、密度、粘度、電導(dǎo)率等，根據(jù)流體特初選合適的流量計(jì)類型。

（2）其次考慮安裝條件，包括直管段要求、振動(dòng)、電氣干擾等對(duì)流量計(jì)測(cè)量精度的影響。

（3）在生產(chǎn)管道上長(zhǎng)期運(yùn)行的接觸式儀表，還應(yīng)考慮流量測(cè)量元件所造成的能量損失。一般情況下，在同一生產(chǎn)管道中不應(yīng)選用多個(gè)壓損較大的測(cè)量元件。

（4）在投資允許的情況下，保證精確測(cè)量的同時(shí)，應(yīng)本著節(jié)能高效的原則，確定流量計(jì)的類型并選擇質(zhì)量可靠的生產(chǎn)廠家。

4、氣動(dòng)執(zhí)行器的選型

氣動(dòng)執(zhí)行器采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出力大、防火防爆功能。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受定位器及電磁閥等氣壓信號(hào)，根據(jù)氣壓大小，將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)推桿位移，推動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分薄膜式、活塞式和長(zhǎng)行程三種。閥體分為直通單座閥、雙座閥、角式閥、蝶閥、三通閥等。按調(diào)節(jié)形式可分為切斷、調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)切斷型。某公司用到閥門種類很多，包括普通球形調(diào)節(jié)閥，帶玻玟管球形調(diào)節(jié)閥、軟密封球閥、硬密封球閥、蝶閥、盤閥、滑板閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥等。由于多晶硅特殊的工況，主要是涉及部分介質(zhì)含有硅粉，硅粉會(huì)對(duì)閥門造成嚴(yán)重磨蝕，所以，盤閥、滑板閥這些閥門，大量使用，盤閥是通過(guò)滑動(dòng)圓盤來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的一種快開(kāi)快關(guān)型閥門。其設(shè)計(jì)專門針對(duì)帶有磨損、沖蝕特性的物料，它能在惡劣工況下連續(xù)長(zhǎng)期的正常工作。具有的硬密封面，并具有自研磨作用，使其在磨損、沖蝕物料上應(yīng)用的過(guò)程中不斷提高密封性，壽命要比普通球閥長(zhǎng)好幾倍?；彘y是應(yīng)用于固體物料輸送系統(tǒng)中，用于啟閉管道的專用閥門，完全密封的結(jié)構(gòu)可適用于料倉(cāng)、料斗或相關(guān)設(shè)備的底部。刀鋒式閘板設(shè)計(jì)，關(guān)閉時(shí)由斜面施力于閥座，密封性好；材質(zhì)可以選擇陶瓷和金屬等，大部分多晶硅企業(yè)采用了德國(guó)思瑞思陶瓷滑板閥。對(duì)于部分氯硅烷要求的交變工況，即介質(zhì)溫度或冷或熱，溫度差異較大，在世界知名品牌的球閥中，只有少數(shù)才能滿足要求，應(yīng)引起重視。在沒(méi)有硅粉的其它介質(zhì)中，首先考慮是使用調(diào)節(jié)還是切斷功能，對(duì)于含有腐蝕介質(zhì)如氯硅烷、氯化氫等時(shí)，調(diào)節(jié)閥應(yīng)選擇帶波紋管密封，而切斷閥應(yīng)選擇硬密封閥門，保證閥門球體與閥座面均采用火箭噴涂硬化處理。

結(jié)語(yǔ)

化工現(xiàn)場(chǎng)儀表對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)記錄和監(jiān)督，它的選型是與企業(yè)經(jīng)濟(jì)相掛鉤的，合適的儀表類型能成為企業(yè)的左右手，而不合適的則會(huì)給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。在選擇儀表類型時(shí)，要根據(jù)各個(gè)廠家技術(shù)的成熟程度來(lái)分析，選擇具有特定適應(yīng)和研發(fā)的公司的產(chǎn)品，比起新穎程度，質(zhì)量來(lái)的更為重要，所以企業(yè)在選擇儀表類型時(shí)一定要高度重視才行。

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