進行化工工藝管道設(shè)計時，要充分重視工藝管道和設(shè)備上一次儀表的布置設(shè)計，以期得到設(shè)計合理和操作、維修方便的最終設(shè)計成品。目前，設(shè)計人員大量使用三維設(shè)計，將一次儀表的安裝位置、方位及一次閥等明確地表示在單線圖中，但要遵循相關(guān)的原則。為此，昌暉儀表對一次儀表布置設(shè)計原則和方法作以歸納。
一次儀表布置原則
化工工藝管道和設(shè)備上進行一次儀表布置設(shè)計的四個要求：
1、滿足工藝流程的要求
工藝管道和設(shè)備上一次儀表布置設(shè)計之前，需要了解并掌握工藝流程，熟悉每個控制點的作用及其控制方法，并且清楚所對應(yīng)的調(diào)節(jié)閥及其控制流體的流體特性。
2、滿足控制儀表對管道設(shè)計的要求
一般工藝流程圖雖把控制儀表對旁路、擴大管及過濾器等的要求標注清楚，但還需滿足前、后直管段的長度和拆卸要求。
3、滿足調(diào)節(jié)閥組布置的要求
調(diào)節(jié)閥組常帶有旁路、導(dǎo)淋及前、后切斷閥等，占用較大的空間。因此在管道設(shè)計時，為了避免管道走向混亂及無法操作維修等問題的發(fā)生，應(yīng)首先根據(jù)前、后關(guān)聯(lián)設(shè)備的相對位置規(guī)劃好調(diào)節(jié)閥組的位置。
4、滿足操作、觀察、維護和維修的要求
一次儀表布置時應(yīng)該避開電磁干擾、靜電干擾、強烈振動和高溫場所，無法避開時應(yīng)采取適當?shù)目闺姶鸥蓴_和抗靜電干擾措施。一次儀表一般布置在操作通道旁邊或操作人員易接近的地方，必要時設(shè)置專用的操作平臺和梯子。
一次儀表布置要點
化工工藝管道和設(shè)備上常見的一次儀表有溫度計、壓力表、一體化溫度變送器、壓力變送器、流量計、液位計及調(diào)節(jié)閥等。下面分別說明其布置要求。
1、溫度計和溫度變送器布置要點
溫度測量點不應(yīng)位于介質(zhì)不流動的死角處，而應(yīng)設(shè)在能靈敏、準確反映介質(zhì)溫度的位置。溫度計最好安裝在表盤高度為1200-1500mm的位置，即在操作工的視線高度范圍。當溫度計的高度低于1200mm時，要求接管高度不得低于300mm；當溫度計的高度高于1500mm時，要求表盤高度不能高于2200mm；如果溫度計必須在2200mm以上安裝，則要設(shè)置爬梯或平臺，而且溫度計必須靠近爬梯邊布置。溫度計安裝時表盤必須朝向操作面。溫度計也可以安裝在平臺外邊，但接管管嘴與平臺邊緣的距離不得超過500mm。
溫度計可安裝在水平管、垂直管或彎管上。管道直徑較小時(小于DN80mm) ，溫度計可安裝在彎頭處或擴大管徑后，擴大部分的管徑部分長度為 250-300mm。在彎頭處或傾斜45°安裝時，應(yīng)與介質(zhì)逆向，在管道拐彎處安裝時，管徑不應(yīng)小于DN40mm。為了配管方便，在立式設(shè)備上不同標高處的溫度計應(yīng)盡可能布置在同一方位，但不應(yīng)與設(shè)備內(nèi)構(gòu)件碰撞或插入流體死角處，分餾塔頂溫度的測溫點宜選在氣相流出線上；其他部位的熱電偶或熱電阻應(yīng)位于液相，或根據(jù)工藝要求確定其安裝位置。
不帶現(xiàn)場指示一體化溫度變送器的安裝高度應(yīng)根據(jù)管道前、后情況設(shè)計，需要注意的是接管的最低高度為300mm，接管管嘴與平臺邊緣的最大距離為500mm。如果溫度變送器的安裝高度較高，一般利用臨時直爬梯檢修。帶現(xiàn)場指示溫度變送器的布置類似于溫度計的布置。
為了避免溫度計無法安裝及拆卸困難等情況的發(fā)生，布置一體化溫度變送器和溫度計時需要預(yù)留溫度計的抽出空間。樓面開孔要特別注意，若設(shè)計不當，溫度計的安裝和拆卸很容易碰到樓面圈梁。
