第九章-自动化仪表工程

第九章自动化仪表工程

油气田地面仪表工程的自控容主要包括温度检测、液位检测报警、压力检测联锁、流量检测、可燃气体检测及报警、变频控制等。本章仅对油气田地面工程中常见的自动化仪表设备的安装调试以及自动化仪表电缆敷设、仪表管道安装、仪表回路试验、系统调试等知识进行介绍。

第一节仪表专业分工界限及相关组成

一、仪表和其他专业的分工界限

油气田地面建设中的仪表工程和其他专业的分工界限可以根据施工图中设计划分进行区别，原则上是材料、设备设计到哪个专业，由哪个专业进行施工。在实际的施工过程中，为了很好地明确施工责任，这一划分原则又被具体地定义为以下几个方面。

1．仪表与工艺专业分工界限

流量计本体均由工艺专业安装，节流装置、压力检测仪表、在线分析仪表由工艺专业安装到一次取样阀；温度取源接头、法兰及保护套管由工艺专业安装；浮筒式液位计、液位开关的取源法兰、玻璃板液位计由工艺专业安装，法兰差压液位变送器、差压液位变送器要求工艺安装到一次取压阀，雷达液位计导波管、伺服液位计扶正管由工艺专业安装；执行机构本体由工艺专业安装，其气源、液源工艺需安装分支阀门到距执行机构1m以。

2．仪表与电气专业分工界限

电气专业负责把电源送到仪表盘及站控PLC机柜开关的上侧，UPS的电源进线由电气专业连接；电气设备、电气盘的联锁及状态信号的配接线一般由电气专业施工。站控室PLC机柜及仪表盘的接地由电气专业施工到盘柜附近，并预留连接接头。

3．仪表与土建专业分工界限

站控室盘柜的槽钢基础、混凝土基础、地脚螺栓，电缆桥架的基础、钢结构，混凝土电缆沟、仪表电缆及桥架的进户洞、水池及污油池等的仪表安装孔均由土建进行施工。

二、仪表常用管件及阀门

1．仪表常用阀门

仪表常用阀门有两阀组、三阀组、高压法兰截止阀、螺纹截止阀、气源球阀等五种形式。两阀组通常与压力变送器配套使用，三阀组通常与差压变送器配套使用。高压法兰截止阀一般用于注水泵出口管道的压力测量管路上，螺纹截止阀通常作为取压一次阀使用，气源球阀主要用于仪表供气场合。

2．仪表常用管件

仪表常用管件有防爆活接头、Y型密封接头、防爆格兰头、卡套接头、直通终端接头、承插焊锻制90°弯头、承插焊等径锻制三通、承插焊直通接头，焊接异径接头、铜制（钢制）气动管路接

头等。

三、仪表回路的构成

1．检测回路的构成

检测回路是仪表最基本、最简单的回路之一，一般由检测仪表、防雷栅、安全栅、输入模块、控制系统等组成。压力变送器、液位变送器、温度变送器、流量计、热电阻等一次仪表将工艺参数转化为标准的电信号，通过安全栅、防雷栅等元件进入PLC控制系统的模拟量输入模块，最终转化为数字信号，在计算机系统上显示相应的工艺参数。

2．控制调节回路的构成

控制调节回路一般由检测仪表、防雷栅、安全栅、输入模块、控制系统、输出模块和调节阀及变频器等组成。在控制调节回路中，检测仪表的测量值PV、输入到DCS控制系统的PID模块，与PID 模块的人为设定值SV进行比较，DCS系统根据这一偏差的大小，输出标准的4～20mA信号，控制调节阀的开度、变频器的输出，通过P、I、D的调整，使物料在给定值的上下围达到平衡，从而实现控制调节。

3．报警联锁回路的构成

报警联锁回路一般由检测及开关仪表、防雷栅、安全栅、输入模块、控制系统、输出模块、继电器和执行机构及电机等组成。检测仪表的测量值PV达到某一设定或开关仪表的节点动作时，DCS 控系统报警，并通过数字输出模块输出节点信号控制继电器，继电器输出控制执行机构开启或闭合、电机等动设备启动或停止。

第二节仪表设备的校准和试验

仪表安装前必须进行校准和试验，以确认仪表的部参数设置符合设计文件要求，仪表的功能符合产品技术文件所规定的技术性能。

一、准备工作

仪表设备在校准和试验前，应做好以下几项准备工作。

1．试验间准备

仪表设备校准和试验应在室进行，室应清洁、安静、光线充足、通风良好；温度保持在10～35℃之间，空气相对湿度不大于85%；有符合试验要求的电源和仪表风气源；无强磁场干扰。

2．标准仪器准备

试验用的标准仪器，应具备有效的检定（校准）合格证，其基本误差的绝对值不超过被校仪表基本误差绝对值的1/3。

3．人员准备

仪表校准和试验的人员应具审核图纸能力及仪表专业等方面的基础知识，并经培训合格取得计

量检定员证书。

二、一般要求

经校准和试验合格的仪表，应满足以下两方面的要求。

1．外观检查

（1）设备的型号、规格、测量围、材质、显示部分、电源等级等技术条件，外形尺寸、连接规格应符合设计要求。

（2）设备无变形、损伤、油漆脱落、零件丢失等缺陷。

（3）端子、接头、安装支架等附件齐全。

（4）出厂合格证及检验报告、说明书齐全。

2．试验结果

（1）仪表零点正确，偏差值不超过允许误差的1/2。

（2）基本误差小于该仪表精度等级。

（3）变差应符合仪表精度等级的允许误差。

（4）液晶显示部分数字完整，多种模式可调。

（5）指针灵活无抖动、阻尼和跳动现象。

（6）双法兰等变送器能够100%负迁移。

三、校准和试验

仪表的校准和试验按计量法要求，与工程的安全相关的仪表及参与贸易计量的仪表，必须送到国家法定计量部门进行校准和试验，并出具合格的检定证书。仪表校准和试验一般采用0、50%、100%三点校验法和0、25%、50%、75%、100%五点校验法。

1．仪表电源设备的试验

仪表电源设备的试验容主要包括绝缘电阻测量、电源输出试验和带负载能力试验等。仪表电源设备的绝缘电阻一般不应小于5MΩ，电源箱的电源输出试验及带负载能力应符合产品说明书及设计文件的规定。

2．压力检测仪表试验

压力检测仪表的试验设备主要有压力校验台、真空泵和压力校验仪等。试验时，采用试验设备对压力检测仪表进行加压，并与标准压力表或加压设备的示值进行比较，以验证压力检测仪表的准确性。

3．温度检测仪表试验

温度检测仪表用Fluke 9011高低温校准炉对温度仪表进行校验。将温度仪表插入Fluke 9011高低温校准炉中，对各校验点进行加热升温，并且将各仪表的输出与Fluke 9011高低温校准炉的示值进行比较。双金属温度计的校准点不应少于三点，设计有特别要求的温度计，应作五点的校验。热电偶、热电阻、一体化温度变送器校准点不应少于五点，校验前应作导通和绝缘检查。