仪表基础知识 一、石化一、石化公司仪表的应用现状公司仪表的应用现状u两两套套化化肥肥主主装装置置（合合成成氨氨、尿尿素素）和和炼炼油油主主装装置置实实现现了了DCSDCS控控制制，部部分分独独立立装装置置（如如两两套套水水处处理理、3#3#锅锅炉炉、25MW25MW发发电电机机组组、4118K34118K3等）采用等）采用PLCPLC控制。控制。u合合成成氨氨系系统统的的仪仪表表产产自自日日本本、德德国国等等许许多多厂厂家家，在在当当时时几几乎乎是是国国际际市市场场最最先先进进的仪表。的仪表。二、仪表的种类1.一次表：直接与工艺管道连接的仪表，主要有热电阻、热电偶、流量孔板、流量喷嘴、文丘里、阿牛巴等。2.就地显示仪表： 主要有普通压力表，双金属温度计，温包式温度计，磁力液位计，浮筒液位计，转子流量计及各类气动仪表。3.电开关（接联锁或报警系统）有温度开关、压力开关、液位开关、流量开关等仪表。4.就地控制仪表这类仪表都是气动仪表。如气动浮筒液位调节器，气动压力调节器，温包式气动温度调节器等。5.变送器类大多数为智能变送器； 建厂初期为电动三型变送器，后来逐步更换为EJA变送器，还采用了一些与被测介质相适应的流量计。如：质量流量计测量液氨流量。椭圆齿轮流量计，测量渣油流量。 液位变送器除一部分采用差压变送器外，主要采用浮筒式液位变送器。6.中控室仪表（1）一化肥装置主要采用DCS控制和PLC操作站上显示和操作。一化肥共有17台DCS操作站，一台CO2吸附PLC操作站，一台可燃气体泄漏检测报警监视操作站。 （2）许多重要的选择开关、按钮开关、报警灯设在辅操台上。另外，仪表盘后还有许多仪表。如报警设定器、安全栅、频率转换器、继电器，自动分析仪表等。7.可燃性气体检测显示报警监测该类仪表属于分析仪表，主要分布在厂区，泵房有可能泄露可燃气体的场所。在控制室内装有PLC监测系统。8.调节阀调节阀的种类很多，且是自控系统中最重要的仪表。其中一部分调节阀是自力式的，不受仪表控制。其余凡受仪表控制的调节阀都采用气动执行机构或电动执行机构。有不少调节阀带有手轮，当仪表失灵时，可用手轮进行手动操作。有一些调节阀除受调节信号控制外，还受联锁控制。在特殊情况下，当调节系统无法控制时，将被联锁控制取代。9.其它系统的仪表除上述仪表以外，现新上的控制系统还有一些特殊的仪表，如还有4112工段的气化炉使用的8台表面温度热偶，共有90个测温点，也很特殊。 0106K1-1、18K3-1、2的压力、温度变送器就与我们常规的变送器不一样。 三三、控制系统的组成、控制系统的组成常规的过程控制系统框图如图常规的过程控制系统框图如图 四四、控制系统的分类、控制系统的分类仪表控制系统温度控制系统流量控制系统液位控制系统压力控制系统压力浮筒其他（辐射、电容等）热电阻热电偶差压式其他（转子、质量）1、温度仪表 热电偶 ：根据不同温度产生不同热电势的原理测量适合高温系统的温测量（400-1700 ）一般采用的是两线制 热电阻：根据不同温度下导体电阻不同的原理测量适合中、低温系统的温度测量（-270-400 ）一般采用的是三线制压力的检测压力的检测方法方法 液柱式压力检测 弹性式压力检测 电气式压力检测 活塞式压力检测 U形管（用于微压测量）弹簧管、膜片、波纹管（用途广泛、现场直读） 电阻、电荷量（用于远传） 活塞式压力 计（用于标准压力检测）3、流量仪表按检测方法分速度法容积法质量法 差压式流量计 转子流量计 电磁流量计 超声波流量计 椭圆齿轮流量计活塞式流量计 刮板流量计 质量流量计 按检测量分体积流量质量流量4、物位检测仪表物位检测仪表 物位是液位、料位和界位的总称，对物位进行测量、显示和控制的仪表称为物位检测仪表。在物位检测中，有时需要对物位连续测量，有时仅需要测量物位是否达到上限、下限或某个特定的位置，这种定点测量物位的仪表称为物位开关。物位开关常用来监视、报警或输出控制信号。 物位仪表的分类1）、直读式 ：采用在设备容器侧壁开窗口或旁通管方式，直接显示物位的高度。 优点：简单也最常见，方法可靠、准确缺点：只能就地指示，主要用于液位检测压力较低的场合。 2) 、 静压式 基于流体静力学原理，容器内的液面高度与液柱质量形成的静压力成比例关系，当被测介质密度不变时，通过测量参考点的压力可测量液位。基于这种方法的液位检测仪表有压力式、吹气式和差压式等。 3) 浮力式 基于阿基米德定理，漂浮于液面上的浮子或浸没在液体中的浮筒，在液位发生变化时其浮力发生相应的变化。这类液位检测仪表有浮子式、浮筒式和翻转式等。 4)、 机械接触式 通过测量物位探头与物料面接触时的机械力实现物位的测量。主要有重锤式、音叉式和旋翼式等。 5) 电气式 将电气式物位敏感元件置于被测介质中，当物位发生变化时，其电气参数如电阻、电容、磁场等会发生相应的改变，通过检测这些参数就可以测量物位。