3．分析气相混合物组份的仪表选型

（1）含氢气体

    混合气体中含氢量在0～100％之间，背景气各组份的导热系数十分接近，而其导热系数与氢气的导热系数又相差较大，或背景气组成较稳定时，宜选用热导式氢分析仪。当待测组份含量低，而背景气组份含量变化大时，则不宜选用。

    1）在非爆炸危险场所，含氢量在6％以下，其背景气可为大气、氮气、氩气、氧气等，要求分析精确度不高于±0.1％，响应时间允许为60s时，应根据背景气组成的不同，选用适合的热导式氢分析仪。

    2）在非爆炸危险场所，当混合气为以煤为原料的合成氨厂中的半水煤气，含氢量在35％～75％之间，或混合气为合成氨装置中的新鲜气或循环气，其含氢量在50％～80％之间，要求分析精确度不高于2.5级，响应时间允许为60s时，应选用为小合成氨厂和大合成氨装置特制的氢分析仪。

    3）在爆炸危险场所处，混合气含氢量在40％～80％、80％～100％、90％～100％范围内，应选用隔爆型氢分析仪，或采取相应的防爆措施。

    4）在制氩过程中，过量的氢含量在0～3％、0～2％范围内，在电解氧中氢的含量浓度在0～2％要求测量精度不高于5级，可选用相应的热导式氢分析仪。

（2）含氧气体

    气体中含氧量分析应根据不同背景气组份及含氧量多少，选用不同类型的氧量分析仪。微量氧分析应采用电化学式或热化学式氧量分析仪，常量氧分析应采用磁导式（磁风和磁力机械式及磁压力式）或氧化锆氧量分析仪。

    1）在电解制氢的生产流程中，当电解槽出口的氢气中含氧量在0～1％之间，响应

时间允许为90s时，应选用热化学式氧分析器（含氧量在0～0.5％之间时，仪表精确度为5级；含氧量在0～1％时，其精确度为10级）。若用于有爆炸危险场所时，应要求厂方配备隔爆型仪器。

    2）在非爆炸危险场所，含氧量在21％以下，背景气中不含腐蚀性气体和粉尘及一氧化氮、二氧化氮等正磁化率的组份，且背景气的热导率、热容、粘度等在工况条件下变化不大，要求响应时间允许为30s，分析精确度在2.5级到10级之间时，应选用磁导式（磁风原理）氧分析器。仪表的测量范围及精确度见下表。

3）在非爆炸危险场所，含氧量在0～1％、0～2.5％、0～5％、0～10％、0～25％及0～100％范围内，背景气中不含腐蚀性气体、粉尘及一氧化氮和二氧化氮等正磁化率的组份，且允许背景气的热导率、热容、粘度等有所变化，要求基本误差不高于2级，响应时间允许为7s时，应选用磁力机械式氧分析器。

    该类仪表的气样压力可为正压，也可为负压。

    4）在非爆炸危险场所，含氧量在0～100％之间，要求多种量程测量或起始量程不为零，最小量程跨度为0～1％，要求测量精度为1级，响应时间小于2s时，可选用磁力式氧气分析仪。

    5）在非爆炸危险场所，对于含氧量在0～5％或0～10％范围内的工业锅炉烟道气或其他燃烧系统烟道气，要求分析精确度不高于2级，响应时间要求短时，可选用氧化锆氧量分析仪；要求分析精度达1级，响应时间小于2s时，可选用磁压力式氧分析仪。

    6）测量高纯度气体如氢气、氮气、氩气等气体中的微量氧或其他非酸性气体中的微量氧含量，测量范围在0～10～50ppM、0～20～100ppM、0～50～200ppM，要求测量精度不大于满刻度的±10％，应选用电化学式微量氧分析仪。

（3）含一氧化碳或二氧化碳气体

    气体中一氧化碳、二氧化碳的微量分析，一般选用电导式或红外线吸收式分析仪。常量分析一般用红外线吸收式分析仪。若气样中含有较多粉尘和水份时，必须去除，或用热导式分析仪。

    1）混合气体中或合成氨生产中微量一氧化碳和二氧化碳，背景气为干净的氢、氮气或高纯度氮、氧、氩气等，且不含有硫化氢、不饱和烃、氨及较多水份，被测气体温度在5～40℃之间，压力大于0.5MPa，一般应选用红外线吸收式微量气体分析仪；要求测量精度不高时，可选用电导式分析仪。见下表。

    仪表的响应时间取决于气样通过预处理装置的时间。

    2）混合气中一氧化碳或二氧化碳含量在0～50％范围内（可扩充到0～100％）。背景气须干燥清洁、无粉尘、无腐蚀性，在要求分析精确度不高于5级时，宜选用红外线气体分析仪。其响应时间取决于气样通过预处理装置的时间。

    3）在非爆炸危险场所，二氧化碳含量在0～20％范围内的锅炉烟道气或二氧化碳含量为0～40％的窑炉尾气，背景气中允许含有少量一氧化碳、二氧化硫及较多的粉尘和水份，在要求分析精确度不高于2.5级时，可选用热导式二氧化碳分析仪。其响应时间取决于气样通过预处理装置酌时间。

    热导式分析仪要求背景气组份的含量不能波动太大。

（4）混合气体中其他组份分析

    1）用于监测混合气中甲烷、氨气、二氧化硫及烃类化合物的含量，当背景气干燥清洁、无粉尘、无腐蚀性时，宜选用红外线气体分析仪，其测量精确度可达1级，响应时间取决于气样通过预处理装置的时间，并可用于有爆炸危险的场所。

其适用的测量气体和最小测量范围见下表。

    最大测量范围为0～100％，标准测量范围为0～2％、0～3％、0～5％、0～10％的倍率和0～15％、0～40％、0～80％，并且仪器最多可有四种量程供切换，量程转换比一般不大于1∶4。

2）混合气或炉窑排放气中的氮氧化合物、二氧化硫、硫化氢、氯气等，背景气清洁、干燥、无粉尘，要求测量精度不高于2级，可选用组装紫外线气体分析仪，响应时间取决于气体通过预处理装置的时间，见下表。

