工程自控设计仪表选型综述.docx

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工程自控设计仪表选型综述

工程自控设计仪表选型

（自控专业）

姓名：

专业：

工程自控

公司：

研究院

日期：

2016.8.9

一、概述..............................................................................2

二、仪表选型知识..............................................................3

1、温度仪表的选型及注意事项.........................................3

2、压力仪表的选型及注意事项........................................8

3、液位仪表的选型及注意事项......................................12

4、流量仪表的选型及注意事项.......................................23

5、分析仪表的选型及注意事项.......................................33

6、调节阀的选型及注意事项...........................................55

7、PLC及I/O卡件的选型及注意事项...........................73

8、DCS及I/O卡件选型及注意事项...............................75

9、继电器、安全栅的选型及注意事项...........................75

三、参考资料....................................................................77

1、HGT20507-1998自动化仪表选型设计.....................77

一、概述

检测仪表（元件）及控制阀选型的一般原则如下：

①工艺过程的条件

工艺过程的温度、压力、流量、粘度、腐蚀性、毒性、脉动等因素是决定仪表选型的主要条件，它关系到仪表选用的合理性、仪表的使用寿命及车间的防火、防爆、保安等问题。

②操作上的重要性

各检测点的参数在操作上的重要性是仪表的指示、记录、积算、报警、控制、遥控等功能选定依据。

一般来说，对工艺过程影响不大，但需经常监视的变量，可选指示型；对需要经常了解变化趋势的重要变量，应选记录式；而一些对工艺过程影响较大的，又需随时监控的变量，应设控制；对关系到物料衡算和动力消耗而要求计量或经济核算的变量，宜设积算；一些可能影响生产或安全的变量，宜设报警。