2、壓力表和壓力變送器布置要點
壓力表應(yīng)設(shè)在流束穩(wěn)定的直管段上，不宜設(shè)在管道彎曲或流束呈漩渦狀處。塔和容器上的壓力測量點一般設(shè)在氣相段。測量高壓時，壓力表應(yīng)該安裝在操作崗位附近，而且壓力表高度需在1800mm以上，或者在壓力表正面添加保護罩。當壓力取源部件與溫度取源部件在同一管段上時，壓力取源部件應(yīng)設(shè)在溫度取源部件的上游側(cè)。
壓力表一般安裝在保證表盤高度為1200-1500mm的位置，當布置有困難時，壓力表的表盤高度也可低于1200mm或高于1500mm，但表盤高度最高不能高于2200mm；若表盤高度需要大于2200mm，則設(shè)爬梯或平臺，而且壓力表必須布置在爬梯旁邊。壓力表也可安裝在平臺外邊，但接管管嘴與平臺邊緣的最大距離為500mm。壓力表安裝時表盤朝向操作面。
壓力變送器的布置類似于壓力表的布置。布置設(shè)計壓力表和壓力變送器時，表盤上方要預(yù)留出至少100mm距離，方便安裝和拆卸壓力表和壓力變送器。壓力表和壓力變送器最好安裝在直管段處，當然也可安裝在水平管和立管上，但此時的壓力表表盤必須向上傾斜或垂直向上。
3、流量計布置要點
為保證測量精度，流量計都要求有一定的直管段。不同的流量計對于介質(zhì)的流向、安裝于水平管還是垂直管及其前、后直管段的要求有所不同。在設(shè)計初期要充分注意流量計的選型，保證其前、后直管段和流向的要求，尤其是大直徑的管道，更要留足空間。
管道和設(shè)備上的流量計布置原則
①滿足儀表對配管的要求
孔板流量計、渦街流量計、渦輪流量計和氣體熱質(zhì)量流量計的前、后直管段要求較長，前直管段至少10D，后直管段至少5D。其他流量計的直管段要求一般為直管段至少5D、后直管段至少3D，較易滿足。
②流量計管線和旁路應(yīng)盡可能布置在一個立面上，以便節(jié)省空間。要特別注意大口徑管系主管和旁路的支承。當空間許可時，為方便操作和檢修，流量計管線和旁路可以布置在一個平面上。
③要特別注意流量計的流向，而且流量計安裝時表盤必須朝著操作區(qū)和通道。
④要合理安排流量計和調(diào)節(jié)閥的位置。若流量計和調(diào)節(jié)閥屬于同一系統(tǒng)，應(yīng)該將其布置在同一平面，不可以分平面布置。
◆孔板流量計布置要點
孔板流量計前后必須有儀表要求的直管段，以保證測量精度。由于易于滿足前、后直管段的要求，孔板流量計一般應(yīng)優(yōu)先安裝在水平管段上，但也可以安裝在垂直管段上。當孔板流量計安裝在垂直管段上時，為防止孔板處積液影響計量精度和孔板處有氣泡影響計量精度，氣體流向應(yīng)為自上而下，液體流向為自下而上。如果能夠保證管道中充滿液體時，液體流向也可以設(shè)計為自上而下。
在管廊上設(shè)計孔板流量計時，為了在管架梁旁邊的操作臺上進行孔板流量計的安裝、操作、檢修和維護，孔板流量計不應(yīng)布置在兩個管架梁中間，而應(yīng)布置在有柱子的管架梁附近。
◆轉(zhuǎn)子流量計布置要點
轉(zhuǎn)子流量計必須安裝在垂直、無振動管段上，流向自下而上。為保證測量精度，轉(zhuǎn)子流量計前后必須保證儀表要求的直管段。為了便于安裝、操作、維護和檢修，轉(zhuǎn)子流量計周圍要預(yù)留一定的空間，設(shè)計中容易出現(xiàn)指示盤一側(cè)無安裝空間。安裝轉(zhuǎn)子流量計時需設(shè)置旁路，當轉(zhuǎn)子流量計拆下清洗和維修時，以轉(zhuǎn)子流量計正常運行時前切斷閥的開度為依據(jù)，控制旁路閥的開度可以粗略控制流量，以保證系統(tǒng)仍能繼續(xù)正常運行。當流量較小時，為便于控制流量，前切斷閥和旁路閥應(yīng)采用針形閥。操作調(diào)節(jié)閥旁路閥時為了能夠看到轉(zhuǎn)子流量計的表盤，調(diào)節(jié)閥和轉(zhuǎn)子流量計應(yīng)協(xié)調(diào)布置。
