(1)可燃氣體報警器用于測量空氣中各種可燃氣體、蒸汽閃點下限以下的含量,并要求當被測氣體濃度達到爆炸極限時,在規定的時間里報警。
可燃氣體報警器的指示范圍應在0~100%LEL(最低爆炸極限),要求測量精度不低于5級,響應時間小于30s。
單一可燃氣體可選用單點報警器,多種可燃氣體或多點可燃氣體可選用多點組合式報警器,報警器應安裝在控制室儀表盤上。
各種可燃氣體的爆炸下限濃度和上限濃度值參考國家勞動局有關規定。
(2)可燃氣體報警器檢測器的選擇和安裝
可燃氣體報警的檢測器主要有半導體氣敏元件和催化反應熱式(接觸燃燒式),前者對可燃氣體的反應較靈敏,但定量精度低,適合檢測有無氣體泄漏的場合,后者定量精度高,重復性好,適合檢測各種可燃氣體的濃度。
在爆炸危險場所的檢測器必須符合安裝場所的防爆等級,有腐蝕性的介質,要求檢測器與被測氣體接觸部分作防腐處理。
可燃氣體檢測器應安裝在能生成、處理或消耗可燃氣體的設備附近和易泄漏可燃氣體的場所,以及有可能產生和聚集可燃氣體的控制室和現場分析儀表室內。
檢測器的安裝位置應根據生產設備、管線泄漏點的泄漏狀態、氣體比重,結合環境的地形、主導風向和空氣流動趨勢等情況決定。
檢測器不能安裝在含硫和堿性蒸汽等強腐蝕性氣體的環境中。
(3)檢測器的設置
檢測器一般安裝在建筑物內壓縮機、泵、反應器及儲槽等容易泄漏的設備及周圍氣體易滯留的地方。檢測器的配置,提供如下情況供選擇,但也可根據實際情況作修正。
易泄漏設備周圍按每隔10m設置一個以上檢測器。
在室外露天設備應在其周圍及其氣體容易滯留的地方設置檢測器,其它地方按每隔20m設置一臺以上檢測器。
有加熱爐等火源的生產設備及容易滯留的場所設置檢測器,設備周圍每隔20m設置一臺以上檢測器。
有毒性氣體的灌裝設備周圍設置一臺以上檢測器。
液化石油氣儲槽區的出入管口及其周圍安裝2臺以上檢測器,同時在管道及設備和易滯留的場所安裝一臺以上檢測器。
(1)氫離子濃度
水槽、明渠、密封管道或設備內液體,其氫離子濃度在1~12pH之間,被測液體的溫度一般在5~60℃范圍內(最高可達90℃),若溶液內無對玻璃電極帶來嚴重污染(油污或結垢等)的介質,在要求測量精確度低于±0.2pH時,可選用工業酸度計(玻璃電極式)。
水槽、明渠等敞開容器可選用沉入式發送器。若溶液對玻璃電極略有沾污時,應選用沉入清洗式發送器。
密封管道內溶液壓力低于1MPa時,可選用流通式發送器。若管道內溶液壓力為常壓,且對玻璃電極略有沾污時,應選用流通清洗式發送器。
對發送器與高阻變換器分離安裝的酸度計,其間的連接導線須用屏蔽電纜,長度一般不應超過40m。
采用固體甘汞電極的沉入式酸度計,省去氯化鉀溶液,并將發送器與高阻交換器裝配為一體,有較高的抗干擾能力。同時,傳輸距離可長達百米以上。玻璃電極為拆卸式,便于清洗、更換。此酸度計的測量范圍為0~14pH,精度為±0.2pH。
若液體中含有較多的污染介質,或在玻璃電極易碎的場合下,且液體內不含有氧化性介質時,宜選用銻電極酸度計。該類金屬電極測量精度為±0.2pH。
清洗式發送器按清洗方式有四種,應根據被測液體實際組份和對電極沾污程度分別選擇,見下表。
(2)鹽酸溶液濃度
測量陽離子交換樹脂再生用0~10%濃度的稀鹽酸溶液或不含有其他鹽類雜質的稀鹽酸溶液,其溫度為20±10℃,壓力小于1MPa,要求測量精確度不高于5級時,可選用電導式酸度計或電磁式濃度計。
若鹽酸濃度大于10%,但濃度與其導電率仍有線性關系,溶液中也不含有導電率變化較大的其他鹽類雜質,溶液濃度在26%~36%范圍內,可選用帶溫度補償的智能電磁感應式酸堿濃度計,溫度補償范圍為40±10℃,精度為1.5級。
(3)硫酸溶液濃度
硫酸生產流程中生產的硫酸溶液或在其他情況下產生的類似濃度的硫酸溶液,當溶液中不含有其他酸類或鹽類,溶液濃度和溫度在一定幅度內變化,可選用電磁式或電導式硫酸濃度計。