③经济性和统一性

仪表的选型也决定于投资的规模，应在满足工艺和自控的要求前提下，进行必要的经济核算，取得适宜的性能／价格比。

为便于仪表的维修和管理，在选型时也要注意到仪表的统一性。

尽量选用同一系列、同一规格型号及同一生产厂家的产品。

④仪表的使用和供应情况

选用的仪表应是较为成熟的产品，经现场使用证明性能可靠的；同时要注意到选用的仪表应当是货源供应充沛，不会影响工程的施工进度。

二、仪表选型知识

1、温度仪表的选型及注意事项

1.1温度仪表的种类及著名厂家和相关产品

1.1.1、温度仪表的种类

常用的温度仪表的种类有热电偶、热电阻、双金属温度计、玻璃温度计（医用）、温度变送器、温度开关、红外线测温仪等。

1.1.2、温度仪表厂家及相关产品

1、天津中环天仪股份有限公司：

2、浙江伦特机电有限公司：

热电偶、热电阻、双金属、温度变送器；

3、乐清伦特电子仪表有限公司：

4、上海自动化仪表厂：

5、天津欧迪仪表有限公司：

6、上海虹达仪器仪表厂：

7、安徽金迪电器有限公司：

8、安徽天康仪表股份有限公司：

热电偶、热电阻、双金属、温度变送器；

9、江苏红光仪表有限公司：

热电偶、热电阻、双金属、温度变送器；

1.2温度仪表的选型及注意事项

1.2.1、一般原则

（1）单位及标度（刻度）

温度仪表的标度（刻度）单位，统一采用摄氏温度（℃）。

（2）检出（测）元件插入长度

1）插入长度的选择应以检出（测）元件插至被测介质温度变化灵敏具有代表性的位置为原则。

但在一般情况下，为了便于互换，往往整个装置统一选择一至二挡长度。

2）在烟道、炉膛及带绝热材料砌体设备上安装时，应按实际需要选用。

（3）检出（测）元件保护套材质不应低于设备或管道材质。

如定型产品保护套太薄或不耐腐蚀（如铠装热电偶），应另加保护套管。

（4）安装在易燃易爆场所的就地带电接点的温度仪表、温度开关、温度检出（测）元件和变送器等，应选用防爆型。

1.2.2、就地温度仪表的选型

（1）精确度等级

1）一般工业用温度计：

选用1.5级或1级。

2）精密测量和实验室用温度计：

应选用0.5级或0.25级。

（2）测量范围

1）最高测量值不大于仪表测量范围上限值的90％，正常测量值在仪表测量范围上限值的1／2左右。

2）压力式温度计测量值应在仪表测量范围上限值的1／2～3／4之间。

（3）双金属温度计

1）在满足测量范围、工作压力和精确度的要求时，应优先选用。

2）表壳直径一般选用φ100mm，在照明条件较差、位置较高及观察距离较远的场所，应选用φ150mm。

3）仪表外壳与保护管连接方式，一般应选用万向式，也可以按照观测方便的原则选用轴向式或径向式。

（4）压力式温度计

适用于－80℃以下低温、无法近距离观察、有振动及精确度要求不高的就地或就地盘显示。

（5）玻璃温度计

仅用于测量精确度较高、振动较小、无机械损伤、观察方便的特殊场合。

但是，由于汞害，不宜使用玻璃水银温度计。

（6）基地式仪表

就地或就地盘装测量、控制（调节）仪表，宜选用基地式温度仪表。

（7）温度开关

适用于温度测量需要接点讯号输出的场合。

1.2.3、集中温度仪表的选型

