1、加热炉仪表知识培训仪表知识培训需求讲课笔记（炼油司炉岗位技能大赛操作人员培训）新疆独山子石化公司炼油厂仪表车间 霍建新1、 压力、流量、温度测量方式及常见故障1.1压力1.1.1 (1)定义：垂直作用在单位面积上的力P=F/S(2)单位：工程大气压：1公斤力垂直作用在1平方厘米面积上的压力公斤力/厘米的平方毫米水柱：1平方厘米面积上1毫米水柱的重量产生的压力物理大气压（atm）：水银密度13.5951克/立方厘米重力加速度980.665厘米/秒的平方；高度760MM的汞柱所在底面产生的压力帕（Pa）：一牛顿的力垂直作用在一平方米的面积上产生的压力换算：表压 绝对压力 真空度1.1.2测量方式：
2、 （1）依据测量原理可以分为液柱式、弹性式、电阻式、电容式、电感式和振频式等。（2）压力表的选择根据被测压力的大小选择仪表量程 测稳定压力最大压力应不超过满量程的3/4 测波动压力最大压力应不超过满量程的2/3 最低测量压力值应不低于满量程的1/3根据最大误差选择精度：根据生产允许的最大测量误差，以经济、实惠的原则来确定仪表的精度等级选择。考虑介质的性质：温度的高低、腐蚀性、结晶与否、易燃易爆等根据测量环境选择：如高温、腐蚀、潮湿、振动等1.1.3常见故障 测量介质容易出现的故障气体堵、漏、凝液蒸汽冻、堵、漏液体冻、堵、隔离液缺失故障现象可能原因超程仪表线路故障、冻凝、变送器故障波动堵、漏、控
3、制回路或阀不稳定指示数值偏小漏、隔离液缺失、零点偏低、量程范围不一致指示数值偏大未进行零点迁移（未标定好）、量程范围不一致1.2流量1.2.1 （1）定义：单位时间内流经管道某一个截面的流体数量。 M = Q (:流体的密度) （2）单位： 体积流量：m/h、L/h 质量流量：kg/h、T/h1.2.2测量方式 （1）速度式流量计：以测量流体在管道中的流速作为测量依据来计算流量的仪表，如差压式流量计、电磁流量计、漩涡流量计、靶式流量计、堰式流量计、叶轮水表等 （2）容积式流量计：以单位时间内所排出的流体固定容积的数目作为测量依据的仪表，如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量计、活塞式流量计等
4、1.2.3 流量计简介（1）差压式流量计：节流装置与差压变送器配套测量流体的流量计，仍然是目前炼油、化工生产中使用最为广泛的一种流量测量仪表。其中应用最多的节流装置是孔板、喷嘴、文丘里管和文丘里喷嘴，称之为“标准节流装置”。（2）电磁流量计（简称EMF）：是利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的仪表。电磁流量计的测量通道是一段无阻流检测件的光滑直管，因不易阻塞适用于测量含有固体颗粒或纤维的液固二相流体，如纸浆、煤水浆、矿浆、泥浆和污水等；它不产生因检测流量所形成的压力损失，仪表的阻力仅是同一长度管道的沿程阻力，节能效果显著，对于要求低阻力损失的大管径供水管道最为适合；电磁流量计
5、所测得的体积流量，实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率（只要在某阈值以上）变化明显的影响；与其他大部分流量仪表相比，它的前置直管段要求较低（3）漩涡流量计：在流体中安放一根（或多根）非流线型阻流体（bluff body），流体在阻流体两侧交替地分离释放出两串规则的旋涡，在一定的流量范围内旋涡分离频率正比于管道内的平均流速，通过采用各种形式的检测元件测出旋涡频率就可以推算出流体的流量。优点：结构简单牢固，安装维护方便（与节流式差压流量计相比较，无需导压管和三阀组等，减少泄漏、堵塞和冻结等）。适用流体种类多，如液体、气体、蒸气和部分混相流体。精确度教高（与差压式，浮子式流量计比较），一般为
6、测量值的（ 1%2%）R。范围宽度，可达10：1或20：1。压损小（约为孔板流量计1/41/2）。输出与流量成正比的脉冲信号，适用于总量计量，无零点漂移；在一定雷诺数范围内，输出频率信号不受流体物性（密度，粘度）和组分的影响，即仪表系数仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸有关，只需在一种典型介质中校验而适用于各种介质。局限性：不适用于低雷诺数测量（ReD2104），故在高粘度、低流速、小口径情况下应用受到限制。旋涡分离的稳定性受流速分布畸变及旋转流的影响，应根据上游侧不同形式的阻流件配置足够长的直管段或装设流动调整器（整流器），一般可借鉴节流式差压流量计的直管段长度要求安装。力敏检测法VSF对管道机
