制氢设备仪表控制系统操作法

制氢设备仪表控制系统操作法
10.1 DCS系统概述
制氢装置采用分散控制系统（DCS），通过DCS对工艺过程进行集中控制、监测、记录和报警，并且在DCS系统上设置了网络接口。

装置的主要操作参数均引入控制室，由DCS 进行实时控制，完成数据采集、信息处理、过程控制、安全报警等系统功能，对影响装置正常操作或产品质量的工艺参数在中央控制室内均设置越线报警。

本装置加氢单元共用中心控制室和一套分散控制系统（即DCS系统）。

制氢装置DCS（Distrubuted Control System集散控制）系统完成对制氢装置生产过程的监控，实现集中控制，统一管理。

该DCS系统采用横河－西仪公司CENTUM CS-3000技术，制氢-加氢联合装置DCS系统配置5个操作站和相应键盘(制氢装置3台, 加氢装置2台)，1个工程师站和相应键盘，每个操作站具有独立的电子单元。

1台报表打印机，1台报警打印机，1台工程师用激光打印机，2个辅助操作台。

所有CRT均为高分辨率（12100×1024×256）彩色显示器。

打印机的打印速度≥400CPS，打印宽度≥132字符/行(每台打印机具备屏幕拷贝功能并且可以互为备用)。

每个操作站均应带独立的电子单元（包括CPU、硬盘及外设接口等），1个操作员键盘，带球标或鼠标。

CD-ROM和硬盘驱动器，操作
站硬件配置最低要求为32位总线结构，32位CPU，RAM≥256M，主频≥1.7GHZ，主机硬盘≥40GB，带SCSI外设扩展控制器。

控制器的CPU为32位机，控制器CPU的负荷不超过50％，
PSA仪表设计部分选择与制氢装置共享一套以微计算机技术为基础的集散控制控制系统（DCS），所有控制系统均安装在联合装置的中央控制室内。

PSA部分的控制软件采用成都华西华工科技股份有限公司进行组态。

10.2 主要工艺操作仪表逻辑控制说明
制氢装置（除压缩机厂家提）采用的控制方案以单回路控制为主，根据需要还设有比值控制、串级控制、三冲量调节、选择控制复杂控制方案。

转化部分是装置的核心部分，因此设置了油田气与脱硫反应器出口的原料气中总碳量按比例设定混合器前的蒸汽流量调节的给定值，以控制转化炉进料介质的合理水/碳比；为了较好控制转化炉温度，设计转化炉烟道温度与转化气炉燃烧温度的串级控制；为确保装置安全，控制好废热锅炉操作，设置了转化气废热锅炉汽包液位-水蒸汽流量-给水流量的三冲量调节、原料气压缩机入口分液罐出口压力和原料气压缩机出口分液罐出口压力的选择控制。

PSA系统根据变压吸附的工艺特点，控制方案以逻辑控制和单回路控制为主，根据需要设有自适应随动控制、分程控制、串级控制等复杂控制方案如：产品气升压调节回路和逆放气减压调节回路采用自适应随动控制、PSA出口氢气压力采用分程控制。

PSA系统全部程控开关阀和控制调节阀按照顺序控制和模拟控制有机的结合，并且对于多种切塔和恢复的控制，能实现多种不同的控制程序。

10.2.1 工艺控制流程图（PID）
制氢装置工艺控制流程图具体见附页。

10.2.2 制氢装置常用仪表
10.2.2.1常用仪表知识
制氢按照仪表所使用的能源分类，可以分为气动仪表，电动仪表和液动仪表（很少见）；按照仪表安装形式，可以分为现场仪表、盘装仪表和架状仪表；按照仪表组合形式，可以分为基地式仪表、单元组合仪表和综合控制装置；按照仪表在测量和控制系统中的作用，一般分为检测仪表、显示仪表、物位检测仪表和分析仪表（器）；按照被测变量不同，根据化工生产五大参数又可分为温度检测仪表、压力检测仪表、物位检测仪表、分析仪表（器）。