（1）检出（测）元件

1）根据温度测量范围，选用相应分度号的热电偶、热电阻或热敏电阻。

2）热电偶适用于一般场合。

热电阻适用于无振动场合。

热敏电阻适用于要求测量反应速度快的场合。

3）根据测量对象对响应速度的要求，可选用下列时间常数的检出（测）元件：

①热电偶：

600s、100s和20s三级；

②热电阻：

90～180s、30～90s、10～30s和＜10s四级；

③热敏电阻：

＜1s。

4）根据使用环境条件，按下列原则选用接线盒：

①普通式：

条件较好的场所；

②防溅式、防水式：

潮湿或露天的场所；

③隔爆式：

易燃、易爆的场所；

④插座式：

仅适用于特殊场合。

5）一般情况可选用螺纹连接方式，对下列场合应选用法兰连接方式：

①在设备、衬里管道和有色金属管道上安装；

②结晶、结疤、堵塞和强腐蚀性介质：

③易燃、易爆和剧毒介质。

6）在特殊场合下使用的热电偶、热电阻：

①温度高于870℃、氢含量大于5％的还原性气体、惰性气体及真空场合，选用钨铼热电偶或吹气热电偶；

②设备、管道外壁和转体表面温度，选用表面或铠装热电偶、热电阻；

③含坚硬固体颗粒介质，选用耐磨热电偶；

④在同一个检出（测）元件保护套管中，要求多点测温时，选用多点（支）热电偶；

⑤为了节省特殊保护管材料（如钽），提高响应速度或要求检出（测）元件弯曲安装时，可选用铠装热电偶。

（2）变送器

1）与接受标准信号显示仪表配套的测量或控制系统，选用变送器。

2）在满足设计要求的情况下，推荐选用测量和变送一体化的变送器。

（3）显示仪表

1）单点显示选用一般指示仪，多点显示宜选用数字式指示仪，要求查阅历史数据的，宜选用一般记录仪。

2）信号报警系统，宜选用带接点讯号输出的指示仪或记录仪。

3）多点记录宜选用中型记录仪（如30点记录仪）。

1.2.4、附属设备的选型

（1）当多点共用一台显示仪表时，应选用质量可靠的切换开关。

（2）采用热电偶测量1600℃以下的温度，当冷端温度变化使测量系统不能满足精确度要求，而配套显示仪表又无冷端温度自动补偿功能时，应选用冷端温度自动补偿器。

（3）补偿导线

1）根据热电偶的支数、分度号和使用环境条件，应选用符合要求的补偿导线或补偿电缆。

2）按使用环境温度选用不同级别补偿导线或补偿电缆：

①－20～＋100℃选用普通级；

②－40～＋250℃选用耐热级。

3）有间断电加热或强电、磁场的场所，应选用屏蔽补偿导线或屏蔽补偿电缆。

4）补偿导线的截面积，应按其敷设长度的往复电阻值，以及配套显示仪表、变送器或计算机接口允许输入外部电阻来确定。

1.2.5、温度仪表选型注意事项

（1）根据工艺参数确定温度仪表的种类、型号、结构形式、插入深度、材质、量程、连接形式、压力等级等内容。

（2）材质要符合或高于工艺管道材质。

（3）量程要合适，指示温度在中间位置。

（4）选择有信誉的仪表厂家，质量有保证。

（5）特殊部位的温度仪表选择要慎重，（例如高温1200℃以上，可以选择进口仪表，测量催化剂等流动固体的温度，选择耐磨、耐冲刷、耐腐蚀的双保护套管的热偶，以及一些特殊介质，特殊部位的温度计选择等）