◆其他流量計布置要點
除孔板流量計和轉(zhuǎn)子流量計外，還有彎管流量計、靶式流量計、質(zhì)量流量計、渦輪流量計、電磁流量計及齒輪流量計等。渦街流量計、電磁流量計、質(zhì)量流量計應(yīng)安裝在被介質(zhì)完全充滿的管道上，各項要求與孔板流量計相同; 靶式流量計和齒輪流量計可安裝在水平或垂直管道上；氣體熱式質(zhì)量流量計和渦輪流量計宜安裝在水平管道上。
4、液位計布置要點
由于玻璃管液位計易破損，因此液位計一般不會布置在工作區(qū)、通道和檢修區(qū)一側(cè)，而是布置在設(shè)備上較安全的一側(cè)。為避免影響操作通行，除玻璃板液位計外，液位計一般布置在平臺端頭。液位計的上端高度一般在1600-1800mm，當高于2000mm時需設(shè)置平臺或爬梯。插入式液位計的上方需預(yù)留出足夠的安裝和拆卸空間。當介質(zhì)有毒性、腐蝕性及易燃易爆等特性時，液位計所排出的液體應(yīng)排入相關(guān)系統(tǒng)中進行處理。超聲波或微波液位計的波束途徑應(yīng)避開容器進料流束的噴射范圍，避開攪拌器和其他障礙物。
結(jié)霜液位計及玻璃罐液位計等的上、下接口為剛性連接的液位計，其測量范圍廣，常會穿樓面或平臺，布置時應(yīng)該全面考慮。當液位計穿樓面時，需要在樓面上留孔。若液位計的下接口在空中，為方便觀察和檢查，需設(shè)置平臺或爬梯。當液位計穿平臺時，應(yīng)該將液位計布置在梯子旁邊或平臺外邊，要避免液位計穿越平臺。
為方便帶現(xiàn)場指示的液位變送器和就地液位計進行對照和校驗，液位變送器的指示表盤應(yīng)和液位計布置在一起。為方便操作，液位調(diào)節(jié)閥組與一次液位計盡可能布置在一起，但在實際應(yīng)用中很難實現(xiàn)。因此，為方便操作調(diào)節(jié)閥旁路閥時可觀察到液位指示，可將液位變送器指示表盤布置在調(diào)節(jié)閥組旁邊。
5、調(diào)節(jié)閥布置要點
為方便用附線進行手動操作時可以觀察到儀表的指示值，避免因操作不當引起的事故，調(diào)節(jié)閥應(yīng)與相關(guān)的一次儀表和測量元件靠近布置。調(diào)節(jié)閥一般在操作通道旁邊或水平管段上布置，而且膜頭必須垂直向上。膜頭也可以設(shè)置支撐水平或向上傾斜安裝，但必須征求儀表專家的同意。膜頭上方有管道時，為避免介質(zhì)泄漏時滴落在調(diào)節(jié)閥上，管道上的閥門必須錯開布置。
調(diào)節(jié)閥必須安裝旁路和切斷閥，旁路一般采用截止閥，切斷閥采用閘閥或球閥。當工藝過程不能采用旁路調(diào)節(jié)或調(diào)節(jié)閥可以停車檢修時，可以不設(shè)置旁路和切斷閥。另外，當有備用馬達驅(qū)動機械式蒸汽調(diào)節(jié)閥、輸送流體潔凈及可以切斷的管線等情況時，可以不設(shè)置旁路和切斷閥。
調(diào)節(jié)閥應(yīng)設(shè)DN20mm或DN25mm的排氣閥和排泄閥。排氣閥和排泄閥的作用是：放空和排液；接入置換氣和清洗液；取樣接口及拆卸調(diào)節(jié)閥時確保完全泄壓等。
化工工藝管道設(shè)計中，除管道走向合理、滿足工藝要求外，管道和設(shè)備上一次儀表的布置會直接影響到裝置的外觀、操作、檢修、維護和安全，也要保證合理且符合規(guī)范。本文歸納工藝管道和設(shè)備上一次儀表布置方法和布置設(shè)計原則，為設(shè)計人員提供參考，提高管道設(shè)計的專業(yè)水平。
作者：徐茹
