制氢装置的仪表控制设计和相关知识.docVIP

制氢装置仪表控制设计的相关知识 概述： 随着安全意识的加强及工厂操作管理人员的减少，人们对仪表及控制系统的依赖性越来越强，仪表及控制系统的设计已经是炼油厂各装置设计关注的重点之一，功能和范围也随检测技术和自动化技术发展不断扩大。 制氢装置常用的测量仪表包括：温度仪表、压力仪表、流量仪表、液位仪表、烟气氧含量、转化气的甲烷、产品氢的纯度及CO和CO2的检测。 制氢装置主要控制系统包括：分散性控制系统（DCS），安全仪表系统（SIS）。 制氢装置的主要检测和控制回路包括： 原料的检测和控制； 蒸汽/进料比的检测和控制； 蒸汽发生器的液位检测和控制； 过程气的压力检测控制； 转化炉（出口温度和压力）的检测控制； 制氢装置常用的检测仪表 2．1 温度仪表 1)双金属温度计（就地仪表） 两片膨胀系数不同的金属片叠焊在一起，当温度变化时，两片金属???的膨胀长度不相同而产生弯曲，温度越高，弯曲的角度越大，带动表盘指针，指示温度就高。 仪表结构简单，价格便宜，精度差，用于就地温度测量。常用于测量换热器两端的介质温度。 双金属温度计的测量范围不超过500℃。 2)热电偶（远传仪表） 两种不同材料的导体焊接一起，当焊接端（热端）和另一端（冷端）置于不同的温度中，则回路中就会产生热电效应，即产生热电势。 热电偶的测温需要将测量元件置入测量部位，才能测到该部位的温度，因此，选型时应重点考虑插入深度及测量元件和保护管材料应能适应测量部位温度、压力、腐蚀性要求。 制氢装置一般场合热电偶选用镍铬-镍硅或镍铬-康铜，镍铬-镍硅（分度号：K）的测温范围为0-1000℃，镍铬-康铜（分度号：E）的测温范围为0-750℃。对于转化炉辐射段烟气（850-1100℃）及转化炉出口转化气集合管（750-950℃）等高温场合，热电偶一般选择铂铑-铂（分度号：S）贵金属材料。 热电偶的精度分：标准级和精密级。K型热电偶的精度:标准级为±2.2℃或±0.75%t，精密级为±1.1℃或±0.4%t。E型热电偶的精度:标准级为±1.7℃或±0.5%t，精密级为±1.℃或±0.4%t。S型热电偶的精度:标准级为±1.5℃或±0.25% t,精密级为±0.6℃或±0.1% t。 对于测量精度要求高的场合，温度仪表可采用压缩量程。如：转化气的温度测量范围可由0-1000℃压缩到700-1000℃。 2．2压力仪表 1)弹簧管压力表（就地仪表） 当被测压力作用于弹性元件时，弹性元件产生弹性位移，根据位移的大小，便可测出被测压力的数值。 仪表结构简单，成本便宜。 2)压力、差压变送器（远传仪表） 用得较多的压力、差压变送器的测量原理采用电容原理，即弹性元件受压产生弹性位移改变了电容量，电容量的大小就反应了压力、差压的大小。 压力、差压测量一般是通过导压管道引至测量元件，测量元件处介质的温度往往不高。因此测量元件材质的选择一般只考虑介质的腐蚀性和静压等级。 2．3流量仪表 流量仪表种类繁多，孔板、文丘利等差压式流量计为标准节流装置，出厂无需标定，其它类型的流量仪表一般出厂前需标定，测量气体的流量仪表出厂前用空气标定，测量液体的流量仪表出厂前用水标定。流量仪表首选差压式流量计，只有在量程比大、计量精度要求高、差压式流量计满足不了要求时，才根据被测介质特点选用其它类型的仪表。 1)差压式流量计 在工艺管道中安装一个比工艺管道直径小的节流件，流体流经该节流件时，在节流件的两端产生静压差，该压差的大小和流体的流量成对应关系，即F=α√△P。 只有在雷诺数满足一定要求的前提下，F=α√△P，流量系数α才能为常数，流量才与差压成对应关系。 节流装置结构简单，差压变送器稳定可靠，节流装置和差压变送器的组合即差压式流量计价格便宜，是炼油装置中应用最广泛的流量仪表。 节流装置的配管安装有严格的直管段长度要求。 考虑差压变送器输出信号分辨率的影响，节流装置的量程比（最大流量/最小流量）一般为4：1。 2．4液位仪表 1)玻璃板液位计（就地仪表） 利用连通管及玻璃板的透光和反射原理，就地显示液位。 玻璃板液位计长度不易＞1700mm，太长重量大，不方便安装。 结构简单，价格便宜。 2)浮筒液位变送器（远传仪表） 利用浮筒在液体中浸入高度的变化，通过杠杆原理引起扭力管产生角度改变，即液体中液位或界位与扭力管扭角成线性关系。 由于按浮力原理，所以介质密度变化大的场合，不适宜选用。 浮筒液位计测量范围≤1400mm，太长重量大，不方便安装。 3）差压液位计 利用液柱静压的方法测量液位或界位，当液体密度恒定时，差压与液体的高度成线性关系。 一般用于测量范围＞1400mm的场合。 结构简单，价格便宜，得到了广泛使用。 2．5分析仪表 甲烷，CO、CO2的测量一般采用红外分析仪，一定波长的红外线通过被测