LNG项目温度液位仪表知识

1、 我厂所用仪表我厂所用仪表 在生产过程中，温度的测量与控制是保证反应过程正常进行的安全运行的重要环节。全厂除GT601 温度测量选用PT100 和K 型热电偶与中控机柜内的温度相匹配外，主装置和灌装、公用工程全部为一体化温度检测元件+温度变送器，全部选用ABB 公司产品PT100。压缩机C101、C351、C501 温度计是选用日本冈琦生产的，是分体的。温度变送器也在现场。本质安全型防爆、带HART 通讯 C101,C501 用气体膨胀式温度计（压力式） 67单元全部和10单元部分用的是双金属温度计 温度的定义及特点： 温度是表征物体冷热程度的物理量。 温度是不能直接测量，只能借助与冷热不同物

2、体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程度不同而变化的特性来加以间接测量。 温标：在1.01325105Pa，冰点对应32F，沸点对应212F，在 均分180等份。(温度的数值表示方法叫做温标) 建立温标需要三要素： 选择测温物质，确定他随温度变化的属性即测温属性； 选定温度固定点； 规定测温属性随温度变化的规律。 经验温标：摄氏温标 华氏温标 摄氏温标：在1.01325105Pa，冰点对应0，沸点对应100，在 0100均分100等份，每一等份为一摄氏度，单位符号为。 华氏温标 ：在1.01325105Pa，冰点对应32 F，沸点对应212 F，中间均分180等份，每一等份为一华氏度，

3、单位符号为F。 热力学温标：又称绝对温标或开尔文温标，单位符号为K。 国际实用温标（国际温标） 分度号：一次检测元件与二次检测仪表相匹配。 分度值：在某一分度号下，一个分度号所对应的值。 温度测量的仪表分类根据测量方式不同可分为接触式和非接触式两大类。 接触式：测量元件与被测介质直接接触。 非接触式：测量元件与被测介质不相接触。 接触式优点：测温准确度较高，直观可靠； 系统结构相对简单，测温仪表价格较低； 可测量任何部位的温度； 便于多点集中测量和自动控制。 缺点： 测温时有较大滞后，响应时间约为几十秒到几分钟。动态测量时为减小误差可采用动态补偿措施。 在接触的过程中易破坏被测对象的温度场分布

4、和热平衡状态，从而造成误差； 不能测量移动的或太小的物体； 测温上限受到温度计材质的限制，故所测温度不能太高； 易受被测介质腐蚀作用，对感温元件在结构，性能要求 苛刻，恶劣环境下使用需加保护套管。非接触式测温仪表是基于物体的热辐射原理设计而成的。测量时，感温元件不与被测对象接触。通常来测定1000以上，移动，旋转或反应迅速的高温物体的温度或表面温度。根据测温原理可分为：基于物体受热膨胀原理制成的膨胀式温度计。它包括：玻璃液体温度计 -100600压力式温度计（气体-270500 蒸汽-20350 液体-100600）双金属温度计 -80600 电阻式： 金属热电阻：铂-260850、铜热电阻

5、-50150 半导体热敏电阻：如锗、碳、锯氧化物半导体。-50350 热电偶温度计 （分为标准和非标准热电偶） -2002000 辐射温度计 亮度法：光学温度计7003200 全辐射法：热电堆辐射温度计4002000 比色法：比色温度计9001700 光纤温度计 -504000 集成温度传感器 -50150 工作原理工作原理 双金属温度计工作原理：它是由两片膨胀系数不同的金属片牢固地粘合在一起，其一端固定另一端通过传动机构与指针相连，当测量温度发生变化时，双金属片发生角位移，通过指针指示相应温度。 气体膨胀式温度计工作原理：根据物质受热体积膨胀的性质与温度的固有关系工作的。 压力式温度计工作原

6、理：根据气体，液体或蒸汽受热体积或压力变化的性质。 化随温度变化而变化。 热电阻温度计：金属及半导体电阻值 随温度变化而变化。 Rt=Rt01+(t-t0) -电阻温度系数 热电偶温度计：基于热电效应原理，将两种不同的导体或半导体连接成闭合 回路,如图所示，当闭合回路的两个节点分别置于不同的温度场中时，回路中将产生一个电动势。 Et=eab(t)-eab(t0) 我厂所用热电偶为K型镍铬镍硅热电偶，它具有抗氧化性抗腐蚀性好，测温范围为01800，长期使用为1600，误差为（0.25%t4）. 热电偶的冷端温度补偿热电偶的冷端温度补偿 热电偶热电势的大小与其两端的温度有关，其温度热电势关系曲线是