2、压力仪表的选型及注意事项

2.1压力仪表的种类及著名厂家和相关产品

2.1.1、压力仪表的种类

常用的压力仪表的种类有压力表、压力变送器、压力开关、压力传感器（机组用）等。

1.1.2、压力仪表厂家及相关产品

1、日本横河（YoKogawa）股份有限公司：

压力变送器

2、美国罗斯蒙特有限公司：

压力变送器

3、巴西Smar有限公司：

压力变送器

4、美国UE公司：

压力开关

5、上海自动化仪表厂：

6、淄博新时代仪表制造有限公司：

压力表

2.2、压力仪表的选型及注意事项

2.2.1、压力表的选择

（1）按照使用环境和测量介质的性质选择

1）在大气腐蚀性较强、粉尘较多和易喷淋液体等环境恶劣的场合，宜选用密闭式全塑压力表。

2）稀硝酸、醋酸、氨类及其它一般腐蚀性介质，应选用耐酸压力表、氨压力表或不锈钢膜片压力表。

3）稀盐酸、盐酸气、重油类及其类似的具有强腐蚀性、含固体颗粒、粘稠液等介质，应选用膜片压力表或隔膜压力表。

其膜片或隔膜的材质，必须根据测量介质的特性选择。

4）结晶、结疤及高粘度等介质，应选用膜片压力表。

5）在机械振动较强的场合，应选用耐震压力表或船用压力表。

6）在易燃、易爆的场合，如需电接点讯号时，应选用防爆电接点压力表。

7）下列测量介质应选用专用压力表：

①气氨、液氨：

氨压力表、真空表、压力真空表；

②氧气：

氧气压力表；

③氢气：

氢气压力表；

④氯气：

耐氯压力表、压力真空表；

⑤乙炔：

乙炔压力表；

⑥硫化氢：

耐硫压力表；

⑦碱液：

耐碱压力表、压力真空表。

（2）精确度等级的选择

1）一般测量用的压力表、膜盒压力表和膜片压力表，应选用1.5级或2.5级。

2）精密测量和校验用压力表，应选用0.4级、0.25级或0.16级。

（3）外型尺寸的选择

1）在管道和设备上安装的压力表，公称直径为φ100mm或φ150mm。

2）在仪表气动管路及其辅助设备上安装的压力表，公称直径为φ60mm。

3）安装在照度较低、位置较高以及示值不易观测场合的压力表，公称直径为φ200mm或φ250mm。

（4）测量范围的选择

1）测量稳定的压力时，正常操作压力值应在仪表测量范围上限值的2／3～1／3。

2）测量脉动压力（如：

泵、压缩机和风机等出口处压力）时，正常操作压力值应在仪表测量范围上限值的1／2～1／3。

3）测量高、中压力（大于4MPa）时，正常操作压力值不应超过仪表测量范围上限值的1／2。

（5）单位及标度（刻度）

1）压力仪表一律使用法定计量单位。

即：

帕（Pa）、千帕（kPa）和兆帕（MPa）。

2）对于涉外设计项目和引进仪表，可以采用国际通用标准或相应的国家标准。

2.2.2、变送器、传感器的选择

（1）以标准信号（4～20mA）传输时，应选用变送器。

（2）易燃、易爆场合，应选用气动变送器或防爆型电动变送器。

（3）结晶、结疤、堵塞、粘稠及腐蚀性介质，应选用法兰式变送器。

与介质直接接触的材质，必须根据介质的特性选择。

（4）使用环境较好、测量精确度和可靠性要求不高的场合，可以选用电阻式、电感式远传压力表或霍尔压力变送器。

（5）测量微小压力（小于500Pa）时，可选用微差压变送器。

2.2.3、安装附件的选择

（1）测量水蒸汽和温度大于60℃的介质时，应选用螺旋型或U型弯管。

（2）测量易液化的气体时，若取压点高于仪表，应选用分离器。

（3）测量含粉尘的气体时，应选用除尘器。

（4）测量脉动压力时，应选用阻尼器或缓冲器。

（5）在使用环境温度接近或低于测量介质的冰点或凝固点时，应采取绝热或伴热措施。

（6）下列场合应选用仪表保护（温）箱。

1）露天安装的压力开关和变送器。

2）在有严重大气腐蚀、多粉尘和其它有害物质的厂房内安装的压力开关和变送器。

2.2.4、压力仪表选型注意事项

（1）根据工艺参数确定压力仪表的种类、型号、结构形式、插入深度、材质、量程、连接形式规格、压力等级等内容。

（2）材质要符合或高于工艺管道材质。

（3）量程要合适，指示压力在中间位置。

（4）选择有信誉的仪表厂家，质量有保证，附件注明要齐全。

（5）特殊部位的压力仪表选择要慎重，（例如高温350℃以上，临氢介质）

3、液位仪表的选型及注意事项

3.1、液位仪表的种类及著名厂家和相关产品

3.1.1、液位仪表的种类

常用的液位仪表的种类有玻璃板液位计、玻璃管液位计、磁浮子液位计、磁浮球液位计、浮筒液位计、浮标液位计、伺服液位计、钢带液位计、哈气式液位计、浮球液位计、浮球高低报开关、明渠液位计、双法兰液位计、差压式液位计、超声波液位计、雷达液位计、导播雷达液位计、射频导纳液位计、磁致伸缩液位计、中子料位计、液位开关、音叉物位控制器等。

3.1.2、液位仪表厂家及相关产品

1、日本横河（YoKogawa）股份有限公司：

双法兰液位计

2、美国罗斯蒙特有限公司：

双法兰液位计

3、丹东通博电器有限公司有限公司：

磁浮子液位计、浮球液位计、浮球高低报开关、雷达液位计、超声波液位计、伺服液位计、导播雷达液位计等。

4、北京古大仪表有限公司：

超声波液位计

3.2、液位仪表的选型及注意事项

3.2.1、一般原则

（1）应深入了解工艺条件、被测介质的性质、测量控制系统要求，以便对仪表的技术性能和经济效果做出充分评价，使其在保证生产稳定、提高产品质量、增加经济效益等方面起到应有的作用。

（2）液面和界面测量应选用差压式仪表、浮筒式仪表和浮子式仪表。

当不满足要求时，可选用电容式、电阻式（电接触式）、声波式等仪表。

料面测量应根据物料的粒度、物料的安息角、物料的导电性能、料仓的结构形式及测量要求进行选择。

（3）仪表的结构形式和材质，应根据被测介质的特性来选择。

主要考虑的因素为压力、温度、腐蚀性、导电性；是否存在聚合、粘稠、沉淀、结晶、结膜、气化、起泡等现象；密度和密度变化；液体中含悬浮物的多少；液面扰动的程度以及固体物料的粒度。