显示仪表根据记录和指示、模拟与数字等功能，又可以分为记录仪表和指示仪表、模拟仪表和数显仪表，其中记录仪表又可分为单点记录和多点记录（指示也可以有单点和多点）。

调节仪表可以分为基地式调节仪表和单元组合式调节仪表。

执行器由执行机构和调节阀两部分组成。

执行机构按能源划分有气动执行器、电动执行器和液动执行器，按结构形式可以分为薄膜式、活塞式（气缸式）和长行程执行机构。

调节阀根据其结构特点和流量特性不同进行分类，按结构特点分通常有直通单座、直通双座、三通、角形、隔膜、蝶形、球阀、偏心旋转、套管（笼式）、阀体分离等，按流量性质分直线、对数（等百分比）、抛物线、快开等。

10.2.2.2温度显示仪表
1）温度测量仪知识
（1）基础知识
温度测量仪表按照测温方式可以分为接触式和非接触式，通常来说接触式仪表比较简单、可靠，测量精度较高，但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，故需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量，制氢装
置上均为接接触式测温仪表，主要是热电偶，分为铂铑-铂（主要用在转化炉炉管上），镍铬-镍铝或镍铬-考铜（用在其他管线或设备上部位），
（2）热电偶测温基本原理
将两种不同材料的导体或者半导体A 和B 连接起来，构
成一个闭合回路，如图所示：
B
t
t 0
A
当导体A 和B 的两个接点之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一定大小的电流，这种现象称为热电效应。