    最大测量范围为0～100％，标准测量范围为0～250ppM、0～500ppM或0～1％、0～2.5％、0～5％的倍率。

    3）混合气中二氧化硫含量分析

    ①在非爆炸危险场所，用于监测环境大气中二氧化硫浓度或生产流程中混合气中的二氧化硫含量在0～0.5、0～1、0～2、0～4mg／m³范围内，背景气可含少量臭氧、碳氢化合物、二氧化氮、氯气等，要求测量精确度不高于5级，响应时间允许为5min时，可选用库仑式二氧化硫分析器。

    ②在非爆炸危险场所，混合气中二氧化硫含量在0～15％之间，背景气中含有酸雾（如硫酸生产流程中转化炉的进口气），要求测量精确度不高于5级，响应时间允许为1.5min时，可选用热导式二氧化硫分析器。

    ③在非爆炸危险场所，混合气中含有一氧化碳、二氧化碳及少量酸雾、水份、机械杂质和粉尘等，而二氧化硫含量小于8％，要求测量精确度不高于10级，响应时间允许为3min时，可选用工业极谱式二氧化硫分析器。

    4）混合气中微量总硫（有机硫、无机硫）含量分析

    以天然气为原料的合成氨装置，在加氢脱硫过程中其净化气中的微量硫含量要求不大于lmg／l，或天然气脱硫厂及配气站的输气管中硫含量要求低于30mg／m³，气样中应无机械杂质、粉尘、水份及脱胺液，背景气中含氢量应低于12.5％，测定气样中总硫含量，若要求测量精确度不高于5级，响应时间允许为2min时，宜选用库仑式微量硫气体自动分析仪。该仪表可用于爆炸危险场所。

（5）混合气体中的多组份含量的分析

    分析混合气中的单一组份或多流路多组份的含量，其浓度范围可从ppM级到l00％含量，要求分析精度小于1级时，宜选用工业气相色谱仪，响应时间取决于采样周期和气体预处理时间。

    工业气相色谱仪常用的检测器有热导式和氢焰式两种，前者适合测量有机或无机样品，后者主要用于测量微量或半微量烃类有机物，也可测量烃类有机物中微量一氧化碳和二氧化碳含量。

    色谱仪若用于控制系统或需快速获得准确分析数据，应选用智能式色谱分析程控和数据处理仪。

    工业气相色谱仪的单一采样点分析周期一般为3～20min，每2min一组份，采样流路可为1～6路，单一采样点的分析组份可为1～6个和1～40个。

    若色谱仪安装于爆炸危险场所，应选用防爆系列色谱仪。

（6）气体中微量水份分析

    测量空气、惰性气体、烃类、氢气及其他不破坏五氧化二磷涂层及池体，在电极上不起聚合反应的气体中的微量水份，其浓度小于100ppM或1000ppM，要求测量误差小于±5％，应选用五氧化二磷电解法微量水份分析仪。要求取样管材质致密，内壁光滑清洁，管线要短，取样系统气密性要好。

（7）大气湿度

    监测或控制空气相对湿度，其湿度范围在0～20％、20～100％、50～100％范围内，气温为10～40℃，测量精确度允许为3级，响应时间允许为60s，在气相无结露的条件下，可选用氯化锂电阻式湿度计或镍电阻温度计式干湿球湿度计及铂电阻温度计式干湿球湿度计，其中氯化锂电阻式和镍电阻式湿度计应有指示和调节型仪表。

    若气温低于10℃或高于40℃，相对湿度大于90%时，应选用氯化锂湿度变送器或位式调节器。

    若空气湿度变化范围比较大，测量精确度允许为5级，可选用牛（或羊）肠膜式湿度检测仪。其测量范围为15％～99％，灵敏度为l％相对湿度，滞后时间不大于20s。

（8）气体露点测量

    1）检测压缩空气等其他无腐蚀性干燥气体的露点，露点范围在－60～－40℃，要求测量误差小于±1.5℃，可选用绝热膨胀式露点仪。

    2）检测含硫燃料锅炉尾气中硫酸的露点，露点温度在0～180℃和180～460℃，尾气温度在0～180℃和180～460℃，要求测量误差小于±1.5％，可选用酸露点仪。

（9）可燃气体热值检测

    连续检测城市煤气、天然气、沼气等可燃气体的热值，热值范围在700～15000kcal／m³（2900～62800kJ／m³），比重在0.4～1.3kg／Nm³之间，气样含灰量小于5mg／m³，温度小于50℃，压力高于0.01～0.02MPa，要求响应时间不小于45s，精度低于1.5级，可选用燃烧法气体热值分析仪或热值指数仪。

    选用分析仪时，应根据可燃气体的热值范围和重度范围选择相应量程的热值分析仪。被测气体压力小于0.01MPa时应配抽气泵。仪器的滞后时间主要取决于气体预处理时间。

（10）可燃气体报警器的选用和配置

    1）可燃气体报警器用于测量空气中各种可燃气体、蒸汽闪点下限以下的含量，并要求当被测气体浓度达到爆炸极限时，在规定的时间里报警。

    可燃气体报警器的指示范围应在0～100％LEL（最低爆炸极限），要求测量精度不低于5级，响应时间小于30s。

    单一可燃气体可选用单点报警器，多种可燃气体或多点可燃气体可选用多点组合式报警器，报警器应安装在控制室仪表盘上。

    各种可燃气体的爆炸下限浓度和上限浓度值参考国家劳动局有关规定。

    2）可燃气体报警器检测器的选择和安装

    可燃气体报警的检测器主要有半导体气敏元件和催化反应热式（接触燃烧式），前者对可燃气体的反应较灵敏，但定量精度低，适合检测有无气体泄漏的场合，后者定量精度高，重复性好，适合检测各种可燃气体的浓度。

