冶金工厂自动化仪表安装(installation of automation instruments in metallurgical plant)

按照设计图纸、技术规范和产品技术文件的要求，在冶金工厂工艺设备、介质、管道和控制室等部位，安装取源部件，敷设仪表线路，固定盘箱，连接执行机构和装配仪表的作业过程。冶金自动化仪表又称冶金工艺过程检测控制仪表，是对冶金工艺过程进行检测、显示、控制执行等仪表的总称。其安装不仅指仪表的本体，而且包括自动化仪表所构成的集散系统之间的连接与固定。自动化仪表安装前，施工人员需做好必要的技术准备工作，主要包括对施工组织设计和设计图纸的熟悉和审核，主要原材料和安装工具(常用安装工具见表)的准备，取源部件，各种支架、接头、配件、桥架、汇线槽、盘箱的制作或选购，导压管、电线管的排管预组装等。仪表安装的内容包括取源部件安装、仪表管线敷设、盘箱安装、执行机构的安装与连接和仪表装配。

取源部件安装 取源部件是测量冶金工艺过程参数所用的检测元件的一个部件，它直接与工艺设备或工艺管道连接。可借助它把被测介质引入导压管路，也可与检测元件一起安装到工艺设备上或工艺管道内，用以取出被测参数信号。常有的取源部件有温度、压力、流量、料位和分析源部件等。

取源部件安装一般有定位开孔和安装部件三个工序。定位是根据施工设计图纸，在工艺设备或工艺管道上确定取源部件的具体安装位置。当在金属管道或金属壁上安装时，使用机械加工方法开孔；当在混凝土或砖墙上安装时，一般在浇灌混凝土或砌砖时埋入取源部件或预留安装孔。取源部件的连接方法，有螺纹连接、法兰连接和焊接三种方式。不同类型的取源部件的有不同的安装方法和安装技术要求。

温度取源部件安装 温度取源部件通常为插座式带保护管的法兰。为了提高测量精度，取源部件安装的原则是：(1)测温元件与被测介质要形成逆流、即测温元件应迎着被测介质的流向插入；当两者必须形成夹角时其夹角不应大于90^。(2)要保证保护套管达到技术文件规定的插入深度，在带有保护层的工艺设备或工艺管道上安装时，取源部件应适当加长，以便装卸测温元件。

压力取源部件安装 压力取源部件由取压装置的短管及阀门组成。在水平和倾斜的工艺管道上安装的方位(图1)是：当测量气体压力时在工艺管道的上半部，当测量液体压力时在工艺管道的下半部，与工艺管道的水平中心线成0^。～45^。的夹角；当测量蒸汽压力时，在工艺管道的上半部，与工艺管道水平中心线成0^。～45^。的夹角。

为测得工艺管道介质的静压，压力取源部件应与管道垂直安装，其端部不要超出管道内壁。在冶金工厂中，经常会遇到测量带有灰尘、固体颗粒或沉淀物等混浊介质的压力，为避免取压装置堵塞，在下降流束的管道上，安装取源部件要向上倾斜(图2a)；在水平管道上应顺流束成锐角安装(图2b)。当测量温度高于60℃的液体，蒸汽和可凝性气体压力时，就地安装的取源部件要带有环形(图2c)或U形(图2d)弯管，以消除温度带来的影响。

流量取源部件安装 流量取源部件包括固定检测元件的法兰及上下游侧的直管段。冶金工厂常用的流量仪表有差压流量计、电磁流量计和涡轮流量计等。其中差压流量计的检测元件有流量孔板、喷嘴及文丘里管，都是借助节流原理将流量转换成差压的流量检测元件，要求工作在介质稳流状态下。为此，取源部件的安装位置，应保证前、后的直管段长度符合规范规定的数值；在安装方法上，要使检测元件的孔和管道同心，其端面与管道轴线垂直。开孔的方位，测量气体和液体流量的见图1a、b，测量蒸汽流量的，在工艺管道的上部且与工艺管道水平中心线成0^。～45^。的夹角。皮托管(动力式流量计)、均速管(阿纽巴流量计)都是利用测量管道内流体流动时所形成的动压力与静压力之差来测得管道内流体流量的。为了测得准确的动、静压力、检测元件的取源部件安装必须与流束成垂直状态，即与管道轴线垂直并通过其中心。