7、械振动较敏感，不宜用于强振动场所。与涡轮流量计相比仪表系数较低，分辨率低，口径愈大愈低，一般满管式流量计用于 DN300以下。1.2.3常见故障孔板+差压式流量计故障现象可能原因超程仪表线路故障、冻凝、变送器故障波动堵、漏、控制回路或阀不稳定；PID参数未调好；仪表太灵敏指示数值偏小正压漏、隔离液缺失或不均、三阀组内漏、零点偏低、量程范围不一致、介质工况需要修正指示数值偏大负压漏、隔离液缺失或不均、量程范围不一致、介质工况需要修正涡街流量计故障现象可能原因处理方法通电后无流量但有信号1屏蔽或接触不良,1改动屏蔽与接地,排 引入电磁干扰除电磁干扰2仪表靠近强电或有2隔离强电,远离干扰高频脉冲干扰
8、源3管道有较强震动3加装固定,减震,降低灵敏度4转换器灵敏度过高4降低灵敏度通电通流后无输出信号1电源故障1检查电源,接地2信号线故障2检查信号线,接线端子3放大器故障3检查元器件4检测元件故障4检查传感元件及线5流量过小5检查清理管道,清洗传感器6管道堵塞或传感器卡死输出信号不稳定1有强电干扰信号1加强屏蔽和接地2传感器被沾污,灵敏度降低2清洗或更换,提高增益3传感器灵敏度过高3降低增益4传感器受损或引线接触不良4检查传感器及引线5出现两相或脉动流5与工艺联系6管道震动6安装固定装置7工艺流程不稳定8传感器安装不同心或垫片凸8,调整垫片,重新安装入管内9上下游阀门干扰9加长直管段10流体未满
9、管10更换安装地点11发生体被异物缠住11消除异物12管内有气穴现象12降低流速,增加管内压力测量误差大1直管段长度不足1加长直管段2电压变化过大2检查电源3传感器与配管内径差较大3检查配管内径,修正系数4安装不同心或垫片不规则4重新安装,调整垫片5传感器沾污或损坏5清洗或更换传感器6有两相流或脉动流6排除传感器发出异常叫声1流速过高,引起强烈颤动1调整流量或换仪表2产生气穴现象2降低流量3发生体松动3紧固发生体电磁流量计故 障 源故 障 现 象类别名称无信号输出输出波动零点不稳流量测量值与实际值不符输出超程一、管道系统和相关设备类1、安装不善 2、未满管 少量气体，呈分散流 气体增加，呈分层
10、流或波状流 呈气泡流或塞状流 液位在电极以下 3、管系驻留气体 4、管系吸入气泡 5、往复泵或控制阀振荡产生脉动 6、使用过程中流动状态变化 二、流体类1、液体中含有气体 2、液体中含有固体 浆液噪声 电极被污染 导电沉积层或绝缘沉积层覆盖电极或衬里 衬里被磨损或被沉积改变流通面积 3、电导率不均匀或接近阀值 4、与液体接触件材料失配 5、流动噪声 三、环境类1、强磁场 2、强电磁波 3、管道杂散电流 4、地电位变化 5、潮气浸入 1.3温度1.3.1（1）定义：表征物体或介质冷热程度的物理量。温度只能通过物体或介质随温度变化的某一些特性来间接地的测量，而用来度量温度数值的标尺称之为“温标”，
11、它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。目前国际上使用的较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。（2）华氏温标（）规定：在标准大气压下，冰的融点为32度，水的沸点为212度，中间划分180等分，每等分为华氏1度。（3）摄氏温标（）规定：在标准大气压下，冰的融点为0度，水的沸点为100度，中间划分100等分，每等分为摄氏1度。（4）热力学温标（K）：又称开尔文温标，或者称之为绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度。1.3.2测量方式：分为接触式和非接触式 接触式测温仪表较为简单、可靠，测量精度较高；但是因为测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，所以需要一定