對于93%的硫酸溶液,應選用密度式硫酸濃度計。
各種硫酸濃度計的適用范圍見下表。
(4)氫氧化鈉溶液濃度
陰離子交換樹脂再生用0~8%濃度的氫氧化鈉溶液,或不含其他鹽類雜質的稀氫氧化鈉溶液,溫度在20±10℃之間,壓力不大于1MPa,要求測量精確度不高于5級時,可選用電磁式或電導式堿濃度計。
電磁濃度計還可用于測量0.5%~10%濃度的氫氧化鉀溶液。
測量濃度為30%~35%氫氧化鈉溶液,當溶液溫度變化在10~80℃之間,可采用帶溫度補償的智能電磁感應式酸堿濃度計,其精度為1.5級。但測量的溶液中不能含固體、氣泡、易沉淀物質等。
(5)其他各種溶液濃度的測量
在測量廢堿黑液中氫氧化鈉的濃度、硫酸溶液濃度、硝化液中硝酸濃度以及蕃茄醬、豆漿、糖漿、鹽液、醋酸纖維液等具有折光系數的溶液濃度時,若溶液中某組份的濃度與該溶液的折光率成單值線性關系,且折光率大于1.3,溶液內不含固體顆粒時,則不論此種溶液的其他組份為何種物質,狀態如何,均可用光電濃度計來測量溶液中該組份的濃度。該儀表測量精確度為1級,允許被測溶液壓力為1MPa,溫度不高于200℃。
在選用該類儀表前,應在試驗室對被測溶液(濃度范圍內)的不同濃度的折光率進行測試,然后方能確定是否適用。
被測液體為油品、油漆、涂料、化纖、樹脂、橡膠、塑料、醫用明膠等,如需連續測量其粘度.應根據各類液體運動粘度的范圍和儀器對被測液體溫度、壓力的要求,分別選擇各種工業流程粘度汁,見下表。
超聲波粘度計可測量牛頓液體的粘度,也可測量非牛頓液體的粘度,適用于生產流程中液體粘度的監測和控制。
(1)若被測液體比密度的變化能引起超聲波反射時間的變化,則該種液體的比密度可以用超聲波比密度儀來測量,其量程范圍可根據需要個別標定。儀表要求進液壓力在0.05~0.6MPa之間,溫度須不高于50℃。該類儀表的測量數據可精確到±0.0005g/cm3。
(2)被測液體不含較多雜質或大量氣泡,當人工分析次數頻繁而需直接測量管道中工況溫度下的液體密度時,可采用振動管式密度計。該類儀表的測量數據可精確到±0.0005g/cm3。但振動管加工困難,安裝要求高,若需測某一定溫度下液體的密度時,須外加恒溫器。
(3)對密封設備內高溫、高壓、易燃易爆或強腐蝕性介質,其密度范圍在0~3g/cm3內,被測管道直徑在φ150mm~300mm內,要求測量精度小于±0.0005g/cm3,可采用非接觸式γ射線密度計;有防爆要求時,可選用隔爆型γ射線密度計。
(1)電導率
蒸餾水、飲用水、鍋爐用水、純水及高純水,其電導率在0.5~0.005μS·cm-1范圍內,要求測量精度低于3級,可選用工業純水電導率儀。但應保持水溫在0~60℃之間。
工業水或一般鍋爐用水,其電導率在0.1~l000μS·cm-1范圍內,要求測量精度低于3級,可選用工業電導率儀。但應保持水溫在0~60℃之間,壓力小于0.5MPa。
經陰離子或陽離子交換樹脂處理后的純水,還可選用陽(陰)離子交換器失效監督儀。
選用電導率儀應根據不同被測介質的電導率范圍,選擇發送器的導電池常數。發送器到轉換器之間的距離一般不大于20m。
(2)鹽量計
連續測量熱力鍋爐的蒸汽冷凝水含鹽量,測量范圍在0.1~0.4mg/l至2.0~4mg/l(NaCl),要求測量精度低于5級時,可選用電導式鹽量計。
(3)鈉離子
測定經陽離子交換樹脂處理后的鍋爐用水中的鈉離子濃度,當鈉離子濃度在2.3~2300μg/l(PNa7~4)之間時,可選用鈉離子濃度計,其測量精確度為±0.2PNa,要求水的pH值在10以上,水溫在20~40℃之間。發送器到轉換器之間的距離一般不大于40m。
(4)硅酸根離子
經陰離子交換樹脂處理后的鍋爐用水,硅酸根含量在0~100μg/l之間,溫度為15~40℃,水中干擾離子濃度應符合下列數值:
Na+<500μg/l,Ca++<200μg/l,Zn++<200μg/l,Cu++<200μg/l,Fe++<200μg/l,Fe+++<200μg/l,Al+++≤15μg/l。
當因人工分析次數頻繁而需要連續檢測時,可選用硅酸根自動分析儀,該表測量精確度為5級,響應時間為15min。
(5)磷酸根離子
為防止鍋爐結垢,在控制脫鹽水中磷酸鹽的加入量時,需測定水中磷酸根含量。
當磷酸根含量在0~20mg/l之間,水溫為15~45℃,水中干擾離子濃度符合下列數值:
Cl-<150mg/l,Cu++<1mg/l,SiO--<50mg/l,Fe+++<5mg/l。
當因人工分析次數頻繁而需要連續檢測時,可選用磷酸根自動分析儀。該表測量精確度為5級,響應時間為15min。
(6)濁度
連續監測自來水、工業用水、江湖水等水質渾濁度,其懸浮物濃度在0~25mg/l至0~200mg/l之間,水中不含強酸或強堿及大量氣泡,且水溫保持在23℃,可選用水質濁度計,該表在額定狀態下重復性為l%,線性誤差為±2%。
(7)水中溶解氧量
鍋爐用純水,溫度低于105℃,壓力在0.1~0.5MPa之間,水中氧溶解量在0~20μg/l或0~50μg/l或0~200ug/l范圍內,當人工分析次數頻繁而需要連續檢測時,可選用電化學式低溶解氧分析器,該表精確度為5級,響應時間為2min。
原水或污水,溫度在0~40℃之間,壓力為常壓,水中氧溶解量在0~3mg/l、0~10mg/l、0~30mg/l或0~30%、0~100%、0~200%氧飽和度,當因人工分析次數頻繁而需要連續檢測時,可選用溶解氧分析儀。該表測量精度為5級。可流通式或浸入式安裝。測量電極與發送器之間的距離一般要求不大于10m。
(8)水質綜合監測
需對江河水、工業排放廢水、上水供水的水質進行連續自動綜合監測,或需要超標報警,可采用水質監測儀。該儀器能綜合監測水的pH值、溶解氧、濁度、電導率和水溫,但要求水溫范圍為5~40℃。
需對工業排放廢水中的各種離子進行連續監測,或需要超標報警時,可采用水質自動監測儀,綜合監測。
氬離子:0.05~0.5~5mg/l;氯離子0.35~3.5~35mg/l;
氰離子:0.1~1~10mg/l;銨離子0.1~1~10mg/1;
硝酸根離子:1~10~100mg/l。
(1)檢測器與預處理裝置應安裝在一起,并盡可能靠近取樣點。一般不宜安裝在操作室內。
(2)分析器附近應無強烈震動和沖擊,無強烈電磁場以及熱設備的影響,并盡可能避免爆炸危險氣體和易揮發腐蝕性氣體的侵襲。
(3)分析器不得直接暴露在陽光下,并應避免安裝在環境溫度變化劇烈或有機械損傷的場所。一般情況下周圍氣流速度不宜大于3m/s。
(4)直接安裝在工藝管道上的檢測器,要加防護罩或現場分析器箱。
(5)應根據工程設計所采用的分析儀器類型、數量及安裝場所的環境條件,確定是否需要建立自動分析器室,并應符合《自動分析器室設計規定》(HG 20516-92)的要求。
安裝在形成爆炸性混合物可能性較小的爆炸危險露天場所的單個非防爆儀表,應置于現場分析器箱內。分析器箱同自動分析器室要求相同,即應符合《自動分析器室設計規定》(HG 20516-92)的要求。
(1)導線截面積一般為1.0mm2~1.5mm2,要有良好的絕緣性能和抗干擾性能,或根據分析儀表需要配置特殊導線。導線需穿管時,應敷設在有良好接地的鋼管內。
(2)信號線不能與電源線絞合在一起或敷設于同一鋼管內。信號線走向應盡量避免與電源線高頻信號線并行。
(3)儀表宜用專用的接地線,并應符合《儀表系統接地設計規定》(HG 20513-92)的要求,不可將接地線與電源中線連接在一起。
顯示、調節儀表選型的一般原則
(1)顯示、調節儀表的選型,應符合總的儀表選型原則,并注意到儀表裝盤后能監控方便、實用、美觀。
(2)儀表電動、氣動型式的選擇應符合下列要求:
①信號傳送距離較遠(譬如超過100m),或要求信號處理迅速,或運算規律比較復雜,以及要與數據處理或計算機系統聯用時,都應選用電動式儀表。
要求功能豐富、操作靈活、精確、高度可靠時,宜選用電動式儀表中帶微處理器的智能型儀表,并根據智能化要求的高低,分別選用其中較完善或簡易的品種。
對于比較簡單的顯示、調節系統,可選用一般的數字式儀表或其它簡易式電動儀表。
②儀表投資較少、系統簡單、技術經濟指標(包括增加氣源裝置的投資等)合理時,可選用氣動式儀表。
③就地儀表盤安裝的儀表,應考慮環境條件。對于環境比較惡劣,要求防爆、防腐、防潮等的就地儀表盤,一般可選用氣動儀表。當選用電動式儀表時,這些儀表必須具備相應的防護功能。
(3)儀表功能的選用應符合下列原則:
儀表的指示、記錄、積算、報警、自動調節、手動操作、自動程序控制等功能,應根據工藝過程的實際需要選用。
對工藝過程影響不大,但需經常監視的變量,宜設指示;變化不頻繁,但必須操作的變量,可設手動操作。
對工藝過程影響較大,需隨時監控的變量,宜設自動控制。
對需要了解其變化趨勢的變量,宜設自動記錄。
對可能影響生產或安全的變量,宜設報警。
要求計量或經濟核算的變量,宜設積算。
對需要按時間、工況參數等條件作監控的變量,宜設自動程序控制。
需要和智能儀表、程控(PLC)、分散型控制(DCS)和數據處理等計算機系統聯網的儀表,應設通訊。
(4)儀表精確度應按工藝過程的要求和變量的重要程度選定。一般指示的精確度不應低于1級,記錄的精確度不應低于1.5級。
(5)儀表刻度或量程示值的使用范圍如下:
對于0~100%線性刻度的模擬顯示儀表,變量的正常值宜使用在刻度為50%~70%的范圍,最大值可用到90%,刻度10%以下不宜使用。液位正常值一般用在刻度50%左右。
對于0~10方根刻度的模擬顯示儀表,變量的正常值宜使用在刻度為7~8.5的范圍內,最大值可用到9.5,刻度3以下不宜使用。
對于數字顯示儀表,變量的最大示值、最小示值必須在量程示值范圍之內。
(1)在控制室儀表盤安裝的儀表,宜選用矩形表面的儀表。需要密集安裝時,宜選用小型儀表;需要顯示醒目時,宜選用大、中型儀表。
在現場儀表盤安裝的儀表,亦可選用圓形表面儀表。
(2)指示儀、記錄儀的量程,一般按正常生產條件選取,需要時還應包括開停車、生產故障及事故等狀態下預計的變量變動范圍。
(3)要求顯示速度快、示值精確度高、讀數直接而方便,要求在測量范圍內量程可任意壓縮、遷移,或要求對輸入信號作線性處理等變換,或要求對變量作顯示的同時兼作變送輸出等,均可選用數字顯示儀表。要求作復雜數字運算的,應選用帶微處理器的智能型儀表。
(4)工藝過程中的重要變量需要記錄時,宜選用單筆或雙筆記錄儀。相關的多個變量需要記錄時,可采用多通道(筆式或無筆式)記錄儀。
在多個變量中,根據生產過程要求需要隨時選擇其中幾個進行記錄時,可采用選點切換器與記錄儀配合,作選點記錄。
多個變量,在記錄紙上能明顯區分的可采用打點式記錄,不易明顯區分的宜采用數字式記錄。
(5)兩個或多個變量的記錄儀,可根據被測變量的類別和量程分別選取單一刻度、雙重或多重刻度記錄紙及標尺。
(6)為了醒目、形象化,指示儀、記錄儀可選用或附設色帶、光柱顯示。特別是對于物位顯示,采用色帶或光柱顯示更為方便。
(7)為了提高分辨率,可選用帶量程切換裝置的顯示儀表。
(8)為了減小讀數的誤差,可選用帶量程擴展的顯示儀表。
(9)記錄間歇性生產過程的變量,可選用帶自動變速和自動開停裝置的記錄儀表,以節省記錄紙。
(10)要求對一個或多個變量作高速、精確記錄時,可選用帶微處理器記錄儀。當需要變速、變量程、調節、報警、制表打印等多種附加功能時,宜選用帶微處理器的可編程序(模擬/數字)混合型記錄儀。
(11)采用選點方式作多點顯示的儀表,其切換裝置的切換點數宜留有備用量。
(1)指示儀表及記錄儀表可根據需要選用帶有報警功能的品種。