（4）仪表的显示方式和功能，应根据工艺操作及系统组成的要求确定。

当要求信号传输时，可选择具有模拟信号输出功能或数字信号输出功能的仪表。

（5）仪表量程应根据工艺对象的实际需要显示的范围或实际变化范围确定。

除供容积计量用的物位仪表外，一般应使正常物位处于仪表量程的50％左右。

（6）仪表精度应根据工艺要求选择，但供容积计量用的物位仪表，其精度等级应在0.5级以上。

（7）用于可燃性气体、蒸汽及可燃性粉尘等爆炸危险场所的电子式物位仪表。

应根据所确定的危险场所类别以及被测介质的危险程度，选择合适的防爆结构型式或采取其他的防护措施。

（8）用于腐蚀性气体及有害粉尘等场所的电子式物位仪表，应根据使用环境条件，选择合适的外壳防护型式。

3.2.2、液面和界面测量仪表的选型

（1）差压式测量仪表

1）对于液面连续测量，宜选用差压式仪表。

对于界面测量，可选用差压式仪表，但要求总液面应始终高于上部取压口。

2）对于测量精度要求高，测量系统需要较为复杂的精确运算，而一般模拟仪表难以达到时，可选用差压式智能变送仪表，其精度为0.2级以上。

3）对于在正常工况下液体密度有明显变化时，不宜选用差压式仪表。

4）腐蚀性液体、结晶性液体、粘稠性液体、易汽化液体、含悬浮物液体宜选用平法兰式差压仪表。

高结晶的液体、高粘度的液体、结胶性的液体、沉淀性的液体宜选用插入式法兰差压仪表。

以上被测介质的液面，如果气相有大量冷凝物、沉淀物析出，或需要将高温液体与变送器隔离，或更换被测介质时，需要严格净化测量头的，可选用双法兰式差压仪表。

5）腐蚀性液体、粘稠性液体、结晶性液体、熔融性液体、沉淀性液体的液面在难于使用法兰式差压仪表测量时，可采用吹气或冲液的方法，配合普通压力表、压力变送仪表或差压变送仪表进行测量。

6）对于在环境温度下，气相可能冷凝、液相可能汽化，或气相有液体分离的对象，在难以使用法兰式差压仪表而用普通差压仪表进行测量时，应视具体情况分别设置隔离器、分离器、汽化器、平衡容器等部件，或对测量管线保温、伴热。

7）用差压式仪表测量锅炉汽包液面时，应采用温度补偿型双室平衡容器。

8）差压式仪表的正、负迁移量应在选择仪表量程时加以考虑。

（2）浮筒式测量仪表

1）对于测量范围在2000mm以内，比密度为0.5～1.5的液体液面连续测量，以及测量范围在1200mm以内，比密度差为0.1～0.5的液体界面连续测量，宜选用浮筒式仪表。

真空对象、易汽化的液体宜选用浮筒式仪表。

就地液位指示或调节宜选用气动浮筒式仪表。

浮筒式仪表必须用于清洁液体。

2）选用浮筒式仪表，当精度要求较高，信号要求远传时，宜选用力平衡型；当精度要求不高，就地指示或调节时，可选用位移平衡型。

3）对于开口储槽、敞口储液池的液面测量，宜选用内浮筒；对于在操作温度下不结晶、不粘稠、但在环境温度下可能结晶或粘稠的液体对象，也宜选用内浮筒。

对于不允许停车的工艺设备，不应选用内浮筒，而应选用外浮筒。

对于高粘稠、结晶或高温的液体对象，不应选用外浮简。

4）内浮筒仪表在容器内液体扰动较大时，应加装防扰动影响的平稳套管。

5）电动浮筒仪表用于被测液位波动频繁的场合，其输出信号应加阻尼器。

（3）浮子式测量仪表

1）对于大型储槽清洁液体液面的连续测量和容积计量，以及各类储槽清洁液体液面和界面的位式测量，应选用浮子式仪表。

2）脏污的液体，以及环境温度下结冻的液体，不宜采用浮子式仪表。

粘性液体的连续测量和多点位式测量，也不宜采用浮子式仪表。

3）浮子式测量仪表用于界面测量时，两种液体的比密度应恒定，且比密度差不应

小于0.2。

4）内浮子式液位仪表用于大型储槽液面测量时，为防止浮子的飘移，应备有导向设施；为防止浮子受液面扰动的影响，应加装平稳套管。

5）大型储槽液体的液位或容积连续计量，对测量精度要求较高的单储槽或多储槽，宜选用光导式液面计；对测量精度要求一般的单储槽可选用钢带浮子式液面计。

对要求高精度连续计量液位、界面、容积和质量的单储槽或多储槽，应选用储罐测量系统。

6）开口储槽、敞口储液池的液面多点位式测量，以及有腐蚀性、毒性等危险液体的多点位式测量，宜选用磁性浮子式液面计。

7）粘性液体的位式测量，宜选用杠杆式浮子液位控制器。

（4）电容式测量仪表

1）对于腐蚀性液体、沉淀性流体以及其他化工工艺介质的液面连续测量和位式测量，宜选用电容式液面计。

用于界面测量时，两种液体的电气性能必须符合产品的技术要求。

2）电容液面计的具体型号、电极结构型式、电极材料，应根据被测介质的电气性能、容器的材质等因素确定。

3）对于不粘滞非导电性液体，可采用轴套筒式的电极；对于不粘滞导电性液体，可采用套管式的电极；对于易粘滞非导电性液体，可采用裸电极，电极表面应选择具有与被测液体亲和力小的材料或采用自动清洗的措施。

