制氢装置的仪表控制设计和相关知识

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1、制氢装置仪表控制设计的相关知识1.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C02的检测。制氢装置主要控制系统括：分散性控制系统（DCS）,安全仪表系统（SIS）。制氢装置的主耍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

2、检测控制；2.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，两片金属片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°C。2）热电偶（远传仪表）•两种不同材料的导体焊接一起，当悍接端（热端）和男一端（冷端）置于不同的温度屮，则回路屮就会产生热电效应，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

3、及测量元件和保护管材料应能适应测量部位温度、压力、腐蚀性耍求。•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°C,镍铬-康铜（分度号：E）的测温范围为0-750°C。对于转化炉福射段烟气（850-1100°C）及转化炉出口转化气集合管（750-950D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:标准级为土2.2°C或±0.75%t,精密级为±1.1°C或±0.4%toE型热电偶的精度:标准级为±1.7°C或±0.5%t，精密级为±1.°C或±0.4%t。S型

4、热电偶的精度：标准级为士1.5°C或±0.25%t,精密级为士0.6°C或士0.1%to•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°C压缩到700-1000°C。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

5、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、计量精度耍求高、差压式流量计满足不了要求时，方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=aVAPo•只有在雷诺数满足一

6、定要求的前提下，F=a7AP,流量系数ex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

7、杆原理引起扭力管产生角度改变，即液体屮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、C02的测量一般采用红外分析仪，一定波长的红外线通过被测气体后，其红外线的辐射强度与被测组分成线性关系。氢纯