热电偶就是利用这一效应来工作的。

上述图示中热电偶的一端将A 、B 两种导体焊接在一起，置于温度为t 的被测介质中，称为工作端，另一端称为自由端，放在温度为t 0的恒定温度下。

当工作端的被测介质温度发生变化时，热电势随之发生变化，将热电势送入显示仪表进行指示或记录，或送入微机进行处理，即可获得温度值。

2）温度显示仪表一览表 序号
位号
位置
介质
操作
温度
（℃） 操作 压力
（MPa ）
1 TI-210
1A
原料气进装置
管
天然气40 0.4
2 TI-210
1B
D2102顶出口管原料气101.3 3.1
3 TI-210
2
R2101入口管原料气360 3.05
4 TI-210
3A
R2101上床层原料气360 3.05
5 TI-210
3B
R2101上床层原料气360 3.05
6 TI-210
3C
R2101上床层原料气360 3.05
7 TI-210
4A
R2101下床层原料气360 3.05
8 TI-210
4B
R2101下床层原料气360 3.05
9 TI-210
4C
R2101下床层原料气360 3.05
10 TI-210
5
R2102底出口管原料气360 3.0
11 TI-210
6A
R2102床层1 原料气360 3.05
12 TI-210
6B
R2102床层1 原料气360 3.05
13 TI-210
6C
R2102床层1 原料气360 3.05
14 TI-210
7A
R2102床层2
原料气360 3.05
15 TI-210
7B
R2102床层2
原料气360 3.05
16 TI-210
7C
R2102床层2
原料气360 3.05
17 TI-210
8
R2102底出口管原料气360 3.05
18 TI-210
9 来自ER2101管
过热水
蒸汽
420 3.82
19 TI-211
0 去F2101管
混合原
料
398 2.95
20 TI-211
1 烟气去引风机
管
烟气150
0.0016
8
21 TI-211
2 空气自鼓风机
来管
空气20
0.0019
9
22 TI-211
3 转化炉烟气连
通管
烟气1100
－
0.0004
5 23
TI-211 4 转化炉烟气管烟气1100
－
0.0004
5
24 TI-211
7D
转化炉烟气管烟气1100
－
0.0004
5
25 TI-211
7E
转化炉烟气管烟气1100
－
0.0004
5
26 TI-211
7F
转化炉烟气管烟气1100
－
0.0004
5
27 TI-211
8
转化炉底烟气1100
－
0.0003
28 TI-211
9
转化炉底烟气1100
－
0.0003
29 TI-212
转化炉底烟气1100
－
0.0003
30 TI-212
1
转化炉底烟气1100
－
0.0003
31 TI-212转化炉底烟气1100 －
32 TI-212
3
转化炉底烟气1100
－
0.0003
33 TI-212
4
转化炉底烟气1100
－
0.0003
34 TI-212
5
转化炉底烟气1100
－
0.0003
35 TI-212
6
转化炉底烟气1100
－
0.0003
36 TI-212
7
转化炉底烟气1100
－
0.0003
37 TI-212
8
转化炉底烟气1100
－
0.0003
38 TI-212
9
转化炉底烟气1100
－
0.0003
39 TI-213
进转化炉管
混合原
料气
550 2.85
40 TI-213
1
进转化炉管
混合原
料气
550 2.85
41 TI-213
2
进转化炉管
混合原
料气
550 2.85
42 TI-213转化炉炉体烟气1100 －
43 TI-213
4
转化炉炉体烟气1100
－
0.0002
44 TI-213
5
转化炉炉体烟气1100
－
0.0002
45 TI-213
6
转化炉炉体烟气1100
－
0.0002
46 TI-213
7
转化炉炉体烟气1100
－
0.0002
47 TI-213
8
转化炉炉体烟气1100
－
0.0002
48 TI-213
9
转化炉炉体烟气1100
－
0.0002
49 TI-214
转化炉炉体烟气1100
－
0.0002
50 TI-214
1
转化炉炉体烟气1100
－
0.0002
51 TI-214
2
转化炉炉体烟气1100
－
0.0002
52 TI-214
3
转化炉炉体烟气1100
－
0.0002
53 TI-214转化炉炉体烟气1100 －
4 0.0002
54 TI-214
5
转化炉炉体烟气1100
－
0.0002
55 TI-214
6
转化炉燃料气
管
燃料气40 0.15
56 TI-214
7
转化炉燃料气
管
燃料气40 0.05
57 TI-220
1A
R2103床层1上转化气412.3 2.6
58 TI-220
1B
R2103床层1上转化气412.3 2.6
59 TI-220
1C
R2103床层1上转化气412.3 2.6
60 TI-220
2A
R2103床层1下转化气412.3 2.6
61 TI-220
2B
R2103床层1下转化气412.3 2.6
62 TI-220
2C
R2103床层1下转化气412.3 2.6
63 TI-220
3A
R2103床层1中转化气412.3 2.6
64 TI-220R2103床层1中转化气412.3 2.6
65 TI-220
3C
R2103床层1中
转化气412.3 2.6
66 TI-220
4
R2103中中变气412.3 2.6
67 TI-220
5A
R2103床层2上中变气412.3 2.6
68 TI-220
5B
R2103床层2上
中变气412.3 2.6
69 TI-220
5C
R2103床层2上
中变气412.3 2.6
70 TI-220
6A
R2103床层2下中变气412.3 2.6
71 TI-220
6B
R2103床层2下
中变气412.3 2.6
72 TI-220
6C
R2103床层2下
中变气412.3 2.6
73 TI-220
7A
R2103床层2中中变气412.3 2.6
74 TI-220
7B
R2103床层2中
中变气412.3 2.6
75 TI-220R2103床层2中中变气412.3 2.6
76 TI-220
8
R2103底出口管中变气412.3 2.4
77 TI-220
9B
原料气至E2102
管
原料气360 3.05
78 TI-221
原料气至E2102
管
原料气145 3.07
79 TI-221
1
E2102管程出口
管
中变气366 2.36
80 TI-221
2
E2102管程出口
管
中变气300 2.32
81 TI-221
3
除氧水进装置除氧水
102 5.7
82 TI-221
4
E2103壳程出口
管
除氧水
228 5.7
83 TI-221
5
D2103顶出口管
中变气
165 2.28
84 TI-221
6
A2101入口管
中变气
164 2.25
85 TI-221
7B
A2101出口管中变气70 2.23
86 TI-221E2105管程入口中变气70 2.23
87 TI-221
9B
D2104顶出口管中变气40 2.2
88 TI-222
入C2101管酸性水40 0.1
89 TI-222
1
C2101顶
CO2、水蒸
汽
100 0
90 TI-222
2
C2101中CO2、水蒸
汽
105 0.01
91 TI-222
3
C2101底
水蒸汽105.4 0.02
92 TI-222
4
进装置管燃料气40 0.15
93 TI-230
1
D2106进出装置
管
水蒸汽420 3.5
94 TI-230
2
进出装置管
1.0MPA
水蒸汽
260 1.1
95 TI-260
1
D2110出口管
饱和蒸
汽
253 4.1
96 TI-260
3
过热段出口管
过热蒸
汽
420－
500
3.82
97 TI-260原料预热出口原料398 2.95
98 TI-260
5
原料预热出口
管
原料550 2.9
99 TI-260
6
原料预热出口
管
原料550 2.9
10 0 TI-260
7
转化炉余热锅
炉底部
烟气624
－40－
50mmH2O
10 1 TI-260
8
转化炉余热锅
炉底部
烟气810
－40－
50
mmH2O
10 2 TI-260
9B
减温器E2110
过热蒸
汽
420 3.82
10 3 TI-261
0B
转化炉余热锅
炉顶部
转化气850 2.5
10 4 TI-261
1B
去R2103管转化气330 2.5
10 5 TI-261
2
D2111去R2101
管
饱和蒸
汽
255 4.2
10 6 TG-250
1
进口管中变气40 2.4
10.2.2.3压力显示仪表1）压力测量基础知识
在压力测量中，有绝对压力、表压力、负压力或真空度之分。