7、在冷端温度为0时的分度。在实际应用中，由于热电偶冷端暴露在空间受到周围环境的影响，所以测温中的冷端温度不可能保持在0不变，也不可能固定在某个温度不变，而热电偶电势既决定热端温度，也决定于冷端温度，所以如果冷端温度自由变化，必须会引起温度测量误差。 补偿方法： 补偿导线法 计算修正法 冷端恒温法（冰点槽法和恒温箱法） 模拟补偿法（补偿电桥和晶体三极管） 数字补偿法 一体化温度变送器一体化温度变送器:是一种小型测量电路仪表,采用电源与信号共用的二线制输出4-20mA,24V供电.,负载为600欧姆,安装电阻热电偶的接线盒内的测温仪表. 铠装热电阻铠装热电阻:是将电阻体和引出线焊接在一起装入金属管经

8、冷拔,密封填充以绝缘材料,旋段加工而成的组合体. 铠装热电偶铠装热电偶:是由金属套管,绝缘材料和热电偶经焊接,密封和加工制成的坚实的组合体. 热电阻常见的故障及处理出现热电阻常见的故障及处理出现 常见故障：示值偏低不稳定指示无穷大指示无穷小。 处理方法：保护管内有金属屑，灰尘，接线柱间积灰及热电阻短路除去金属屑，清扫灰尘，找出短路处 ，加好绝缘。热电阻或引出线断路更换热电阻或焊接断路处（焊完校验）。显示仪表与热电阻接线有误或热电阻短路改正接线，找出短路处，加好绝缘。 变送器故障及处理变送器故障及处理 LNG工厂操作人员说仪表TI67029指示错误，显示负的7.5,说出仪表指示可能产生错误的原因

9、及处理方法? 可能原因：显示仪表与热电阻接线有误。热电阻短路。TI67029所在的机柜间内卡件坏。信号线有误。 处理方法：改正接线。找出短路处，加好绝缘。找出所在卡件，查看卡件上其他仪表是否报警。若有更换卡件。检查信号线，根据实际情况处理。 电阻与温度转换电阻与温度转换 （电阻值（电阻值-100）/0.385=温度计温度温度计温度 LNG工厂用的分度号为PT100热电阻，已知在0时它的热电阻值R0是100欧姆，在260时它的电阻值Rt是多少欧姆？（写出详细的步骤） 根据Pt100/Pt01.385, Rt=(Pt100-Pt0)100T+Pt0 Rt =(1.385100-100)100260

10、+100 Rt =200.1欧姆 定义定义 物位是指存放在容器或工业设备中物质的高度或位置。如液体介质液面的高低称为液位；液体-液体或液体-固体的分界面称为界位；固体粉末或颗粒状物质的堆积高度称为料位。 液位、界位及料位的测量统称为物位测量。 物位检测仪表的方法及分类 按物位仪表的的工作原理分： (1)、直读式液位仪表：根据连通器原理工作的。它直接使用与被测容器连通的玻璃管，并在容器上直接开窗口的方式来显示液位的高低。如：玻璃管液位计。 (2)、静压式物位仪表：根据静压平衡原理工作的。如：压力式、差压式液位变送器 (3)、浮力式液位仪表:利用浮力原理进行工作的。如：浮筒式液位变送器。 (4)、

11、电气式物位仪表:将物位的变化转换为某些电量参数的变化并进行检测的仪表。如：电极式、电容式、电感式、电磁式等物位测量仪表。 (5)、辐射式物位仪表：通过将物位的变化转换程辐射能量的变化来测量物位的高低。如：核辐射式液位计。属于非接触式仪表。 根据测量对象的不同，可分为液位计、界位计及料位计。为了满足生产过程中各种不同条件或要求的物位测量，物位计的种类有很多，测量方法也各不相同。 测量液位的仪表：玻璃管（板）式、称重式、浮力式（浮筒、浮球、浮标）、静压式（压力式、差压式）、电容式、电感式、电阻式、超声波式、放射性式、激光式及微波（雷达）式等。 测量界面的仪表：浮力式、差压式、电极式、超声波式等。

12、测量料位的仪表：重锤探测式、音叉式、超声波式、激光式、放射性式等 我厂所用液位仪表 全厂选用由扭力管浮筒液位变送器FOXBORO 公司生产、带HART、本安防爆。 D411 LNG 储罐液位选用ENRAF公司生产的伺服液位计来测量的。 磁翻板液位计选用的是PHONIX公司生产的.用于就地显示。 液位开关选用的是PHONIX 公司生产的浮球液位开关 浮力式物位测量仪表浮力式物位测量仪表 浮力式物位测量仪表的基本原理是通过测量漂浮于被测液面上的浮子随液面变化而产生的位移来测量液位；或利用沉浸在被测液体中的浮筒（也称沉筒） 所受的浮力与液面位置的关系来检测液位。前者一般称为恒浮力式液位计，又可细分为