12、的时间才能够达到热平衡，因此存在测量的延迟（滞后）现象，同时受到耐高温材料的限制，不太适于很高的温度测量情形。 非接触式测温仪表是通过热辐射原理来测量温度的，测温元件不与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但是会受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水汽等外界因素的影响，其测量误差较大。测温方式温度计种类常用测温范围（）非接触式测温仪表辐射式辐射式4002000光学式7003200比色式9001700红外式热敏探测-503200光电探测03500热电探测2002000接触式测温仪表膨胀式玻璃液体-50600双金属-80600压力式液体-3
13、0600气体-20350蒸汽0250热电偶铂铑-铂01600镍铬-镍铝0900镍铬-康铜0600热电阻铂-200500铜-50150热敏-503001.3.3常见故障热电阻故障现象可能原因显示值低或不稳定保护管内进灰、水、金属屑 ，接线积灰 、松动、生锈，热电阻短路指示无穷大热电阻断线 、引出线断线、温度变送器故障指示负值接线错、热电阻短路阻值和温度关系变化热电阻丝受腐蚀变质、温度变送器故障2、 热电偶相关知识（热电偶型式、基本故障）2.1 分类：序号名称分度号测温范围100时电压值1铂铑30-铂铑6B0-16000.033mV2铂铑10-铂S0-13000.645mV3镍铬-镍硅K-200-
14、12004.095mV4镍铬-康铜E-200-7506.317mV5铜-康铜T-200-3504.279mV2.2 常见故障故障现象可能原因 测温指示偏低现场接线端子锈蚀或不牢固现场接线盒（或热电偶套管）内有液体介质（如雨水等）变送器偏差补偿导线接线松动或接反热电极或补偿导线线间短路插入深度不够 测温示值不稳测量回路中有接线松动的地方回路中有接地之处补偿导线有损坏之处热电偶套管内进雨水或其他液体介质测量部位本身温度波动3、 氧化锆相关知识（测量原理、基本维护及常见故障）氧化锆氧分析仪是控制炉窑经济燃烧不可缺少的重要检测仪表，主要有3个作用：（1）节能；（2）减少环境污染；（3）延长炉龄。3.1
15、 测氧原理ROSEMOUNT氧分析仪（探头）是针对测试工业过程中的“净”氧气浓度而进行设计的，即监测燃料氧化后剩余的氧气量。探头永久性地安装在烟道中工作，而无需使用采样系统。设置通过读取其经加热的电化学测量池M产生的电动势来测量氧气的百分比浓度。测量池由一个加稳定的氧化钇组成。锆片的两面均涂以多孔的金属电极，在适当的工作温度下，池的输出电势由下述能斯特方程给出：EMF=kTlog10(p1/p2)+C这里：1、p2是在氧化锆片一侧测量气体的氧气分压（含量）。2、p1是在氧化锆片另一侧标气的分压（含量）。3、T是绝对温度。4、C是测量池常数。5、k是一个运算常数。当锆池在操作温度时，有不同浓度的
16、氧气穿过氧化锆片，氧离子将从高浓度氧气一方通过氧化锆片向低浓度一方移动，导致的对数输出信号大约是50毫伏每10倍程。因为输出值是与样气浓度的倒数的对数值成正比，样气浓度下降时输出信号增加，这个特点使得氧气分析仪在氧气低浓度下能提供所希望的灵敏度。氧化锆分析仪设备测量所有燃烧产物中的剩余氧气浓度，包括水蒸气，因此，它可以被称为是一台以“湿气”为基准的分析仪，以前所用的气体分析仪是在“干气”的基础上提供分析的。一般地说，“湿气”分析仪表指示一个较低的氧气百分比，其与“干气“测量的差别主要取决于样气中的水分。3.2 故障处理序号现象检查故障处理1系统对氧气浓度的变化没有响应;加热器是冷的，且TCMV
17、输出低于设定值;加热器是热的，但T/vmv输出在设定值的正副0.2mv检查热电偶热电偶故障更换热电偶加热器冷端电阻为80加热器故障更换加热器可控硅输出到加热器电子设备故障检查HPS和电子设备组装检测池对电子设备和探头接线盒的mv输入当应用了测试气后，在探头的检测池没有mv信号更换锆片检测池探头接线盒和对电子设备的mv输入都好-电子设备故障检查电子设备组装2系统对氧气的变化有反应，但不能给出正确的指示(响应好但指示不正确)系统标定校准故障重新校准系统空气进入烟道中检查空气池漏或重新安装探头输入电子设备的池mv电子设备故障检查电子设备组装3系统对所供标气没有给出正确的指示标气输入口入口堵塞清洗入口