料位取源部件安装 料位取源部件位置要选在料位变化灵敏，不使检测元件受到物料冲击的地方。冶金工厂常用的料位仪表有差压式、浮筒式、电容式、称重式料位计，超声波料位计，放射性同位素料位计等。浮筒液位计及浮球液位计采用的导向管要垂直安装，管内液流应畅通。安装浮球液位报警器用的法兰与工艺设备间的连接管的长度，应使浮球能在全量程范围内自由活动。差压式液位计的单室、双室以及补偿式平衡容器应垂直安装。

分析取源部件安装 分析取源部件要选在压力稳定、灵敏，反映真实成分的部位。治金工厂中，常用的分析仪表有红外式、热导式和磁氧式等。取样探头的安装要尽量避免将冷凝水带入分析仪表内。流线型探头取样安装时，要使管口背着气流方向。当被分析的气体内含有固体或液体杂质时，取源部件的轴线与水平线间的仰角应大于15^。。

仪表管线敷设 自动化仪表管线的敷设包括导压管路敷设和电气线路敷设。

导压管路敷设 导压管路是指传递工艺介质压力信号的管路。因压力以脉冲形式传递，故又称脉冲管路。在压力、流量、液位、分析等检测系统中用于连接取源部件和显示(或变送)仪表，亦称连接管路。依据所传递介质性质的不同，导压管路分别使用水煤气管(即黑铁管)、冷拔无缝钢管、紫铜管、铝管和不锈钢管。

导压管路的敷设包括选管、除锈、管内清扫(测量氧气的还需脱脂)、排管、弯管、连接、固定、试压、吹扫、涂漆、保温和伴热等。

冶金工厂中，导压管路通常沿墙壁(包括炉墙)、楼板和梁柱敷设。当固定点距离较远时，可装设桥架或沿钢索架设。导压管路敷设的要求主要有：(1)集中敷设的导压管路，排列应整齐、美观。(2)除有特殊要求(如高温介质)外，导压管路应尽量按最短路径敷设。(3)为使检测系统正常工作和达到精确测量，液体介质的导压管路要考虑排气，气体介质的导压管路要考虑排液。因此，当管路水平敷设时，要保持一定的坡度(一般是1：100～1：10)，以便使应排出的气体或液体能够排到工艺设备、工艺管道或收集器中。典型系统导压管路的连接见图3。

电气线路敷设 电气线路指在自动化仪表检测、调节、报警、联锁等系统中传递信号和电源的线路。通常最高电压380V；最低电压为毫伏级或微伏级。电气线路敷设包括电线(或电缆)保护管的敷设；电缆桥架、汇线槽的安装；电缆、导线和补偿导线的敷设；接地线路的安装连接等。敷设的方法、程序和要求见电缆线路安装。

盘箱安装 盘箱上集中安装着冶金工艺过程的检测仪表和控制设备，安装前要检查盘箱尺寸和外观，盘箱尺寸的误差应符合技术标准。盘箱面应平整，无凹坑；箱门开关灵活，无卡碰现象。户外安装的盘箱，应符合防雨要求；盘箱外表面漆层应完好，无气孔、擦伤和剥落等缺陷；盘上仪表的开孔尺寸、数量以及随盘箱带来的仪表型号、规格等均应符合设计要求。

检查合格后进行盘箱底座的固定，盘箱金属构件底座(图4)的制作尺寸，要与盘箱相符。安装底座时，需先除掉底座范围内的地面瓷砖，然后把底座的金属构架稳定在槽内或混凝土地面的粘合衬垫上，底座应在二次灌浆抹面前找正。其上表面要保持水平，并高出地面。

仪表盘箱安装，根据安装地点的不同，分为现场就地安装和仪表室安装。

现场就地安装 指仪表箱、保护箱、保温箱等的安装。一般是安装在现场的基础、楼板或柱子上。为便于观察和操作，仪表箱安装高度应使其上所装仪表的中心距地面在下列范围内：指示仪表和信号装置为800～2100mm；记录仪表为1000～1600mm；控制设备(转换开关、控制开关和按钮)为700～1600mm。表箱的安装应垂直、平正和牢固；其垂直度、倾斜度和防震要求均应符合技术规范。