    在爆炸危险场所的检测器必须符合安装场所的防爆等级，有腐蚀性的介质，要求检测器与被测气体接触部分作防腐处理。

    可燃气体检测器应安装在能生成、处理或消耗可燃气体的设备附近和易泄漏可燃气体的场所，以及有可能产生和聚集可燃气体的控制室和现场分析仪表室内。

    检测器的安装位置应根据生产设备、管线泄漏点的泄漏状态、气体比重，结合环境的地形、主导风向和空气流动趋势等情况决定。

    检测器不能安装在含硫和碱性蒸汽等强腐蚀性气体的环境中。

    3）检测器的设置

    检测器一般安装在建筑物内压缩机、泵、反应器及储槽等容易泄漏的设备及周围气体易滞留的地方。检测器的配置，提供如下情况供选择，但也可根据实际情况作修正。

    ①易泄漏设备周围按每隔10m设置一个以上检测器。

    ②在室外露天设备应在其周围及其气体容易滞留的地方设置检测器，其它地方按每隔20m设置一台以上检测器。

    ③有加热炉等火源的生产设备及容易滞留的场所设置检测器，设备周围每隔20m设置一台以上检测器。

    ④有毒性气体的灌装设备周围设置一台以上检测器。

    ⑤液化石油气储槽区的出入管口及其周围安装2台以上检测器，同时在管道及设备和易滞留的场所安装一台以上检测器。

4．分析液相混合物组份的仪表选型

（1）酸、碱溶液分析仪表

    1）氢离子浓度

    水槽、明渠、密封管道或设备内液体，其氢离子浓度在1～12pH之间，被测液体的温度一般在5～60℃范围内（最高可达90℃），若溶液内无对玻璃电极带来严重污染（油污或结垢等）的介质，在要求测量精确度低于±0.2pH时，可选用工业酸度计（玻璃电极式）。

    水槽、明渠等敞开容器可选用沉入式发送器。若溶液对玻璃电极略有沾污时，应选用沉入清洗式发送器。

    密封管道内溶液压力低于1MPa时，可选用流通式发送器。若管道内溶液压力为常压，且对玻璃电极略有沾污时，应选用流通清洗式发送器。

    对发送器与高阻变换器分离安装的酸度计，其间的连接导线须用屏蔽电缆，长度一般不应超过40m。

    采用固体甘汞电极的沉入式酸度计，省去氯化钾溶液，并将发送器与高阻交换器装配为一体，有较高的抗干扰能力。同时，传输距离可长达百米以上。玻璃电极为拆卸式，便于清洗、更换。此酸度计的测量范围为0～14pH，精度为±0.2pH。

    若液体中含有较多的污染介质，或在玻璃电极易碎的场合下，且液体内不含有氧化性介质时，宜选用锑电极酸度计。该类金属电极测量精度为±0.2pH。

清洗式发送器按清洗方式有四种，应根据被测液体实际组份和对电极沾污程度分别选择，见下表。

    2）盐酸溶液浓度

    测量阳离子交换树脂再生用0～10％浓度的稀盐酸溶液或不含有其他盐类杂质的稀盐酸溶液，其温度为20±10℃，压力小于1MPa，要求测量精确度不高于5级时，可选用电导式酸度计或电磁式浓度计。

    若盐酸浓度大于10％，但浓度与其导电率仍有线性关系，溶液中也不含有导电率变化较大的其他盐类杂质，溶液浓度在26％～36％范围内，可选用带温度补偿的智能电磁感应式酸碱浓度计，温度补偿范围为40±10℃，精度为1.5级。

3）硫酸溶液浓度

    硫酸生产流程中生产的硫酸溶液或在其他情况下产生的类似浓度的硫酸溶液，当溶液中不含有其他酸类或盐类，溶液浓度和温度在一定幅度内变化，可选用电磁式或电导式硫酸浓度计。

    对于93％的硫酸溶液，应选用密度式硫酸浓度计。

各种硫酸浓度计的适用范围见下表。

4）氢氧化钠溶液浓度

    阴离子交换树脂再生用0～8％浓度的氢氧化钠溶液，或不含其他盐类杂质的稀氢氧化钠溶液，温度在20±10℃之间，压力不大于1MPa，要求测量精确度不高于5级时，可选用电磁式或电导式碱浓度计。

    电磁浓度计还可用于测量0.5％～10％浓度的氢氧化钾溶液。

    测量浓度为30％～35％氢氧化钠溶液，当溶液温度变化在10～80℃之间，可采用带温度补偿的智能电磁感应式酸碱浓度计，其精度为1.5级。但测量的溶液中不能含固体、气泡、易沉淀物质等。

    5）其他各种溶液浓度的测量

    在测量废碱黑液中氢氧化钠的浓度、硫酸溶液浓度、硝化液中硝酸浓度以及蕃茄酱、豆浆、糖浆、盐液、醋酸纤维液等具有折光系数的溶液浓度时，若溶液中某组份的浓度与该溶液的折光率成单值线性关系，且折光率大于1.3，溶液内不含固体颗粒时，则不论此种溶液的其他组份为何种物质，状态如何，均可用光电浓度计来测量溶液中该组份的浓度。该仪表测量精确度为1级，允许被测溶液压力为1MPa，温度不高于200℃。

    在选用该类仪表前，应在试验室对被测溶液（浓度范围内）的不同浓度的折光率进行测试，然后方能确定是否适用。

（2）液体粘度的测量

被测液体为油品、油漆、涂料、化纤、树脂、橡胶、塑料、医用明胶等，如需连续测量其粘度．应根据各类液体运动粘度的范围和仪器对被测液体温度、压力的要求，分别选择各种工业流程粘度汁，见下表。

    超声波粘度计可测量牛顿液体的粘度，也可测量非牛顿液体的粘度，适用于生产流程中液体粘度的监测和控制。

（3）液体比密度或密度的测量

    1）若被测液体比密度的变化能引起超声波反射时间的变化，则该种液体的比密度可以用超声波比密度仪来测量，其量程范围可根据需要个别标定。仪表要求进液压力在0.05～0.6MPa之间，温度须不高于50℃。该类仪表的测量数据可精确到±0.0005g／cm³。

    2）被测液体不含较多杂质或大量气泡，当人工分析次数频繁而需直接测量管道中工况温度下的液体密度时，可采用振动管式密度计。该类仪表的测量数据可精确到±0.0005g／cm³。但振动管加工困难，安装要求高，若需测某一定温度下液体的密度时，须外加恒温器。

    3）对密封设备内高温、高压、易燃易爆或强腐蚀性介质，其密度范围在0～3g／cm³内，被测管道直径在φ150mm～300mm内，要求测量精度小于±0.0005g／cm³，可采用非接触式γ射线密度计；有防爆要求时，可选用隔爆型γ射线密度计。

（4）水质分析仪表

    1）电导率

    蒸馏水、饮用水、锅炉用水、纯水及高纯水，其电导率在0.5～0.005μS·cm^-1范围内，要求测量精度低于3级，可选用工业纯水电导率仪。但应保持水温在0～60℃之间。