绝对压力是指被测介质作用在容器单位面积上的全部压力，用符号P j来表示。

用来测量绝对压力的仪表称为绝对压力表。

地面上的空气柱所产生的平均压力称为大气压力，用符号P q来表示。

用来测量大气气压力的仪表叫气压表。

绝对压力与大气压力之差，称为表压力，用符号表示，即P b=P j-P q。

表压力为负值（即负压力），此负压力的绝对值称为真空度，用符号表示。

用来测量真空度的仪表称为真空表，既能测量压力值又能测量真空度的仪表叫压力真空表。

2）压力显示仪表一览表
序号位号位置介质操作
压力(MPa)
操
作
温
度
℃
1 PI-210
1
L进装置天然气0.4 407
2 PI-210
4
甲烷氢进装置原料气 3.05 360
3 PDI-21
05
R2101仪表连通
管
原料气 3.05 360
4 PI-210
6
R2102仪表连通
管
原料气 3.0 360
5 PDI-21
07
R2102仪表连通
管
原料气 3.0 360
6 PI-210
8
来自ER2101管
3.5Mpa蒸
汽
3.82 420
7 PI-211
1
去引风机管烟气
0.00168
1
150
8 PI-211
2
自鼓风机管来空气0.00199 20
9 PI-211
3
转化炉烟气管烟气
-0.0004
5
110
10 PI-211
6
F2101烟气管烟气
-0.0004
5
110
11 PI-211
6
F2101烟气管烟气
-0.0004
5
110
12 PI-211
7
F2101烟气管烟气
-0.0004
5
110
13 PI-211
8
F2101烟气管烟气
-0.0004
5
110
14 PI-211
9B
转化炉炉体烟气-0.0002
125
15 PI-211
9C
转化炉炉体烟气-0.0002
125
16 PI-211
9D
转化炉炉体烟气-0.0002
125
17 PDI-21
21
转化炉压差烟气-0.0002
125
18 PI-212
2
转化炉炉体烟气-0.0002
125
19 PI-212
3
转化炉炉体烟气-0.0002
125
20 PI-212
4
转化炉炉体烟气-0.0002
125
21 PI-212
5
转化炉燃料气
管
燃料气0.05 40
22 PI-220
1
R2103仪表连通
管
转化气 2.6 360
23 PDI-22
02
R2103仪表连通
管
中变气 2.45 412
24 PI-220
3
进装置管除氧水 5.7 102
25 PI-220
5
进装置管燃料气0.3 40
26 PI-230
1
D2106蒸汽进出
装置管
水蒸汽 3.5 420
27 PI-230
2
1.0MPa蒸汽进
装置管
水蒸汽 1.1 260
28 PI-230
3
出装置管循环热水0.3 38
29 PI-230
4
进装置管循环冷水0.7 28
30 PI-230
5
D2107出口管净化风0.7 40
31 PI-230
6
进装置管氮气0.8 40
32 PI-260
1
余热锅炉汽包
D2110
饱和蒸汽 4.1 253
33 PI-260
2
余热锅炉汽包
D2110
饱和蒸汽 4.1 253
34 PI-260
3
过热段出口管过热蒸汽 3.82 420
35 PI-260
4
原料预热进口
管
原料 2.95 398
36 PI-260
5
原料预热出口
管
原料 2.9 550
37 PI-260
6
转化炉余热锅
炉底部
烟气
－40－
50mmH2O
624
38 PI-260
7
转化炉余热锅
炉底部
烟气
－40－
50mmH2O
624
39 PI-260
9
转化炉余热锅
炉顶部
转化气 2.5 850
40 PI-261
1
D2111 饱和蒸汽 4.2 255
41 PG-250
1
原料进口管中变气 2.4 40
42 PG-250
2/A-H
吸附塔出口管吸附气 2.4 40
43 PG-250
8
氮气进口氮气0.6 40
44 PG-250
9
热水总管
LS2501
热水0.3 80
10.2.2.4流量显示仪表
1）流量与变送检测仪表知识
（1）流量计是指测量流体流量的仪表，它能指示和记录
某瞬时流体的流量值；计量表（总量表）是指测量流体总量的仪表，它能累计某段时间间隔内流体的总量，即各瞬时流量的累加和，如水表、煤气表等。

