在化工生产中现场仪表选型的思考

乌学涵

摘 要：利用仪表进行自动化管理，不仅能减少人力，提高效率，还能使生产出的产品更加标准化。但在另一方面，对仪表选型以及仪表现场维护人员的要求也提高了，现场仪表选型显得更为重要。

关键词：化工生产；仪表故障；仪表选型

引言

一般情况下，化工企业电气仪表的选型，不仅与成本和测量问题有关，还与企业的生产安全问题有关。而已经选定的电气仪表能否发挥出正常的作用，则与仪表的施工的过程有关。所以，对于化工企业的管理人员来说，有必要对电气仪表的选型及施工需要注意的问题进行较为深入的分析，进而保证企业的正常运营。

一、化工生产中现场仪表出现故障的原因分析

现场仪表，指安装在生产现场，用于测量各种过程参数、执行各种控制指令或转换信号并实现通讯的仪表。常见的测量过程参数的仪表有温度表、压力表、流量计、液位计、物位计和各种化学成份分析仪表，常见的执行各种控制指令的仪表有执行器、调节阀、电磁阀等，常见的转换信号并实现通讯的仪表如各种变送器，安全栅等。

通常，现场仪表测量参数一般分为温度、压力、流量、液位四大参数。根据测量参数的不同，可以分析出不同的现场仪表故障所在。

主要是：（1）在分析现场仪表故障前，要比较透彻地了解相关仪表系统的生产过程、生产工艺情况及条件，了解仪表系统的设计方案、设计意图，仪表系统的结构、特点、性能及参数要求等。（2）在分析检查现场仪表系统故障之前，要向现场操作工人了解生产的负荷及原料的参数变化情况，查看故障仪表的记录曲线，进行综合分析，以确定仪表故障原因所在。 （3）如果仪表记录曲线为一条死线（一点变化也没有的线称死线），或记录曲线原来为波动，现在突然变成一条直线；故障很可能在仪表系统。因为目前记录仪表大多是DCS计算机系统，灵敏度非常高，参数的变化能非常灵敏的反应出来。此时可人为地改变一下工艺参数，看曲线变化情况。如不变化，基本断定是仪表系统出了问题；如有正常变化，基本断定仪表系统没有大的问题。（4）变化工艺参数时，发现记录曲线发生突变或跳到最大或最小，此时的故障也常在仪表系统。（5）故障出现以前仪表记录曲线一直表现正常，出现波动后记录曲线变得毫无规律或使系统难以控制，甚至连手动操作也不能控制，此时故障可能是工艺操作系统造成的。（6）当发现DCS显示仪表不正常时，可以到现场检查对比直观仪表的指示值，如果它们差别很大，则很可能是仪表系统出现故障。

二、化工生产中现场仪表选型

1、压力仪表

压力仪表的选择可分为就地指示压力表以及远传压力变送设备。针对就地指示压力表，设计人员可根据现场环境以及测量介质性质进行选用，具体如下：其一，若现场环境相对较为恶劣，如测量介质腐蚀性相对较强、现场有粉尘或是现场空气含水量大等，建议设计人员选用密闭式全塑压力表。其二，若现场环境存在腐蚀性一般的介质，则建议设计人员选择耐酸压力表、氨压力表等作为自控仪表。其三，针对腐蚀性强、含有固体颗粒的測量介质，建议设计人员选用隔膜压力表或是膜片压力表。需注意，膜片与隔膜材质的选用应结合测量介质本身的特性。部分介质如液氨、氢气、氯气等均有对应的压力表。

针对远传压力变送设备，设计人员可按照下述方式选型：其一，若测量对象为一般介质，则选用常规的压力变送器。其二，若现场易燃易爆，则选用气动变送设备与防爆型电动变送设备。其三，若测量的压力值未超过500Pa，则建议设计人员选用微差压变送设备进行测量。