仪表室安装 仪表室内的盘箱通常安装在金属构架底座上。盘箱单独安装时，其垂直度和水平方向的倾斜度，以及盘箱成排安装时，相邻两盘箱顶部高度的偏差和相邻两盘箱接缝处的平面度偏差等均须符合规范和设计规定。

执行机构的安装与连接在冶金工艺过程自动化系统中，大量使用各种类型的执行机构，对自动调节系统或远距离操作系统中的调节机构进行控制。各种工作原理和结构不同的执行机构，通常根据所使用的动力分为气动、液动和电动三类。

气动执行机构安装 主要为薄膜式气动执行机构(又称气动调节阀)，应安装在环境温度符合要求、无强烈腐蚀性物质和便于调整、检查、拆卸的位置。安装前应彻底清洗管路系统，防止因杂质掉入阀内而发生故障。气动执行机构应正立垂直安装在水平管道上；在特殊情况下，如需水平或倾斜安装时，一般要加支撑；避免因安装给执行机构带来附加应力。

液压执行机构安装 液压执行机构通常安装在低于调节器的部位。当遇执行机构必须高于调节器的情况时，其最大高差不超过10m，管路的集气处应有排气阀，靠近调节器处设逆止阀或自动切断阀，以免当供电中断时油自管路中流回。

电动执行机构安装 执行机构的电气系统绝缘应合格；通电试转动作平稳，开度指示无跳动；机械系统动转灵活，无松动和卡涩现象；电动执行机构的手轮中心距地面为900mm左右。

执行机构和调节机构的连接 连接方法的确定取决于二者的型式、结构、相对位置、调节机构要求的运动特性等条件。通常由设计给出。连接的要求有：(1)连杆的长度应能调节(图5)，并做到调节机构在“全开”到“全关”的范围内动作灵活、平稳。(2)执行机构的曲柄和调节机构的摇臂应在同一平面内动作，(否则应加装中间装置或换向接头)。一般在1／2开度时，曲柄与连杆垂直。(3)调节机构本身和所有连接件均不应有游隙和间隙。(4)使调节机构从“全开”位置转到“全关”位置的执行机构曲柄转角应为90^。，减小这个角度会使调节速度增大，降低调节质量(图6)。(5)执行机构和调节机构应有明显的开、关标志、并与实际位置相符。

仪表装配 冶金工厂自动化仪表系统除常规仪表外，还有不少专用仪表。例如：(1)选矿过程中检测用的矿石和矿浆料位测量仪表，矿浆浓度、粒度测量仪表，矿浆载流X荧光分析仪表等；(3)烧结过程中检测用的透气性测量仪表，中子水分仪，称重式料位计，料层厚度计等；(3)炼铁过程中检测用的鼓风湿度测量仪，热风炉顶，温度测量仪，风口漏水监视仪，料线测试仪，炉身静压测量仪，炉顶煤气分析仪等；(4)转炉炼钢过程中检测用的钢水温度测量和定碳仪，在线炉气成分分析仪等；(5)连续铸钢过程中检测用的结晶器液位测量仪，钢坯表面温度测量仪，钢坯长度测量仪等；(6)轧钢过程中检测用的轧制力测量仪、张力测量仪、辊缝仪、测厚仪、测宽仪、测长仪、无损探伤仪、煤气热值指数仪和氧化锆式残氧分析仪等。

自动化仪表的装配，包括仪表本体安装和仪表的配管和接线等。仪表本体安装又分现场就地安装和在仪表盘箱上安装两种。在现场就地安装时，一般应将直读仪表安装在示值便于观察、仪表容易拆卸的部位。直接安装在工艺管道上的仪表，通常在管道经过吹扫，周围环境符合安装条件时进行。在现场地面或墙壁上安装仪表，是利用支柱、支架或成排座架进行固定(图7)，仪表中心距地面的高度一般为1．2～1．5m。显示仪表应安装在进行手动操作调整时便于观察的位置。

仪表在盘箱上安装时，通常采用嵌入方式，盘面只露出仪表正面。应做到垂直、平正、牢固和根据设计要求接地良好。标志牌书写正确、清楚，并置于明显位置。一般情况下，盘上仪表的安装，由仪表盘箱制作厂完成。