（2）工业上常用流量仪表可分为两大类：
速度式流量计：以测量流体在管道中的流速作为测量依据来计算流量的仪表。

如差压式流量计、变面积流量计、电磁流量计等。

容积式流量计：以单位时间内所排出的流体固定容积的数目作为测量依据来。

如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、活塞式流量计等。

（3）节流装置
节流装置中应用最多的是孔板、喷嘴、文丘里管、文丘里喷嘴。

由于这四种节流装置历史悠久、实验数据完整、产品已经标准化，所以称为“标准节流装置”，其它如双重孔板、圆缺孔板等称为“特殊节流装置”。

测量原理：在管道中流动的流体具有动能和位能，在一定条件下可以互相转换，但参加转换的能量总和是不变的。

应用节流元件测量流量就是这个原理来实现的。

（4）我装置常用仪表简介
①由节流元件、连接管路和差压变送器组成一体，统称为差压式流量计。

②漩涡流量计是利用流体振荡原理来进行流量的测量，它
可以分为流体强迫振荡的漩涡进动型和自然振荡的卡门漩涡分离型，前者称为旋进漩涡流量计，后者称为涡节或涡列流量计。

工作原理：流体流经旋进漩涡流量计的流体流过一组螺旋叶片后被强制旋转，便形成了漩涡。

漩涡的中心是速度很高的区域，称为涡核，它的外围是环流，涡核的频率通过热敏电阻来检测，每当涡核经过热敏电阻一次，热敏电阻就被冷却一次，这样热敏电阻的温度随着涡核的进动频率来做周期性变化，该变化又促使热敏电阻的阻值也作周期性变化。

这一阻值变化经检测放大器处理后转换成电压信号，即可获得与体积流量成比例的电脉冲信号传送到显示仪表，以实现瞬时流量的指示和总量的积算。

③超声波流量计：利用超声波测量流体流量的流量计。

④质量流量计：指在单位时间内，流经封闭管道截面处流体的质量。

用来测量质量流量的仪表统称为质量流量计。

一般分为直接式（内补偿式）与推导式（外补偿式）两类。

质量流量计直接式又可分为热力式、科氏力式、动量式、差压式等；推导式又分为温度压力补偿式和密度补偿式两种。

2）流量显示仪表一览表
序号位号位置介质
操作
温度
(℃)
操作
压力
(Mpa)
备注
1 FI210
6
R2102底出口
管
原料气360 2.95
质量流
量计
2 FIQ22
01
进装置管除氧水102 5.7
涡街流
量计
3 FIQ22
02
入C2101管
1.0MPa
蒸汽
260 1.1
涡街流
量计
4 FIQ22
03
进装置管燃料气40 0.3
涡街流
量计
5 FIQ22
04
GF2103管燃料气40 0.15
涡街流
量计
6 FIQ23
01
D2106蒸汽进
出装置
蒸汽425 3.5
涡街流
量计
7 FIQ23
02
进装置管
1.0MPa
蒸汽
260 1.1
涡街流
量计
8 FIQ23
03
进装置管
循环热
水
38 0.3
超声波
流量计
9 FIQ23
04A
进装置管
循环冷
水
28 0.7
超声波
流量计
10 FIQ23
04B
进装置管
循环冷
水
28 0.7
超声波
流量计
11 FIQ23
05
D2107进口管净化风40 0.7
涡街流
量计
12 FIQ23
06
D2107出口管净化风40 0.7
涡街流
量计
13 FIQ23
07A
进装置管
0.8MPa
氮气
40 0.8
涡街流
量计
14 FIQ23
07B
进装置管
2.2 MPa
氮气
40 2.2
涡街流
量计
15 FIQ21
02
FE210
2
FT210
2
进装置管原料气
40
40
0.2
0.4
节流装
置
16 FI210
4
FE210
4
FT210
4
自ER2101管 3.5MPa
425
420
3.82
3.82
节流装
置
17 FI210
7
FE210
7
装填催化剂净
化风线
3.5MPa
40
40
0.7
0.7
节流装
置
7
18 FIQ26
01
FE260
1
FT260
1
进D2111管除氧水
220
100
5.0
5.0
节流装
置
19 FIQ26
02
FE260
2
FT260
2
D2110出口管蒸汽
253
253
4.1
4.1
节流装
置
20 FIQ26
03
FE260
3
FT260
3
中压蒸汽出口
管
过热蒸
汽
420
420
3.82
3.82
节流装
置
21 FIQ26
04
D2111去
ER2101管
饱和蒸
汽
255
255
4.2
4.2
节流装
置
4
FT260 4
22 FIQ26
05
FE260
5
FT260
5
进D211管除氧水
220
100
5.0
5.0
节流装
置
23 FE250
1
中变气进口管
线P2502
中变气40 2.2
节流装
置
24 FE250
2
氢气出口管线
H22503
氢气40 2.2
节流装
置
10.2.2.5液位显示仪表
1）物位检测仪表知识
液位、料位、相界面总称为物位。

