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探究低溫液氮液位計在化工行業的選型與應用
摘要：自控儀表系統在化工生產中肩負著數據采集、分析、存檔、控制以及監視等多方面任務，而自控儀表又分為兩部分，即自動化控制系統與自動化儀表。其中，自動化儀表的選擇與使用直接影響化工生產的安全與穩定。安全生產是化工行業賴以生存的基石，因此，本文探討了化工行業中自動化儀表的種類、選型及應用，以供參考。
在化工行業中，無論是流程工業還是間歇性生產，都不可避免地要用到自動化生產裝置或者系統。在科技高速發展的**，儀表已和以前不太一樣，變得更加精確，更加穩定，合理選型、科學應用儀表有助于化工企業的穩定發展；反之，如果選型不當，會出現計量不準或者系統跳車等現象，嚴重時甚至會危及工作人員生命安全。
1 自動化儀表行業背景
在 20 世紀 50 年代之前，技術不夠發達，工業儀表主要以液動式、機械式這兩種類型存在。由于這兩種類型的體積龐大且功能單一，只能進行簡單的指示和記錄。隨著電子技術的發展，集成電路與嵌入式芯片的革新，系統總線技術的興起，自動化儀表日漸朝著標準化、智能化、集成化方向推進。時至**，單從外觀已很難分辨測量原理，但是萬變不離其宗，儀表仍然由傳感器和變送器組成，有些儀表嵌入了控制器的部分功能。
2 自動化儀表的種類
2.1 壓力儀表
壓力儀表分為就地壓力表、低溫液氮液位計、磁性浮子液位計三大類。就地壓力表一般為彈簧管壓力表，在小壓力情況下可選擇膜盒壓力表。低溫液氮液位計與磁性浮子液位計主要是使用硅諧振傳感器，比如，EJA 的單晶硅諧振傳感器。壓力儀表的一般安裝方式分為引壓管安裝和螺紋安裝，測量腐蝕性介質也可使用隔膜安裝。
2.2 溫度儀表
溫度儀表分為就地溫度計、溫度變送器兩大類。就地溫度計一般為雙金屬溫度計，也有電子式數顯溫度計。溫度變送器一般由感溫元件和變送單元組成。感溫元件一般為熱電阻或熱電偶，也有采用數字式傳感器，如18B20等。變送單元主要將感溫元件的輸出信號轉換成DDZ Ⅲ型儀表標準信號。針對溫度儀表的安裝，一般配溫度計保護套管。
2.3 流量儀表
流量儀表分為就地流量計和流量變送器兩大類。就地流量計一般為浮子流量計、葉輪式流量計、容積式流量計，這幾種流量計在沒有供電的情況下仍然可以工作。流量變送器種類豐富，按照原理分為體積流量計和質量流量計，*常見的是節流差壓式流量計，如孔板流量計、文丘里管流量計、楔形流量計等，還有電磁流量計、渦街流量計、金屬轉子流量計、靶式流量計以及超聲波流量計等。以上流量計測量值均為體積流量，要轉換成質量流量，需引入溫壓補償或者密度系數換算。另外還有一些流量計可直接獲得質量流量，如科里奧利質量流量計、熱式質量流量計等。
2.4 液位儀表
液位儀表分為就地液位計和磁性液位計兩大類。就地液位計一般為石英玻璃管液位計和低溫液氮液位計。液位變送器可分為接觸式和非接觸式兩部分，一般有遠傳低溫液氮液位計、浮筒液位計、磁致伸縮液位計、差壓式液位計、雷達液位計、射頻導納液位計以及超聲波液位計等。
2.5 其他儀表
除了上述儀表，還有一些其他儀表，如PH計、電導率儀、在線分析儀表以及化驗室分析儀表等。其一般起到監測作用，為控制結果提供反饋。
3 自動化儀表的選型
從以上分析可以看出，儀表的測量原理非常多樣，不同的工況應選擇不同的儀表，如果使用不當，可能造成嚴重的后果。
3.1 工藝目標
由于化工企業被測變量物料性質不同要綜合考量，使用儀表的原理、材質、測量方式。選型時應著重考慮物料的工藝性質，包括并不**于狀態、密度、操作溫度、操作壓力、正常工況數據、*大值以及*小值、物料組成、相對分子質量、電導率、黏度、酸堿性以及腐蝕性等數據。通過分析以上數據，*先要確定測量形式，再進行材質選型，*后根據其他要求確定附件規格。另外，還要分析工藝介質的變動性。由于批次不同，介質物理特性與化學特性也會有所變化，要綜合分析選擇。在高溫、高壓或重度危險源處使用的儀表，也要特殊考慮。
3.2 經濟性
儀表選型應合理考慮經濟性，儀表材質的選擇并不是越高越好，常規儀表的接液部分材質一般選擇比管道材質高一個等級的材質，若材質價格較高也可與管道同等級配置。在工藝允許的情況下，可通過膜片鍍金、襯聚四氟乙烯等工藝替代鉭、鉑、哈氏合金等貴金屬。此外，對價格影響較大的是精度，精度越高，價格越貴，建議選擇合理的精度，沒有必要盲目追求高精度。
3.3 智能化
自動化儀表的智能化一般指兩方面：①儀表本身測量的多樣性和數據處理能力；②儀表自我診斷能力和通信能力。當代儀表智能程度已經很高，一臺電磁流量計，內部可能集成了溫度傳感器、壓力傳感器、密度傳感器以及電導率傳感器等多個傳感器。經過內部運算，這些數據通過總線可全部上傳到上位機，可實現一表多用，準確性也較高。
3.4 安裝方式
安裝方式對儀表測量的影響非常大，即使同一種測量原理的儀表，不同廠家的安裝要求也會不同，所以在安裝過程中，要綜合考慮安裝方式，比如：水平、豎直安裝。此外，要滿足直管段要求、滿管要求、法蘭要求以及震動要求。安裝位置要便于檢修、維護、更換。
4 自動化儀表的應用
自動化儀表的合理選型對其穩定性、壽命有很大的影響，在石油化工、煤化工、精細化工中，信號采集是控制的龍頭。以下列示例對儀表選型的影響進行說明。
在某項目改造的過程中，主反應裝置已就位，但是工藝要求在某物料滴加管道上加一臺質量流量計，由于管道不長，且靠重力把物料壓下去，因此，儀表選型時受到管道長度、空間、操作壓力不足等多方面的影響，安裝后試車時儀表運行異常，顯示流量與實際流量不符。后經分析，判斷是由于物料不滿管、表前壓力不足導致流量未達到設計流量。因為已經試車，無法動火變更管線，后來經過工藝研究后決定將儀表前所有閥門全開，用表后的一個手閥控制物料要求，方能滿足要求。
5 結論
自動化儀表的選型與應用，對化工行業生產的安全與穩定至關重要。一代代的自控儀表人將時間和精力花費在儀表選型之中，促使當前儀表的智能化程度越來越高，安裝的要求越來越低，使材質的選擇更具有經驗傳承性，安裝方式也具有指導性。相關人員要根據工藝指標、經濟性、智能化以及安裝方式的要求，合理選擇儀表，合理使用儀表，保證化工裝置生產穩定有序長久。
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