    工业水或一般锅炉用水，其电导率在0.1～l000μS·cm^-1范围内，要求测量精度低于3级，可选用工业电导率仪。但应保持水温在0～60℃之间，压力小于0.5MPa。

    经阴离子或阳离子交换树脂处理后的纯水，还可选用阳（阴）离子交换器失效监督仪。

    选用电导率仪应根据不同被测介质的电导率范围，选择发送器的导电池常数。发送器到转换器之间的距离一般不大于20m。

2）盐量计

    连续测量热力锅炉的蒸汽冷凝水含盐量，测量范围在0.1～0．4mg／l至2.0～4mg／l（NaCl），要求测量精度低于5级时，可选用电导式盐量计。

    3）钠离子

    测定经阳离子交换树脂处理后的锅炉用水中的钠离子浓度，当钠离子浓度在2.3～2300μg／l（PNa7～4）之间时，可选用钠离子浓度计，其测量精确度为±0.2PNa，要求水的pH值在10以上，水温在20～40℃之间。发送器到转换器之间的距离一般不大于40m。

    4）硅酸根离子

    经阴离子交换树脂处理后的锅炉用水，硅酸根含量在0～100μg／l之间，温度为15～40℃，水中干扰离子浓度应符合下列数值：

    Na⁺＜500μg／l，Ca⁺⁺＜200μg／l，Zn⁺⁺＜200μg／l，Cu⁺⁺＜200μg／l，Fe⁺⁺＜200μg／l，Fe⁺⁺⁺＜200μg／l，Al⁺⁺⁺≤15μg／l。

    当因人工分析次数频繁而需要连续检测时，可选用硅酸根自动分析仪，该表测量精确度为5级，响应时间为15min。

    5）磷酸根离子

    为防止锅炉结垢，在控制脱盐水中磷酸盐的加入量时，需测定水中磷酸根含量。

    当磷酸根含量在0～20mg／l之间，水温为15～45℃，水中干扰离子浓度符合下列数值：

    Cl^-＜150mg／l，Cu⁺⁺＜1mg／l，SiO^－－＜50mg／l，Fe⁺⁺⁺＜5mg／l。

    当因人工分析次数频繁而需要连续检测时，可选用磷酸根自动分析仪。该表测量精确度为5级，响应时间为15min。

    6）浊度

    连续监测自来水、工业用水、江湖水等水质浑浊度，其悬浮物浓度在0～25mg／l至0～200mg／l之间，水中不含强酸或强碱及大量气泡，且水温保持在23℃，可选用水质浊度计，该表在额定状态下重复性为l％，线性误差为±2％。

    7）水中溶解氧量

    锅炉用纯水，温度低于105℃，压力在0.1～0.5MPa之间，水中氧溶解量在0～20μg／l或0～50μg／l或0～200ug／l范围内，当人工分析次数频繁而需要连续检测时，可选用电化学式低溶解氧分析器，该表精确度为5级，响应时间为2min。

    原水或污水，温度在0～40℃之间，压力为常压，水中氧溶解量在0～3mg／l、0～10mg／l、0～30mg／l或0～30％、0～100％、0～200％氧饱和度，当因人工分析次数频繁而需要连续检测时，可选用溶解氧分析仪。该表测量精度为5级。可流通式或浸入式安装。测量电极与发送器之间的距离一般要求不大于10m。

    8）水质综合监测

    需对江河水、工业排放废水、上水供水的水质进行连续自动综合监测，或需要超标报警，可采用水质监测仪。该仪器能综合监测水的pH值、溶解氧、浊度、电导率和水温，但要求水温范围为5～40℃。

    需对工业排放废水中的各种离子进行连续监测，或需要超标报警时，可采用水质自动监测仪，综合监测。

氩离子：0.05～0.5～5mg／l；氯离子0.35～3.5～35mg／l；

氰离子：0.1～1～10mg／l；铵离子0.1～1～10mg／1；

    硝酸根离子：1～10～100mg／l。

5．分析仪表检测器的安装和配线

（1）检测器的安装要求

    1）检测器与预处理装置应安装在一起，并尽可能靠近取样点。一般不宜安装在操作室内。

    2）分析器附近应无强烈震动和冲击，无强烈电磁场以及热设备的影响，并尽可能避免爆炸危险气体和易挥发腐蚀性气体的侵袭。

    3）分析器不得直接暴露在阳光下，并应避免安装在环境温度变化剧烈或有机械损伤的场所。一般情况下周围气流速度不宜大于3m／s。

    4）直接安装在工艺管道上的检测器，要加防护罩或现场分析器箱。

    5）应根据工程设计所采用的分析仪器类型、数量及安装场所的环境条件，确定是否需要建立自动分析器室，并应符合《自动分析器室设计规定》（HG 20516-92）的要求。

    安装在形成爆炸性混合物可能性较小的爆炸危险露天场所的单个非防爆仪表，应置于现场分析器箱内。分析器箱同自动分析器室要求相同，即应符合《自动分析器室设计规定》（HG 20516-92）的要求。

（2）检测器的输出信号线

    1）导线截面积一般为1.0mm²～1.5mm²，要有良好的绝缘性能和抗干扰性能，或根据分析仪表需要配置特殊导线。导线需穿管时，应敷设在有良好接地的钢管内。

    2）信号线不能与电源线绞合在一起或敷设于同一钢管内。信号线走向应尽量避免与电源线高频信号线并行。

    3）仪表宜用专用的接地线，并应符合《仪表系统接地设计规定》（HG 20513-92）的要求，不可将接地线与电源中线连接在一起。

七、显示、调节仪表的选型

1．一般原则

（1）显示、调节仪表的选型，应符合总的仪表选型原则，并注意到仪表装盘后能监控方便、实用、美观。

（2）仪表电动、气动型式的选择应符合下列要求：

    1）信号传送距离较远（譬如超过100m），或要求信号处理迅速，或运算规律比较复杂，以及要与数据处理或计算机系统联用时，都应选用电动式仪表。

    要求功能丰富、操作灵活、精确、高度可靠时，宜选用电动式仪表中带微处理器的智能型仪表，并根据智能化要求的高低，分别选用其中较完善或简易的品种。

    对于比较简单的显示、调节系统，可选用一般的数字式仪表或其它简易式电动仪表。

    2）仪表投资较少、系统简单、技术经济指标（包括增加气源装置的投资等）合理时，可选用气动式仪表。

    3）就地仪表盘安装的仪表，应考虑环境条件。对于环境比较恶劣，要求防爆、防腐、防潮等的就地仪表盘，一般可选用气动仪表。当选用电动式仪表时，这些仪表必须具备相应的防护功能。