对物位进行测量的仪表被称为物位检测仪表。

①液位：把生产过程中罐、塔、槽等容器中存放的液体表面位置称为液位。

测量液位的仪表有：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、微波式。

我装置使用的式浮筒式液位计，它的测量元件是沉浸在液体中的浮筒，它随液位变化而产生浮力的变化，去推动气动或电动元件，发出信号给显示仪表，以指示被测液面值，也可作液面报警和控制。

②料位：把料斗、堆场仓库等储存的固体快、颗粒、粉料等的堆积高度和表面位置称为料位。

③界位：两种互不相溶的物质的界面位置叫做界位。

2）液位显示仪表一览表
序号位号位置介质
操作温
度(℃)
操作压力
(MPa)
备注
1 LI-21
01
D2101 凝液40 0.6
浮筒式液位
变送器
2 LI-21
03
D-210
2
凝液101.3
0.6 浮筒式液位
变送器
3 LI-22
05
D-210
5
放空
气
- -
浮筒式液位
变送器
10.2.2.6调节阀
调节阀知识
执行器常称为调节阀，又称为控制阀，按其能源形式可以分为气动、电动、液动三大类。

调节阀由执行机构、调节机构两部分组成。

调节机构又简称阀，根据阀的结构、用途来分，其基本形式是直通单座阀、直通双座阀、蝶阀、三通阀、波纹管密封阀、低温阀、保温夹套阀、隔膜阀、角形阀、阀体分离阀、高温蝶阀、超高压调节阀、偏心旋转阀、套筒阀、O形球阀、V形球阀等。

气动执行器习惯称为气动薄膜调节阀，以压缩空气为能源，按其执行机构形式分为：薄膜式、活塞式、长行程式。

10.2.2.7分析仪
1）分析仪器知识
①热导式气体分析仪器用来分析混合气体中某一组分（称为待测组分）的含量，它是根据混合气体中待测组分含量的变化，引起混合气体总的导热系数变化这一物理特性来进行测量的。

②红外线分析器是基于某些气体对不同波长的红外线辐射能具有选择性吸收的特性，当红外线通过混合气体时，气体中被测组分吸收红外线的辐射能，使整个混合气体由于因
受热而引起温度和压力增加，这种变化与被测气体组分浓度有关，把这种变化转换成其他形式的能量变化，就能确定被测组分的浓度。