这种方法既可以测量液位也可以测量料位。主要有电阻式、电容式和磁致收缩式等物位检测仪表。 6) 声学式：利用超声波在介质中的传播速度以及在不同相界面之间的发射特性来检测物位的大小。可以测量液位和料位。 7) 射线式：放射线同位素所发出的射线(如 射线)穿过被测介质时因被介质吸收其强度衰减，通过检测放射线强度的变化达到测量物位的目的。这种方法可以实现物位的非接触式测量。8) 光纤式：基于物位对光波的折射和反射原理进行物位测量。 五、常见仪表故障分析在分析仪表系统故障前，要比较透彻地了解相关控制系统的工艺流程、工艺介质、管道压力等情况及条件，了解仪表系统的设计方案、设计意图、仪表系统的结构原理特点、性能及参数要求等，做到心中有数。在分析检查仪表系统故障时，要了解生产的负荷及控制参数的变化情况，在DCS中查看该仪表历史记录曲线，进行分析，以确定仪表故障原因所在。 如果仪表控制参数在较长时间所记录的趋势曲线为一条直线，或趋势曲线原来波动，现在变成了一条直线，故障很可能在仪表系统。因为我公司DCS改造后仪表数据的记录是由DCS系统完成，灵敏度和准确度非常高，参数的变化能明显反应出来。此时最直接的判断方法是：和工艺人员协商，通过人为地改变调节阀的阀位来改变工艺控制参数，注意一定要在现场确定调节阀阀位与DCS调节器输出是否一致。如果在调节阀阀位发生微小改变时，发现趋势曲线发生突变或跳跃到最大或最小，则应该是仪表系统出现了故障。 如故障出现以前仪表记录曲线一直表现正常，后来工艺参数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，则此故障可能是工艺系统工况波动造成的。 当发现DCS仪表显示不正常时，可以到现场检查同一直观仪表的指示值（如就地压力表），如果它们差别很大，则很可能是仪表系统出现故障。 故障分析举例1、温度测量系统温度测量系统的指示值突然变到最大或最小，则为仪表系统的故障。因为温度测量系统的测量滞后较大，不会发生突变。如果温度控制系统指示出现快速振荡现象，多为控制参数PID整定不当造成。 温度控制系统指示出现大幅缓慢的波动，很可能是由于工艺操作变化引起的，如当时工艺操作没有变化，则很可能是仪表控制系统电缆接触不良。 2、压力控制系统 压力控制系统仪表指示出现快速振荡波动时，首先检查工艺操作有无变化，这种变化多半是工艺操作和调节器PID参数整定不好造成。 压力控制系统仪表记录出现直线，工艺操作变化了压力但指示还是不变化，一般故障出现在压力测量系统中， 3流量仪表系统故障流量仪表系统指示值达到最大时，则现场仪表也常流量仪表系统指示值达到最大时，则现场仪表也常常会指示最大。此时可手动控制调节阀的开度，如常会指示最大。此时可手动控制调节阀的开度，如果流量能降下来则一般为工艺操作原因造成。若流果流量能降下来则一般为工艺操作原因造成。若流量值降不下来，则是仪表系统的原因造成量值降不下来，则是仪表系统的原因造成。如果流量仪表系统指示最小，首先检查现场检测仪如果流量仪表系统指示最小，首先检查现场检测仪表，如果正常，则是仪表故障。当现场检测仪表指表，如果正常，则是仪表故障。当现场检测仪表指示也最小，则检查调节阀开度，若调节阀开度为零，示也最小，则检查调节阀开度，若调节阀开度为零，则常为调节阀故障。则常为调节阀故障。当现场检测仪表指示最小，调当现场检测仪表指示最小，调节阀开度正常，故障原因很可能是系统压力不够、节阀开度正常，故障原因很可能是系统压力不够、工艺管线堵塞、泵不上量、介质结晶、操作不当等工艺管线堵塞、泵不上量、介质结晶、操作不当等原因造成。原因造成。 如果流量控制仪表系统指示值波动较频繁，可将自如果流量控制仪表系统指示值波动较频繁，可将自动控制改到手动控制，如果波动减小，则是仪表方动控制改到手动控制，如果波动减小，则是仪表方面的原因或是仪表面的原因或是仪表PIDPID控制参数不合适。如果波动控制参数不合适。如果波动仍频繁，则是工艺操作方面原因造成。仍频繁，则是工艺操作方面原因造成。4、液位控制仪表系统故障 液位控制仪表系统指示值突变到最大或最小时，可以先将液位自动控制改为手动控制，看液位变化情况。如液位可以稳定在一定的范围，则故障在液位控制系统，具体变现为PID参数设置不当、调节阀故障；如稳不住液位，调节阀阀位和DCS调节器输出一致，则为工艺系统造成的故障，要从工艺方面查找原因。 当差压式液位仪表指示和现场直读式指示仪表指示对不上时，首先检查现场直读式指示仪表是否正常，如指示正常 ，则为仪表故障。液位仪表指示值变化波动频繁时，首先要根据液面控制对象的容量大小来分析故障的原因，容量大一般是仪表故障造成。容量小的看工艺参数是否波动，如工艺参数波动则很可能是工艺波动造成的。 谢 谢