（3）仪表功能的选用应符合下列原则：

    仪表的指示、记录、积算、报警、自动调节、手动操作、自动程序控制等功能，应根据工艺过程的实际需要选用。

    1）对工艺过程影响不大，但需经常监视的变量，宜设指示；变化不频繁，但必须操作的变量，可设手动操作。

    2）对工艺过程影响较大，需随时监控的变量，宜设自动控制。

    3）对需要了解其变化趋势的变量，宜设自动记录。

    4）对可能影响生产或安全的变量，宜设报警。

    5）要求计量或经济核算的变量，宜设积算。

    6）对需要按时间、工况参数等条件作监控的变量，宜设自动程序控制。

7）需要和智能仪表、程控（PLC）、分散型控制（DCS）和数据处理等计算机系统联网的仪表，应设通讯。

（4）仪表精确度应按工艺过程的要求和变量的重要程度选定。一般指示的精确度不应低于1级，记录的精确度不应低于1.5级。

（5）仪表刻度或量程示值的使用范围如下：

    对于0～100％线性刻度的模拟显示仪表，变量的正常值宜使用在刻度为50％～70％的范围，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。

    对于0～10方根刻度的模拟显示仪表，变量的正常值宜使用在刻度为7～8.5的范围内，最大值可用到9.5，刻度3以下不宜使用。

    对于数字显示仪表，变量的最大示值、最小示值必须在量程示值范围之内。

2．显示仪表选型

（1）指示、记录仪表选型应符合下列要求：

    1）在控制室仪表盘安装的仪表，宜选用矩形表面的仪表。需要密集安装时，宜选用小型仪表；需要显示醒目时，宜选用大、中型仪表。

    在现场仪表盘安装的仪表，亦可选用圆形表面仪表。

    2）指示仪、记录仪的量程，一般按正常生产条件选取，需要时还应包括开停车、生产故障及事故等状态下预计的变量变动范围。

3）要求显示速度快、示值精确度高、读数直接而方便，要求在测量范围内量程可任意压缩、迁移，或要求对输入信号作线性处理等变换，或要求对变量作显示的同时兼作变送输出等，均可选用数字显示仪表。要求作复杂数字运算的，应选用带微处理器的智能型仪表。

    4）工艺过程中的重要变量需要记录时，宜选用单笔或双笔记录仪。相关的多个变量需要记录时，可采用多通道（笔式或无笔式）记录仪。

    在多个变量中，根据生产过程要求需要随时选择其中几个进行记录时，可采用选点切换器与记录仪配合，作选点记录。

    多个变量，在记录纸上能明显区分的可采用打点式记录，不易明显区分的宜采用数字式记录。

    5）两个或多个变量的记录仪，可根据被测变量的类别和量程分别选取单一刻度、双重或多重刻度记录纸及标尺。

    6）为了醒目、形象化，指示仪、记录仪可选用或附设色带、光柱显示。特别是对于物位显示，采用色带或光柱显示更为方便。

    7）为了提高分辨率，可选用带量程切换装置的显示仪表。

    8）为了减小读数的误差，可选用带量程扩展的显示仪表。

    9）记录间歇性生产过程的变量，可选用带自动变速和自动开停装置的记录仪表，以节省记录纸。

    10）要求对一个或多个变量作高速、精确记录时，可选用带微处理器记录仪。当需要变速、变量程、调节、报警、制表打印等多种附加功能时，宜选用带微处理器的可编程序（模拟／数字）混合型记录仪。

    11）采用选点方式作多点显示的仪表，其切换装置的切换点数宜留有备用量。

（2）报警及巡回检测仪表选型应符合下列要求：

    1）指示仪表及记录仪表可根据需要选用带有报警功能的品种。

    2）多点切换的指示、记录仪表，需要增设报警功能时，对多机组设定值相同的变量，可采用多点同定值越限报警；对设定值不同的变量，可采用多点各定值越限报警。

    3）对多个重要变量的报警，宜将报警触点信号引入多点闪光报警仪表作声光报警，并根据需要选取带首出（第一事故）、重闪、回铃、继电器触点输出等各种附加功能。

    4）对工艺过程影响不大，变化缓慢，但仍需要及时了解其变化的多个变量，宜设自动巡回检测仪表，还要报警的可选用巡回检测报警仪表。

    5）巡回检测、多点报警系统，宜留有适当备用点数。

3．调节仪表选型

（1）一般生产装置的调节仪表，除分散型控制系统（DCS）、可编程序控制系统（PLC）外，可根据情况分别选用带微处理器的智能型仪表、一般的数字显示式调节仪表，电动、气动等单元组合式仪表，以及简易式等其它调节仪表。

（2）调节仪表，当用于不易稳定或经常开停车的生产过程时，对于模拟式仪表宜选用全刻度指示调节器，不宜选用偏差指示调节器；对于数字式仪表宜选用带有光带指示的调节器。

（3）调节系统中调节规律的确定应考虑对象特性、调节系统设备部件（包括检测元件、变送器、调节仪表、执行器等）的特性、干扰形式以及要求的调节品质等因素。

（4）简单调节系统中调节器的选用应符合下列要求：

1）调节器的调节规律，通常可按下表选用。

    2）位式调节器的选用原则如下：

    ①仅作联锁和自动开停车之用，或允许执行机构全开、全关，调节品质要求不高的简单系统，可选用二位、三位等位式调节器。

    ②要求适当改善调节品质时，可选用具有时间比例、位式比例积分或位式比例积分微分调节规律的位式调节器。

（5）复杂调节系统中调节器的选用应符合下列要求：

    1）用于前馈、串级、间歇、非线性等复杂调节系统的调节仪表，一般宜选用智能型等电动单元组合式仪表中具有相应调节功能的调节仪表。需要时亦可选用其它调节仪表或其它单元进行组合。