③氧化锆分析仪是一种常用的氧含量分析仪，原理是氧化锆是固体电解质，在高温下具有传导氧离子的特性。

在氧化锆两测涂上多孔铂电极，当两侧气体中氧浓度不同时，会发生反应，构成以氧化锆管为电解质的浓差电池。

因而测量出两极之间产生电动势的值，便知道被测气体的含氧浓度。

2）分析仪一览表
序
号
位号位置介质测量内容
1 AI21
01
转化气
去R2103
转化
气
转化气中甲烷分析仪
2 AI21
02
转化炉
F2101
烟气烟气氧含量分析仪
3 AIA2
501
就地分
析柜
产品
氢
热导式在线防爆H2含量分析仪
4 AIAR
2502
就地分
析柜
产品
氢
红外线在线防爆CO2+CO含量分
析仪
10.3复杂控制回路说明10.3.1 复杂控制回路表
序号位号介质
复杂回路类
型说明
1 FIC21
05
PI210
8
FI210
4
FI210
6
ER 2101管来3.5MPa过热蒸汽
ER 2101管来3.5MPa过热蒸汽
ER 2101管来3.5MPa过热蒸汽
R2102底出口原料气
FO
水碳比串级
控制
2 TIC26
10A
TIC21
17A
转化气余热锅炉顶部烟气温度
与
GF2103管燃料气温度串级调节
FC
串级控制
3 PIC21
03
PIC21
02B
D2102顶出口原料气与
E2107壳程出口天然气、氢气
FO
高选控制
4 FIQ26D2111去ER2101饱和蒸汽FO
04 FIQ26 05 LIC26 05 进D2111管除氧水
D2111液位
三冲量调节
5 LRAS2
501
PRC25
08
液压系统液位
液压系统压力
A-程序控制
10.3.2 复杂控制回路的说明
10.3.2.1串级控制
串级调节系统就是利用主副两只调节器串联在一起来稳定一个主参数的系统。

主调节器的输出作为副调节器的给定，系统通过副调节器的输出操纵调节阀动作，实现对主参数的定值调节。

在串级调节系统中，主回路是个定值调节系统，而副回路是个随动调节系统。

主参数就是串级调节系统中起主导作用的那个被调参数，副参数就是为了稳定主参数或因某种需要而引入的辅助参数，也就是它的给定值随主调节器的输出而变的那个辅助被调节参数。

采用不止一个控制器，而且控制器间相串接，一个控制
器的输出作为下一个控制器的设定值的系统。

TI3115 TIC3115 FIC3108 FV3108
FI3108
举例说明串级回路的操作：
1）主回路TIC3115和付回路FIC3108都可以分别实现手动操作。

2）主回路TIC3115和付回路FIC3108都可以分别实现自动操作。

3）当付回路FIC3108处于自动状态AUT方式时，且主回路TIC3115控制较为稳定，可将付回路FIC3108投串级CAS 方式，此时主回路TIC3115的输出MV值作为付回路FIC3108的设定值SV，实现串级控制。

10.3.2.2三冲量调节
以锅炉汽包为例进行解释，系统接收汽包水位、蒸汽流量、给水流量三个信号，两个控制器（主调和副调）相串联，称为三冲量串级给水调节系统。

上述三信号经相应的变送器转换为统一的电流信号，再经输入组件进行电流/电压转换，分别作为主调的测量信号、补偿信号及副调的测量信号，其中主调将汽包水位测量值与给定值进行比较积分运算，运算
结果再与蒸汽流量信号相加，作为副调的给定信号，副调将给水流量测量信号与给定信号相比较，并对起偏差进行比例积分运算，再经高低限限幅、电压/电流转换，起输出信号控制执行机构动作，改变给水量，以维持水位一定。

10.3.2.3选择性控制
一般说，凡在控制回路中引入选择器的系统都称为选择性控制系统。

常用的选择器有高选器、低选器和中选器，它们各有两个（或更多个）输入，低选器把低信号作为输出，高选器把高信号作为输出。

还有一种是开关选择控制。

1）四个输入/一个输出的回路控制举例说明如下：（由于CS3000中选择块最多有三个输入，所以四入一出用两个选择块，皆为高选器。

）
四入一出的回路TIC3121的输入是TI3121A、TI3121B、TI3121C、TI3121D。

其中TI3121A、TI3121B、TI3121C连在高选器THS3121A上，THS3121A的输出和TI3121D作为高选器THS3121B的输入，THS3121B的输出作为TIC3121的设定值，进行PID运算后，其输出去控制阀TV3121。

其中，THS3121A和THS3121B为高选器，它的面板设定参数中有一个“SW”内部设定开关，当SW=0时，高选器没有输入；SW=1时，高选器选择第一路输入；SW=2时，高选器选择第二路输入；SW=3时，高选器选择第三路输入；SW=4时，高选器有三路输入自动选择。