(2)多點切換的指示、記錄儀表,需要增設報警功能時,對多機組設定值相同的變量,可采用多點同定值越限報警;對設定值不同的變量,可采用多點各定值越限報警。
(3)對多個重要變量的報警,宜將報警觸點信號引入多點閃光報警儀表作聲光報警,并根據需要選取帶首出(第一事故)、重閃、回鈴、繼電器觸點輸出等各種附加功能。
(4)對工藝過程影響不大,變化緩慢,但仍需要及時了解其變化的多個變量,宜設自動巡回檢測儀表,還要報警的可選用巡回檢測報警儀表。
(5)巡回檢測、多點報警系統,宜留有適當備用點數。
(1)一般生產裝置的調節儀表,除分散型控制系統(DCS)、可編程序控制系統(PLC)外,可根據情況分別選用帶微處理器的智能型儀表、一般的數字顯示式調節儀表,電動、氣動等單元組合式儀表,以及簡易式等其它調節儀表。
(2)調節儀表,當用于不易穩定或經常開停車的生產過程時,對于模擬式儀表宜選用全刻度指示調節器,不宜選用偏差指示調節器;對于數字式儀表宜選用帶有光帶指示的調節器。
(3)調節系統中調節規律的確定應考慮對象特性、調節系統設備部件(包括檢測元件、變送器、調節儀表、執行器等)的特性、干擾形式以及要求的調節品質等因素。
(4)簡單調節系統中調節器的選用應符合下列要求:
①調節器的調節規律,通常可按下表選用。
②位式調節器的選用原則如下:
僅作聯鎖和自動開停車之用,或允許執行機構全開、全關,調節品質要求不高的簡單系統,可選用二位、三位等位式調節器。
要求適當改善調節品質時,可選用具有時間比例、位式比例積分或位式比例積分微分調節規律的位式調節器。
(5)復雜調節系統中調節器的選用應符合下列要求:
1)用于前饋、串級、間歇、非線性等復雜調節系統的調節儀表,一般宜選用智能型等電動單元組合式儀表中具有相應調節功能的調節儀表。需要時亦可選用其它調節儀表或其它單元進行組合。
2)對于干擾較大,手動沒定調節器參數較困難的調節系統,可選用帶自適應功能或帶PID自整定功能的調節器。
3)對于純滯后很大或非線性特別嚴重,適宜采樣調節的系統,可考慮選用斷續調節器。
4)程序控制儀表的選用原則如下:
①對具有幾個,乃至十幾個(模擬的或數字的)輸入、輸出量,使用多個PID調節環節作多種復雜運算,并希望靈活組態的復雜控制系統,宜選用智能型儀表中的可編程序調節器(又稱單回路或多回路調節器);對于輸入、輸出量較少,要求的PID調節環節較少,運算能力較小,經過適當設定即能滿足工藝程序控制要求的系統,可選用智能型儀表中的固定程序調節器。
②需要按時間程序給定的單變量調節,對于氣動儀表可選用氣動時間程序定值器作給定;對于電動儀表可選用通用函數轉換器和速率限制器配合作給定;也可選用帶程序給定裝置的其它調節儀表。 .
(6)和計算機配合使用的調節儀表的選用應符合下列要求;
在應用計算機進行直接數字控制(DDC)時,宜選用DDC后備調節器或DDC操作器配合使用。
在應用計算機進行設定點控制(SPC)時,宜選用SPC調節器或SPC操作器配合使用。
(7)需要通過手動遠程操作的方式來改變調節系統的設定值或對執行器進行直接操作的場合,可選用手動操作器(或遙控器)。
(8)采用電動Ⅲ型等調節器時,為了便于對調節器進行維修和維持系統的正常運行,宜備有能臨時插入儀表盤取代該種調節器功能的便攜式備用操作器。
(9)調節儀表附加功能的選用應符合下列要求:
1)對具有積分調節規律的調節器,應注意積分飽和問題。特別是只允許單向偏差存在的或間歇工作的調節器,必須選用具有防積分飽和功能的調節器。
2)根據工藝過程要求(如為了生產安全,對某些調節閥有限制開度的要求等),對于調節器的輸出信號需要限幅的調節系統,宜選用具有輸出限幅功能的調節器。
3)為方便操作,調節儀表應根據系統情況分別附有手動←→自動、內設定←→外設定等切換裝置。為了使切換無擾動,這些切換裝置應具有自動跟蹤功能。