    2）对于干扰较大，手动没定调节器参数较困难的调节系统，可选用带自适应功能或带PID自整定功能的调节器。

    3）对于纯滞后很大或非线性特别严重，适宜采样调节的系统，可考虑选用断续调节器。

    4）程序控制仪表的选用原则如下：

    ①对具有几个，乃至十几个（模拟的或数字的）输入、输出量，使用多个PID调节环节作多种复杂运算，并希望灵活组态的复杂控制系统，宜选用智能型仪表中的可编程序调节器（又称单回路或多回路调节器）；对于输入、输出量较少，要求的PID调节环节较少，运算能力较小，经过适当设定即能满足工艺程序控制要求的系统，可选用智能型仪表中的固定程序调节器。

    ②需要按时间程序给定的单变量调节，对于气动仪表可选用气动时间程序定值器作给定；对于电动仪表可选用通用函数转换器和速率限制器配合作给定；也可选用带程序给定装置的其它调节仪表。    ．

（6）和计算机配合使用的调节仪表的选用应符合下列要求；

    1）在应用计算机进行直接数字控制（DDC）时，宜选用DDC后备调节器或DDC操作器配合使用。

    2）在应用计算机进行设定点控制（SPC）时，宜选用SPC调节器或SPC操作器配合使用。

（7）需要通过手动远程操作的方式来改变调节系统的设定值或对执行器进行直接操作的场合，可选用手动操作器（或遥控器）。

（8）采用电动Ⅲ型等调节器时，为了便于对调节器进行维修和维持系统的正常运行，宜备有能临时插入仪表盘取代该种调节器功能的便携式备用操作器。

（9）调节仪表附加功能的选用应符合下列要求：

    1）对具有积分调节规律的调节器，应注意积分饱和问题。特别是只允许单向偏差存在的或间歇工作的调节器，必须选用具有防积分饱和功能的调节器。

    2）根据工艺过程要求（如为了生产安全，对某些调节阀有限制开度的要求等），对于调节器的输出信号需要限幅的调节系统，宜选用具有输出限幅功能的调节器。

3）为方便操作，调节仪表应根据系统情况分别附有手动←→自动、内设定←→外设定等切换装置。为了使切换无扰动，这些切换装置应具有自动跟踪功能。

八、调节阀的选型

1．调节阀固有流量特性的选择原则

    （1）按调节系统特性、干扰源和S（阀阻比）值三方面综合考虑。

    （2）一般选择原则

    1）阀上压差变化小，给定值变化小，工艺过程的主要变量的变化小，以及S＞0.75的控制对象，宜选用直线流量特性。

    2）慢速的生产过程，当S＞0.4时，宜选用直线流量特性。

    3）要求大的可调范围，管道系统压力损失大，开度变化及阀上压差变化相对较大的场合，宜选用等百分比流量特性。

    4）快速的生产过程，当对系统动态过程不太了解时，宜选用等百分比流量特性。

5）根据以往经验也可按下表选择流量特性。

注：ΔP_n——表示正常流量下的阀两端压差。

    ΔP_Qun1——表示阀关闭的阀两端的压差。

    （3）快开特性：适用于两位动作的场合或当需要迅速获得调节阀的最大流通能力的场合。当调节器必须设定在宽比例带时，其调节阀也可选用快开特性。

2．阀型式选择

    （1）根据工艺变量（温度、压力、压降和流速等）、流体特性（粘度、腐蚀性、毒性、含悬浮物或纤维等）以及调节系统的要求（可调比、泄漏量和噪音等）、调节阀管道连结形式来综合选择调节阀型式。