2）一入两出的回路控制（开关选择控制）：
（1）一入两出的单回路的输入是LI3116将其连到控制表LIC3116上。

控制表LIC3116与选择开关LS3116相连通过LS3116确定的两路输出分别为LV3116A 和LV3116B 。

（2）开关LS3116置为自动状态（AUT 方式），选择哪一路输出可以通过设定功能块LS3116的选择项SW 值来实现。

（3）当输出选择功能块LS3116上置SW=1时，即选择LV3116A 阀，置SW=2时，即选择LV3116B 阀。

根据现场需要来确定LS3116.SW 的值选项。

这些操作都可以在流程图画面中直接进行，也可以通过控制组操作完成。

3）两入一出的回路控制：
两入一出回路的操作中将选择开关置为自动状态，选择哪路输入取决于选择开关的内部开关SW 的不同设定值。

当SW=1时，选择第一路输入；当SW=2时，选择第二路输入。

THS3121A TI3121A
TI3121B
TI3121C
TI3121D THS3121B TIC3121
TV3121 LI3116 LIC3116 LS3116
FV3116B
FV3116A
0 调节器输出信号 100 0 调节器输出信号 100 0 调节器输出信号 100 0 调节器输出信号 100 100 阀
开 度 0 100 阀 开 度 0 100 阀 开 度 0 100 阀 开 度 0 10.3.2.4分程控制
分程控制系统就是根据被控参数的不同数值区间而选用不同的调节方案的控制系统。

其特点是一台调节器的输出可以控制两只甚至两只以上的调节阀。

对于分程调节系统，就调节阀的动作方式可以划分为以下四种方式：
（
a ） （
b ）
（c ）
（d）
10.3.2.5温压补偿控制：
制氢部分有：FIQ2102、TI2101A；FIQ2301、TI2301；FIQ2302、TI2302；FIQ2603、TI2610B；FIQ2604、TI2612；FIQ2103、PIC2103；FIQ2203、PI2205；FIQ2301、PI2301；FIQ2302、PI2302；FIQ2307、PI2306；FIQ2602、PI2601；FIQ2603、PIC2608；FIQ2604、PI2611；FIQ2102、TE2101A 、PI2101；FIC2103、TE2101B、PIC2103；FIQ2203(PI2205)；FIQ2301、TE2301 、PI2301；FIQ2301、TE2301 、PI2301；FIQ2302、TE2302 、PI2302；FIQ2307、PI2306；FIQ2307B、PI2306；FIQ2602、PI2601；FIQ2603、TI2609B、PIC2608；FIQ2604、TI2612。

10.3.3 装置特殊回路控制说明
10.3.3.1水碳比串级控制回路
由于本装置原料来源于油田气，其组分中碳含量时常有波动，因此导致脱硫反应器R2102出口气体碳含量的波动。

根据原料气和脱硫反应气中总碳含量及转化反应水碳比控制工艺指标（3.2mol/mol），设定混合器前的蒸汽流量调节的给定值，控制系统内引入FI-2104及FI-2106讯号对比得出
实际水烃比值，通过比值可以自动控制调整3.5MPA工艺蒸汽量FIC2105使实际值与设定值吻合,以控制转化炉进料介质的合理水/碳比。

10.3.3.2转化炉温串级控制回路
转化炉出口温度控制回路采用串级控制。

串级系统能顺利投用的前提条件是PSA废气及补充燃料的足够稳定性。

主回路为转化炉出口温度，副回路为对流段入口烟气温度（TIC2610A）。

在干扰产生后，转化炉出口温度较烟气温度的变化慢，不能迅速反应出干扰的影响，这时，反应较快的烟气温度可以迅速察觉并消除这种影响，起到了稳定转化炉出口温度的作用。

主回路的给定值为人工设定值，其输出值为通过计算得出的烟气温度值作为副回路的给定值。

副回路根据烟气温度控制入炉燃料气（TIC2117A）的流量。

如此便构成了转化炉出口温度的控制系统。

以上控制系统副回路实现的是粗调，主回路实现的是精调。

10.3.3.3汽包液位三冲量调节回路
影响锅炉水位的因素除了锅炉加热汽化这一正常手段之外，就是蒸汽负荷和给水量的波动。

当负荷突然增大（用蒸汽量突然增大或汽包压力突然下降），汽包内的水就会加速汽化，出现大量汽泡，而汽泡体积比水体积大的多，似乎水。