2、温度仪表的选择

温度仪表按工作原理可分为膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶、热电阻和辐射高温计。双金属温度计属于膨胀式温度计，属于就地仪表。而热电阻、热电偶、一体化温度变送器都要求信号远传，信号经电缆送入控制室，进行显示或参与控制。热电阻是根据金属随着温度的变化，电阻也随着变化的原理，使用半导体材料，一般多是铜和铂。根据分度号可查出温度与电阻的对应关系。某公司热电阻大多为铠装铂热电阻pt100，为2线制。热电偶是利用把不同的金属焊接在一起，形成电势差，焊点称为热端，另一端称为冷端，根据组成金属的不同包括S、R、B、K、E、T、J等不同分度热电偶，某公司采用的是K型热电偶，采用专用补偿导线，为二线制。某公司的热电偶主要用在合成炉上，各特点是长度较长，最长达10m。一体化温度变送器， 是把熱电阻或热电偶信号转为标准4—20MA信号，使用方便，某公司主要用于空压站气体温度的测量。

3、流量仪表的选型

流量仪表的选型是仪表应用中非常重要的工作，在实际工况应用中有2/3的仪表故障是仪表的错误选型和错误安装造成。在稀硝酸装置中选择流量计时，应按照以下步骤进行：

（1）首先考虑流体特性，包括温度、压力、密度、粘度、电导率等，根据流体特初选合适的流量计类型。

（2）其次考虑安装条件，包括直管段要求、振动、电气干扰等对流量计测量精度的影响。

（3）在生产管道上长期运行的接触式仪表，还应考虑流量测量元件所造成的能量损失。一般情况下，在同一生产管道中不应选用多个压损较大的测量元件。

（4）在投资允许的情况下，保证精确测量的同时，应本着节能高效的原则，确定流量计的类型并选择质量可靠的生产厂家。

4、气动执行器的选型

气动执行器采用气动执行机构，具有结构简单、输出力大、防火防爆功能。气动执行机构接受定位器及电磁阀等气压信号，根据气压大小，将其转换成相应推杆位移，推动机构动作。气动执行机构分薄膜式、活塞式和长行程三种。阀体分为直通单座阀、双座阀、角式阀、蝶阀、三通阀等。按调节形式可分为切断、调节、调节切断型。某公司用到阀门种类很多，包括普通球形调节阀，带玻玟管球形调节阀、软密封球阀、硬密封球阀、蝶阀、盘阀、滑板阀、偏心旋转阀等。由于多晶硅特殊的工况，主要是涉及部分介质含有硅粉，硅粉会对阀门造成严重磨蚀，所以，盘阀、滑板阀这些阀门，大量使用，盘阀是通过滑动圆盘来实现开关的一种快开快关型阀门。其设计专门针对带有磨损、冲蚀特性的物料，它能在恶劣工况下连续长期的正常工作。具有的硬密封面，并具有自研磨作用，使其在磨损、冲蚀物料上应用的过程中不断提高密封性，寿命要比普通球阀长好几倍。滑板阀是应用于固体物料输送系统中，用于启闭管道的专用阀门，完全密封的结构可适用于料仓、料斗或相关设备的底部。刀锋式闸板设计，关闭时由斜面施力于阀座，密封性好；材质可以选择陶瓷和金属等，大部分多晶硅企业采用了德国思瑞思陶瓷滑板阀。对于部分氯硅烷要求的交变工况，即介质温度或冷或热，温度差异较大，在世界知名品牌的球阀中，只有少数才能满足要求，应引起重视。在没有硅粉的其它介质中，首先考虑是使用调节还是切断功能，对于含有腐蚀介质如氯硅烷、氯化氢等时，调节阀应选择带波纹管密封，而切断阀应选择硬密封阀门，保证阀门球体与阀座面均采用火箭喷涂硬化处理。

结语

化工现场仪表对整个生产过程进行检测记录和监督，它的选型是与企业经济相挂钩的，合适的仪表类型能成为企业的左右手，而不合适的则会给企业带来经济损失。在选择仪表类型时，要根据各个厂家技术的成熟程度来分析，选择具有特定适应和研发的公司的产品，比起新颖程度，质量来的更为重要，所以企业在选择仪表类型时一定要高度重视才行。

参考文献：

[1] 路卫民.关于精细化工企业中自动化仪表的设计与施工工艺分析[J].科技展望，2016，（24）：91.

[2]顶利萍.浅析电气仪表安装及施工过程中应注意的问题[J].科技创新与应用，2013，26（1）：90.endprint