    （2）一般情况下优先选用体积小，通过能力大，技术先进的直通单、双座调节阀和普通套筒阀。也可以选用低S值节能阀和精小型调节阀。

    （3）根据不同场合，可选用下列型式调节阀。

    1）直通单座阀：一般适用于工艺要求泄漏量小、流量小、阀前后压差较小的场合。但口径小于20mm的阀也广泛用于较大差压的场合。不适用于高粘度或含悬浮颗粒流体的场合。

    2）直通双座阀：一般适用于对泄漏量要求不严、流量大和阀前后压差较大的场合，但不适用于高粘度或含悬浮颗粒流体的场合。

    3）套筒阀

    ①一般适用于流体洁净，不含固体颗粒的场合。

    ②阀前后压差大和液体可能出现闪蒸或空化的场合。

    4）球型阀

    ①适用于高粘度、含纤维、颗粒状和污秽流体的场合。

    ②调节系统要求可调范围很宽（R可达200∶1；300∶1）的场合。

    ③阀座密封垫采用软质材料时，适用于要求严密封的场合。

    ④“O”型球阀一般适用两位式切断的场合。

    ⑤“V”型球阀一般适用于连续调节系统，其流量特性近似于等百分比。

    5）角型阀

    一般适用于下列场合：

    ①高粘度或悬浮物的流体（必要时，可接冲洗液管）。

    ②气-液混相或易闪蒸的流体。

    ③管道要求直角配管的场合。

    6）高压角型阀：除适用5）中各种场合外，还适用于高静压、大压差的场合。但一定要合理选择阀内件的材质和结构形式以延长使用寿命。

    7）阀体分离型调节阀

    ①一般适用于高粘度、含颗粒、结晶以及纤维流体的场合。

    ②用于强酸、强碱或强腐蚀流体的场合时，阀体应选用耐腐蚀衬里，阀盖、阀芯和阀座应采用耐腐蚀压垫或相应的耐腐蚀材料。其流量特性比隔膜阀好。

    8）偏心旋转阀：适用于流通能力较大，可调比宽（R可达50∶1或100∶1）和大压差，严密封的场合。

    9）蝶型阀

    ①适用于大口径、大流量和低压差的场合。

    ②一般适用于浓浊液及含悬浮颗粒的流体场合。

    ③用于要求严密封的场合，应采用橡胶或聚四氟乙烯软密封结构。对腐蚀性流体，需要使用相应的耐蚀衬里。

    10）三通阀：适用于流体温度为300℃以下的分流和合流场合，用于简单配比调节。两流体的温差应不大于150℃。

    11）隔膜阀：适用于强腐蚀、高粘度或含有悬浮颗粒以及纤维的流体，同时对流量特性要求不严的场合。

    由于受隔膜衬里的限制，只能用于压力低于或等于1MPa，工作温度小于150℃的场合。

    12）波纹管密封阀：适用于真空系统和流体为剧毒、易挥发及稀有贵重流体的场合。

    13）低温调节阀：适用于低温工况以及深度冷冻的场合。

    ①介质温度在－100～40℃时，可选带散热片（此处为吸热）加柔性石墨填料阀。

    ②介质温度在－200～－100℃时，宜选用长颈型低温阀。

    14）低S值节能调节阀：适合于工艺负荷变化大或当S值小于0.3的场合。

    15）低噪音阀：适用于液体产生闪蒸、空化和气体在阀缩流面处流速大于音速且预估噪音超过95dB（A）的场合。

    16）快速切断阀：适用于两位式调节系统和工艺过程发生故障时，需要阀紧急打开或关闭的场合。

    17）自力式调节阀：适用于流量变化小，调节精度要求不高或仪表气源供应困难的场合。

    （4）特殊工艺生产过程，应根据使用经验选择专用调节阀。

3．阀材料选择

    （1）一般选择原则

    1）阀体耐压等级、使用温度范围和耐腐蚀性能和材质都不应低于工艺连接管道材质的要求。并应优先选用制造厂定型产品。一般情况选用铸钢或锻钢阀体。

    2）水蒸汽或含水较多的湿气体和易燃的流体，不宜选用铸铁阀体。

    3）环境温度低于－20℃的场合不应选用铸铁阀体。

    4）阀内件应能耐腐蚀、耐流体冲蚀以及耐流体经节流产生空化、闪蒸时阀内件的气蚀损坏。

    （2）阀内件材料选择

    1）非腐蚀性流体一般选用1Crl8Ni9、1Crl8Ni9Ti或其它不锈钢。

    2）腐蚀性流体应根据流体的种类、浓度、温度和压力的不同，以及流体含氧化剂、流速的不同选择合适的耐腐蚀材料。

    常用耐腐蚀材料有1Crl8Ni9Ti、0Crl8Nil2M02Ti、20^＃合金、哈氏合金及钛钢。

    3）对于流速大、冲刷严重的工况应选用耐磨材料。如经过热处理的9Crl8及17-7PH和具有紧固氧化层、韧质及疲劳强度大的铬钼钢、G6X等材料。

    4）严重磨损场合的材料选择

    ①出现闪蒸、空化和含有颗粒的流体场合，阀芯、阀座表面进行硬化处理。

    ②当流体的温度过高及压差过大时，其阀芯、阀座应进行表面硬化处理。如表面堆焊司太莱合金。一

4．调节阀泄漏量的选择

    根据工艺对泄漏量的要求选择不同等级泄漏量的阀型。一般直通单座阀泄漏量应小于或等于额定C值的0.01％，双座阀的泄漏量应小于或等于额定C值的0.1％。

5．调节阀流向的选择

    （1）球阀、普通蝶阀对流向没有要求，可选任意流向。

    （2）三通阀、文丘里角阀、双密封带平衡孔的套筒阀已规定了某一流向，一般不能改变。

    （3）单座阀、角形阀、高压阀、无平衡孔的单密封套筒阀、小流量调节阀等应根据不同的工作条件，来选择调节阀的流向。

    1）对于DN≤20的高压阀，由于静压高，压差大，气蚀冲刷严重，应选用流闭型；当DN＞20时，应选稳定性好为条件来决定流向。

    2）角型阀对于高粘度、含固体颗粒介质要求“自洁”性能好时，应选用流闭型。

    3）单座阀、小流量调节阀一般选用流开型，当冲刷严重时，可选用流闭型。

    4）单密封套筒阀一般选用流开型；有“自洁”要求时，可选用流闭型。

    5）两位式调节阀（单座阀、角形阀、套筒阀、快开流量特性），应选用流闭型；当出现水击、喘振时，应改选用流开型。

    6）当选用流闭型且d_s＜d时（d_s——阀杆直径；d——阀座直径），阀的稳定性差时，应注意以下几点：

    ①最小工作开度大于20％～30％以上；

    ②选用刚度大的弹簧；

    ③选用等百分比的流量特性。

6．填料函结构与材料的选择

（1）填料函结构

一般选用单层填料结构，对毒性较大的流体或温度高于200℃的场合，应选用双层填料结构。

（2）填料函材质

一般选用V型聚四氟乙烯填料，高温情况下应选用柔性石墨填料。

7．上阀盖型式的选择

    （1）操作温度高于＋200℃，应选用散热型阀盖。

（2）操作温度低于－20℃，应选用长颈型阀盖。

    （3）操作温度为－20～＋200℃，应选用普通型阀盖。

    （4）对于绝对不允许外流的工艺流体，应选用波纹管密封型阀盖。

8．调节阀口径的确定原则

    （1）根据计算的流量系数C＇值，作适当放大，圆整成C，使其符合制造厂提供

的C值系列，并确定调节阀口径。

    C＇——根据工艺正常流量计算出的流量系数；

    C——将计算出的C＇值作适当放大，圆整后的流量系数。

    （2）对S≥0.3的一般工况，亦可采用下列方法估算阀流量系数放大倍数：

                                EMBED Equation.3  

式中，直线性调节阀取m＝1.63；等百分比调节阀取m＝1.97。

（3）圆整后的C应能使调节阀的相对行程处于下表所规定的范围。

9．执行机构的选择

    （1）执行机构一般选择原则

    1）执行机构在阀全关时的输出推力F（或力矩M）应满足以下公式的要求。

            F≥1.1（F_t＋F_o）或M≥1.1（M_t＋M_o）

式中：  F_t、M_t——阀不平衡力或力矩；

        F_o，M_o——阀座压紧力或力矩。

    2）执行机构的输出力（或力矩）的计算公式（略）。

    3）执行机构应满足调节阀所需要的行程。调节阀关闭时，应有足够的阀座密封压力。

    4）执行机构的响应速度不能满足工艺对调节阀行程时间的要求时，应采取其它措

施。

    （2）薄膜执行机构的选择

    1）薄膜执行机构结构简单，动作可靠，便于维修，应优先选用。

2）合理匹配薄膜执行机构的行程和阀内件的位移量。

    （3）活塞执行机构（包括长行程执行机构）的选择

    1）要求执行机构输出功率较大，响应速度较快时，应选用活塞式执行机构。

    2）比例式活塞执行机构必须附设阀门定位器，阀芯位置能按控制仪表信号正确定位。

    3）比例式活塞执行机构必要时附设专用锁住阀和储气罐、保位阀或采取其它措施，以使系统发生故障时调节阀能处于全开或全关位置，或保持在某一开度，以保证生产装置处于安全状态。