18、，如果废气在试验通路上冷凝，在探头后部加绝热层陶瓷烟气过滤元件烟气过滤元件损坏或丢失更换烟气过滤元件4在标定气关闭以后，系统要很长时间才返回烟气读数陶瓷烟气过滤元件堵塞陶瓷烟气过滤元件堵塞更换陶瓷烟气过滤元件或疏通陶瓷烟气过滤元件影响氧化锆使用的因素：1 锆管要求一般在750下才可以正常工作，因此应保持恒温；2 气体管路注意防止泄露和堵塞；3 保持喷射器气源压力稳定；4 使用标准气校验时应该关断喷射器气源，测量时打开；5 测量气中存在氢气、一氧化碳、甲烷等可燃气气体时会使测量结果偏低，存在二氧化硫会使测量电极“中毒”，因此应该去除。4、 仪表控制阀知识（种类、作用型式）4.1结构 根据国际电工
19、委员会（IEC）对调节阀的定义，调节阀由执行机构和阀体部件两部分组成，即调节阀 = 执行机构 + 阀体部件其中，执行机构是调节阀的推动装置，它按照信号压力的大小产生相应的推力，使推杆产生相应的位移，从而带动调节阀的阀芯动作。阀体部件是调节阀的调节部分，它直接与介质接触，由阀芯的动作，改变调节阀节流面积，从而达到调节的目的。4.2 分类 4.2.1 按照能源方式可以分为气动、电动和液动3大类 气动的按照其执行机构形式分为：薄膜式、活塞式和长行程式电动和液动的按照其执行机构的运动方式分为：直行程和角行程4.2.2 按照阀体部件来分，其基本的形式有：直通单座阀、直通双座阀、蝶阀、三通阀等。在此基础上
20、根据特殊的用途需要，派生出来波纹管密封阀、低温阀、保温夹套阀、隔膜阀、角形阀以及阀体分离阀等。在阀的结构方面发展出现了偏心旋转阀、套筒阀、O行球阀、V行球阀等。4.2.3 气动薄膜执行机构分为正、反作用两种形式，国产型号分别为ZMA（正作用）和ZMB（反作用）。当信号压力增加时，推杆向下移动的叫正作用式执行机构；反之，当信号压力增加时，推杆向上移动的叫反作用式执行机构。4.2.4 气动活塞执行机构（气缸）：输出推力大，适用于高静压、高压差的工艺场合，行程一般为10100mm.5、 加热炉风门、烟道挡板调节机构的种类 长行程执行机构：具有行程长（200400mm）、转矩大的特点，适用于输出转角（
21、090）和力矩大的场合，如蝶阀、风门等，可以将0.020.1MPa(0.040.2MPa)的气动信号压力或者420mA DC的电流信号转变成相应的位移或转角。6、 仪表PID参数如何调节7、 加热炉监控参数控制方式（炉出口温度单参数控制、炉出口温度与瓦斯压力/流量串级、炉出口温度与炉膛温度串级、前馈反馈控制、多路流量均匀控制、交叉限幅控制、比值控制、选择控制、分程控制等）8、 低值选择器、高值选择器、比值选择器的介绍9、 仪表联锁基本知识：仪表联锁逻辑图，仪表联锁常见故障及维护9.1 逻辑表达方式9.2 逻辑运算 （1）与 （AND）： 表达式：ab运算：a0 = 0 a1 = a （2）或
22、（OR） 表达式：a + b 运算：a + 0 = a a + 1 = 1 （3）非 （NOT） 表达式： a 与非门 或非门 三取二9.3 联锁常见故障 （1）检测仪表故障 （2）混淆逻辑关系 （3）联锁误动作 （4）联锁拒动作 9.4 维护 （1）加强检查和维护 （2）周期试验 （3）检测仪表周期校验 （4）动作元件（执行机构）动作检查10、 仪表工艺流程图图示符号含义带人工复位的电磁执行机构压力检测控制仪表流程图 孔板检测仪表流程图带温度、压力补偿的流量记录、积算功能的仪表流程图精馏塔塔釜温度串级控制流程图带联锁功能的压力检测流程图带弹簧的气动薄膜执行机构 无弹簧的气动薄膜执行机构带气动阀门定位器的气动薄膜执行机构带电气定位器的气动薄膜调节阀能源中断时，直通阀开启 能源中断时，直通阀关闭能源中断时，阀保持原位 能源中断时，三通阀流体流通方向AC双作用气动活塞执行机构 气压信号线 导压毛细管线 液压信号线 仪表箱 数据链 联锁逻辑嵌在管道中的检测仪表的图形符号 就地仪表盘面安装图形符号就地仪表盘后安装仪表的图符 集中仪表盘后安装仪表的图符 孔板的安装的图形符号 文丘里管及喷嘴的图符
