联系我们
作者以理论结合多年的工作实践，阐述了化工行业现场仪表选型的基本原则与思路。并结合工艺实际，介绍了化工行业仪表选型时应注意的几个事项，提出了较为实用的仪表选型技术，供相关从业人员参考。
1 化工生产中现场仪表选型的一般原则
自动化控制系统是化工行业的眼睛和大脑，时刻监测、控制着整个生产流程的温度、压力、流量、液位、重量等重要参数，从而使生产一线的员工远离有毒、有害、易爆等危险的生产环境，保障了人员的生命安全和生产的正常运行，并且与人工控制相比大大增加了控制精度，从而提高了产品的产量和质量。现场仪表是自动化控制系统中不可或缺甚至可以说是最重要的组成部分。同时现场仪表又种类繁多、分类复杂，仅从测量种类上来分就有：温度仪表、压力仪表、流量仪表、重量仪表、液位仪表、组分分析仪表等诸多种类，如果再算上控制部分的阀门那就更是多种多样、不胜枚举。而仪表品牌、生产厂家更是成千上万、不可胜数。因此，如何正确的选择测量仪表，成为一个化工项目不可忽视、至关重要的工程环节。
一般来说，测量仪表的选型应该遵循以下几个原则：
（1）稳定性原则
测量仪表应该运行稳定，真实反应工艺生产的各项参数。为生产控制提供精确、真实数据。不波动、稳定性好、准确度高、不会疲倦，这是自控仪表取代人工生产的重要基础。
（2）统一性原则
对于一个比较大的工程项目，可能会由几个设计人员，甚至是不同设计单位共同合作完成。这时候就要考虑到仪表选择统一性问题，以免给工程本身和后续的生产管理造成不必要的麻烦。应该保证同一类型同一档次的自动化仪表，尽量选择同一厂家的产品。统一选型对技术服务和培训、后续的维护、工人对设备操作的快速掌握以及备品备件的采购都有好处。
（3）可靠性原则
自动化仪表是服务于工艺的，是工艺生产流程的眼睛，必须要保证运行安全、可靠。选择仪表时要根据用户端的工艺参数、工艺介质、设备布局、管路布置、工艺环境等各种因素做综合考虑。安全可靠是第一原则，要求在误操作或临时断电等情况下，不会对生产造成大的影响，更不会因此产生安全事故。对保护工人的生命和设备的安全有利。
（4）经济性原则
自控仪表的选择要把用户的利益放在首位，充分做到科学选型。在选型过程中密切关注选型操作需要的费用，按照生产过程中控制系统与检测点的重要程度和精度要求，以及统一选型过程中的经济原则和先进原则来进行选型。
（5）便于维护原则
再好的设备都有损坏或故障的可能，仪表的选择和使用，要考虑到后续的维护或者更换的方便、快捷程度以及其经济成本。以便在降低故障率的同时，将设备使用寿命对生产的影响也控制在最小范围内。
2 现场仪表选型需要注意的事项
在化工生产过程中，因为其本身流程较复杂，很多化学品还具有易燃、易爆、有毒、有害、有腐蚀性等特质，而且很多化工生产工艺属于高温、高压的生产条件。这些因素使化工生产具有很大的危险性和不可控制性。而要想使自动化仪表在这样复杂的现场能够长期、稳定、安全的工作，在选型中以下几点必须要予以特别的关注：
（1）合适的仪表防腐性能
化工生产过程的工艺介质多种多样，其中大多都带有很强的腐蚀性。而且相对于厚重、牢固的工艺设备来说，仪表设备更为精细、纤小，更容易受到腐蚀和侵害。如果在仪表选型时不注意考虑合适的防腐材质，轻则影响仪表的使用寿命，或导致仪表到现场后根本不能使用；重则由于仪表本身被腐蚀，造成有毒、有害介质的泄露，可能会危及操作人员生命、健康，以及对生产设备造成重大破坏。需要提醒的是在化工生产的过程中，要充分考虑几种介质相互混合的情况，甚至是在一定条件下发生反应生成新化合物的情况，对以上情况考虑不周，都将会产生仪表设备被腐蚀的结果。