    （4）电动执行机构（包括直行程和角行程）的选择原则：

    1）适用于没有气源或气源比较困难的场合。

    2）需要大推力、动作灵敏、信号传输迅速、远距离传送的场合。

10．调节阀附件的选择

    （1）阀门定位器适用场合

    1）用于克服摩擦力或需要提高调节阀动作速度的场合。

    2）分程控制和调节阀需要改变气开、气关形式的场合。

    3）需要改变调节流量特性的场合。

    4）调节器比例带很宽，但又要求阀对小信号有响应的场合。

    5）无弹簧执行机构或活塞执行机构要实现比例动作的场合。

    6）用标准信号、操作非标准弹簧的执行机构（20～100kPa以外的弹簧范围）的场合。

    （2）气动继动器适用场合

    1）快速过程需要提高调节阀响应速度的场合，调节阀与调节器之间距离大于100m的场合。

    2）需要提高气动调节器输出信号的场合。

    （3）电磁阀

    1）适用于遥控、程序控制、联锁系统、实现气路自动关闭，使调节阀开或关的场合。

    直通型电磁阀用于双位调节和远程控制，根据程序控制的逻辑关系可选择“常闭式”或“常开式”电磁阀。

    二位三通电磁阀：一般用于控制单作用气缸执行机构、气动薄膜执行机构、气动调节阀及其它控制系统进行气路的自动切换控制或联锁程序控制。

    二位四（五）通电磁阀：一般适用于控制双作用气缸和带有活塞式执行机构的调节阀，以及使用切断球阀的自控系统中实现自动切换和程序控制。

    2）当要求大容量来缩短动作时间，把电磁阀作为先导阀与大容量气动继动器组合使用。

    3）在爆炸危险场所中，应选用防爆型电磁阀、本安型电磁阀或选用开关型电气转换器。

（4）保位阀

适用于当气源压力低于给定值时，要求调节阀保持在某一位置上的场合。

    （5）电气转换器

    1）控制系统采用电动仪表和气动调节阀组成的场合。

    2）将电信号转变为气信号。

    3）快速调节系统，宜选用电气转换器。

    （6）阀位传送器

    1）重要场合，宜选用阀位传送器。

    2）电动执行机构应配用阀位传送器。

    （7）手轮机构

    1）未设置旁路的调节阀，下列情况应设置手轮机构；但对工艺安全生产联锁用的紧急放空阀和安装在禁止人进入的危险区内的调节阀，则不应设置手轮机构。

    2）需要限制阀开度的场合。

    3）对于大口径和选用贵金属管道的场合。

（8）气动三通控制阀

适用于遥控或程序控制系统，使其调节阀或气动闸板阀开或关的场合。

（9）调节阀附设的电气元件，如电／气阀门定位器、电磁阀和电／气转换器等，用于防爆场合时，其防爆等级应符合有关防爆设计规定。

11．调节阀气开、气关选择原则

    仪表供气系统发生故障或控制信号突然中断时，调节阀的开度应处于使生产装置安全的位置。

12．调节阀安装

（1）一般要求

    1）调节阀宜垂直、正立安装在水平管道上。公称通径DN≥80mm的调节阀，其阀前后管道上应设有永久性支架。

    2）调节阀安装位置应方便操作和维修。必要时应设置平台。

    3）调节阀组配管应组合紧凑，便于操作、维修和排液。

    4）调节阀的上、下部分应留有足够的空间，以便在维修时取下执行机构和阀内件以及阀的下法兰和堵头。

    5）调节阀用于高粘度、易结晶、易汽化以及低温流体时，应采取保温和防冻措施。

    6）调节阀使用环境温度一般不高于60℃，不低于－40℃的场合。

    7）当阀安装在有振动场合时，应考虑防振措施。

    8）凡未装阀门定位器的调节阀，膜头上应安装指示控制信号的小型压力表。

    9）调节阀用于含有悬浮物和粘度较高流体时，应配冲洗管线。

    10）调节阀安装时应注意使介质按阀体标定箭头方向流过。

    11）调节阀应先检查校验，并在管道吹扫后安装。

（2）调节阀旁路

    1）下列情况应设置旁路：

    ①腐蚀性流体；

    ②严重磨损阀内件的场合；

③其它重要场合，例如锅炉给水调节阀。

2）下列情况可不设置旁路；

    ①清净流体；

    ②公称通径DN＞80mm的场合；

    ③调节阀发生故障或检修时，不致引起工艺事故的场合；

    ④工艺过程不允许或无法利用旁路阀操作的场合。例如：紧急联锁放空阀以及浆状和易结晶的流体等。

（3）调节阀连接形式应符合制造厂产品说明用书的规定。

（4）调节阀渐扩（缩）管

    同心和偏心渐扩（缩）管，宜选用偏心渐扩（缩）管。

（5）调节阀配管和配线

    1）调节阀的配管和配线方案应满足调节系统的要求。

    2）调节阀配管宜采用φ6×1紫铜管或PVC护套紫铜管，大膜头调节阀和气动闸阀宜采用φ8×1紫铜管或带PVC护套紫铜管。

    3）防爆区域内调节阀配用的电气部件的配线应符合《爆炸和火灾危险场所电力装置设计规范》（GBJ 58-83）的有关规定。

（6）调节阀用压缩空气压力等级应符合产品说明书的要求。压缩空气的质量应符合国家标准《工业自动化仪表气源压力范围和质量》（GB 4830-84））的要求。

（7）自力式调节阀安装注意事项

    1）带指挥阀的压力式压力调节阀，阀前应安装过滤器。取压点与调节阀之间距离不小于10倍管径。

    2）温度调节阀，检测器为双金属时，检测器应垂直安装在水平管道上。

    检测器为温包时，尽可能垂直安装。如果条件不允许，也可倾斜安装，但与水平管道的夹角应大于45°。

    3）自力式调节阀原则上不安装旁路阀，如果要设置旁路阀。

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