13、浮子式，浮球式和翻板式等，其中以浮子式应用最广；后者称为变浮力式液位计，因其典型的敏感元件为浮筒，又称为浮筒式液位计。 浮力式液位计的测量原理 恒浮力法液位测量恒浮力法液位测量 它是利用漂浮于液面上的浮子升降位移反映液位的变化，当浮子静止在液面上时，平衡关系为：W-F=G 当我们忽略绳子的重力及摩擦力等因素影响时，W和G可以为是常数，因此浮力停留在任何高度液面上时，F也为常数，故此法为恒浮力法。 其实际运用中主要是带杠杆的浮子式液位计和依靠浮子电磁性能传递信号的液位计和磁翻板转式液位计以及浮球式液位计。 变浮力法液位测量变浮力法液位测量 将一个截面相同，重力为W的圆筒形金属浮筒悬挂在弹簧上，浮

14、筒的重力被弹簧的弹性力所平衡。当浮筒部分浸液达到新的平衡时，满足以下关系：CX=W-Ag C-弹簧刚度； X-弹簧压缩位移； A-浮筒截面积； H-浮筒浸没高度 当液位变化时，浮筒所变的浮力发生变化，浮筒发生位移 C（X-X）=W-A（H+H-X）g 最终可以得到：X=AgH/C+Ag=K .因此:变浮力法测量液位是通过检测元件把液位的变化转换为力的变化,然后再将力的变化转换为机械位移,并转换为标准信号,以便远传和显示。 工业生产中应用变浮力原理测量液位的液位计，主要还有扭力管式液位计和轴封膜片式浮筒液位计，这里我们介绍一下扭力式浮筒液位计，它在本厂中有多处使用。 浮筒浸没在被测液体中检测液位

15、变化，浮筒杠杆吊在扭力管一端，扭力管另一端固定。当被测液位变化时浮筒所受浮力变化，扭力管产生角位移，与液位变化一一对应。 当液位低于浮筒下端时，此时作用口为F=W （ W等于浮筒的重力），此时杠杆作用在扭力管上的扭力矩最大，产生最大的扭角max.当液位浸没整个浮筒时，作用在扭力管上的扭力矩最小，扭角min 。 当液位高度为H时,浮筒浸没深度为H-X,作用在杠杆上的力Fx=W-A(H-X)g 浮筒的截面积。 我们知道浮筒上移的距离与液位高度成正比.即X=KH，Fx=W-AH(1-K)g 因此浮筒所受浮力的变化量为：F=Fx-F=-A（1-K）gH； 由此可以得出:液位H与F成正比关系.这样,角位

16、移可以通过机械机传动放大机构带动指针就地指示液位高度,也可转换成标准信号传输或同时实现现场指示和远传需要 翻转式液位计翻转式液位计 磁翻板式液位计：可代替玻璃或玻璃管液位计，用来测量有压容器或敞口容器内的液位，不仅可以就地指示，也可以附加液位越限报警及信号远传功能，实现远距离的液位报警和监控静压式物位测量仪表静压式物位测量仪表静压式物位测量仪表就是利用液柱或物料堆积对某定点产生压力，通过该点压力或测量该点与另一参考点的压差而间接测量物位的仪表。这类仪表共有压力式液位计、差压式液位计和吹气式液位计三种。静压式液位计是根据液位高度产生的静压实现液位测量的,一般为敝口器.工业生产中应用的有压力表测液

17、位和法兰式变送器测液位.差压式液位计是对于密封容器而言的(不需要考虑容器顶部的压力),关系式:H=P/g。差压变送器正压室接容器底部，负压室接其上部，当介质密度确定后，即可知容器中液位高度。压力计式物位计压力计式物位计可用于测量液位和物位，对于液体物料，根据流体静力学原理，液体静压力与液柱高度成正比。在工业生产中，由于周围环境的影响，差压仪表取压点不一定在容器底部，这就要求做信号迁移，有三种情况 当被测介质粘度小，无腐蚀、无结晶，并且气相部分不冷凝，变送器安装高度与容器下部取压位置同一高度，选择a这种安装方式，称无迁移 当变送器安装位置低于下部取压点的高度时，这时液位高度与差压的关系式：P=H

18、g+hg为了避光输出信号失真，必须调整差压P的零点，使其输出4mA标准信号为正迁移。 为了防止容器中具有腐蚀的介质进入变送器，造成腐蚀现象，在变送器的正、负取压管线上从分别装有隔离罐，内充隔离液，密度。 (。).这时时需要考虑隔离液产生的差压关系式：P=Hg-(h2-h1)。g=Hg-h。g.当H为零时，变送器传输的信号小于4mA,满液位时，信号大于20mA，为了使变送器正常工作，调整变送器的测量范围： -h。gHg-h。g即可。 当被测介质粘性很大，易沉淀、易结晶或腐蚀性很强的情况下，为了避免导压管的堵塞或仪表受腐蚀，使用法兰式差压液位变送器进行正常的液位测量。其分两类：单法兰和双法兰式。同样，法兰式液位计也存在“零点迁移”问题，但只与取压点有关与仪表安装位置无关。物位仪表的选用物位仪表的选用1、根据仪表的应用范围，液面和界面测量应优选差压式仪表、浮筒式仪表和浮子式仪表，当不满足要求是，可选用电容式辐射式等仪表。2、仪表的结构形式和材质应根