（2）合适的仪表防爆等级
现场仪表作为长期工作在易燃、易爆危险环境中的带电设备，必须符合与工艺环境相匹配、甚至更高等级的防爆标准。在这方面不予重视甚至是稍有疏忽，都有可能带来致命的乃至是毁灭性的灾害。需要提醒的是，现场仪表选型不仅要考虑仪表本身的防爆性能，还要立足于整个控制系统做全面的考量。
（3）合适的测量方式
随着科学技术的进步，仪表种类越来越多，范围越来越广。仅就流量测量来说，就有差压式、涡街式、电磁式、质量式、热式质量、转子、容积式、超声波式、冲量式等几十种测量方式。而其中的“差压式”又可细分为：孔板、文丘里管、喷嘴、机翼、均速管、巴式……，其中“巴式”又包涵阿牛巴、阿里巴、德尔塔巴等多种方法。可以说现今市场上的仪表种类之多，已经达到无法做出完全无遗漏统计的量级。而合适的测量方式的选择不仅可以提高测量精度，延长仪表寿命，也可以降低工程造价，减少后期维护成本。
3 工程选型实例
下文以四氯环戊烷的生产流程为例，对仪表选型做一下简略说明。HCCP工艺流程如下：以双环戊二烯（以下简称双环）为原料，经预热后，再高温裂解变成环戊二烯单体（以下简称单环），环戊二烯单体与氯气反应生成四氯环戊烷（以下简称四氯）。所用设备包括反应器、分离器、热交换器等。该反应为易燃易爆反应，反应过程须氮气保护。工艺流程主要分两步：双环裂解生成环戊二烯单体和环戊二烯与氯气反应生成四氯环戊烷。
根据工艺人员提供的操作流程和控制要求，可知此工程的仪表单元中主要包括氮气流量测量，氯气流量测量，双环裂解釜温度、压力、液位，四氯反应釜温度、压力、液位，四氯吸收塔温度、压力及车间内环境可燃气体报警仪等仪表。
首先，确认生产过程中的介质防爆等级（如表1所示）。
|
温度组别 |
安全的物体表面温度 |
常见爆炸性气体 |
|
T1 |
t≤ 450℃ |
氢气、丙烯腈等46种 |
|
T2 |
t≤300℃ |
乙炔、乙烯等47种 |
|
T3 |
t≤200℃ |
汽油、丁烯醛等36种 |
|
T4 |
t ≤135℃ |
乙醛、四氟乙烯等6种 |
|
T5 |
t ≤100℃ |
二硫化碳 |
|
T6 |
t ≤85℃ |
硝酸乙酯和亚硝酸乙酯 |
表 1
生产的单环戊二烯在蒸汽情况下，闪点为32.2℃。由此可以确定仪表防爆等级为：本安防爆，温度组别6级。
其次，根据仪表测量介质腐蚀性确定仪表材质。如根据氯气的腐蚀性，仪表材质应选择钛或者钽材。
最后，根据仪表检测点的重要程度、精度要求、介质性质、量程等参数选择最终仪表的测量形式。例如，此生产流程中，氯气流量直接影响生产的稳定性及产品质量等，因此对氯气流量的控制是最为重要的工艺要求，对精度要求较高，故我们最终选择精度等级高、同时价格也相对较高的质量流量计。
实践证明，经过以上步骤确认的仪表选型符合现场工况，投运后仪表工作正常、稳定、故障率较低。
4 结语
综上所述，自动化仪表选型是一项技术性、实用性、责任性较强的工作，要做好这项工作，需做到两点：第一，要对工艺测量对象工况条件、物理化学性质、测量要求有深刻的了解；第二，要掌握各种仪表的测量原理、适用工况，同时还要掌握各仪表供应商的不同档次产品的质量信息，特别要了解产品的可靠性和稳定性。这需要长期大量的积累，绝不是一朝一夕就能掌握的。