4）电容液面计不能用于易粘滞的导电性液体液面的连续测量。

5）电容式测量仪表易受电磁干扰的影响，应选用屏蔽电缆，或采取其他抗电磁干扰的措施。

6）用于位式测量的电容液面计，宜采用水平安装型；用于连续测量的电容液面计，宜采用垂直安装型。

（5）电阻式（电接触式）测量仪表

1）对于腐蚀性导电液体液面的位式测量，以及导电液体与非导电液体的界面位式测量，可选用电阻式（电接触式）仪表。

2）对于容易使电极结垢的导电液体，以及工艺介质在电极间发生电解现象时，一般不宜选用电阻式（电接触式）仪表。

对于非导电、易粘附电极的液体，不得选用电阻式（电接触式）仪表。

（6）静压式测量仪表

1）对于深度为5m～100m的供水池、水井、水库的液面连续测量，应选用静压式仪表。

对于无压容器内的液面连续测量，可选用静压式仪表。

2）在正常工况下，液体密度有明显变化时，不宜选用静压式仪表。

（7）声波式测量仪表

1）对于普通物位仪表难以测量的腐蚀性液体、高粘性液体、有毒性液体等液面的连续测量和位式测量，宜选用声波式测量仪表。

2）声波式仪表的具体型号、结构型式，应根据被测介质的特性等因素确定。

3）声波式仪表必须用于可反射和传播声波的容器液面测量，不得用于真空容器。

不宜用于含气泡的液体和含固体颗粒物的液体。

4）对于内部有影响声波传播的障碍物的容器，不宜采用声波式仪表。

5）对于连续测量液面的声波式仪表，如果被测液体温度、成份变化比较显著，应考虑对声波传播速度的变化进行补偿，以提高测量的精度。

6）检测器和转换器之间的电缆，应采用屏蔽电缆，或考虑采用防电磁干扰的措施。

（8）微波式测量仪表

1）对于普通液位仪表难以高精度测量的大型固定顶罐、浮顶罐内腐蚀性液体、高粘度液体、有毒液体的液位连续测量，应选用微波式测量仪表。

微波式测量仪表测量方法采用特定频率范围内的微波连续扫描，液位和天线之间的距离变化时，传感信号与反射信号之间产生频率差，频率差与液位和天线之间的距离成正比，因此测定频率差可转换得出液位。

2）天线的结构形式及材质，应根据被测介质的特性、储罐内压力等因素确定。

3）对于内部有影响微波传播的障碍物的储罐，不宜采用微波式仪表。

4）对于罐内水蒸汽和烃类蒸汽的密度在正常工况下有显著变化时，应考虑对微波传播速度的变化进行补偿；对于沸腾的或扰动的液面，应考虑采取变径喇叭筒的静止管道及其它补偿措施，以提高测量精度。

（9）核辐射式测量仪表

1）对于高温、高压、高粘度、强腐蚀、易爆、有毒介质液面的非接触式连续测量和位式测量，在使用其他液位仪表难以满足测量要求时，可选用核辐射式仪表。

2）辐射源的强度应根据测量要求进行选择，同时应使射线通过被测对象后，在工作现场的射线剂量应尽量小，安全剂量标准应符合现行的《辐射防护规定》（GB8703-88），否则，应充分考虑隔离屏蔽等防护措施。

3）辐射源的种类应根据测量要求和被测对象的特点，如被测介质的密度、容器的几何形状、材质及壁厚等因素进行选择。

当射源强度要求较小时，可选用镭（Re）；当射源强度要求较大时，可选用铯137（Csl37）；用于厚壁容器要求穿透能力强时，可选用钴60（Co60）。

4）为避免由于辐射源衰变而引起的测量误差，提高运行的稳定性和减少校验次数，测量仪表应能对衰变进行补偿。

（10）激光式测量仪表

1）对于结构复杂或有机械障碍的容器，以及按常规的方法难以安